Toitures plates fixées mécaniquement : vis et plaquettes de répartition 2010/03.07

CT étanchéitéUne Note d'information technique consacrée à la fixation mécanique des isolants et des systèmes d'étanchéité sur tôles d'acier profilées sera publiée très prochainement. Cette NIT fera le point sur les spécificités de cette technique de fixation en toiture plate et viendra compléter les recommandations de la NIT 215. Elle examinera en détail l'étude des effets du vent sur le complexe 'isolation thermique/système d'étanchéité' et ce, conformément à la norme NBN EN 1991-1-4 'Actions du vent sur les constructions' et son Annexe nationale (ANB) qui sera publiée très prochainement. Le présent article met l'accent sur le choix des vis et des plaquettes de répartition en fonction du matériau d'isolation thermique.

1. Sollicitations des systèmes d'isolation et d'étanchéité

Outre les sollicitations cycliques engendrées par l'action du vent, la circulation sur une toiture en tôles d'acier profilées engendre généralement les charges de service suivantes :
  • sollicitations diverses produites pendant les travaux par le stockage provisoire des matériaux en toiture, les opérations de mise en œuvre et la circulation piétonnière
  • sollicitations périodiques nécessitées par l'inspection et l'entretien du revêtement
  • sollicitations fréquentes ou occasionnelles engendrées par des travaux de maintenance et de réparation sur les installations accessibles en toiture (extraction d'air, climatisation, systèmes solaires, ...).
Le revêtement d'étanchéité et l'isolation devront répondre à certaines exigences selon la charge de service escomptée. Ainsi, le revêtement devra notamment résister au poinçonnement dynamique et statique. Quant à l'isolation, elle devra présenter une bonne résistance à la compression et aux charges concentrées, et devra en outre être capable de répartir les charges de manière homogène.

2. Choix des vis et des plaquettes de répartition

Un système de toiture plate fixé mécaniquement (isolation et/ou étanchéité) nécessite un nombre suffisant de fixations, déterminé en fonction :
  • des sollicitations engendrées par l'action du vent sur les panneaux isolants et le système d'étanchéité
  • de la résistance à l'arrachement des vis.
Fig. 1 Vis pourvue d'un filet supplémentaire sous la tête.
Fig. 1 Vis pourvue d'un filet supplémentaire sous la tête.
Il est également important de choisir un système de toiture adapté à l'application envisagée et au niveau de sollicitations engendré par les charges de service. A cet égard, le recours à des produits disposant d'un agrément technique pour l'application envisagée paraît plus que souhaitable.

Sur une toiture fixée mécaniquement et accessible aux piétons, il convient en outre de tenir compte du phénomène spécifique produit par la pression du pied au droit d'une vis ou d'une plaquette de répartition. Le revêtement peut être soumis à une importante déformation lorsque l'isolation est compressible et qu'elle est comprimée au voisinage d'une fixation.

La forme des plaquettes de répartition doit être adaptée aux vis et à la compressibilité de l'isolant. Il est également conseillé, dans le cas de panneaux souples, d'opter pour des vis pourvues d'un filet supplémentaire sous la tête (cf. figure 1). Ce dernier permet de solidariser la vis et la plaquette et donc d'engager ces dernières en même temps (meilleure répartition des charges lors de la mise en œuvre) et d'éviter que la tête de vis ne transperce le système d'étanchéité si on venait à comprimer la plaquette.

Fig. 2 A gauche (2a), tête de vis engoncée dans la plaquette de répartition et, à droite (2b), déformation de la tôle d'acier au droit d'une fixation (la flèche indique le sens de l'arrachement en cas de tempête).
Fig. 2 A gauche (2a), tête de vis engoncée dans la plaquette de répartition et, à droite (2b), déformation de la tôle d'acier au droit d'une fixation (la flèche indique le sens de l'arrachement en cas de tempête).


Fig. 3 Arrachement de la vis en cas de tempête.
Fig. 3 Arrachement de la vis en cas de tempête.
Par contre, en présence de matériaux isolants peu compressibles (EPB, PF, p. ex.) ou munis d'un parement rigide (aluminium), les plaquettes de répartition devront avoir une forme adaptée, de façon à pouvoir être placées bien à plat, en contact étroit avec l'isolant. Lorsque ce n'est pas le cas, l'effort d'enfoncement de la fraisure - qui reprend la tête de la vis (cf. figure 2) - dans l'isolant peut être très important, ce qui accroît considérablement le risque de serrage excessif de la fixation dans la tôle d'acier. Cette dernière se déforme alors comme illustré à la figure 2a et à la figure 3, ce qui réduit parfois sensiblement la résistance à l'arrachement de la fixation. La stabilité au vent du système d'étanchéité et/ou des panneaux d'isolation thermique peut dès lors être compromise.

A l'inverse, lorsqu'on limite les efforts d'enfoncement de la fraisure dans l'isolant, il est fréquent que la tête de vis soit insuffisamment noyée et que la plaquette de répartition ne soit pas en contact étroit avec l'isolant. Le dépassement de la tête de vis entraîne un risque de poinçonnement plus important de la membrane, alors que l'écrasement insuffisant de la plaquette peut faire osciller cette dernière autour de la fixation. Les deux phénomènes sont susceptibles d'induire des perforations et/ou des déchirures dans la membrane d'étanchéité.

Fig. 4 & 5
Fig. 4 Plaquette convexe.
 
Fig. 4 & 5
Fig. 5 Plaquette plane à petite fraisure.
Il convient dès lors d'adapter la forme des plaquettes à la compressibilité des matériaux isolants. En pratique, lors de la pose d'un isolant en perlite expansée (EPB) ou en mousse phénolique (PF), ou de panneaux munis d'un parement rigide (aluminium, …), il est recommandé d'utiliser des plaquettes convexes (cf. figure 4) ou dotées d'une fraisure conique plus petite (cf. figure 5). La forme de la tôle d'acier au droit des formations est alors celle illustrée à la figure 2b.

A noter que les plaquettes de répartition convexes ont toujours tendance, en raison de leur forme particulière, à transparaître au travers du système d'étanchéité.


L. Lassoie, ing., chef de la division 'Interface et consultance', CSTC