DIGEST COMPOSITION DE TOITURES À COUVERTURE MÉTALLIQUE NON AUTOPORTANTE CSTC 1 INTRODUCTION

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1 CSTC DIGEST COMPOSITION DE TOITURES À COUVERTURE MÉTALLIQUE NON AUTOPORTANTE Couverture aérée ou non aérée? Autrefois, la question ne se posait pas : on ventilait les couvertures métalliques en sous-face. Aujourd hui, l évolution des matériaux permet de construire des toitures chaudes et ce, même avec une couverture en zinc. Cette technique présente, en outre, des avantages indéniables en matière de performance énergétique et de comportement face au risque de condensation interne. INTRODUCTION. PORTÉE DU DOCUMENT Ce Digest décrit la composition des toitures à couverture métallique non autoportante et, plus particulièrement, celle des couvertures constituées de feuilles ou de longues bandes métalliques (cuivre, alliage cuivreux, acier inoxydable, zinc ou zinc revêtu, aluminium, ) posées sur un support continu : plancher en bois, panneau sandwich ou isolant rigide ou semi-rigide. Dans les deux premiers cas (plancher ou panneau sandwich), elles sont fixées directement sur ce support par l intermédiaire de pattes; dans le troisième cas, les pattes sont fixées à un support situé sous l isolant. Les feuilles métalliques sont assemblées par agrafage, brasage ou parfois soudage. Outre les principes généraux de composition, le document passe en revue quelques prescriptions importantes concernant les éléments du complexe toiture (soustoiture, pare-vapeur, ) sans pour autant les approfondir. Les recommandations formulées et les solutions proposées s appliquent à des bâtiments à l intérieur desquels la production d humidité est limitée (classes de climat I à III). D autres mises en œuvre peuvent être envisagées, pour autant qu elles présentent des garanties suffisantes. C est le cas des solutions bénéficiant d agréments techniques tels que ceux délivrés par l UBAtc ( ). Centre scientifique et technique de la construction Rue du Lombard, 000 Bruxelles Editeur responsable : Jan Venstermans D/0/06/07 ( ) UBAtc : Union belge pour l agrément technique dans la construction ( DIGEST n 0

2 . MATÉRIAU Les compositions des toitures décrites dans les schémas qui suivent sont applicables à tout matériau de couverture métallique. Dans le cas du zinc, il y a lieu de distinguer le zinc dit traditionnel (zinc non revêtu) et le zinc revêtu en sous-face d une couche de protection. En effet, pour éviter tout risque de corrosion, le dos du zinc non revêtu doit impérativement être mis en contact avec l air ambiant contenant du dioxyde de carbone afin de se recouvrir d une patine protectrice. Il doit dès lors être ventilé en face inférieure au moyen d une lame d air aérée ou d une natte structurée ou à relief créant une couche d air sous la couverture. Ainsi, dans le passé, les couvertures métalliques étaient généralement posées sur un voligeage aéré. Aujourd hui, l utilisation de métaux tels que l acier inoxydable, l aluminium ou le cuivre, de même que le développement de feuilles de zinc à revêtement dorsal permettent de réaliser d autres compositions de toiture. Il est dorénavant possible, avec tous les métaux, même le zinc, de construire des complexes de toiture sans qu il y ait sous la couverture une lame d air ventilée via des ouvertures spécifiques en bord de toiture. Cette logique constructive, qui aura très probablement tendance à se généraliser dans le futur, a toute sa pertinence. Minimisant le volume d air présent dans la toiture ainsi que les mouvements d air humide à la sous-face de la couverture (air provenant de l extérieur ou migrant de l intérieur), elle limite la formation de condensats sous le métal et augmente la performance énergétique de la paroi en réduisant les mouvements d air autour de la couche d isolation thermique.. PENTE Sous toute couverture métallique se trouve de l air renouvelé en continu via les joints, via les raccords avec les autres éléments de l enveloppe et, bien sûr, dans le cas des couvertures aérées en sous-face, via les ouvertures prévues à cet effet. Ce renouvellement est induit par des effets de vent et/ou de température. L air est toujours chargé d humidité et cette dernière peut se condenser à la sous-face de la feuille métallique lorsque la température de celle-ci descend sous la température de rosée de l air (à la suite du refroidissement par rayonnement de chaleur vers la voûte céleste, par exemple). La quantité de condensats est difficile à évaluer, mais peut être notable : elle l est d autant plus si le complexe toiture présente une lame d air ventilée volontairement par de l air extérieur. Elle l est également lorsque, du côté intérieur de la toiture, le pare-vapeur ne peut être posé sur un support continu. Il est dès lors indispensable d évacuer ces condensats afin d éviter la dégradation du complexe. Ces raisons expliquent la distinction qu il convient de faire en ce qui concerne les principes généraux de composition des toitures à couverture métallique selon le type de pente : dans le cas des versants inclinés (> 0 ), la pente est suffisante et permet l évacuation, par une sous-toiture, des éventuels condensats formés à la sous-face de la couverture : tant les couvertures aérées que non aérées sont envisageables dans le cas des faibles pentes (- à 0 ) ( ), l inclinaison de la couverture ne permet pas d évacuer efficacement les condensats vers la gouttière : il est dès lors conseillé d opter pour une solution de toiture chaude, sans aération spécifique à la sous-face de la couverture. Pour les faibles pentes, le pare-vapeur sera impérativement posé sur un support continu. Cette précaution vaut d ailleurs de manière générale pour tous les types de pentes puisqu il est nécessaire aujourd hui de rendre les complexes toitures plus étanches à l air afin de diminuer les pertes d énergie par infiltration ou par exfiltration (fuites d air). Dans les configurations où la couverture métallique est posée directement sur un voligeage en bois, celui-ci aura l avantage de jouer un rôle de tampon hygrique et d absorber l eau éventuelle condensant à la sous-face de la couverture. ( ) La pente minimale des toitures traitées ici dépend du mode d assemblage des feuilles ou des bandes métalliques : dans le cas de couvertures à joint debout non soudés, une pente minimale de ( %) est nécessaire, alors que, dans le cas de feuilles brasées ou à joints debout soudés, on peut admettre une pente de ( %) comme dans le cas des toitures plates à membrane d étanchéité. DIGEST n 0

3 PRESCRIPTIONS CONCERNANT CERTAINS COMPOSANTS DE LA TOITURE. LE SUPPORT DE COUVERTURE Le support des feuilles de couverture est continu. Il est généralement réalisé en bois : l espèce de bois ou le type de panneaux à utiliser ainsi que leur traitement admissible (présence de certains sels) dépendent du matériau de couverture métallique. Dans certains cas, c est l isolation thermique qui fait office de support de couverture.. LA SOUS-COUCHE Une sous-couche (membrane, natte ou plaque) sera présente sous la plupart des couvertures métalliques. Elle peut être de différentes natures et, suivant les cas, aura diverses fonctions complémentaires. Elle peut être lisse ou structurée (cf...)... La couche de désolidarisation Lorsque le support est incompatible avec le métal de la couverture ou qu il faut faire en sorte que le support n entrave pas la dilatation, la mise en place d une couche de désolidarisation ( ) peut être nécessaire. Dans certains cas, cette couche peut avoir un rôle de sous-toiture. En présence de toitures sans espace d air sous la feuille métallique, la couche de désolidarisation doit être résistante aux températures très élevées (des mesures ont montré que les températures pouvaient monter à plus de 0 C)... La sous-toiture La sous-toiture, souple ou rigide, doit être étanche à l eau, mais perméable à la vapeur d eau (Sd < 0, m). Indispensable dans le cas de couvertures métalliques ventilées en sous-face, elle doit permettre d évacuer les condensats vers la gouttière. Ceci suppose une pente suffisante de la toiture (0 et plus) et un recouvrement adéquat des plaques ou membranes (cf. NIT 0, tableau ) []... La natte à relief ou natte structurée Les nattes ont pour fonction de créer un espace d air directement sous la couverture métallique. La mise en contact du dos de la feuille métallique avec l air extérieur est en effet nécessaire dans le cas du zinc non revêtu dorsalement (cf..). L espace d air créé par les nattes est de l ordre de mm d épaisseur. Il peut être réalisé en utilisant une sous-toiture pourvue d une structure filaire tridimensionnelle ouverte (natte structurée). On peut également utiliser des plaques ou tôles en matière synthétique présentant un certain profilage. Il s agit alors de nattes à relief. On se référera aux instructions des fabricants de tôles métalliques pour s assurer de leur mise en œuvre correcte et, comme pour les sous-couches non structurées en contact direct avec la couverture métallique, on s assurera qu elles résistent aux hautes températures (cf...).. L ISOLATION THERMIQUE L épaisseur minimale de la couche d isolation est déterminée par le niveau d isolation exigé par les réglementations régionales en matière de performance énergétique des bâtiments (réglementations PEB). Un calcul précis de la résistance thermique de la paroi doit être fait, en tenant compte de la nature de ses matériaux et de sa composition. Dans certains cas (rénovation, jonction entre pans de toiture d inclinaison différente, ), on peut être amené à placer une seconde couche d isolation sous le pare-vapeur. On veillera alors à ce que la résistance thermique de l isolant placé au-dessus du pare-vapeur soit au moins une fois et demie égale à la résistance thermique de l isolant placé sous le pare-vapeur (cf. schémas de la catégorie ). Pour plus d informations, on consultera l Infofiche n 6 []. Il convient de placer l isolation thermique en évitant de laisser des espaces vides entre celle-ci et les couches se trouvant de part et d autre (sous-toiture, support de couverture, isolation rapportée sous la couche principale, ). On veillera en outre à suivre les consignes des fabricants pour s assurer de la bonne adéquation du matériau d isolation avec les conditions de pose. En effet, selon les circonstances, celui-ci devra être plus ou moins résistant ( ) Une future Note d information technique concernant les couvertures métalliques donnera plus de précisions concernant les différents supports et la couche éventuelle de désolidarisation à mettre en œuvre. Entre-temps, il est recommandé de se conformer aux instructions des fabricants. En ce qui concerne le cuivre et le plomb, on consultera respectivement la NIT [] et la NIT 6 []. DIGEST n 0

4 à la compression, à la flexion et/ou au poinçonnement, présenter une certaine tenue au feu et une résistance aux hautes températures, Pour plus d informations sur les propriétés à attendre d un isolant de toiture, on consultera la NIT (chapitre 7) [].. L ÉCRAN PARE-VAPEUR Un écran pare-vapeur doit être placé sous l isolation thermique : il a pour fonction de rendre le complexe de toiture étanche à l air et à la vapeur d eau produite dans les locaux et les espaces sous-jacents. L écran sera placé de façon à ce que tous les joints, aussi bien entre les différentes parties de l écran, qu entre l écran et les autres éléments du bâtiment (y compris les cheminées, conduits de ventilation, ), soient étanches à l air. Pour ce faire, on procédera à leur colmatage au moyen de mastic ou de bandes autocollantes, éventuellement complété par une fixation mécanique. Dans la mesure du possible, on ne placera pas l écran d étanchéité à l air et à la vapeur sous la structure porteuse ou le chevronnage, mais au-dessus de ces derniers sur un support continu, ce qui facilite fortement sa pose (s il est placé en dessous, on ne peut espérer obtenir un pare-vapeur de classe supérieure à E). Cette précaution de mise en œuvre a le double avantage de : rendre les toitures plus étanches, précaution nécessaire pour diminuer les pertes d énergie par infiltration ou exfiltration (fuites d air) et tendre vers des bâtiments énergétiquement performants limiter le risque de migration de vapeur d eau par convection et donc réduire les risques de formation de condensats au dos de la couverture métallique. Dans le cas de toitures à faible pente, cette précaution est impérative. La classe d écran à utiliser dépend du climat intérieur du bâtiment. Les tableaux, et de la NIT (toitures plates) [] donnent des informations complémentaires à ce sujet.. L ESPACE TECHNIQUE POUR CONDUITES Afin de limiter le nombre de percements locaux de l écran étanche, il est préférable de prévoir un espace technique entre l écran pare-vapeur et la finition intérieure. Ce dernier permettra de faire passer des conduits, gainages, boîtiers électriques, Si malgré tout, le pare-vapeur devait être percé, il conviendra de rendre étanches les passages des conduits et autres accessoires techniques au droit du pare-vapeur. On s assurera également que les conduits eux-mêmes, ainsi que les joints des accessoires (manchons, boîtes de dérivation, ) soient étanches. Dans le cas contraire, il existe un risque réel d amener une quantité d humidité considérable dans le complexe toiture..6 L ÉVENTUELLE FINITION INTÉRIEURE De multiples solutions peuvent être adoptées pour la finition intérieure de la toiture. Dans le cas d une rénovation, il arrive fréquemment que l on désire garder les parachèvements existants. On veillera alors à poser un pare-vapeur continu par-dessus la structure porteuse ou le chevronnage. L espace compris entre la finition intérieure et le pare-vapeur peut éventuellement être comblé par de l isolant, mais il faut veiller à ce que la résistance thermique de ce second isolant n excède pas les / de la résistance thermique du premier placé au-dessus du pare-vapeur (cf..). n Bibliographie Centre scientifique et technique de la construction Utilisation du laminé de plomb pour les couvertures et les bardages. Bruxelles, CSTC, Note d information technique, n 6, 7. Couvertures par feuilles et bandes en matériaux cuivreux. Bruxelles, CSTC, Note d information technique, n,. La toiture plate : composition matériaux réalisation entretien. Bruxelles, CSTC, Note d information technique, n, 000. Toitures en tuiles. Bruxelles, CSTC, Note d information technique, n 0, 0. Ingelaere B. Isolation acoustique des toitures à versants. Bruxelles, Centre scientifique et technique de la construction, Les Dossiers du CSTC, n, Cahier, 00. Lassoie L. La ventilation des toitures à versants. Bruxelles, Centre scientifique et technique de la construction, Infofiche, n, 007. Lassoie L. et Dobbels F. Condensation dans les toitures à versants isolées thermiquement. Bruxelles, Centre scientifique et technique de la construction, Infofiche, n, 00. Mahieu E. Isolation thermique des toitures plates existantes. Bruxelles, Centre scientifique et technique de la construction, Infofiche, n 6, 007. Vandooren O. Classes de climat intérieur. Bruxelles, Centre scientifique et technique de la construction, Infofiche, n, 00. DIGEST n 0

5 Schémas types applicables aux bâtiments de classe de climat I à III (production limitée d humidité dans les locaux). CAS Pare-vapeur Support du pare-vapeur Cont A. Zinc revêtu et autres métaux Légende :. Couverture métallique. Sous-couche : cas A zinc revêtu et autres métaux : couche de désolidarisation éventuelle (*) pouvant avoir une fonction de sous-toiture cas B zinc traditionnel (non revêtu) : natte, structurée ou à relief, faisant office de sous-toiture cas C zinc traditionnel (non revêtu) : sous-toiture. Support de couverture en bois : cas A et B zinc revêtu, zinc sur natte et autres métaux : voligeage ou panneaux de bois cas C zinc traditionnel ventilé en sous-face : voligeage en bois uniquement. Isolation thermique. Ecran pare-vapeur 6. Espace technique éventuel 7. Latte éventuelle. Finition intérieure éventuelle. Plancher de toiture continu (dalle en béton, tôle d acier, panneau en bois, ) 0. Structure porteuse. Structure secondaire ou chevronnage. B. Zinc traditionnel, sur natte structurée (**) C. Zinc traditionnel, ventilé en sous-face (**) 0 0 A B (*) Pour les autres métaux que le zinc, la couche de désolidarisation n est généralement pas requise. (**) Ce type de composition de toiture est également envisageable avec d autres métaux que le zinc non revêtu (cas des rénovations ou restaurations, par exemple), mais n est pas à privilégier. En effet, il est toujours préférable de ne pas ventiler intentionnellement la sousface de la couverture. Remarques 0 C Isolant rigide ou semi-rigide DIGEST n 0

6 Posé par le dessus PENTE > 0 inu Discontinu Intégré au panneau sandwich /0.. A A 0 A /0.. B B 0 B /0.. C Isolant souple ou semi-rigide C Cas typique des rénovations Isolant (au-dessus du pare-vapeur) : rigide ou semi-rigide Isolant éventuel (sous le pare-vapeur) : souple ou semi-rigide Attention : R Isolant,. R Isolant [m²k/w] 0 C Isolant intégré au panneau sandwich La continuité du pare vapeur étant difficilemen avoir une fonction DIGEST n 0

7 Posé par le bas Discontinu (minimum pour les couvertures à jo Continu Posé par le d 6 7 A 0 A A 6 7 B Certains producteurs proposent, pour les couvertures aérées en sous-face, des solutions spéc tures d une pente inférieure à 0. Pour ce type de mise en œuvre, on se référera aux prescriptions des fabricants afin de s assure du système envisagé. 6 7 C Isolant souple ou semi-rigide t assurée, la sous-couche doit impérativement de sous-toiture Isolant rigide ou semi-rigide Isolant souple ou semi-rigide DIGEST n 0 6

8 PENTE > OU ints debout, minimum pour les couvertures à joints brasés ou soudés) essus Intégré au panneau sandwich Posé par le bas Discontinu.. A - bis La continuité du pare-vapeur étant difficilement assurée, la sous-couche devrait impérativement avoir une fonction de sous-toiture, évacuant les éventuels condensats qui se formeraient à la sous-face de la couverture. Or, vu la faible pente, cette évacuation ne peut être garantie (cf..). Ces solutions ne sont donc pas retenues. ifiques permettant la construction de toir des garanties requises pour la pérennité Cas typique des rénovations Isolant (au-dessus du pare-vapeur) : rigide ou semi-rigide Isolant éventuel (sous le pare-vapeur) : souple ou semi-rigide Attention : R Isolant,. R Isolant [m²k/w] Isolant intégré au panneau sandwich Isolant souple ou semi-rigide DIGEST n 0 7