Dans notre article intitulé « L’isolation thermique par l’extérieur en toiture : caissons chevronnés, panneaux sandwichs, Sarking« , nous vous présentions différents systèmes d’isolation thermique par l’extérieur en toiture, notamment les panneaux sandwich en bois.
Dans celui d’aujourd’hui, nous vous proposons un autre type de panneaux sandwich : les panneaux sandwich en acier.
Au sommaire :
1. Définition des panneaux sandwich en acier
2. Choix des panneaux sandwich en acier
3. Dans quels bâtiments utiliser des panneaux sandwich en acier
4. Conception de la couverture avec des panneaux sandwich en acier
5. Conditions préalables à la pose de panneaux sandwich en acier
6. Mise en œuvre des panneaux sandwich en acier
7. Pentes minimum de la toiture à respecter pour poser des panneaux sandwich en acier
8. Traitement des recouvrements des panneaux sandwich en acier
9. Cas particulier : pose en climat de montagne
10. Nature des fixations à utiliser pour la pose de panneaux sandwich en acier
1. Définition des panneaux sandwich en acier
Les panneaux sandwich, qu’ils soient en acier ou en bois, sont constitués sur le même principe :
-
- une couche appelée « parement extérieur« qui recevra les éléments de couverture dans le cas de panneaux sandwichs en bois (tuiles, ardoises, bacs acier, etc.), mais qui constitue directement la couverture pour des panneaux sandwichs en acier,
- une couche isolante rigide appelée « âme« ,
- une couche appelée « parement intérieur« qui constitue la finition des panneaux sandwich et sera par conséquent le côté vu de l’intérieur du bâtiment à isoler.
Exemple de panneau sandwich en acier
Exemple de panneau sandwich en bois
Les panneaux sandwich en acier sont donc des éléments de couverture à parements métalliques comportant une âme isolante.
Ils assurent la double fonction de couverture et d’isolation de la paroi de toiture.
Leur mise en œuvre (avec les nervures posées parallèlement à la ligne de plus grande pente du toit) se rapproche de celle des plaques nervurées traditionnelles (appelées aussi bacs acier) visées par le DTU 40.35.
L’utilisation des panneaux sandwich en acier en couverture nécessite néanmoins un dimensionnement à partir des exigences thermiques et des charges appliquées, afin de déterminer le type et l’épaisseur du panneau ainsi que les modes et la densité des fixations.
Les panneaux sandwich en acier dépendent ainsi de la procédure d’Avis Technique.
2. Choix des panneaux sandwich en acier
Les panneaux sandwich en acier relèvent de la norme NF EN 14509 « Panneaux sandwich autoportants, isolants, double peau à parement métalliques – Produits manufacturés – Spécifications ».
Cette norme vise de façon générale les produits pour :
-
- les couvertures,
- les bardages,
- les parois extérieures,
- les cloisons et plafonds dans l’enveloppe du bâtiment.
Elle inclut également les panneaux utilisés dans des applications pour :
-
- les chambres froides,
- les entrepôts figorifiques.
Concernant l’utilisation en couverture, les performances mécaniques des panneaux sandwich en acier et de leurs assemblages sont déterminés par référence à la norme NF EN 14509 et de son complément national XP P34-900/CN.
L’âme isolante des panneaux sandwich en acier en couverture sera d’épaisseur variable en fonction de la performance thermique recherchée.
Elle pourra être soit :
-
- en polyuréthane rigide (PUR),
- en polyisocyanurate (PIR),
- en laine de roche.
Quant aux 2 parements, ils seront en acier S250 GD et auront une épaisseur nominale minimum de 0,5 mm pour le parement extérieur et 0,4 mm pour le parement intérieur.
Cette norme S250 GD définit la capacité de formage à froid des tôles. Ce type d’acier est ainsi préconisé pour les opérations de pliage et de profilage.
Le revêtement des parements (couleur, hauteur des ondes, rendu esthétique) pourra être choisi en adéquation avec les ambiances intérieures du local et extérieures du bâtiment.
3. Dans quels bâtiments utiliser des panneaux sandwich en acier
Les panneaux sandwich en acier sont destinés aux locaux à faible ou moyenne hydrométrie des bâtiments industriels, agricoles et tertiaires.
Pour les bâtiments régit par le Code du Travail (par exemple une usine, des ateliers, un bâtiment qui abrite des bureaux, des lieux de stockage) dont le plancher du dernier niveau est supérieur à 8m du sol, ainsi que pour les établissements recevant du public, la réglementation incendie impose des performances de réaction au feu de la paroi de toiture.
Les panneaux sandwich en acier doivent donc bénéficier d’un rapport de classement en réaction au feu en cours de validité réalisé par un laboratoire agréé.
L’Avis Technique du panneau précise enfin le domaine d’emploi visé.
4. Conception de la couverture avec des panneaux sandwich en acier
De manière générale, les couvertures des panneaux sandwich en acier ont une longueur de rampant d’un seul tenant limitée à 40 m pour des panneaux dont la hauteur d’onde des nervures est supérieur ou égale à 35 mm.
La longueur maximale de rampant sera de 30 m pour des panneaux ayant une hauteur de nervure comprise entre 25 et 35 mm.
Les portées des panneaux (c’est à dire les distances maximum entre chaque point d’appui) sont définies au cas par cas selon les charges appliquées.
Néanmoins et quelque soit la configuration, elles ne peuvent dépasser :
-
- 6 m pour les panneaux à âme polyuréthane,
- 5 m pour les panneaux en laine de roche.
La couverture est conçue de telle façon que les nervures des panneaux sandwich en acier soient parallèles à la ligne de plus grande pente, c’est-à-dire à la pente de la toiture.
Les panneaux sandwich en acier doivent comporter au moins un joint intégré à l’emboitement en usine.
Le joint appliqué en sommet de nervures pourra en revanche mis en œuvre sur le chantier
IMPORTANT
Les panneaux sandwich ne sont pas prévus pour être isolés en sous-face
5. Conditions préalables à la pose de panneaux sandwich en acier
Les panneaux sandwich en acier peuvent être posés sur des pannes :
-
- en acier,
- en béton avec insert métalliques,
- en bois.
La structure porteuse assure également le contreventement de la charpente sans participation des panneaux sandwich en acier.
Les pannes qui les supportent devront être alignées avec une tolérance de 1/500ème de l’entraxe sans dépasser 8 mm.
L’alignement horizontal sera quant à lui de 1 mm par mètre de longueur.
La portée maximale (c’est à dire la distance maximum entre chaque point d’appui) des panneaux sandwich en acier ainsi que les modes et nombres de fixations sont définis par dimensionnement en fonction :
-
- des actions permanentes,
- des charges climatiques (neige, vent),
- d’une charge concentrée (sécurité à la pose),
- d’éventuelles charges accidentelles,
- des capacités résistantes des assemblages (résistance de la fixation à l’arrachement, résistance de l’ancrage, résistance de l’ensemble panneau/fixation au déboutonnage).
Les fiches techniques des fabricants de panneaux permettent de déterminer la portée utile de leurs produits en fonction de ces différents critères.
Les conditions d’appui en partie courante (c’est-à-dire au milieu de la toiture) sont définies dans la figure ci-dessous suivant les différents type de support retenus : bois, béton, acier.
Par ailleurs, la largeur minimale du support au droit des jonctions transversales entre panneaux sandwich en acier est de 65 mm pour les supports métalliques et 90 mm pour les pannes en bois.
La largeur de repos minimale en extrémité de panneau est de 30 mm.
6. Mise en œuvre des panneaux sandwich en acier
Ce procédé est principalement destiné à la réalisation de couverture de formes simples comportant peu de pénétrations.
La réalisation de pénétration de grandes dimensions intéressant plusieurs largeurs de panneaux nécessite une étude de calepinage pour s’assurer de la compatibilité avec les caractéristiques spécifiques de la couverture en panneaux sandwich.
Un chevêtre doit être prévu autour des pénétrations de dimensions (largeur ou longueur) supérieures à 400 mm. (pour la création de lucarnes ou la pose de fenêtres de toit par exemple)
7. Pentes minimum de la toiture à respecter pour poser des panneaux sandwich en acier
Les pentes minimales à respecter pour poser des panneaux sandwich en acier en climat de plaine sont données dans le tableau ci-dessous.
| Pentes minimales des panneaux sandwich en acier en climat de plaine | ||||
|
Configuration de la couverture |
Hauteur des nervures h (mm) |
Zones et situations climatiques |
||
| Zone I et Zone II | Zone III | |||
| Situation protégée ou normale | Situation exposé | Toutes situations | ||
| Simultanément :
|
h ≥ 35 mm |
5 % (1) | 5 % (1) | 5 % (1) |
|
h < 35 mm |
7 % | 7 % | 15 % | |
|
Autres cas |
h ≥ 35 mm |
7 % | 10 % (2) |
H ≤ 500 mm : 10 % (2) 500 < H ≤ 900 mm : 15 % (2) |
|
h < 35 mm |
10 % (2) | 15 % (2) | 15 % | |
|
Les zones climatiques et situations sont celles du DTU 40.35 (Annexe E). (1) Pour les pentes de couverture inférieures à 7%, un complément d’étanchéité doit être appliqué au droit du recouvrement longitudinal des parements extérieurs des panneaux sandwich en acier. (2) lorsque la couverture ne comprend pas de plaques nervurées translucides tout en présentant des pénétrations ou des joints transversaux de panneaux sandwich en acier, la pente minimale peut être ramenée à 7 % en utilisant des compléments d’étanchéité transversaux et longitudinaux. |
||||
8. Traitement des recouvrements des panneaux sandwich en acier
Les panneaux sandwich en acier comportent un joint intégré en usine à l’emboitement comme nous l’avons vu au paragraphe « 4. Conception de la couverture avec des panneaux sandwich en acier« .
Des compléments d’étanchéité supplémentaires peuvent être nécessaires aux recouvrements transversaux selon la longueur de recouvrement des panneaux.
Ils sont indispensables dans tous les cas pour :
-
- les pentes inférieures à 7%,
- les couvertures en Zone III de concomitance vent-pluie,
- le traitement des points singuliers.
Le tableau ci-dessous précise les valeurs de recouvrement transversaux selon la zone de concomitance vent-pluie.
| Recouvrement transversaux entre panneaux sandwich en acier | ||
| Pente p (%) | Zone* I et Zone* II | Zone* III |
| 7% ≤ p < 10% |
300 mm minimum |
150 à 200 mm + CE |
|
10% ≤ p < 15% |
200 mm minimum ou 150 à 200 mm + CE |
300 mm minimum ou 150 à 200 mm + CE |
|
p ≥ 15% |
150 mm minimum |
200 mm minimum ou 150 à 200 mm + CE |
|
CE : Complément d’étanchéité |
||
Des compléments d’étanchéité peuvent également être utilisés lors de la pose dans le but de:
-
- réduire les transferts de vapeur,
- réduire le risque de condensation,
- réduire la perméabilité à l’air aux niveaux des jonctions de panneaux,
- des ouvrages particuliers de couverture.
9. Cas particulier : pose en climat de montagne
Pour la pose en climat de montagne, la pente minimale est de 10% pour les panneaux sandwich en acier de hauteur de nervure supérieure ou égale à 35 mm.
Des compléments d’étanchéité transversaux et longitudinaux sont nécessaires et le recouvrement transversal est de 200 mm.
De plus, la couverture ne doit pas comporter de plaques translucides.
En climat de montagne, la pose de panneaux de hauteur de nervure inférieure à 35 mm n’est possible que si la couverture ne comporte :
-
- aucune pénétration,
- aucune plaque translucide,
- aucun recouvrement transversaux (les panneaux sandwich en acier doivent donc être de la longueur du rampant de la couverture).
10. Nature des fixations à utiliser pour la pose de panneaux sandwich en acier
Le choix des fixations est établi en fonction de la nature du support et de l’atmosphère extérieure.
Le tableau ci-dessous précise le type de fixation à utiliser selon la nature du support.
Type d’ossature porteuse
Nature des fixations
Prescriptions
Pannes en acier
Vis autoperceuse de diamètre minimal 5,5 mm
ou
Vis autotaraudeuse de diamètre minimal 6,3 mm
La longueur des vis autoperceuses est telle que le filtrage doit être visible sous le support après la pose. La longueur des vis autotauradeuse est telle que la vis dépasse sous le support d’au moins un diamètre
Béton avec insert en acier
Bois
Tire-fond à visser de diamètre minimal 8 mm
ou
Vis autoperceuse à bois de diamètre minimal 6,3 mm
La longueur est telle que la profondeur d’ancrage soit de 50 mm minimum La distance minimale de la fixation par rapport à l’extrémité d’un anneau est de 20 mm.
Par ailleurs, afin d’assurer une étanchéité correcte, il est nécessaire d’utiliser des fixations de couture qui solidarisent les panneaux entre eux ainsi que les façonnés (par exemple les habillages en rives ou au faitage) aux panneaux.
Ce sont des vis autoperceuses d’un diamètre minimal de 4,8 mm et de longueur supérieure ou égale à 19 mm.
Elles sont placées aux recouvrements longitudinaux entre les panneaux en sommet d’onde ou latéralement.
Leurs répartitions et espacements sont indiqués dans l’Avis Technique du panneau.
Source : « © Couverture Plomberie n°180 – Février 2018 »
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Bonne journée.