Cahier CSTB 3633 - Étanchéité Des Toitures Métalliques [PDF]

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Cahier 3633 - Juin 2008

L'étanchéité des toitures métalliques

NF DTU 43.3 : domaine d'application Fixations Étanchéité Végétalisation Lanterneaux et dispositifs d'évacuation Sécurité au feu Isolation thermique

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TAN sur une ossature métallique.

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Revêtement d’étanchéité avec membrane de PVC-P.

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Pose de TAN sur une ossature en béton.

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TAN sur une ossature en béton.

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Terrasse technique avec revêtement d'étanchéité en PVC-P sur laine de roche.

Terrasse inaccessible avec revêtement d'étanchéité bitumineux.

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Mise en œuvre d’un revêtement en EPDM (réfection).

Revêtement d'étanchéité synthétique en EPDM.

l'étanchéité des toitures métalliques Sommaire 7 9 12 15

NF DTU 43.3 : pas de modifications de fond Domaine d'application du DTU 43.3 : définition et exclusions La fixation, un détail primordial Un exemple d'isolation : les panneaux de polystyrène expansé support de revêtements d'étanchéité

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Membranes d'étanchéité synthétiques : un savoir-faire éprouvé La végétalisation entre innovation et traditionnel Lanterneaux et dispositifs d'évacuation : éléments de confort et de sécurité

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Sécurité au feu intérieur des toitures étanchées sur TAN dans les ERP Revêtements d'étanchéité : exigences vis-à-vis d'un feu extérieur Travaux neufs : garantir une isolation thermique minimale Limiter les déperditions dans l'existant

Directeur de la publication : Alain Maugard • Rédaction : Brigitte Bize • email : [email protected] • Internet : http://e-cahiers.cstb.fr • Conception et réalisation : Isabelle Gueguen • Juin 2008

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Arrêt provisoire...

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Pose de panneaux isolants sur toiture courbe à facettes.

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Détail de mise en œuvre.

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Relevé bitumineux en cours d'exécution.

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Attelages de fixation, vis et plaquettes.

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Platines d’évacuation des eaux pluviales par effet siphoïde et à moignon tronconique.

L'étanchéité des toitures métalliques La récente révision du NF DTU 43.3 consacré à la mise en œuvre des toitures en tôles d’acier nervurées avec revêtements d’étanchéité n’a pas introduit de modifications de fond : références aux normes européennes, introduction de précisions, levée d’ambigüités, actualisation des aspects thermiques en référence à la réglementation en cours. Cette actualité est prétexte à un tour d’horizon des techniques et des exigences du domaine. Car, au-delà du champ d’application de la norme d’autres procédés comme la conception et la réalisation de toitures spécifiques sur des éléments porteurs en tôles d’acier nervurées et leurs supports isolants associés, relèvent de l’Avis Technique ou du Document Technique d’Application (DTA). Ainsi, les systèmes d’étanchéités sous végétalisation extensive, qui ne sont plus tout à fait « innovants » compte tenu de la multiplication des réalisations. Côté isolation thermique dès 1999, un système réalisé à l’aide de panneaux en polystyrène expansé en support d’étanchéité sur tôles d’acier nervurées recevait les premières Appréciations techniques d’expérimentation (Atex). Plus récemment, l’un de ces produits obtenait le premier Avis Technique pour les bâtiments relevant du Code du travail et en 2008, le premier DTA pour les établissements recevant du public.

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Ce tour d’horizon nous conduit à examiner la fixation, détail primordial et les membranes d’étanchéité synthétiques dont l’auteur regrette qu’elles ne soient pas présentes dans le NF DTU… Les lanterneaux et les voûtes filantes se révèlent indispensables à l’éclairage naturel zénithal de ces bâtiments et les dispositifs d’évacuation naturelle de fumées et de chaleur contribuent à la sécurité incendie. La révision de l’article AM 8 du Règlement de sécurité a modifié la conception et la réalisation des toitures métalliques étanchées des établissements recevant du public (ERP) afin de prévenir les conséquences de la pyrolyse des isolants combustibles en cas d’incendie à l’intérieur du bâtiment. De même, des exigences visent à éviter qu’un incendie ne se propage rapidement par rayonnement ou percement de la toiture métallique dans les habitations ou les établissements recevant du public. Enfin, pour répondre aux exigences de performances énergétiques, les toitures constituées de tôles d’acier nervurées doivent depuis le 1er septembre 2006 satisfaire à une exigence d’isolation thermique minimale en travaux neufs. Depuis le 1er avril 2008, les travaux de réfection sont soumis à une réglementation destinées à limiter les déperditions thermiques des constructions existantes. La toiture métallique n’y échappe pas.

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NF DTU 43.3 : pas de modifications de fond La révision du NF DTU 43.3 : mise en œuvre des toitures en tôles d’acier nervurées avec revêtement d’étanchéité, résulte de l’application du « Plan Europe » qui prévoyait entre autres, l’intégration des normes et agréments techniques européens dans le corpus normatif national. Effectuée selon la procédure Inea (Intégration des normes européennes et des Agréments techniques européens). Cette prise en compte des normes européennes n’a pas donné lieu à des modifications de fond qui interviendront ultérieurement. Ce document annule et remplace la version précédente de 1995. > Philippe Driat, Délégué général de la Chambre syndicale française de l’étanchéité, secrétaire de la Commission de normalisation P84T Le nouveau document est maintenant constitué de trois parties : − Partie 1-1 : Cahier des clauses techniques types (CCT) ; − Partie 1-2 : Critères généraux de choix des matériaux (CGM) ; − Partie 2 : Cahier des clauses administratives spéciales types (CCS). Deux documents distincts remplacent l’ancien Cahier des clauses techniques qui

comprenait des chapitres de définition de matériaux et de mise en œuvre. Il s’agit, en complément du Cahier des clauses administratives spéciales (P2), du NF DTU 43.3 P1-1 : Cahier des clauses techniques types (CCT), lequel renvoie en son article 4 à la partie du NF DTU 43.3 P1-2 : Critères généraux de choix des matériaux (CGM). Les entrepreneurs d’étanchéité sont maintenant habitués à cette présentation que l’on retrouve dans les e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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NF DTU 43.1 et 43.6 et qui permet de gérer plus facilement les révisions ou les amendements, notamment pour des modifications simples affectant les matériaux. Autant que faire se peut, il est fait référence aux normes européennes. Ainsi : − les tôles d’acier nervurées doivent-elles être conformes aux normes NF EN 10326 (tôles galvanisées) ou

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L’étanchéité des toitures métalliques NF EN 10169-2 et 3 pour les tôles prélaquées. Des guides GA 36-335, 36-351 et 36-355 figurant au catalogue de l’Afnor, permettent de faire le lien avec les normes XP P 34-301 et P 34-310 ; − les isolants relèvent des normes européennes harmonisées permettant le marquage CE et des Documents Techniques d’Application ; − l’asphalte est défini par rapport à la norme NF EN 12970 non harmonisée ; − les feuilles d’étanchéité à base de bitume modifié par élastomère SBS relèvent également du marquage CE suivant la norme NF EN 13707. Des exigences particulières affectent le revêtement complet bicouche, notamment en matière de résistance au poinçonnement. Quant au dimensionnement des tôles, s’agissant d’éléments non structurels, les documents de référence demeurent les normes NF P 06-001 et 004 ainsi que les règles N 84 et V 65 avec leurs modificatifs et non les Eurocodes.

Q uelques modifications des pratiques actuelles L’ancien DTU de 1995 avait été complètement revu et ne souffrait pas d’anomalies marquantes. Néanmoins, cette révision a permis de supprimer des matériaux devenus rarissimes ou des techniques obsolètes et d’intégrer des exigences récentes. La possibilité de recourir aux tôles galvanisées Z450, utilisables pour

les locaux à hygrométrie forte et éventuellement très forte, a été supprimée, ces tôles n’étant pas disponibles sur le marché français.

celles du dernier additif des règles V 65. Elles interviennent dans le choix et les densités de fixation des tôles et des panneaux isolants.

Les écrans pare-vapeur pour locaux à forte hygrométrie, les feuilles d’étanchéité, les équerres de renfort et les feuilles pour relevés en bitume oxydé qui n’étaient plus guère utilisés, sortent définitivement du cadre de ce DTU. Les feuilles seront exclusivement à base de bitume élastomère SBS ou élastomérique avec autoprotection métallique pour les relevés et donc, de durabilité supérieure.

Enfin, la charge de dépression due au vent permettant la détermination des charges ascendantes est définie ainsi (voir paragraphe C 3.2 de la partie 1-1) :

Dans le cas de la présence d’un isolant thermique de résistance à la compression de 10 % inférieure à 100 kPa figurant dans les DTA, l’utilisation de fixations mécaniques « solides au pas » est reprise dans le DTU. La révision du DTU permet également de lever des ambigüités et d’apporter des précisions. La territorialité est mieux définie : la mise en œuvre dans les DOM est clairement exclue. Les professionnels n’en oublient pas pour autant leurs confrères d’outre-mer puisqu’un document spécifique est en cours de rédaction par le GS 5 au CSTB pour tenir compte de ces spécificités. Les zones de vent ont été actualisées en utilisant

Sens du vent à prendre en compte pour le dimensionnement des tôles

− pour les tôles, on considère le vent parallèle aux génératrices du bâtiment en appliquant la majoration de rives à l’ensemble de la toiture ; − pour les fixations, on considère le vent perpendiculaire aux génératrices du bâtiment. Côté thermique, le paragraphe est actualisé en référence à la Réglementation thermique en cours. Le paragraphe relatif à la réglementation liée à la sécurité sur le chantier a été supprimé, il convient d’appliquer les exigences en cours de validité. Dans le Cahier des clauses administratives spéciales types (CCS), seul l’ajout d’une note au paragraphe 5.3 est à souligner : si la toiture est inaccessible, l’intervention d’autres entreprises pendant et après la réalisation des ouvrages d’étanchéité est interdite.

Sens du vent à prendre en compte pour le calcul des fixations d’isolant

La nouvelle version du DTU considère pour les tôles, le vent parallèle aux génératrices du bâtiment et pour les fixations, le vent perpendiculaire aux génératrices du bâtiment. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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Domaine d’application du DTU 43.3 : définition et exclusions La version 2008 du DTU 43.3 conserve l’essentiel de la norme de 1995. Au-delà du champ d’application défini par la norme, d’autres procédés comme la conception et la réalisation des toitures avec des éléments porteurs TAN spécifiques et les supports isolants associés ou les systèmes d’étanchéités sous végétalisation extensive relèvent de l’Avis Technique ou du Document Technique d’Application. > Antoine Demarque, CSTB La norme NF DTU 43.3 concerne des travaux qui mettent en œuvre : des tôles d’acier nervurées, un éventuel parevapeur, un support constitué de panneaux isolants, un revêtement d’étanchéité, éventuellement une protection rapportée, des ouvrages particuliers et des accidents de toiture : lanterneaux, noues, reliefs etc. Cette nouvelle version reprend l’essentiel des aspects techniques précédemment indiqués dans la norme NF P 84-206

de juin 1995 moyennant une actualisation qui portent sur : - la suppression de toutes références aux feuilles de bitumes oxydés, tant pour les feuilles de partie courante que pour celles employées pour le pare-vapeur ; - l’ajout de références relatives à des référentiels européens ; - l’actualisation des sollicitations dues au vent ; - une nouvelle définition du liaisonnement à l’ossature

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des tôles d’acier nervurées (TAN), portant sur les tôles proprement dites et pour leurs fixations mécaniques. Pour les effets du vent, la norme DTU 43.3 de juin 1995 se référait aux anciennes Règles V 65 où la carte des vents découpait la France européenne en trois « régions » numérotées en chiffre romain « I, II et III ». Le modificatif n° 2 aux Règles V 65 de décembre 1965, publié

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L’étanchéité des toitures métalliques dans le Cahier du CSTB 3182, a été pris en compte dans la norme NF DTU 43, à savoir : - la France y est découpée en quatre « zones » (1) ; - la numérotation de ces zones est notée en chiffres arabes « 1, 2, 3 et 4 ». L’ensemble des références aux « régions », selon les anciennes Règles, a donc été remplacé par les « zones » conformément au découpage des Règles V 65 actuelles.

L es exclus du domaine d’application

Plusieurs types de constructions sont exclus du champ d’application de la norme DTU 43.3 : - les toitures réalisées dans les départements d’outre-mer. En effet, seuls les travaux de la France européenne sont visés par cette norme. Ceux des régions ultra-périphériques (RUP) sont donc exclus de ce référentiel. Cependant, à partir du premier semestre 2008 ; les travaux du Groupe spécialisé n° 5 « Toitures, couvertures étanchéités » de la Commission chargée de formuler les Avis Techniques permettront l’instruction d’Avis Techniques de procédés d’étanchéité sur TAN à destinations des RUP ; - les toitures situées dans les régions en climat de montagne. Le climat de montagne correspond à des cons-

tructions établies à une altitude supérieure à 900 m, ou sont spécifiées ainsi dans les documents particuliers du marché (DPM). Pour ces toitures, il est utile de se reporter au Guide des toitures en climat de montagne, Cahier du CSTB 2267-2 de septembre 1988 ; - les toitures de locaux à température contrôlée négative ; - les terrasses à rétention temporaire des eaux pluviales ; - les toitures participant à la stabilité d’ensemble ou locale du bâtiment. Les TAN ne doivent pas participer à la stabilité d’ensemble de l’ossature, telle que le contreventement par exemple, ou à sa stabilité locale, telle que le non déversement des pannes par exemple ;

L’ouverture haute de nervure des TAN, supérieure à 70 mm, doit correspondre aux exigences dimensionnelles suivantes : Ohn ≤ 1,3 h et Ohn ≤ 200 mm (figure extraite du cahier 3537, e-Cahiers du CSTB).

- les TAN à ouverture haute de nervure supérieure à 70 mm. L’ouverture haute de nervure des TAN, supérieure à 70 mm, doit correspondre aux exigences dimensionnelles suivantes : Ohn ≤ 1,3 h et Ohn ≤ 200 mm ; - les terrasses et toitures végétalisées. Rappelons que ces ouvrages d’étanchéité peuvent être définis dans un Avis Technique, pour le support des panneaux isolants et pour le revêtement d’étanchéité (2).

La nouvelle version reprend l’essentiel des aspects techniques de la précédente. Feuilles bitumineuses de première et de deuxième couches.

1. La zone 5 correspond aux départements des Caraïbes, Guadeloupe et Martinique, et de l’Océan indien, Réunion et Mayotte. Celui d’Amérique du sud, la Guyane, se trouve en zone 1.

2. Deux systèmes d’étanchéité bénéficient d’un Avis Technique : Sarnavert Sarnafil® TG 66 F sous végétalisation extensive de la société Sika France, et Cityflor de la société Axter. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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C ertains procédés relèvent de l’AT ou du DTA

D’autres revêtements d’étanchéité peuvent être mis en œuvre sur des toitures étanchées réalisées sur TAN. Ainsi, parmi les procédés d’étanchéité titulaires d’un Document Technique d’Application, peuvent être énumérés les revêtements à base : - d’autres bitumes modifiés, tels que les feuilles de bitume modifié APP (polymère polypropylène atactique) par exemple ; - de membranes en matières plastiques telles que : - EVAC (éthylène / acétate de vinyle), - FPO (polyoléfines flexibles), - PIB (polyisobutylène), - PVC (polychlorure de vinyle) plastifié ; - de membranes en élastomères : EPDM (caoutchoucéthylène-propylène-diène). Différentes techniques de liaisonnement au support n’apparaissent pas, telles que : - la fixation mécanique des feuilles ou membranes d’étanchéité ; - l’adhérence par collage à froid des membranes synthétiques de partie courante sur des supports aptes à cet emploi ; - le collage à froid des panneaux supports isolants. 3. Quatre systèmes supports isolants bénéficient d’un Document Technique d’Application sur TAN à ouverture haute de nervure : Powerdeck de la société Recticel, Prima de la société Flumroc, Rocterm - Coberlan N50 F des sociétés BM France et Termolan, et Rockvallée de la société Rockwool France.

Ces revêtements peuvent être définis dans un Document Technique d’Application spécifique. Par ailleurs, pour les TAN avec Ohn > 70 mm, la conception et la réalisation des toitures avec ces éléments porteurs TAN spécifiques et les supports isolants associés (3), sont définies dans le Cahier des Prescriptions Techniques communes, e-Cahier du CSTB 3537 de décembre 2005. Les procédés isolants bénéficiant d’un Document Technique d’Application pour l’élément porteur TAN sont des panneaux à base de : - de laine de roche (MW) avec parement ou non ; - de mousse phénolique (Résol) (PF) ; - de perlite expansée (fibrée) (EPB) parementé bitume ou non ; - de polyisocyanurate (PIR) à parements aluminium ; - de polystyrène expansé (EPS) ; - de verre cellulaire (CG).

Verre cellulaire

Stockage provisoire de panneaux isolants PIR

Enfin, certains chantiers peuvent nécessiter des dispositions particulières novatrices. Isolant EPS sur TAN

Où trouver quoi ?

Ces panneaux entrent dans les procédés isolants bénéficiant d’un DTA pour l’élément porteur TAN

Les éléments décrivant une toiture entrant dans le domaine d’application du NF DTU 43.3 sont définis aux paragraphes suivants de la partie Critères généraux de choix des matériaux (CGM) : -

-

les tôles d’acier nervurées, au paragraphe 3.1 ; les pare-vapeur, au paragraphe 3.2 ; les panneaux isolants non porteurs, au paragraphe 3.3 ; pour les matériaux d’étanchéité, les revêtements en asphalte et les feuilles de bitume modifié SBS (styrène-butadiène-styrène), au paragraphe 3.4 ; les fixations des TAN, au paragraphe 5.1 ; les fixations des isolants sont définies au paragraphe 5.2 ; les ouvrages annexes sont définis au paragraphe 6.

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La fixation, un détail primordial Lorsqu’il est question d’étanchéité de toiture inclinée ou de toiture-terrasse, la plupart des acteurs du marché pensent isolants supports de systèmes d’étanchéité et revêtements d’étanchéité. On oublie souvent que les fixations sont primordiales pour la pérennité des ouvrages. Trois types de fixations sont utilisés en étanchéité sur tôles d’acier nervurées. > Marthe Jacqueau-Gramaglia, Chef produits Couverture/étanchéité, LR Étanco

Les fixations, composant important des systèmes d’étanchéité, ne doivent pas être négligées. Elles doivent être choisies avec soin en fonction des besoins et en conformité avec les prescriptions d’usage. En étanchéité sur tôles d’acier nervurées (TAN), on distingue trois types de fixations : - les fixations des tôles d’acier nervurées ; - les fixations des isolants supports d’étanchéité sur les TAN ;

- les fixations des revêtements d’étanchéité sur les TAN.

F ixations des TAN :

des caractéristiques spécifiques

Les fixations des TAN sur l’ossature, définies par le DTU 43.3 suivant la nature de la charpente (métallique, bois, béton), peuvent être métalliques, en acier avec revêtemet anticorrosion ou en acier inoxydable. Leur densité dépend

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notamment de leur résistance caractéristique (Pk) établie selon la norme NF P 30-314, de la zone de vent et du site, du type et de la forme du bâtiment, ainsi que du type d’étanchéité posé. Leur résistance à la corrosion est un critère de choix important, qui dépend essentiellement de l’atmosphère intérieure du bâtiment plus ou moins agressive. Elle s’exprime en nombre de cycles Kesternich (essai de corrosion accéléré). Par ailleurs, les TAN doivent être couturées à leurs

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L’étanchéité des toitures métalliques recouvrements longitudinaux tous les 1 mètre environ à l’aide de vis autoperceuses ou de rivets à expansion.

F ixation mécanique

des isolants supports d’étanchéité, une technique courante

Les isolants supports d’étanchéité de toiture sont fixés sur les tôles d’acier nervurées, indépendamment de la fixation des revêtements d’étanchéité. La fixation mécanique de ces isolants est une technique aujourd’hui très utilisée. La fixation alors employée est en fait un attelage de fixation, composé de deux éléments : • un élément de liaison, en acier protégé ou en inox, adapté au type de bac acier posé : - sur bac acier plein : vis autoperceuse, le plus souvent de diamètre 4,8 mm, dont la capacité de perçage doit être adaptée à l’épaisseur du bac acier support et la longueur à l’épaisseur de l’isolant,

- sur bac acier perforé ou crevé : vis autoperceuse d’un diamètre minimal de 6 mm (dont la capacité de perçage doit être adaptée à l’épaisseur du bac acier support) ou rivet à expansion qui offre une discrétion en sous-face du bac (intérieur du bâtiment) souvent appréciée ; • un élément de répartition assurant un bon maintien de l’isolant sur le support : plaquette métallique 64 x 64 mm, rondelle métallique d’un diamètre de 70 mm, ou fût plastique (polyamide) à rupture de pont thermique très efficace dans la recherche de l’optimisation thermique de la toiture. La densité de ces fixations est définie dans le DTU 43.3 et dans l’Avis Technique ou le Document Technique d’Application de l’isolant, suivant le type de pose choisi pour le revêtement d’étanchéité et son exposition au vent. Elle dépend aussi de la résistance caractéristique (Pk) de l’attelage, établie selon la norme d’essai NF P 30-313.

Exemples d’attelages de fixation Étanco. La fixation mécanique et une technique très utilisée.

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F ixations des

revêtements d’étanchéité : dans des cas spécifiques

Le domaine d’application du DTU 43.3 est celui des étanchéités sur tôles d’acier nervurées, recevant une étanchéité de type asphalte ou bitume, collée, soudée ou lestée. Ce DTU ne prévoit que dans des cas bien particuliers la fixation mécanique des membranes d’étanchéité. Par ailleurs, les étanchéités fixées mécaniquement, composées de feuilles bitumineuses ou de membranes synthétiques, sont aujourd’hui très développées sur nos toitures inclinées et toitures-terrasses. Régies par une réglementation européenne spécifique, les kits font l’objet d’Agréments Technique Européens (ATE), de Documents Techniques d’Application (DTA), et sont marquées CE. De même que pour les isolants, les fixations alors utilisées sont des attelages de fixation, composés de deux éléments : • un élément de liaison adapté aux TAN posées, identique à celui utilisé pour les isolants (vis autoperceuse ou rivet) ; • un élément de répartition dont la géométrie, différente de celle utilisée pour les isolants, est adaptée au type de revêtement utilisé : 40 x 40 mm, diamètre de 40 mm, 82 x 40 mm, ou fût et plaquette plastique (polyamide) à rupture de pont thermique.

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L’étanchéité des toitures métalliques La densité de ces fixations est définie dans le DTA du revêtement et calculée en fonction de la résistance caractéristique (Pk) de l’attelage posé. Leur résistance à la corrosion, critère de choix important, dépend essentiellement de l’atmosphère intérieure du bâtiment plus ou moins agressive. Elle s’exprime en nombre de cycles Kesternich.

Fixation à rupture de pont thermique d’une membrane bitume sur tôle acier (Étancoplast d’Étanco).

L e « solide au pas » : en cas d’isolant compressible

Le « solide au pas » est une caractéristique d’un attelage de fixation. Il est aujourd’hui exigé dès lors que l’isolant support d’étanchéité est compressible (compression à 10 % de déformation inférieure à 100 kPa, concrètement, principalement les laines minérales en travaux neufs). Il concerne aussi bien les attelages de fixation des isolants que ceux des revêtements d’étanchéité posés. Le « solide au pas » empêche alors le désaffleurement de l’élément de liaison (vis, rivet…) au dessus de l’élément de répartition (plaquette, rondelle, fût) pour assurer la pérennité du système en diminuant les risques de perforation des revêtements.

Fixation Étanco « solide au pas » d’une membrane synthétique sur tôle acier.

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Un exemple d’isolation : les panneaux de polystyrène expansé support de revêtements d’étanchéité L’isolation des toitures en panneaux de polystyrène expansé en support de revêtements d’étanchéité sur tôles d’acier nervurées permet d’optimiser la structure des bâtiments tout en respectant les exigences du développement durable : forte isolation, déclaration environnementale et sanitaire, possibilité de recyclage. > Gérard Persuy, Knauf Bâtiment, Chef de marché national Isolation des toitures terrasses et industrielles L’isolation thermique des toitures de bâtiments industriels à l’aide de panneaux en polystyrène expansé en support d’étanchéité sur tôles d’acier nervurées est une technique courante dans plusieurs pays européens. En France, par exemple, la société Knauf a développé pour cette application les panneaux de référence Knauf Therm TTI Th36 SE BA qui ont reçu à partir de 1999 les premières Appréciations Techniques d’Expérimentation. En 2004,

ils obtenaient le premier Avis Technique pour les bâtiments relevant du Code du travail et, en 2008, le premier Document Technique d’Application pour les établissements recevant du public (ERP) en isolation mixte perlite fibrée – polystyrène expansé. En termes de mises en œuvre, ces panneaux sont très souvent utilisés sur des usines, des ateliers d’entretien, des bureaux, des bâtiments de stockage,

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des centres commerciaux ou des salles de sport. En effet, ils permettent de répondre à de nombreux besoins d’isolationétanchéité des toitures sur tôles d’acier nervurées : - travaux neufs ou de réfection sur isolant et revêtement d’étanchéité conservés ; - locaux à faible, moyenne ou forte hygrométrie ; - toitures inaccessibles, avec revêtements d’étanchéité auto-protégés fixés mécaniquement ou adhésifs,

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L’étanchéité des toitures métalliques

revêtements sous protection lourde par gravillons ou végétalisation ; - bâtiments à haute qualité environnementale : - résistance thermique de 8,30 m².K/W en 2 épaisseurs de 150 mm de polystyrène expansé, tout en conservant les classes de compressibilité B avec un revêtement apparent, et C avec un revêtement sous protection lourde, - toitures végétalisées, - fiche de déclaration environnementale et sanitaire,

- établissements recevant du public : tôle d’acier nervurée, panneaux de perlite fibrée et panneaux de polystyrène expansé, support du revêtement d’étanchéité. L’atout majeur de ce type de panneaux est leur faible poids (2,4 kg pour un panneau d’épaisseur 120 mm), qui permet à la fois une facilité de mise en œuvre et une optimisation de la structure des bâtiments, tout en respectant les exigences croissantes d’isolation thermique.

- chantier propre : découpe sans poussière des panneaux au thermo-cutter ou au découpeur à fil chaud, collecte des chutes de découpe par l’entreprise et recyclage dans l’usine la plus proche ;

Le panneau Knauf Therm TTI Th36 SE BA est fixé au préalable dans la tôle d’acier nervurée puis reçoit le revêtement d’étanchéité bitumineux (bâtiment industriel).

Le panneau Knauf Therm TTI Th36 SE BA est fixé au préalable dans la tôle d’acier nervurée puis le revêtement d’étanchéité synthétique ou bitumineux est fixé mécaniquement (bâtiment industriel).

- toitures devant résister 30 minutes à un feu extérieur : classement BROOF (t3) de toitures constituées d’un support en tôles d’acier nervurées, d’une isolation en panneaux de polystyrène type Knauf Therm TTI Th36 SE BA et de revêtements d’étanchéité synthétiques fixés mécaniquement ou de revêtements d’étanchéité bitumineux adhésifs ;

Bâtiments industriels avec correction acoustique : sur tôle d’acier nervurée perforée, panneaux de laine de roche, pare-vapeur, panneaux Knauf Therm TTI Th36 SE BA et revêtement d’étanchéité fixés mécaniquement.

- locaux bruyants nécessitant une correction acoustique : coefficient d’absorption α w jusqu’à 0,90 de toitures constituées d’un support en tôles d’acier nervurées perforées, de panneaux de laine de roche, d’un pare-vapeur, de panneaux en polystyrène expansé et du revêtement d’étanchéité ;

Établissements recevant du public : sur tôle d’acier nervurée, panneaux de perlite fibrée FESCO C-DO, panneaux Knauf Therm TTI Th36 SE BA et revêtement d’étanchéité fixés mécaniquement.

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> Michel Rouxel, Ingénieur, Renolit France

Membranes d’étanchéité synthétiques : un savoir-faire éprouvé Il existe une grande variété de toituresterrasses sur TAN

Les complexes d’étanchéité associent plusieurs éléments qui assurent chacune une fonction

Les membranes d’étanchéité synthétiques sont présentes sur le marché français de l’étanchéité depuis les années soixante. Dès 1973, ces complexes ont accédé à l’Avis Technique. Les réalisations de complexes d’étanchéité de toituresterrasses associent plusieurs éléments qui assurent chacun une fonction différente ou complémentaire. De tels ouvrages ne peuvent être menés à bien qu’à l’aide des documents charnières que constituent les DTU dans l’univers normatif national. Face à la variété des toituresterrasses réalisables sur tôles

d’acier nervurées (TAN), différentes voies sont utilisées pour accompagner la mise en œuvre des membranes synthétiques selon les types d’ouvrages à réaliser : Appréciation technique d’expérimentation (ATEx), Avis Techniques ou Document Technique d’Application (DTA). Devant la nécessité de s’appuyer sur des référentiels concrets, c’est tout naturellement que les Avis Techniques ou DTA formulés font référence aux DTU bien qu’à ce jour, malgré l’antériorité des membranes synthétiques, celles-ci ne soient pas encore prises en compte dans majorité de ces documents. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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En 1995, seul le DTU 43.5 « Réfection des ouvrages d’étanchéité des toituresterrasses ou inclinées » a pris en compte les membranes d’étanchéité synthétiques. Gageons qu’à l’aube de ce nouveau millénaire les prochaines révisions profondes des DTU ne se contenteront pas d’un toilettage pour répondre à l’intégration des normes européennes et des agréments, mais incluront les membranes d’étanchéité synthétiques notamment, les membranes d’étanchéité en PVC-P.

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> Dominique Royer, Directeur adjoint, Smac

La végétalisation entre innovation et traditionnel Les 3 000 m2 de dalles bois de toiture d’Isseane attendent l’installation du substrat de la végétalisation.

Le DTU, souvent considéré comme un frein à la créativité en gravant dans le marbre les techniques traditionnelles éprouvées et validées par l’expérience, contribue aussi à un très faible taux de sinistralité. En dehors du DTU, fleurissent des innovations destinées à devenir les futures techniques traditionnelles de demain. La démarche environnementale constitue un bon accélérateur au développement de techniques innovantes, parmi lesquelles la végétalisation occupe une place de choix. Le terme « innovant » n’est déjà plus tout à fait approprié, puisque certes la technique ne relève pas encore du domaine

traditionnel, mais elle est déjà bien encadrée par des Règles professionnelles depuis 2002 (révisées en novembre 2007). Isseane, Centre de traitement et de valorisation énergétique pour le recyclage des déchets ménagers implanté à Issy-lesMoulineaux (92) fournit un bel exemple d’innovation : - pas de rejets d’eaux industrielles dans la Seine ; - disparition du panache blanc de vapeur d’eau ainsi que des cheminées intégrées dans le bâtiment ; - réduction des bruits, odeurs de pollution atmosphérique ; - architecture moderne et sobre, intégrant le bâtiment dans la paysage, grâce à son e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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enfouissement partiel sous le niveau du sol actuel (- 31 m) et à sa toiture végétalisée. De conception classique pour la partie sous-jacente (bac acier + isolant laine minérale + étanchéité soudée Alpaflore), cette toiture de 8 000 m2 reçoit : - 4 000 m2 de végétalisation avec le procédé Ecoflor ; - 1 000 m2 de gravillons en traitement des zones stériles ; - et pour faire preuve d’originalité, de 3 000 m2 de dalles en bois, non considérées comme zone accessible. La toiture, terminée depuis fin 2007, attend maintenant les conditions climatiques propices au développement des végétaux.

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Lanterneaux et dispositifs d’évacuation : éléments de confort et de sécurité Les lanterneaux ponctuels et les voûtes filantes sont indispensables à l’éclairage naturel zénithal des bâtiments couverts par des toitures-terrasses sur bac acier avec revêtement d’étanchéité. Les dispositifs d’évacuation naturelle de fumées et de chaleur, pour leur part, contribuent à la sécurité incendie. > Bernard Lepage, Directeur technique, Hexadome Dans les bâtiments de grandes dimensions destinés aux activités commerciales, culturelles, industrielles ou de stockage, l’éclairage zénithal permet d’assurer un éclairage naturel efficace. Les fenêtres ou autres ouvertures des parois verticales ne suffisant pas toujours à dispenser la lumière naturelle dans l’ensemble du bâtiment. De plus, l’ouverture des lanterneaux permet de profiter de la circulation naturelle de l’air pour évacuer la chaleur et renouveler l’air ambiant. Par exemple, leur ouverture la nuit, rafraîchit les locaux durant les périodes de fortes chaleurs.

Lors d’un incendie, le dégagement de fumées est la première cause de mortalité des occupants et l’accumulation de chaleur sous la toiture provoque l’embrasement généralisé qui conduit à la ruine rapide du bâtiment. Le recours aux dispositifs d’évacuation naturelle de fumées et de chaleur (DENFC) permet l’évacuation des fumées et de la chaleur. Ces équipements participent au confort et à la sécurité des bâtiments couverts par des toituresterrasses sur bac acier avec revêtement d’étanchéité.

e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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U ne bonne répartition pour un éclairage satisfaisant

Selon les différentes activités des locaux, la surface de lumière totale des lanterneaux doit représenter entre 4 et 10 % de la surface de la toiture pour assurer un éclairage naturel satisfaisant. Ces ouvertures doivent être correctement réparties : une distance maximale de 12 m entre chaque puit de lumière, pour une hauteur de toiture de 10 m,

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L’étanchéité des toitures métalliques garantit une bonne homogénéité des niveaux d’éclairage naturel intérieur. L’étanchéité à l’eau de ces produits est assurée par le respect des règles de réalisation de la jonction avec l’étanchéité, selon le DTU 43.3, ainsi que par des dispositions constructives et des essais réalisés sur les produits finis. La fonction d’éclairage naturel est assurée par des remplissages en matériaux plastiques cintrés à froid, type polycarbonate alvéolaires ou thermoformés : dômes en PMMA ou polycarbonate plein. Leurs caractéristiques de transmission lumineuse, de filtre au rayonnement ultraviolet ou infrarouge, d’isolation thermique, permettent de répondre aux exigences de confort lumineux ou thermique attendues. Compte tenu de leurs spécificités d’éclairage naturel et de sécurité incendie, ces lanterneaux et DENFC ne sont pas soumis aux valeurs plafonds (garde-fou) de la Réglementation thermique. Néanmoins leurs valeurs de transmission thermique doivent être prises en compte dans le calcul global du bâtiment. Lors de la réalisation de la couverture, les lanterneaux et DENFC sont fixés sur les éléments de charpente, pannes et chevêtres, à raison d’au moins une fixation tous les 30 cm. Sur les costières, ils disposent d’un isolant support d’étanchéité permettant de réaliser un relevé d’étanchéité adapté à la partie courante bitumineuse ou avec d’autres membranes.

La hauteur de ces costières doit permettre d’avoir la garde nécessaire imposée entre le dessus de la protection de l’étanchéité de partie courante et le haut de la costière : 150 mm sont demandés pour les cas courants.

D es règles

d’implantation définie par la réglementation

La mise au point de dispositifs d’évacuation naturelle de fumées et de chaleur, conformes aux normes françaises NF S 61-937 et maintenant européennes EN 12 101-2, apporte une réponse en cas d’incendie. Lors de leur ouverture au début de l’incendie, ces dispositifs (DENFC, anciens exutoires et ouvrants de désenfumage) permettent l’évacuation d’une partie des fumées et de la chaleur ce qui facilite l’évacuation des personnes présentes à l’intérieur des locaux et l’intervention des moyens de secours et d’extinction.

Le calcul de la surface de désenfumage nécessaire et les règles d’implantation sont définis par les réglementations françaises pour : les ERP (établissement recevant du public), les locaux soumis au Code du travail, les immeubles ou habitations collectives, les ICPE (Installations classées pour la protection de l’environnement). La Règle R17 de l’Apsad définit ces données pour les spécifications de désenfumage des contrats d’assurances. La surface utile de désenfumage varie généralement de 0,5 à 2 % de la surface au sol des différents cantons, en fonction des niveaux de risques considérés de l’activité du local. Il faut implanter au moins un appareil pour 300 m² de couverture (1/250 m² pour les ICPE) pour assurer une bonne efficacité du désenfumage.

L’étanchéité à l’eau des dispositifs d’éclairage zénital est assurée par le respect des règles de réalisation de la jonction avec l’étanchéité. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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C aractéristiques des produits

Les lanterneaux sont couverts par les normes françaises NF P 37 418 et NF P 37 417 et à partir de 2008, par les normes européennes EN 1873 et EN 14 963. La limitation du risque de chutes de personnes, lors des travaux en toiture, est également prise en compte dans les caractéristiques des lanterneaux et DENFC. Le Code du travail et les préconisations des Caisses régionales d’assurance maladie (CRAM) imposent de prévoir des dispositifs permettant de limiter la chute de personnes à travers un lanterneau. Cet objectif peut être atteint par différents moyens : - garde-corps périphérique de hauteur minimale de 1 mètre ; - costière de hauteur minimale 1 mètre ; - lanterneau résistant à un choc de 1 200 joules. Cette résistance au choc, d’un sac de 50 kg chutant d’une hauteur de 2,4 m, fait l’objet d’essais visés par des laboratoires ou bureaux de contrôle. Ils ont été définis par des protocoles d’essais établis par le GIF, les CRAM et l’Institut national de recherche et de sécurité (INRS). Ces essais sont intégrés dans les normes européennes lanterneau NF EN 1873 et EN 14 963. D’autres caractéristiques, comme l’isolation phonique, l’étanchéité à l’air par exemple, peuvent être obtenues par des conceptions particulières testées par des laboratoires agréés.

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Sécurité au feu intérieur des toitures étanchées sur TAN dans les ERP La conception et la réalisation des toitures étanchées des établissements recevant du public (ERP) établies sur des tôles d’acier nervurées (TAN) ont été modifiées par la révision de l’article AM 8 du Règlement de sécurité. Ce règlement prévoit plusieurs solutions pour prévenir les conséquences de la pyrolyse des isolants combustibles en cas d’incendie à l’intérieur du bâtiment. L’auteur présente des exemples de solution de procédés isolants supports combustibles employés dans les ouvrages d’étanchéité (1). > Antoine Demarque, CSTB Seuls les exemples de solution relevant des règles de l’art figurent dans cet article qui ne recense pas l’ensemble des solutions prévues par l’arrêté. Cette illustration des principaux repères de l’arrêté du 6 octobre 2004 modifié (2) ne se substitue, ni à la responsabilité des constructeurs, ni à la réglementation en vigueur. Pour se prémunir des conséquences de la pyrolyse des isolants combustibles en cas d’in-

cendie à l’intérieur du bâtiment, le Règlement de sécurité prévoit comme mesures préventives générales pour les isolants thermiques ou acoustiques employés dans les parois d’ERP plusieurs solutions : - soit l’emploi d’isolants de pouvoir calorifique très faible et peu fumigènes : produits classés au moins A2-s2, d0 (3) ou matériaux M0 (4) ; - soit, pour les isolants qui ne respectent pas cette condi-

tion, leur protection par un écran thermique retardant la pénétration du flux thermique afin d’en différer la pyrolyse active et/ou la fusion ;

3. L’euroclasse intéresse les produits de construction, marqués CE, selon le décret n° 92-647 du 8 juillet 1992 modifié concernant l’aptitude à l’usage des produits de construction ; ce classement de réaction au feu est déterminé par un laboratoire notifié ou est issu d’un classement conventionnel réglementaire. 4. Les matériaux d’aménagement peuvent justifier d’un classement de réaction au feu, soit selon une euroclasse, soit selon le classement national « M0 à M4 ».

1. Les systèmes d’étanchéité sont ceux définis par les normes P 84 série 200 (réf. DTU série 43). 2. JORF du 29 décembre 2004. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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L’étanchéité des toitures métalliques - soit d’autres dispositions, appréciées au cas par cas par le Comité d’étude et de classification des matériaux et éléments de construction par rapport au danger d’incendie (CECMI), la Commission centrale de sécurité se prononçant sur un domaine d’emploi (catégorie et type). Le « Guide d’emploi des isolants combustibles dans les établissements recevant du public » (5), dans ses parties I et II, décrit les écrans thermiques admis. Cette présentation ne concerne pas les solutions justifiées par la partie III de ce guide ou celles qui seraient susceptibles de bénéficier de mesures dérogatoires ministérielles. Les isolants combustibles actuellement sous Document Technique d’Application (DTA) couverts par cette présentation peuvent être, par ordre alphabétique, des panneaux : - de mousse phénolique (Résol) (PF) ; - de perlite expansée (fibrée) (EPB) ; - de polyisocyanurate (PIR) ; - de polystyrène expansé (EPS). Les panneaux de perlite expansée (fibrée) sous Avis Technique (AT) et DTA peuvent bénéficier de dérogations relatives à leur emploi dans les établissements relevant du public. Cette présentation ne reprend pas les principes dérogatoires accordés à ces procédés. Il y a lieu de se reporter - au cas par cas - à la dérogation acquise.

Les écrans thermiques sont choisis en fonction du support associé L’élément porteur en tôles d’acier nervurées nécessite la pose d’un écran thermique sous les panneaux isolants combustibles. Les écrans thermiques et leur mode de mise en œuvre respectent les deux règles suivantes : - la continuité et le maintien de la protection pendant ½ heure, durée escomptée en toiture ;

Figure 1a - Exemple de jointement d’écran en un lit sur un appui unique de faîtage

- un recoupement dans l’épaisseur de l’isolant combustible lorsqu’il est mis en œuvre sur un écran thermique. Les écrans thermiques à employer sont des panneaux isolants choisis en fonction du support associé admis, à savoir : - laine de roche, de masse volumique au minimum ≥ 110 kg/m3 et d’épaisseur totale ≥ 60 mm en deux lits à joints décalés ou autre solution selon le Document Technique d’Application des panneaux ;

Figure 1b - Exemple de jointement d’écran en un lit sur un appui unique de noue centrale

- perlite expansée (fibrée), de masse volumique nominale ≥ 150 kg/m3 et d’épaisseur totale ≥ 50 mm en deux lits à joints décalés ou en un lit à bords feuillurés ; - verre cellulaire, de masse volumique au minimum ≥ 110 kg/m3 et d’épaisseur totale ≥ 60 mm.

5. Ce Guide est annexé à l’arrêté du 6 octobre 2004 modifié. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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Figure 1c - Exemple de jointement d’écran en deux lits sur un appui unique de faîtage

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L’étanchéité des toitures métalliques

Pour réaliser le jointoiement des écrans thermiques composés de plusieurs lits, ces écrans sont posés à bords décalés ou selon les mêmes conditions que celles indiquées ci-dessous pour les écrans thermiques en lit unique. Les écrans thermiques en lit unique sont jointoyés selon l’une des dispositions suivantes en partie courante et en périphérie, ils doivent : Figure 1d - Exemple de jointement d’écran en deux lits sur un appui unique de faîtage de noue centrale

Figure 1e - Exemple de jointement d’écran en un lit sur un appui double de faîtage

- être situés au droit d’un élément d’ossature, principal ou secondaire, sur lequel les éléments d’écran juxtaposés sont fixés mécaniquement. Les figures sont représentées à partir de dispositions volontaires (figures 1 a à 1 h) ; - être équipés d’un profil métallique ou en bois, apparent, masqué ou encastré ; - être assemblés par emboîtement, embrèvement, feuillure ou par rainure et languette.

Figure 1f - Exemple de jointement d’écran en un lit sur un appui double de noue centrale

Figure 1g - Exemple de jointement d’écran en deux lits sur un appui double de faîtage

Le verre cellulaire constitue un cas particulier. Ces dispositions ne s’appliquent pas aux écrans thermiques constitués de verre cellulaire faisant l’objet d’une mise en œuvre totalement étanche (joints entièrement fermés sur l’épaisseur du panneau).

Liaisonner les écrans thermiques au support Chaque panneau ou portion de panneau, formant écran thermique, est fixé à son support. Le panneau de laine de roche et de perlite expansée (fibrée) est maintenu par des fixations mécaniques constituées : d’un attelage de fixation pour les panneaux de dimensions

Figure 1h - Exemple de jointement d’écran en deux lits sur un appui double de noue centrale

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Figure 4 - Traversée ponctuelle avec écran thermique entre la traversée et l’isolant combustible

Figure 2 - Conduit placé dans une gaine conforme à l’article CO 31 § 4

≤ 1 m × 1,20 m, de deux attelages pour des dimensions supérieures. Cet attelage, défini dans le DTA des panneaux, est conforme au cahier 3564, paru dans les e-Cahiers du CSTB, juin 2006. Les fixations ne doivent pas être en matière plastique. Le panneau de verre cellulaire est fixé par collage à l’EAC conformément à son DTA, les joints étant entièrement fermés dans l’épaisseur du panneau. Respecter les règles de continuité des écrans Pour les traversées ponctuelles, l’article CO 31 du Règlement de sécurité précise que les conduits devront être placés dans une gaine répondant aux conditions de l’article CO 31 § 4. En effet, les autres solutions de cet article, calfeutrements et renforcements autour des conduits, ne paraissent pas être adaptées à une traversée dans de la tôle en acier

Figure 3 - Conduit avec écran thermique entre le conduit et l’isolant combustible

d’épaisseur (courante) inférieure au millimètre (figure 2). Une autre solution consisterait à protéger l’extrémité de l’isolant combustible avec une barrière constituée de panneaux isolants admis comme écran thermique, depuis la traversée ponctuelle (EEP, potelets etc.) (figure 3, figure 4). Quant aux acrotères et costières, pour assurer la continuité de l’écran thermique en périphérie de la toiture dans les mêmes conditions que les panneaux isolants formant les barrières de recoupement, les figures donnent des exemples de solutions volontaires (figure 5, figure 6). L’isolant combustible doit être recoupé par une barrière étanche La couche isolante combustible doit être recoupée sur l’ensemble de la surface de la toiture de e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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l’établissement par une barrière étanche au flux thermique, aux effluents gazeux et matières fondues, comme décrit ci-dessous. La distribution du recoupement dans l’épaisseur de l’isolant combustible est forfaitaire et déconnectée des principes de construction des volumes situés dessous, tels que : - l’emplacement réel des parois résistantes ou non au feu ; - le fait qu’ils soient accessibles ou non au public ; - le classement des locaux et/ ou des dégagements. Ce recoupement doit former des mailles de 300 m2 de surface au maximum dont la plus grande dimension n’excède pas 30 m (figure 7).

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L’étanchéité des toitures métalliques La barrière de recoupement est en matériau isolant au moins classé A2-s2, d0 de 0,30 m de largeur minimale et fixée mécaniquement au support (6). Sur un écran thermique en verre cellulaire, le recoupement est réalisé exclusivement en panneaux de verre cellulaire, collés au bitume sur l’écran thermique. Pour les locaux à risques particuliers, les toitures avec couche isolante combustible situées au-dessus de ces locaux à risques (7) doivent en outre : - soit être protégées d’un feu venant de l’intérieur du local par un écran thermique dont la durée de protection est au moins équivalente au degré de résistance au feu des parois verticales de ce local (8) ;

Figure 5 - Liaison avec costière

- soit être traversées par le prolongement des parois verticales sur une hauteur d’au moins 1 m au-dessus de la toiture.

Figure 6 - Liaison avec costière

6. Les panneaux isolants dont la résistance à la compression à 10 % de déformation (NF EN 826) est inférieure à 100 kPa nécessitent des attelages solides au pas ; les attelages conformes à la norme NF P 30-317 répondent à cette caractéristique. 7. Les locaux à risques particuliers sont définis dans le Règlement de sécurité. Il n’appartient pas à l’entreprise d’étanchéité, ni de les définir, ni de choisir la solution à retenir pour protéger la toiture légère. Ces locaux à risques et la solution technique retenue pour protéger la toiture légère doivent être définis par le maître d’ouvrage et indiqués dans les documents particuliers du marché (DPM). 8. Les DPM précisent l’entreprise qui a la charge de la fourniture et la mise en œuvre de cet écran thermique complémentaire. En référence à la norme NF DTU 43.3, on rappellera que la résistance thermique de l’écran complémentaire ne doit pas dépasser le dixième de celle située au-dessus des TAN (écran thermique + isolant combustible). e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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L’étanchéité des toitures métalliques

Figure 7 - Exemple de maillage réalisé par les recoupements

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La méthode d’essai pour l’exposition des toitures à un feu extérieur est définie par la norme XP ENV 1187. Inflammation du revêtement d’étanchéité lors de l’essai.

Revêtements d’étanchéité : exigences vis-à-vis d’un feu extérieur Pour éviter qu’un incendie survenant dans un bâtiment tiers ne se propage rapidement à une construction par rayonnement ou percement de la toiture par des flammèches ou des particules incandescences, des prescriptions particulières peuvent être prévues par le Règlement de sécurité. Les prescriptions de sécurité des bâtiments d’habitation et celles des établissements recevant du public font apparaître des exigences spécifiques concernant les revêtements d’étanchéité de toiture. > Antoine Demarque, CSTB Les trois principales réglementations prévoient ou non certaines exigences pour se prémunir d’un feu extérieur qui se propagerait par la toiture métallique et notamment, quant aux exigences vis-à-vis du revêtement d’étanchéité : - pour les bâtiments soumis au seul Code du travail, le règlement n’exige aucune disposition en toiture ; - pour les bâtiments d’habitation, les prescriptions de

sécurité contre l’incendie sont celles de l’article 15 de l’arrêté du 31 janvier 1986 modifié ; - pour les établissements recevant du public (ERP) du premier groupe, les exigences sont celles de l’article CO 17 de l’arrêté du 25 juin 1980 modifié. Les prescriptions de sécurité des bâtiments d’habitation et celles des établissements recevant du public font apparaître

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la nécessité de recourir à des revêtements d’étanchéité de toiture titulaires : - d’une classe de réaction au feu M au minimum ; - ou d’une classe de pénétration T et d’un indice de propagation I au minimum, fonction de la distance séparant le bâtiment de l’immeuble voisin ou de la limite de propriété. Toutefois, aucune exigence n’est demandée pour la protection de la

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L’étanchéité des toitures métalliques toiture par rapport à un feu extérieur au-delà de 12 m. Si le Règlement de sécurité n’a pas (encore) été modifié, on peut indiquer que ces critères ne sont plus d’actualité lorsque les matériaux d’étanchéité sont marqués CE. En effet, selon l’article 6 de l’arrêté du 14 février 2003 (1) la résistance au feu extérieur des toitures doit être exprimée selon les critères européens dans ce cas. À ce titre, on peut rappeler que les feuilles bitumineuses et les membranes synthétiques d’étanchéité des toitures doivent être marquées CE, selon le calendrier indiqué dans le tableau (voir page 30). Il n’est donc plus possible d’utiliser les précédents classements M, T et I pour les revêtements d’étanchéité des toitures : - depuis le 31 décembre 2004 pour les kits avec feuilles bitumineuses ou membranes synthétiques ; - depuis le 30 septembre 2007 pour les feuilles bitumineuses ;

- à partir du 1er juillet 2008 pour les membranes synthétiques, pour les produits déjà mis sur le marché mais qui ne seraient pas encore marqués CE. Les procès-verbaux établis antérieurement à ces trois échéances à partir de l’arrêté du 10 septembre 1970, ne sont plus valides quelle que soit la période de validité indiquée sur lesdits procès-verbaux.

méthode d’essai de la partie 3 référencée dans la réglementation française. Le tableau ci-dessous Classe de pénétration/indice de propagation permet d’obtenir une correspondance entre les classements « prescripteurs » de la réglementation française et les classes européennes.

La classe de pénétration T et l’indice de propagation I sont remplacés par les classes européennes BROOF(t3) ou CROOF(t3) ou DROOF(t3), qui doivent être délivrées par un laboratoire notifié. La méthode de l’essai est définie dans la norme XP ENV 1187 « Méthodes d’essai pour l’exposition des toitures à un feu extérieur - Méthode d’essai n° 3 avec brandons enflammés, vent et chaleur rayonnante supplémentaire. » Notons que les parties 1 et 2 sont des adaptations des normes allemande et scandinave, mais qu’elles ne correspondent pas avec la

Classe de pénétration

Indice de propagation Indice 1

Indice 2

Indice 3

T 30

BROOF(t3)

BROOF(t3)

BROOF(t3)

T 15

BROOF(t3)

CROOF(t3)

CROOF(t3)

T5

BROOF(t3)

CROOF(t3)

DROOF(t3)

1. JORF du 14 mars 2003 e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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L’étanchéité des toitures métalliques Calendrier du marquage CE des feuilles et membranes d’étanchéité Kits de feuilles souples d’étanchéités fixés mécaniquement (1)

Membranes synthétiques (3)

Feuilles bitumineuses (2)

Fin de la 31 période de décembre transitoire : 2004

1er juillet 2008

30 septembre 2007

1. Arrêté du 24 avril 2001 (1). 2. Arrêté du 27 janvier 2006 (2). 3. Arrêté du 24 avril 2006 (3).

Dispositif pour essai de toiture soumise à un feu extérieur

1. JORF du 5 mai 2001. 2. JORF du 12 février 2006. 3. JORF du 16 mai 2006.

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Travaux neufs : garantir une isolation thermique minimale Depuis le 1er septembre 2006, les toitures constituées de tôles d’acier nervurées (TAN) isolées doivent répondre à la Réglementation thermique 2005, en application de la Directive Performance énergétique des bâtiments. Une isolation thermique minimale est maintenant requise en travaux neufs. > Antoine Demarque, CSTB La Réglementation thermique 2005 (RT 2005), dont l’objectif est de réduire de 15 % la consommation énergétique des bâtiments, impose dans l’arrêté du 24 mai 2006 (1) la mise en œuvre d’une isolation thermique minimale dans les bâtiments nouveaux ou les parties nouvelles de bâtiments. Elle ne s’applique pas à certaines constructions telles que : - les bâtiments et parties de bâtiment dont la température normale d’utilisation est inférieure ou égale à 12 °C ; - aux constructions provisoires prévues pour une durée de moins de deux ans ; 1. JORF du 14 mars 2003

- aux bâtiments d’élevage ainsi qu’aux bâtiments ou parties de bâtiments qui, en raison de contraintes liées à leur usage, doivent garantir des conditions particulières de température, d’hygrométrie ou de qualité de l’air et nécessitant de ce fait des règles particulières.

en rappelant l’objectif de la précédente réglementation « RT 2000 ».

Réglementation thermique 2000

Up

Up « garde-fou »

0,30 W/(m2.K)

0,47 W/(m2.K)

Un coefficient de déperdition de référence La RT 2005 fixe le coefficient de déperdition de référence de la toiture étanchée (Up) pour la valeur de référence, et pour une exigence minimale « garde-fou ». Le tableau ci-après reprend les prescriptions dans le cas de l’élément porteur TAN, e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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↓ Réglementation thermique 2005 Up

Up « garde-fou »

0,27 W/(m2.K)

0,34 W/(m2.K)

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L’étanchéité des toitures métalliques Le tableau ci-dessous donne, à titre d’illustration active, l’ordre de grandeur de la couche isolante (2) d’une toiture établie sur TAN, à condition qu’aucun attelage de fixation mécanique ne traverse l’isolation thermique. Ordre de grandeur de la couche isolante d’une toiture sur TAN

Conductivité thermique utile de l’isolant support (λUTILE) en W/(m.K)

Épaisseur mini de la couche isolante pour le coefficient Uc

Épaisseur mini de la couche isolante pour le coefficient Uc « garde-fou »

0,025

90 mm

70 mm

0,030

110 mm

85 mm

0,040

145 mm

115 mm

0,050

180 mm

140 mm

0,060

215 mm

170 mm

Les hypothèses retenues pour les valeurs du tableau ci-dessus sont : -

les résistances superficielles sur les faces intérieure et extérieure de la toiture : Rsi + Rse = 0,14 (m2.K)/W ;

-

la résistance thermique de l’élément porteur de tôles d’acier nervurées pleines d’épaisseur 0,75 mm (λUTILE = 50 W/(m.K)), et d’un revêtement d’étanchéité bicouche autoprotégé en bitume modifié d’épaisseur 5 mm (λUTILE = 0,23 W/(m.K)).

2. Une étude énergétique de la construction est à mener, dans tous les cas.

Prise en compte des ponts thermiques intégrés Dans le cas où des attelages de fixation mécanique traversent la couche isolante, les ponts thermiques intégrés courants de ces attelages doivent être pris en compte dans l’étude thermique. Ces ponts thermiques intégrés courants majorent le coefficient de transmission surfacique global de la toiture (Uc), avec : Up = Uc + ∆Ufixation Le coefficient majorateur, ∆Ufixation, est en proportion de la densité des fixations mécaniques traversant la couche isolante : Σcχ fixation ∆Ufixation =

A

où A est la surface totale en m2 de la toiture étanchée. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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Le coefficient ponctuel du pont thermique intégré, χfixation en W/K, est accessible : - dans le fascicule 4/5 Parois opaques des Règles Th-U pour tous supports isolants dont la conductivité thermique est comprise entre 22 mW/ (m.K) et 42 mW/(m.K), en fonction du diamètre des fixations métalliques. Pour d’autres conductivités thermiques des panneaux isolants, le Document Technique d’Application peut indiquer la valeur à retenir pour ce coefficient χfixation ; - dans le Document Technique d’Application du système pour les autres attelages, non métalliques par exemple.

33

Le tableau ci-dessous indique le coefficient majorateur ∆Ufixation, en W/(m2.K), pour un isolant support de conductivité thermique comprise entre 22 mW/ (m.K) et 42 mW/(m.K), traversé par des attelages de fixations mécaniques. Coefficient majorateur ∆Ufixation en W/(m2.K) de l’isolant support fixé mécaniquement Fixations mécaniques

Densité des fixations mécaniques au m2

∅

χ fixation (W/K)

4

5

6

7

8

9

10

11

12

4,8 mm

0,006

0,02

0,03

0,04

0,04

0,05

0,05

0,06

0,07

0,07

6,3 mm

0,008

0,03

0,04

0,05

0,06

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

À partir de ce coefficient majorateur ∆Ufixation, les tableaux ci-après identifient l’épaisseur nécessaire de la couche isolante (en mm). Épaisseur minimale de la couche isolante, en mm Up = Uc + ∆Ufixation ΔUfixation en W/(m2.K) Conductivité thermique utile de l’isolant support (λUTILE) en W/(m.K)

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

25

95

95

100

105

110

115

120

125

135

140

30

110

115

120

125

130

135

145

150

160

170

40

150

155

160

165

175

180

190

200

210

225

Épaisseur minimale de la couche isolante, en mm Up « garde fou » = Uc + ∆Ufixation ∆Ufixation en W/(m2.K) Conductivité thermique utile de l’isolant support (λUTILE) en W/(m.K)

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

25

75

75

80

80

85

85

90

95

95

30

90

90

95

95

100

105

105

110

115

120

40

115

120

125

130

130

135

140

150

155

160

Ces tableaux, destinés à illustrer la présentation, ne se substituent pas à l’étude énergétique du bâtiment qui est à réaliser pour chaque étude. e-Cahiers du CSTB Juin 2008

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0,10 100

34

Limiter les déperditions dans l’existant Depuis le 1er avril 2008, les travaux de réfection sont soumis à une réglementation visant à limiter les déperditions thermiques des constructions existantes. La toiture métallique n’échappe pas à cette exigence. > Antoine Demarque, CSTB

Avec le décret du 19 mars 2007 (1), en application depuis le 1er avril 2008, les constructions existantes font l’objet d’une réglementation destinée à limiter les déperditions dans l’existant. Les textes distinguent deux cas :

construction. Dans ce cas, le maître d’ouvrage doit améliorer la performance énergétique du bâtiment s’il a été contruit après 1948, dans les conditions indiquées dans le décret Réglementation thermique globale ;

- les bâtiments ou parties de bâtiments existants dont la surface hors œuvre nette (SHON) est supérieure à 1 000 m2 et où les travaux de l’enveloppe sont supérieurs à 25 % du coût de la

- pour les autres cas, si les travaux d’étanchéité concernent la couche isolante existante, l’arrêté du 3 mai 2007 (2) prescrit une résistance thermique totale mini-

1. JORF du 21 mars 2007

2. JORF du 17 mai 2007

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male de la toiture étanchée au-dessus des locaux chauffés. Le maître d’ouvrage devra vérifier si elle est satisfaisante, dans le cas où la couche isolante existante est conservée. Dans le cas contraire, un complément d’isolation ou une nouvelle isolation si l’ancienne n’est pas conservée, devront être prévus. Il s’agit de la réglementation par éléments.

35

L’étanchéité des toitures métalliques

Exigences réglementaires fixées par l’arrêté Pente de la toiture

Résistance thermique R minimum

Cas d’adaptation possibles pour les toitures étanchées La résistance thermique minimale peut être réduite jusqu’à 1,5 (m2.K/W) (1 m2.K/W jusqu’au 30 juin 2008) dans les cas suivants :

Pente ≤ 15 %

2,5 (m2.K/W) avec 2 (m2.K/W) jusqu’au 30 juin 2008

- l’épaisseur d’isolation implique un changement des huisseries ou un relèvement des garde-corps ou des équipements techniques ; - l’épaisseur d’isolation ne permet plus le respect des hauteurs minimales d’évacuation des eaux pluviales et des relevés ; - l’épaisseur d’isolation et le type d’isolant utilisé implique un dépassement des limites de charges admissibles de la structure.

15 % < pente ≤ 60° (1)

4 (m2.K/W)

La résistance thermique minimale peut être réduite jusqu’à 3 (m2.K/W) lorsque, dans les locaux à usage d’habitation, les travaux d’isolation entraînent une diminution de la surface habitable des locaux concernés supérieure à 5 % en raison de l’épaisseur de l’isolant. La résistance thermique minimale peut être réduite jusqu’à 2 (m2.K/W) dans les cas suivants :

Pente > 60° (2)

2,3 (m2.K/W)

- le bâtiment concerné est situé en zone H3, à une altitude inférieure à 800 mètres ; - dans les locaux à usage d’habitation, les travaux d’isolation entraînent une diminution de la surface habitable des locaux concernés supérieure à 5 % en raison de l’épaisseur de l’isolant.

(1) 60° équivaut à environ 173 %. (2) Zone H3 : les Alpes-Maritimes (06), l’Aude (11), les Bouches-du-Rhône (13), la Corse-du-Sud(2A), la Haute-Corse (2B), le Gard (30), l’Hérault (34), les Pyrénées-Orientales (66) et le Var (83).

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36

L’étanchéité des toitures métalliques À titre indicatif, le tableau suivant donne l’épaisseur minimale de la couche isolante existante susceptible de satisfaire la réglementation par éléments. Les épaisseurs de ce tableau ont été déterminées à partir des valeurs tabulées du Fascicule 2/5 Matériaux des Règles Th-U.

Épaisseur minimale de la couche isolante existante pour répondre à la réglementation par éléments

Constitution de la toiture

Détail des différentes résistances thermiques (en m2.K/W)

Résistance thermique recherchée (en m2.K/W) 2

2,3

2,5

4

- laine minérale (MW)

95 mm

110 mm

120 mm

190 mm

- mousse phénolique (PF)

60 mm

70 mm

75 mm

120 mm

120 mm

135 mm

150 mm

240 mm

70 mm

80 mm

90 mm

140 mm

- polystyrène expansé (EPS)

85 mm

100 mm

105 mm

170 mm

- verre cellulaire (CG)

100 mm

120 mm

130 mm

205 mm

1° TAN pleines d’épaisseur 0,75 mm

⎬

RUTILE = 0,000

2° Supports isolants :

- perlite expansée (EPB) - polyisocyanurate (PIR)

3° Revêtement d’étanchéité bicouche autoprotégé en bitume modifié d’épaisseur 5 mm

⎬ ⎬

RUTILE =

ép. λUTILE

de la couche isolante existante (1)

RUTILE = 0,022

(1) La conductivité thermique utile tabulée est fonction de la masse volumique sèche de la couche isolante existante.

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37

L’étanchéité des toitures métalliques D’autres valeurs de résistances thermiques des matériaux isolants peuvent être utilisées : - soit la résistance thermique utile des isolants existants, si celle-ci est connue, à partir du dossier de récolement de l’ouvrage ; - soit à partir d’un calcul forfaitaire de la résistance thermique, obtenu par la multiplication de l’épaisseur de l’isolation isolante (en centimètre) par 0,33 pour la mousse de polyuréthanne et par 0,23 pour les autres isolants thermiques. Ce calcul ne définit donc pas une caractéristique scientifique de la toiture, puisqu’il globalise la performance thermique des produits isolants uniquement en fonction de leur épaisseur, qu’ils soient ou non performants de ce point de vue. Enfin, cette nouvelle réglementation par éléments ne concerne pas des ouvrages particuliers, tels que ceux : - situés dans les départements d’outre-mer ; - qui, en raison de contraintes particulières liées à un usage autre que d’habitation, doivent garantir des conditions spécifiques de température, d’hygrométrie ou de qualité de l’air.

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4e de couv QUAD

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SIÈGE SOCIAL 8 4 , AV E N U E J E A N J A U R È S | C H A M P S - S U R - M A R N E | 7 74 4 7 M A R N E - L A -VA L L É E C E D E X 2 T É L . ( 3 3 ) 0 1 6 4 6 8 8 2 8 2 | F A X ( 3 3 ) 0 1 6 0 0 5 7 0 3 7 | w w w. c s t b . f r CENTRE SCIENTIFIQUE ET TECHNIQUE DU BATIMENT

M A R N E - L A -VA L L É E

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GRENOBLE

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