En revanche, les rénovations de couvertures de toiture, voire de l’ensemble de l’enveloppe de toiture, sont souvent réalisées sans préparation professionnelle ni documentation de projet. Lorsqu’un investisseur privé confie son projet à un entrepreneur peu qualifié, les investissements engagés dans la rénovation de la toiture peuvent avoir des conséquences graves.
L’objectif de cet article est d’attirer l’attention sur les principes d’une conception correcte des toitures métalliques à joint debout, ainsi que de mettre en évidence les erreurs les plus fréquentes lors de leur conception et de leur mise en œuvre.

De nos jours, de nombreuses toitures font l’objet de rénovations financées par des fonds privés et publics. Les couvertures telles que les bardeaux bitumineux ou les plaques en fibrociment arrivent souvent en fin de vie technique et fonctionnelle. Les réparations de ces toitures sont fréquemment réalisées sur recommandation de l’entrepreneur sans démontage de la couverture existante, la nouvelle toiture étant posée sur l’ancienne à l’aide d’une couche de séparation.
Cette méthode peut être avantageuse, permettre un gain de temps et une réduction des coûts, notamment lorsque l’élimination des déchets dangereux représente une charge financière importante. Il est donc essentiel de consulter à l’avance les tarifs des travaux de construction afin que l’investisseur puisse comparer les coûts des différentes solutions de rénovation et adapter son budget en conséquence.

Pour assurer la longévité de la nouvelle toiture, il est indispensable de prêter attention non seulement à la couverture métallique elle-même, mais également aux couches situées en dessous. L’état des supports, tels que les voliges et les éléments porteurs, fait souvent partie intégrante de la rénovation. Dans de nombreux cas, des travaux de maçonnerie sont nécessaires afin de créer une base solide et stable pour la couverture, évitant ainsi les infiltrations d’humidité et les pertes thermiques. Un support fiable est essentiel pour une pose correcte de la toiture et permet de prévenir les défaillances récurrentes.

Avant même de commencer l’installation de la couverture, il est indispensable de contrôler la charpente, le lattage et les autres éléments porteurs de l’enveloppe de toiture. Les structures de charpente doivent être en parfait état afin de garantir une stabilité et une fiabilité maximales. Des éléments porteurs insuffisamment préparés peuvent entraîner une instabilité de la couverture et des dommages ultérieurs. Le contrôle de la préparation de la charpente peut également inclure l’ajustement de la hauteur du lattage, qui influence directement la ventilation correcte de l’enveloppe de toiture.

Principes d’une conception fiable des toitures métalliques à joint debout

Les toitures métalliques à joint debout sont utilisées depuis plusieurs siècles. Autrefois, les combles et les greniers servaient uniquement au stockage d’objets peu utilisés. Aujourd’hui, presque chaque comble est aménagé en espace habitable. Cette évolution majeure influence le choix et la composition de l’ensemble de l’enveloppe de toiture.

Des toitures métalliques durables et sans défauts peuvent être attendues uniquement si une attention suffisante est portée aux points déterminants suivants :

• garantir une ventilation efficace de l’enveloppe de toiture
  
• résoudre correctement la dilatation thermique des bandes de couverture
  
• respecter la pente de toiture appropriée
  
• choisir correctement les détails de zinguerie et les raccords
  
• réaliser les travaux conformément aux solutions techniques préalablement définies et validées
  

Ventilation de l’enveloppe de toiture

Un phénomène naturel des toitures métalliques est la formation de condensation sur la face inférieure de la couverture. Certains métaux sont sensibles à cette condensation et peuvent réagir par corrosion. La ventilation de l’enveloppe de toiture permet non seulement d’évacuer l’humidité condensée, mais également l’humidité résiduelle intégrée dans la structure, par exemple lors de l’utilisation de bois non séché pour les éléments de charpente.

La ventilation constitue une condition essentielle pour assurer la longévité de l’enveloppe de toiture, en particulier dans le cas de combles aménagés.

Les exigences relatives à la composition de l’enveloppe de toiture pour la plupart des couvertures métalliques sont les suivantes :

• application d’une structure ventilée à double peau avec une lame d’air correctement dimensionnée
  
• conception fiable des entrées et sorties d’air de l’enveloppe de toiture
  
• mise en œuvre rigoureuse d’un pare-vapeur ou d’un frein-vapeur
  
• application d’un écran de sous-toiture hautement perméable à la vapeur sur la face supérieure de l’isolation thermique
  

La composition ventilée de toiture de type 1 est aujourd’hui une solution éprouvée et largement utilisée. La ventilation de l’enveloppe de toiture peut être réalisée de différentes manières. Le plus souvent, une contre-latte est fixée sur les éléments porteurs, par exemple les chevrons, parallèlement à ceux-ci. Sa hauteur dépend principalement de la pente du toit et de la longueur des chevrons (voir tableau n°1).

Comme cela a déjà été mentionné, il est nécessaire de traiter la formation de condensation sur la face inférieure de la couverture métallique. La solution consiste à appliquer une couche de séparation appropriée entre le support et la couverture de toiture elle-même.
La résistance chimique des métaux à la condensation, combinée à la chaleur générée par le rayonnement solaire, varie selon le matériau. En fonction de la couleur de la couverture métallique utilisée, la température de surface peut atteindre 60 à 90 °C.

Par le passé, une « feutre bitumineux », c’est-à-dire une membrane asphaltée, était utilisée comme couche de séparation sous les couvertures métalliques. Cette solution est toutefois inadaptée aux métaux sensibles à la corrosion par eau chaude, tels que le titane-zinc (TiZn) ou l’acier galvanisé (FeZn). Dans ces cas, il est nécessaire d’utiliser une natte structurée comme couche de séparation.

La natte structurée est une couche de séparation posée directement sous la tôle, sur le support, empêchant tout contact entre la face inférieure du métal et une éventuelle humidité. Cette couche est composée d’une natte en polyamide d’une épaisseur de 7 à 8 mm associée à un support sous forme de membrane perméable à la vapeur d’eau. La natte structurée possède également des propriétés d’isolation acoustique et permet de compenser certaines irrégularités de niveau du support en bois.
Ce matériau est systématiquement utilisé lorsque, au lieu d’un voligeage traditionnel en bois, des panneaux de grande dimension sont employés, tels que les panneaux OSB, MDF, CETRIS, etc.

Défauts récurrents dans la réalisation de la ventilation de l’enveloppe de toiture

Lorsque la hauteur de la lame d’air n’est pas définie dans le projet, on a souvent recours, lors de l’exécution, à la solution la plus économique disponible, dictée par les stocks du fournisseur de bois. Actuellement, la section de liteau la plus vendue est de 60 × 40 mm. Pour des raisons statiques, cet élément est fixé au support par son côté le plus large, ce qui donne une hauteur de lame d’air de seulement 40 mm.
Cette section est toutefois totalement inadaptée aux couvertures métalliques. Lorsque la hauteur de la lame d’air est inférieure à 50 mm, il n’est pas possible de parler d’une ventilation efficace de l’enveloppe de toiture.

Parmi les défauts fréquents figurent également :

• l’obturation des ouvertures d’entrée d’air de l’enveloppe de toiture par un habillage incorrect des sous-faces
  
• la terminaison de la couverture au faîtage sans mise en place d’une ventilation fonctionnelle de l’enveloppe de toiture (voir détail n°1)
  
• l’entrave au fonctionnement de la ventilation par une isolation thermique mal positionnée
  
• l’application d’un écran de sous-toiture non fonctionnel
  

Par exemple, les recouvrements longitudinaux des membranes sont parfois simplement superposés, même pour des pentes ≤ 20°, la membrane est mal terminée à l’égout, et les raccordements aux traversées de toiture (cheminées, fenêtres de toit, ventilations, etc.) sont réalisés sans collage soigné à l’aide de composants système.
Il est également erroné de penser que la natte structurée sous la tôle est capable d’assurer à elle seule la ventilation de l’ensemble de l’enveloppe de toiture.

La réalisation de toitures à couverture métallique à joint debout en tant que structures à simple peau (non ventilées) constitue une autre erreur majeure.

Lors de la mise en œuvre du support de la couverture, on utilise fréquemment des planches de mauvaise qualité présentant un taux d’humidité élevé (> 20 %) et des dimensions inadaptées (dimensions optimales : largeur 80–160 mm, épaisseur 24 mm). L’application dite du voligeage clairsemé, consistant à omettre une planche sur deux, est également incorrecte.

Dilatation thermique des bandes de couverture

Par le passé, les couvertures à joint debout étaient presque exclusivement réalisées à partir de tôles en feuilles de dimensions 2 × 1 m. Pour cette raison, les problèmes liés à la dilatation thermique étaient rares.
Avec l’arrivée des équipements mécaniques permettant la réalisation des joints debout, l’utilisation de tôles en bobines s’est imposée dans la pratique moderne de la zinguerie. Cette innovation remarquable comporte cependant certains défis.

Les architectes conçoivent aujourd’hui des bâtiments aux formes très attractives mais également exigeantes. Les longueurs des bandes de couverture dépassent souvent 10 m et, dans des cas exceptionnels, notamment pour des bâtiments sportifs, elles peuvent excéder 30 m.

Les couvertures réalisées en tôle issue de bobines avec joint debout double doivent être conçues en tenant compte de la dilatation thermique du matériau, tant dans le sens transversal que longitudinal.
Dans le sens transversal, la dilatation est gérée par le réglage correct du profil du joint sur la machine de profilage (voir fig. n°1). Il est également essentiel de choisir une épaisseur de tôle appropriée par rapport à sa largeur développée.

Fig. n°1 – Géométrie du profil des joints de la couverture à double joint debout

Une attention particulière doit être portée à la dilatation thermique longitudinale pour les longueurs de bandes supérieures à 3,0 m. La fixation de la couverture au support est réalisée à l’aide d’un système de pattes fixes et de pattes coulissantes (dilatation) (voir fig. n°2).

Fig. n°2 – Représentation d’une patte fixe et d’une patte coulissante pour la fixation des bandes de couverture

Pour des longueurs de bandes allant jusqu’à 10 m, des pattes coulissantes standard sont utilisées. Afin d’assurer le fonctionnement global de la dilatation thermique de la couverture, il est également nécessaire de traiter correctement les raccordements des bandes à l’égout et au faîtage.
Un jeu de dilatation de 8 à 10 mm doit être respecté au niveau de la bande d’égout (voir fig. n°3) ainsi qu’au faîtage.

Fig. n°3 – Illustration du raccordement dilatant des bandes de couverture à l’égout

Dans certains cas particuliers, des bandes de couverture d’une longueur allant jusqu’à 15 m peuvent être utilisées. Dans ce cas, le jeu de dilatation doit être porté à 15 mm et des pattes coulissantes allongées doivent être employées.

Les toitures présentant des longueurs extrêmes de bandes doivent faire l’objet d’une analyse globale et approfondie du projet. Pour les longueurs supérieures à 15 m, des joints de dilatation transversaux doivent être réalisés dans la surface de la toiture. Le détail de ces joints doit être adapté à la pente spécifique du toit.
La position des traversées de toiture, telles que fenêtres de toit, cheminées ou lanterneaux, doit également être prise en compte et ces éléments doivent être situés dans les zones équipées de pattes fixes.

La gestion de la dilatation thermique des métaux doit être prise en compte pour tous les ouvrages de zinguerie linéaires, tels que les noues, corniches, acrotères et tous types de gouttières. Cette problématique est particulièrement critique pour les gouttières en acrotère et les chéneaux intermédiaires.

Tab. n°2 – Coefficients de dilatation thermique des métaux et de certains matériaux de construction

Pente de toiture

La détermination de la pente correcte de la toiture nécessite une attention particulière. Cette problématique est influencée non seulement par les normes techniques applicables aux toitures, mais aussi par les limites de hauteur définies dans les documents d’urbanisme en vigueur.

L’expérience montre que la pente minimale de 3° autrefois autorisée par les normes pour les couvertures métalliques n’est pas suffisante dans tous les cas pour les couvertures à joints. Sur la base des connaissances actuelles, une toiture à joint debout réellement fonctionnelle peut être attendue à partir d’une pente de 7°.
Le système à double joint debout est étanche à la pluie, mais non étanche à l’eau, contrairement à une idée répandue. Si le double joint debout se retrouve sous l’eau, par exemple en raison de la présence d’eau sous pression provenant de la fonte des neiges aux rives froides de la toiture ou au-dessus de grandes traversées de toiture, l’humidité peut pénétrer sous la couverture.

Sous certaines conditions, il est toutefois possible de réaliser des toitures à double joint debout avec une pente de 3°. Dans l’Autriche voisine, par exemple, une couverture métallique à double joint debout peut être réalisée avec une pente de 3°, à condition qu’aucune traversée, aucune noue et aucun joint transversal ne soient présents dans la surface de la toiture. Les bandes de couverture doivent alors être réalisées en une seule pièce, sans raccords.

En Slovaquie également, les toitures présentant une pente limite comprise entre 3° et 7° doivent être conçues avec une prudence accrue et des solutions visant à réduire les risques doivent être choisies, notamment :

• l’utilisation de joints d’étanchéité sur toute la longueur des joints debout
  
• l’augmentation de l’étanchéité de l’écran de sous-toiture par la création d’un sous-toit étanche à l’eau
  
• l’application de mesures excluant l’influence de la condensation sur la couverture et sur le support (utilisation d’une couche de séparation appropriée)
  
• et surtout une ventilation suffisante de l’enveloppe de toiture (hauteur de la lame d’air de 80 à 100 mm)
  

Malheureusement, une certaine incertitude persiste même parmi les professionnels quant à la définition du paramètre de la pente de toiture. Certains utilisent les degrés, d’autres expriment la pente en pourcentage. À titre informatif, un tableau de conversion des pentes selon la norme STN 73 1901 est présenté.

Détails de zinguerie et raccordements

Le choix et la mise en œuvre des structures de charpente et de zinguerie doivent être adaptés à la pente de toiture définie par le concepteur. Un élément fonctionnel essentiel de toute toiture est un système d’évacuation des eaux pluviales techniquement correct, ainsi que les détails associés, notamment le détail de finition de la couverture au niveau de l’égout.

Comme toute histoire a un début, la pose de toute toiture commence à l’égout. Pour des pentes de toiture limites comprises entre 3° et 7°, il est nécessaire de prévoir une réduction de l’épaisseur du support afin d’éviter la formation d’une contre-pente au point de déversement de la couverture dans la gouttière.

Cela peut être réalisé de deux manières au minimum :

• en réduisant la hauteur de la contre-latte de 2 à 4 mm sur la largeur de la première planche d’égout (environ 150 mm)
  
• en réduisant l’épaisseur de la planche d’égout de 2 à 3 mm
  

La première solution est plus exigeante à mettre en œuvre, mais elle est plus sûre du point de vue statique et donc plus fiable, car elle ne réduit pas la profondeur d’ancrage prescrite pour les éléments de fixation.

La réalisation des raccordements en tôle au niveau des traversées de toiture doit également être adaptée à la pente du toit. Les détails de zinguerie des couvertures à double joint debout doivent être conçus comme des assemblages à joint, sans fixation directe au support (sans perforation du matériau) et sans recours à des mastics d’étanchéité de type « silicone ».

Les couvertures métalliques profilées les plus économiques utilisent souvent des vis dites « agricoles » comme composant « système » pour la fixation de la couverture au support. Cet élément s’est répandu dans tout le secteur de la zinguerie comme un véritable virus. Malheureusement, même des artisans expérimentés se laissent parfois contaminer et utilisent ces vis au lieu d’une fixation indirecte à l’aide de pattes de fixation, perçant ainsi un matériau de valeur, ce qui réduit considérablement sa durée de vie.

La vis agricole n’a pas sa place dans le métier traditionnel de la zinguerie !

Du point de vue de la conception des détails et de leurs raccordements, la couverture métallique doit fonctionner comme un ensemble cohérent, y compris tous les détails. La cause la plus fréquente des défaillances des couvertures métalliques (jusqu’à 90 %) est précisément le choix incorrect des détails de zinguerie et leur réalisation peu fiable.
Cette problématique doit faire l’objet d’une attention accrue dès la phase de conception et, bien entendu, également lors de l’exécution. Une préparation rigoureuse ne peut être assurée que par un spécialiste qualifié, un concepteur disposant de connaissances approfondies et d’une expérience suffisante dans ce domaine.

Réalisation des travaux de zinguerie

Une étape indispensable de la préparation de la rénovation des toitures métalliques est le choix d’un entrepreneur de zinguerie fiable et expérimenté, maîtrisant la technologie retenue.

Avant le début des travaux, l’entrepreneur doit prendre possession du chantier, vérifier le support et consigner de manière détaillée son état dans un rapport écrit au journal de chantier. Lors de la vérification de l’état des structures de charpente, il est important de détecter, dans la mesure du possible, les défauts cachés fréquemment rencontrés lors des rénovations de toitures, tels que :

• une ventilation non fonctionnelle de l’enveloppe de toiture due à une hauteur inadéquate de l’isolation thermique par rapport à la hauteur des chevrons
  
• un support inadapté pour la couverture
  
• une réalisation défectueuse de l’écran de sous-toiture et de ses détails
  

Une condition essentielle pour une exécution fiable est également l’étude approfondie de l’ensemble des documents de conception, des plans et des détails. Dans ce cadre, une consultation personnelle avec l’auteur du projet ou avec le maître d’œuvre est recommandée.
Pendant l’exécution, toutes les solutions prévues doivent être appliquées et les technologies mécaniques ou manuelles les plus modernes disponibles doivent être utilisées afin d’assurer une réalisation fiable des travaux de zinguerie.

Le respect de ces principes permet d’attendre un résultat sûr et durable : une toiture pleinement fonctionnelle.

Conclusion

Pour conclure, quelques remarques sur l’état actuel du métier de la zinguerie. Aujourd’hui, le métier de zingueur en Slovaquie se trouve malheureusement à un tournant. Le secteur souffre d’un manque de personnel qualifié, d’une pénurie de relève professionnelle et d’un manque de reconnaissance adéquate pour ceux qui créent de la valeur à partir du métal par leur propre savoir-faire.

Parallèlement, des systèmes de toiture modernes, industriels et surtout à bas coût s’infiltrent dans le métier traditionnel. Par leurs méthodes de pose, ils portent atteinte à l’honneur professionnel et au haut niveau de compétence qui caractérisent le savoir-faire artisanal existant. Je suis convaincu que grâce aux efforts conjoints des passionnés de la zinguerie traditionnelle et de qualité, cette tendance défavorable pourra être inversée.

Auteur : Ing. Gabriel Boros – PROJECT CONSULTING
L’auteur de l’article est un expert en couvertures métalliques des sociétés Rheinzink et Prefa Aluminiumprodukte, avec 30 ans d’expérience professionnelle dans le domaine.

Bibliographie utilisée :
Documents techniques internes PREFA ALUMINIUMPRODUKTE GMBH
Documents techniques internes RHEINZINK Co. KG
STN 73 1901 – Conception des toitures. Dispositions fondamentales