Fixation des couvertures métalliques à joints debout sur des supports en bois 2012/04.06

Les modes constructifs des couvertures métalliques (cuivre, zinc, inox, …) et les types de supports se sont diversifiés (cf. CSTC-Digest n° 11) et l'ancienne norme de calcul au vent a fait place, depuis décembre 2010, à l'Eurocode 1 (NBN EN 1991-1-4) et à son annexe nationale : la question du dimensionnement du système de fixation reste certainement d'actualité.

Principe de la toiture à joints debout

Le principe de la couverture à joints debout consiste à assembler des bandes ou feuilles profilées au moyen d'une agrafure. Ces bandes sont elles-mêmes fixées au support à l'aide de pattes fixes et/ou coulissantes.

Les bandes doivent être assemblées de manière à ce qu'elles puissent se mouvoir librement, car, sous l'effet des variations de température, le métal est soumis à des phases successives de dilatation et de retrait :

  • la dilatation transversale est autorisée via l'interstice de 3 à 5 mm de largeur créé en pied de joint

  • les mouvements longitudinaux sont repris grâce au juste positionnement des pattes fixes et coulissantes.
Un minimum de cinq pattes fixes doit être prévu par bande (au faîte ou, selon les pentes, dans la moitié supérieure de la toiture et à maximum 10 m de l'égout pour le zinc, 15 m pour l'inox (cf. figure)). Le reste est fixé à l'aide de pattes coulissantes. Les pattes fixes permettent aux feuilles de ne pas glisser, tandis que les pattes coulissantes permettent au métal de se dilater.

Nombre de pattes de fixation


Contrairement aux toitures couvertes d'éléments lourds et de petites dimensions tels que des tuiles ou des ardoises,
  • le poids propre des bandes métalliques est limité et ne contribue donc pas à stabiliser la toiture par rapport à l'action du vent

  • la perméabilité à l'air de la couverture est très faible (l'assemblage des bandes est quasiment étanche à l'air).
L'impact du vent sur une couverture métallique est donc plus important.

Il est variable en fonction des zones de la toiture, de son inclinaison et du nombre de versants. En effet, le vent crée des turbulences engendrant des surpressions et des dépressions sur la toiture. Celles-ci sont plus importantes au droit des angles, des rives et des obstacles (cheminées, lucarnes, …) qu'en partie centrale du versant. En outre, les efforts de dépression sont plus défavorables pour les toitures à faible pente et à simple versant.

Tenant compte de ces paramètres d'influence, la figure ci-dessous propose une répartition des pattes fixes valable pour les simples et doubles versants. Selon les zones de toiture, l'entraxe à prévoir est de 16,5 cm, 20 cm ou 33 cm.

Le compartimentage proposé (zone de vent/distance entre les pattes) est issu d'essais en laboratoire et de calculs selon l'Eurocode. Il est valable pour des bandes métalliques de 53 cm de large et des bâtiments dont la hauteur de faîte est inférieure ou égale à 30 m, dans des catégories de terrain de rugosité I à IV. La solution proposée est identique pour toutes les configurations, peu importe l'inclinaison de la toiture, sa composition (couverture chaude ou aérée en sous-face) ou les dimensions globales du bâtiment.

Clous annelés
3,0 / 25 mm
Voliges 24 mm
OSB 18 mm
Contreplaqué 15 mm
Vis
4,0 / 25 mm
Voliges 18 ou 24 mm
OSB 15 mm
Contreplaqué 15 mm
On notera les particularités suivantes par rapport aux pratiques couramment observées :
  • souvent limitées à l'heure actuelle à une largeur de 60 cm, les rives d'égout et de faîtage devront être élargies

  • pour les toitures à un pan, l'espacement des pattes en rive sera réduit à 16,5 cm.
Ces règles sont d'application pour une fixation à l'aide de pattes usuelles en inox, sur voliges ou sur panneaux, et dans les conditions décrites dans le tableau ci-dessous. Pour d'autres types de pattes ou de supports, on se référera aux directives des fabricants.

Une mise en œuvre soignée

Outre le choix du nombre et du positionnement des pattes de fixation, la clé du succès d'une couverture métallique esthétique et durable dans le temps tient au soin apporté lors de sa mise en œuvre :
  • les platines et les têtes de fixation ne peuvent désaffleurer par rapport au plan du support : les pattes choisies doivent, de préférence, présenter un dispositif antifrottement (bords arrondis, bourrelets rigides évitant la déformation de la patte, …)

  • dans le cas de pattes à visser, des fraisures doivent être prévues pour loger les têtes de vis : le diamètre de ces dernières doit correspondre aux dimensions des fraisures

  • des pattes à clouer ne peuvent être utilisées pour être vissées, et inversement

  • les clous et vis doivent être plantés au droit des orifices prévus à cet effet et non à côté, pour éviter d'abîmer la patte et de réduire ainsi sa résistance.

D. Langendries, ir., chef adjoint, laboratoire Caractéristiques énergétiques, CSTC