Rénover durablement une couverture métallique à joint debout

La rénovation d'une couverture, et souvent de toute l'enveloppe de toiture, se fait généralement sans préparation technique ni dossier de conception. Lorsqu'un particulier confie son chantier à une entreprise peu compétente, l'argent investi dans la rénovation de la couverture peut se solder par de graves désordres. Cet article présente les règles de conception d'une couverture métallique à joint debout et attire l'attention sur les erreurs les plus fréquentes, à la conception comme à la pose.

De nombreuses toitures sont aujourd'hui rénovées, sur fonds privés ou publics. Les couvertures en bardeaux bitumés ou en fibrociment arrivent en fin de vie, tant sur le plan technique qu'esthétique. La réparation de ces toitures se fait souvent, sur les conseils de l'entreprise, sans dépose de l'ancienne couverture : la nouvelle est posée par-dessus et fixée à travers une couche de séparation. Cette solution peut être avantageuse et faire gagner du temps et de l'argent, surtout lorsque l'évacuation des déchets dangereux coûte cher. Il est donc utile de consulter au préalable un barème des prix des travaux de construction, afin de mesurer les écarts de coût entre les différentes méthodes de rénovation et d'arbitrer en fonction de son budget.

Pour qu'une toiture neuve dure longtemps, il faut s'intéresser non seulement à la couverture, mais aussi aux couches situées dessous. L'état des supports, comme le voligeage et les éléments porteurs, fait souvent partie intégrante de la rénovation. Dans bien des cas, des travaux de maçonnerie sont nécessaires pour obtenir une base solide et stable sous la couverture, qui empêche les infiltrations d'humidité et limite les déperditions thermiques. Un support sain est la condition première d'une pose correcte de la couverture et permet d'éviter les désordres les plus courants.

Avant de commencer la pose de la couverture, il faut contrôler la charpente, le lattage et les autres éléments porteurs de la toiture. La charpente doit être en parfait état pour garantir une stabilité et une fiabilité maximales. Des éléments porteurs mal préparés peuvent rendre la couverture instable et l'endommager. Le contrôle de la charpente peut aussi conduire à modifier la hauteur des contre-lattes, qui conditionne la bonne ventilation de la toiture.

Les règles d'une conception fiable des couvertures métalliques à joint debout

Les couvertures métalliques à joint debout existent depuis plusieurs siècles. Autrefois, les combles ne servaient qu'à entreposer des objets peu utilisés. Aujourd'hui, presque tous les combles sont aménagés en espaces habitables. Ce changement est fondamental et influe sur le choix et la composition de toute la toiture. On peut attendre d'une toiture métallique qu'elle soit durable et sans désordres à condition de traiter avec soin les points décisifs suivants :

• Assurer une ventilation efficace de la toiture
• Gérer la dilatation thermique des bandes de couverture
• La pente du toit
• Bien choisir les détails de zinguerie et les raccords
• Exécuter les travaux selon des solutions techniques convenues et validées à l'avance

Assurer la ventilation de la toiture

La formation de condensation sur la face inférieure est un phénomène naturel des couvertures métalliques. Certains métaux sont sensibles aux condensats et se corrodent à leur contact. La ventilation de la toiture permet d'évacuer non seulement cette condensation, mais aussi l'humidité contenue dans les matériaux, par exemple celle d'un bois de charpente posé encore vert. La ventilation est une condition déterminante de la longévité de la toiture, en particulier avec des combles habités.

Pour pratiquement toutes les couvertures métalliques, la composition de la toiture doit répondre aux exigences suivantes :

1. une toiture ventilée à double paroi, avec une lame d'air ventilée suffisamment dimensionnée
2. des entrées et sorties d'air correctement traitées
3. un pare-vapeur, ou un frein-vapeur, posé avec soin
4. un écran hautement perméable à la vapeur sur la face supérieure de l'isolant.

La composition de toiture ventilée n°1 est aujourd'hui une solution éprouvée et très répandue. La ventilation peut être obtenue de plusieurs façons. Le plus souvent, on fixe sur les éléments porteurs, par exemple les chevrons, une contre-latte parallèle à ceux-ci. Sa hauteur dépend essentiellement de la pente du toit et de la longueur des chevrons, voir tableau n°1.

Comme indiqué plus haut, il faut gérer la condensation qui se forme sous la tôle. La solution consiste à poser une couche de séparation adaptée entre le support et la couverture. La résistance chimique des métaux aux condensats, combinée à la chaleur due au rayonnement solaire, varie d'un métal à l'autre. Selon la teinte de la couverture, la température de surface atteint 60° - 90°C. Autrefois, on utilisait comme couche de séparation un feutre bitumé. Cette solution ne convient pas aux métaux sensibles à la corrosion par l'eau chaude (par exemple le zinc-titane ou l'acier galvanisé). Il faut alors utiliser une natte structurée comme couche de séparation. La natte structurée est une couche de séparation posée directement sous la tôle, sur le voligeage, qui empêche tout contact entre la sous-face du métal et l'humidité éventuelle. Elle se compose d'une natte en polyamide de 7 à 8 mm d'épaisseur et d'un écran perméable à la vapeur. La natte structurée a des propriétés d'isolation acoustique et permet de rattraper de légers défauts de planéité du voligeage. Elle doit être systématiquement posée lorsque le voligeage bois est remplacé par des panneaux grand format - OSB, MDF ou panneaux de particules liés au ciment, etc.).

Les défauts récurrents dans la ventilation de la toiture

Lorsque le projet ne précise pas la hauteur de la lame d'air, on retient sur le chantier la solution la moins chère, dictée par le stock du marchand de bois. La section de contre-latte la plus vendue aujourd'hui est 60/40 mm. Pour des raisons de stabilité, elle est fixée sur sa face la plus large, ce qui donne une lame d'air de 40 mm. Cette section ne convient pas du tout aux couvertures métalliques. Avec une lame d'air < 50 mm, on ne peut pas parler de ventilation efficace de la toiture. Parmi les autres défauts fréquents :

• des entrées d'air obturées par un habillage de sous-face mal réalisé
• une couverture arrêtée au faîtage sans sortie d'air fonctionnelle (voir détail n°1)
• une ventilation rendue inopérante par un isolant mal positionné
• un écran de sous-toiture perméable à la vapeur non fonctionnel

Par exemple, des lés d'écran simplement superposés dans le sens longitudinal même pour des pentes ≤ 20°, une terminaison incorrecte de l'écran à l'égout, ou des raccords autour des pénétrations (cheminée, fenêtre de toit, ventilation des évacuations...) sans collage soigné à l'aide des accessoires du système. Il est faux de croire que la natte structurée sous la tôle suffit à ventiler toute la toiture.

Autre erreur : réaliser des toitures en métal à joint debout en simple paroi (non ventilées).

Pour le support de couverture, on utilise souvent des planches de mauvaise qualité, trop humides (˃ 20 %) ou de dimensions inadaptées (optimum largeur x épaisseur - 80 - 160 mm x 24 mm). Le voligeage ajouré, où l'on supprime une planche sur deux, est lui aussi à proscrire.

La dilatation thermique des bandes de couverture

Autrefois, on réalisait les couvertures à joint debout presque exclusivement en feuilles de 2 x 1 m. Les problèmes liés à la dilatation thermique étaient donc quasi inexistants. Avec l'arrivée des machines de profilage et de sertissage, la zinguerie moderne s'est mise à utiliser la tôle en bobine. Cette excellente innovation a cependant ses écueils. Les architectes conçoivent des bâtiments aux formes très attractives, mais aussi très exigeantes. Les bandes de couverture dépassent souvent 10 m de long. Ponctuellement, on rencontre même des bâtiments, surtout sportifs, avec des longueurs de plus de 30 m.

Une couverture en tôle de bobine à double agrafure doit tenir compte de la dilatation thermique du matériau dans le sens transversal comme dans le sens longitudinal. Dans le sens transversal, elle est reprise par le bon réglage du profil du joint sur la profileuse (voir fig. n°1). Il faut aussi veiller à choisir une épaisseur de tôle adaptée à sa largeur développée.

Fig. n°1 - Géométrie du profil des joints d'une couverture à double agrafure

La dilatation dans le sens longitudinal doit être traitée dès que les bandes dépassent 3,0 m. La fixation de la couverture au support se fait alors par un système de pattes coulissantes (de dilatation) et de pattes fixes (voir fig. n°2).

Fig. n°2 - Patte fixe et patte coulissante pour la fixation des bandes de couverture au support

Pour des longueurs courantes jusqu'à 10 m, on utilise des pattes coulissantes standard. Pour que la dilatation de la couverture fonctionne dans son ensemble, il faut aussi traiter le raccordement 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) et à l'arrêt du faîtage.

Fig. n°3 - Raccordement avec jeu de dilatation des bandes de couverture à l'égout

Si nécessaire, on peut aller jusqu'à des bandes de 15 m. Il faut alors porter le jeu de dilatation à 15 mm et utiliser des pattes coulissantes longues.

Une couverture aux longueurs extrêmes demande une étude globale, qui examine le projet sous tous ses aspects. Pour des bandes de plus de 15 m, il faut prévoir des joints de dilatation transversaux dans le pan de toiture. Le détail de ce joint doit être adapté à la pente du toit. Il faut aussi tenir compte de la position des pénétrations, par exemple fenêtres de toit, cheminées, lanterneaux, etc. Ces pénétrations doivent être placées dans la zone des pattes fixes.

La dilatation thermique des métaux doit être prise en compte pour toutes les pièces de zinguerie linéaires : noues, corniches, acrotères et tous les types de chéneaux et gouttières. Ce point est particulièrement important pour les chéneaux encaissés derrière acrotère et les chéneaux entre deux toitures.

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

La pente du toit

Le choix de la bonne pente mérite toute l'attention. Il dépend non seulement des règles techniques applicables aux toitures, mais aussi des limites de hauteur fixées par les documents d'urbanisme en vigueur.

L'expérience montre que la pente minimale de 3° autrefois admise par les normes pour les couvertures métalliques ne suffit pas toujours aux couvertures à joint debout. D'après les connaissances actuelles, une toiture à joint debout fonctionne correctement à partir d'une pente de 7˚. Le système à double agrafure est étanche à la pluie, mais pas étanche à l'eau comme beaucoup le croient à tort. Si la double agrafure se retrouve immergée, par exemple sous l'effet de l'eau retenue par la fonte des neiges aux rives froides du toit ou au-dessus de grandes pénétrations, l'humidité s'infiltre sous la couverture.

Sous certaines conditions, il est possible de réaliser des toitures à double agrafure dès 3° de pente. En Autriche, par exemple, une couverture à double agrafure peut être posée à 3° à condition que le pan ne comporte aucune pénétration, aucune noue ni aucun joint transversal : les bandes doivent donc être d'une seule pièce, sans raccord.

Ici aussi, les toitures à pente limite, comprise entre 3° et 7°, doivent être abordées avec une prudence accrue, en retenant des solutions qui limitent les risques :

1. mise en place d'un joint d'étanchéité dans les agrafures sur toute la surface
2. renforcement de l'écran de sous-toiture par la réalisation d'une sous-toiture étanche à l'eau
3. mesures empêchant la condensation d'agir sur la couverture et sur son support (couche de séparation adaptée)
4. et surtout une ventilation suffisante de la toiture (lame d'air de 80 à 100 mm)

Même chez les professionnels, l'expression de la pente reste source de confusion. Certains l'expriment en degrés, d'autres en pourcentage. Pour être complet, voici un tableau de conversion des pentes issu des règles de conception des toitures.

Détails de zinguerie et raccords

Le choix et la réalisation des ouvrages de charpente et de zinguerie doivent être adaptés à la pente définie par le concepteur. L'évacuation des eaux pluviales, correctement conçue, et ses détails sont des éléments fonctionnels essentiels de toute toiture, notamment le détail de la terminaison de la couverture à l'égout. Comme toute histoire a un début, la pose de toute toiture commence à l'égout. Pour les pentes limites de 3° à 7°, il faut penser à abaisser le support pour éviter une contre-pente au débouché de la couverture dans la gouttière.

On peut procéder d'au moins deux façons :

• abaisser la contre-latte de 2 à 4 mm sur la largeur de la première planche d'égout (env. 150 mm)
• réduire l'épaisseur de la planche d'égout de 2 à 3 mm.

La première solution est plus délicate à réaliser, mais plus sûre et plus fiable sur le plan structurel, car elle ne réduit pas la profondeur d'ancrage prescrite pour les fixations.

L'habillage des pénétrations doit lui aussi être adapté à la pente du toit. Sur une couverture à double agrafure, les détails de zinguerie doivent être réalisés par agrafage, sans fixation directe dans le support (sans percer le métal) et sans recourir aux mastics d'étanchéité de type silicone. Les couvertures en tôle profilée les moins chères utilisent comme composant « système » la vis autoperceuse à rondelle d'étanchéité pour fixer la couverture au support. Cette vis s'est répandue dans toute la profession comme un virus. Malheureusement, même des artisans expérimentés se laissent contaminer et, au lieu d'une fixation indirecte par une bande d'agrafage, utilisent la vis autoperceuse et percent un matériau de valeur, ce qui réduit fortement sa durée de vie.

La vis autoperceuse n'a pas sa place dans la zinguerie traditionnelle.

Côté conception des détails et de leurs raccords, la couverture métallique doit fonctionner comme un tout, détails compris. La cause la plus fréquente des défaillances des couvertures métalliques (jusqu'à 90 %) est justement un mauvais choix des détails de zinguerie et leur exécution peu fiable. Ce point exige une attention particulière lors de la conception et, bien sûr, pendant les travaux. Seul un spécialiste aguerri, un concepteur disposant de connaissances et d'une expérience suffisantes dans ce domaine, peut garantir une préparation rigoureuse.

L'exécution des travaux de zinguerie

La préparation d'une rénovation de toiture métallique doit inclure le choix d'une entreprise de zinguerie fiable et expérimentée, qui maîtrise la technique retenue.

Avant de démarrer, l'entreprise doit réceptionner le chantier et le support, et consigner leur état de façon détaillée dans le journal de chantier. Lors de la réception de la charpente, il faut autant que possible détecter les défauts cachés, fréquents en rénovation de toiture : ventilation inopérante due à une épaisseur d'isolant inadaptée par rapport à la hauteur des chevrons, support de couverture inadapté ou écran de sous-toiture et ses détails mal réalisés.

Une exécution fiable suppose aussi une étude approfondie de tous les documents de conception, plans et détails. Il est recommandé d'en discuter directement avec le concepteur du projet ou avec le maître d'œuvre. Pendant les travaux, il faut appliquer toutes les solutions prévues en utilisant les outils, mécaniques ou manuels, les plus modernes disponibles pour une mise en œuvre fiable de la zinguerie. Si ces principes sont respectés, on peut s'attendre à un résultat fiable : une toiture qui fonctionne.

Pour finir, un mot sur l'état du métier de zingueur. Il se trouve aujourd'hui malheureusement à la croisée des chemins. On manque de personnel qualifié, de relève et de reconnaissance pour ceux qui façonnent le métal de leurs mains. Dans le même temps, des systèmes de couverture modernes, industriels et surtout bon marché s'infiltrent dans le métier traditionnel et, par leurs méthodes de pose, mettent à mal l'honneur professionnel et le savoir-faire des artisans. J'espère que les efforts conjugués des passionnés d'une zinguerie de qualité permettront d'inverser cette tendance peu flatteuse.

Auteur : Ing. Gabriel Boros - PROJECT CONSULTING
L'auteur est spécialiste des couvertures métalliques des sociétés Rheinzink et Prefa Aluminiumprodukte, avec 30 ans d'expérience dans le domaine.

Bibliographie : Documentation technique PREFA ALUMINIUMPRODUKTE GMBH
Documentation technique RHEINZINK Co KG. GMBH
Norme slovaque STN 73 1901 - Conception des toitures. Dispositions générales