(Edition 98/5 page 40)

Toitures inclinées

Dossier: la toiture SARKING (1)

Le système SARKING est un procédé d'isolation thermique de toitures inclinées caractérisé par la pose de panneaux isolants rigides au-dessus des chevrons ou fermettes. Cette technique offre un nombre d'avantages très intéressants et est de plus en plus utilisée. Vu que la lecture technique existante n'offre que très peu d'information sur cette méthode de construction, M. ir. Cl. Batta (Exiba Benelux), M. ing. E. Meert (chef de division et conseiller technique du CSTC), Mme. ir. Arch. L. Neirinckx (Styfabel) et MM. G. Pierrard et M. Van den Bosch (entrepreneurs de couverture) ont élaboré, sur demande du Comité Technique 'Couvertures' du CSTC et en coopération avec Prof. H. Hens (laboratoire de physique du bâtiment de la K.U. Leuven), un document technique exposant les aspects principaux de la toiture Sarking. Nous sommes fiers de pouvoir vous présenter la première partie de ce dossier traitant surtout les caractéristiques de la toiture Sarking et les différents matériaux et leurs techniques de pose respectives. La deuxième partie, qui sera publiée dans l'édition suivante, donnera de nombreuses informations sur le traitement des ouvrages de raccord.

De nos jours, il est courant d'aménager les combles en espaces habitables dans les constructions neuves ou rénovées. L'isolation thermique des versants de toiture s'impose alors pour satisfaire aux exigences de confort et limiter la consommation énergétique en chauffage, nécessité issue de considérations économiques et écologiques. Cette isolation thermique fait d'ailleurs l'objet d'une réglementation précise. Parallèlement aux déperditions calorifiques -compensées par le chauffage- il faut également éviter les transmissions importantes de chaleur vers l'intérieur durant les jours ensoleillés (été). L'orientation des vitrages isolants, la présence de protections solaires à l'extérieur, la réalisation d'une ventilation suffisante, la capacité thermique des murs et planchers intérieurs et la mise en oeuvre d'une isolation thermique adéquate permettent d'obtenir, en été, un confort thermique satisfaisant.

L'isolation thermique des versants peut se réaliser de plusieurs façons dont le procédé SARKING décrit ci-dessous. Bien que plusieurs types de matériaux d'isolation thermique puissent être utilisés, le présent article se limite à traiter le procédé avec panneaux d'isolation thermique en polystyrène expansé (EPS) ou extrudé (XPS) qui sont, actuellement, les isolants les plus utilisés dans cette technique.

Définition et description succincte

Le système SARKING est un procédé d'isolation thermique de toitures inclinées caractérisé par la pose de panneaux isolants rigides au-dessus des chevrons ou fermettes. Sarking serait un terme écossais désignant un matériau qui protège le comble du vent. Le système est destiné au support de couvertures en petits éléments tels que tuiles et ardoises, ainsi qu'à la réalisation de couvertures métalliques par feuilles et bandes. Ce procédé consiste à mettre en place sur la charpente les éléments suivants: En l'absence de plancher, la finition intérieure est réalisée sous les chevrons.

Dans les cas de rénovation, ce système permet l'isolation de la toiture avec pour avantage de ne pas devoir modifier la finition intérieure. En outre, en bâtiments neufs ou en rénovation, il assure une isolation sans pont thermique et protège la charpente des écarts de température (jour -nuit, été- hiver). Vu la composition de la toiture, l'isolant doit supporter la couverture et son support. Il contribue également à l'étanchéité à l'air et à la vapeur et peut jouer le rôle de sous-toiture.

Domaine d'application

Le procédé SARKING peut être utilisé en construction neuve ou en rénovation complète de bâtiments de classe de climat intérieur I, II et III (Annexe 2 de la NIT 202) tels que: Pour les bâtiments de classe de climat intérieur IV ( bâtiments avec production élevée de vapeur tels que piscines,..), une étude particulière s'impose.

Performances de la toiture

Ce chapitre reprend les différentes exigences auxquelles doit répondre la toiture et les solutions apportées par les différents éléments constitutifs de cette toiture.

Etanchéité à la pluie

L'étanchéité à la pluie est une des exigences essentielles d'une toiture. Elle est réalisée par la couverture, éventuellement complétée par la sous-toiture.

Etanchéité à l'air

L'étanchéité à l'air de la toiture et des murs de façade est une autre exigence essentielle. Cette étanchéité supprime les courants d'air et la consommation énergétique due aux pertes par ventilation non contrôlée; toutefois, une ventilation contrôlée des locaux doit être assurée par des dispositifs adéquats (NIT 192 et 203 concernant la ventilation des hâbitations). En outre, l'étanchéité à l'air diminue le risque de condensation interne dans un versant en dépression, même dans les bâtiments de classe de climat intérieur I et II (voir tableau ci-dessous).

Classe de climat intérieurIIIIIIIV
Type de bâtiment Bâtiments avec une production d'humidité nulle ou faible Bâtiments bien ventilés avec une production d'humidité réduite Bâtiment d'utilisation intense Bâtiment avec une production de vapeur élevée

L'air intérieur qui s'échappe vers l'extérieur au travers du complexe de toiture entre en contact, en période froide, avec les parties froides de la toiture (sous-toiture, couverture,..) sur lesquelles se condense pratiquement toute l'humidité contenue dans l'air intérieur, avec, à la clé, des dégâts dus à l'humidité. Ce type de condensation se manifeste de manière instantanée et peut engendrer des quantités d'humidité beaucoup plus importantes que par la diffusion de vapeur. L'isolation acoustique de la toiture s'en trouve également augmentée.

L'étanchéité à l'air est réalisée par la mise en oeuvre de manière étanche des panneaux isolants, eux-mêmes étanches à l'air. En pratique, une bonne étanchéité à l'air dépend toujours de la qualité de l'étanchement des joints entre panneaux et des raccords aux murs, pénétrations, égouts.., ainsi que de l'absence de perforations et de dégradations.

Etanchéité à la vapeur

Tout local où règne une activité est le lieu d'une production de vapeur d'eau (Vapeur d'eau émise par le corps humain, par les plantes, par les eaux de construction, vapeur produite dans les cuisines, les salles de bains, ..). Comme déjà dit, cette vapeur d'eau contenue dans l'air intérieur peut se condenser sur les parties froides de la toiture. En principe, il faudrait donc placer un écran pare-vapeur du côté chaud de l'isolant. Cependant, les panneaux isolants préconisés dans le procédé Sarking et leurs joints présentent une résistance à la diffusion de vapeur suffisante dans les bâtiments de classes de climat intérieur I, II et III (voir tableau ci-dessus). Il est important de signaler que l'étanchéité à la vapeur ne peut être réalisée que si la toiture est étanche à l'air.

Isolation Thermique

Comme déjà énoncé au début de cet article, il est impératif d'isoler l'enveloppe extérieure du bâtiment. En pratique, la réglementation thermique fixe une valeur k maximale pour les toitures des nouvelles constructions ainsi que pour les toitures rénovées. Les valeurs k fixées par cette réglementation sont des valeurs k maximales et non des valeurs de consigne. Sur le plan strictement économique, ces valeurs sont généralement plus faibles et permettent de satisfaire plus aisément l'exigence du niveau d'isolation globale (K).

En tenant compte des valeurs de conductivité thermique (l) définies par la norme NBN B 62-002, on peut déduire les épaisseurs minimales des panneaux isolants préconisés dans ce procédé. Néanmoins, la majorité des fabricants fournit des matériaux isolants avec des valeurs l déclarées (ld: Valeurs ATG) inférieures à celles reprises dans la norme (voir tableau).

RegionType de batimentValeur k [(W/(m2.K)]Epaisseurs minimales 'd' (mm) des panneaux isolants en fonction de leur conductivite thermique ld [W/(m.K)]
ld=0,029 (1)ld=0,034 (1)lmin= 0,040 (2)lmin=0,045 (2)
FlandreNeufsR ->0,646 (50)54 (60)64 (65)72 (75)
RenovesR ->0,471 (80)83 (90)97 (100)109 (110)
WallonieNeufs & RevovesR ->0,471 (80)83 (90)97 (100) 109 (110)
Les épaisseurs d données dans le tableau sont calculées par la formule: d = l {1/k -0,125- 0,043 + 0,1} avec: 0,125 et 0,043:
Résistances thermiques d'échange des surfaces intérieure et extérieure de la paroi

0,1: Coefficient de correction permettant de passer de la valeur de la résistance déclarée Rd à la valeur de la résistance de calcul Ru (Ru = Rd - 0,1) pour tenir compte des déperditions thermiques supplémentaires (fixations,..) Les valeurs entre parenthèses donnent l'épaisseur commerciale la plus proche par excès.

(1) valeurs définies par les Agréments de Produit avec Certification pour les isolants préconisés dans ce procédé.
(2) valeurs définies par la NBN B 62-002 pour les isolants préconisés et qui ne font pas l'objet d'un Agrément de Produit avec Certification.

Résistance au vent

La toiture dans son ensemble ainsi que les éléments de couverture doivent résister à l'action du vent qui dépend de nombreux facteurs (voir NBN B 03-002-1). Pour la stabilité des éléments de couverture, les prescriptions reprises dans les NIT 169, 175, 184, 186, 195 et 202 sont à respecter. De plus, les panneaux isolants doivent reprendre l'action interne et externe du vent (NBN B 03-002-1).

Acoustique

Pour obtenir le confort souhaité dans un bâtiment, il est bien souvent nécessaire que les éléments de toiture offrent une isolation acoustique suffisante pour limiter la transmission vers l'intérieur des bruits extérieurs. La toiture Sarking par elle-même contribue peu à la performance acoustique. Dès lors, en fonction de la nature et de l'intensité (force et direction) du bruit extérieur et en fonction de la destination des combles, la toiture peut faire l'objet d'une étude acoustique conduisant, par exemple, à une toiture en double paroi.

Sécurité incendie

Bâtiments soumis à l'Arrêté Royal de 19 décembre 1997

Dans le cas de bâtiments dont la demande de permis de bâtir a été introduite après le 31 décembre 1997, la toiture doit répondre aux exigences de cet Arrêté Royal paru au Moniteur le 30/12/97. Cet Arrêté est applicable à tous les bâtiments hormis:
  1. dans le cas de bâtiments bas: les bâtiments industriels, les bâtiments ayant au maximum deux niveaux et une superficie totale inférieure ou égale à 100 m2 et les maisons unifamiliales.
  2. dans le cas de bâtiments moyens: les bâtiments industriels et les maisons unifamiliales.
  3. dans le cas de bâtiments élevés: les bâtiments industriels.

Les exigences de cet arrêté pour les toitures sont principalement:

Bâtiments non soumis à l'Arrêté Royal du 19 décembre 1997

L'Arrêté Royal ne s'applique pas dans la plupart des bâtiments dont la toiture peut être isolée par le procédé Sarking (rénovation de toiture de bâtiments anciens ou encore constructions neuves type maison unifamiliale de hauteur inférieure ou égale à 25 m). Néanmoins, il est particulièrement recommandé d'interposer entre l'isolant et les pièces habitées (chambre à coucher, salle de jeu, bureau..) une finition intérieure susceptible de retarder la transmission des flammes vers l'isolant.

Entretien

Le système Sarking en lui-même ne demande pas d'entretien particulier; la couverture, les gouttières et les raccords feront l'objet des dispositions prévues par le Guide pratique pour l'entretien des bâtiments.

Matériaux et mise en oeuvre

Les précautions en matière de sécurité des travailleurs, à prendre lors de cette mise en oeuvre, sont les mêmes que celles nécessaires à la réalisation des travaux de charpente et de couverture (RGPT et CNAC).

Charpente

La charpente constitue la structure portante de la toiture et comprend essentiellement les pannes et chevrons ou les fermettes, qui sont décrits dans les NIT d'information traitant des couvertures. Cependant, dans le système Sarking, l'épaisseur minimale des fermettes est de 38 mm au vu des dimensions plus importantes des vis et clous utilisés dans ce procédé et au vu de la précision avec laquelle doivent se réaliser les assemblages. La charpente est réalisée selon les règles en vigueur pour les toitures traditionnelles.

Plancher éventuel

Selon la destination du bâtiment, le plancher assure plusieurs fonctions. Il est placé directement sur les chevrons ou fermettes et contribue à la stabilité de la toiture sous l'effet du vent. En outre, il facilite la mise en place, par les couvreurs, de l'écran éventuel d'étanchéité à l'air et à la vapeur et des éléments successifs de la toiture. S'il constitue la finition intérieure (type chalet), il doit répondre à certaines exigences au point de vue sécurité contre l'incendie. Ce plancher peut être constitué, par exemple, de: Le plancher est fixé sur les chevrons ou fermettes. Le repérage des chevrons ou fermettes s'effectue à ce moment pour permettre une mise en place et un positionnement correct des contre-lattes.

Ecran éventuel (pare-vapeur et étanchéité à l'air)

Dans les bâtiments de classe de climat intérieur I, II et III, l'étanchéité à la vapeur et à l'air est assurée par le panneau isolant lui-même avec joints et raccords étanches. L'étanchéité des joints et des raccords peut être obtenue par la mise en place soigneuse de bandes de mousse souple à l'intérieur des joints ou par des cordons de mastic élastique compatible à la jonction des panneaux ou encore par des bandes auto-collantes disposées sur les joints. De plus, dans le cas particulier de bâtiments de classe de climat intérieur IV, un pare-vapeur parfaitement continu est nécessaire. Ce dernier peut être constitué, par exemple, d'une membrane de bitume polymère à armature polyester avec joints étanches fixée sur un plancher par clouage dans les recouvrements ou par collage, en prévoyant un recouvrement étanche des joints longitudinaux et transversaux. Comme le repérage des chevrons ou fermettes est à nouveau nécessaire, il est recommandé de mettre en oeuvre les lés horizontalement.

TYPEXPSEPS 30 avec sous-toiture intégrée
Masse volumique (kg/m3)33 +/- 330 +/- 3
Conductivité thermique (W/m.K)0,029 à 0,0400,034 à 0,045
Longueur x largeur (mm)1250 ou 2500 x 6002000 à 8000 x 535
Epaisseur (mm)50,60,70,80,90,100,110,120100,110,120,130,140

Isolant thermique

Les isolants thermiques traités dans cet article sont les panneaux XPS et EPS, généralement classés A1 au point de vue 'Réaction au feu'. Leurs caractéristiques principales pour le procédé sont les suivantes:

L'isolant est posé parallèlement à une ligne horizontale. Les panneaux situés à la ligne d'égout reposent contre une pièce de bois (voir seconde partie de l'article) fixée sur les chevrons ou fermettes. Les joints verticaux des panneaux peuvent se retrouver entre deux bois supports. Que la pose commence par le faîte ou par la ligne d'égout, il est recommandé de fixer une première fois les panneaux aux bois supports pour assurer le maintien correct de la mise en place (résistance au vent, aux vibrations etc..).

Il est également important de noter que, par grand vent, la pose des panneaux est difficile voire impossible, surtout si ces derniers sont de grandes dimensions. De plus, bien que les panneaux pourraient supporter le poids d'une personne dans de nombreuses circonstances, ils ne peuvent en aucun cas être considérés comme plancher de sécurité. Il est évidemment impératif de veiller à assurer la continuité de l'isolation thermique et de l'étanchéité à l'air aux niveaux des joints et des raccords. Enfin, les chevrons ou fermettes seront à nouveau repérés.

Sous-toiture

Les panneaux isolants peuvent constituer une étanchéité à l'eau complémentaire par rapport à la couverture; dans ce cas, il est impératif de rendre étanches tous les joints entre panneaux et les raccords aux murs, pénétrations, égouts.. De plus une bavette collée en plein sur la dernière rangée de panneaux par rapport à la gouttière ou engagée dans l'épaisseur de ces panneaux doit assurer vers la gouttière l'évacuation des infiltrations d'eau éventuelles. Dans ce cas, la fonction 'sous-toiture' est réalisée par les panneaux isolants.

Une autre solution est de poser sur les panneaux isolants ou d'intégrer à ceux-ci, lors de leur fabrication, une sous-toiture sous forme de membrane ou de plaques rigides imperméables à l'eau mais très perméables à la vapeur. La sous-toiture est posée sur l'isolant avec recouvrement des joints longitudinaux et transversaux dans le cas de membranes souples. S'il s'agit de plaques rigides, il y a lieu d'assurer le recouvrement des joints longitudinaux et la jonction verticale sur les chevrons des joints transversaux. La sous-toiture doit, de toutes façons, être prolongée dans le bas des versants jusqu'à la gouttière ou au delà de la façade pour assurer l'évacuation des infiltrations d'eau éventuelles. Le repérage des chevrons ou fermettes est à nouveau nécessaire lors de cette étape de la mise en oeuvre.

Contre lattes et éléments de fixation

Il s'agit de lattes fixées aux chevrons ou fermettes au travers de la sous-toiture , de l'isolant, de l'écran pare-vapeur éventuel et du plancher éventuel. Elles assurent la fixation de l'isolant sur les chevrons ou fermettes et permettent la pose des liteaux ou des voliges. Vu que, dans la technique Sarking, les contre-lattes sont soumises à des efforts plus importants que dans les procédés traditionnels, il est recommandé au minimum une épaisseur de 18 mm et une largeur de 36 mm (dimensions nominales).

Comme éléments de fixation des contre-lattes, on utilisera des pointes de Paris ou des pointes torsadées ou encore des vis à bois. Elles sont galvanisées ou en acier inoxydable lors de l'isolation de bâtiments particuliers (bâtiments d'élevage, ateliers avec production de vapeur corrosive,..). Leur longueur est déterminée comme suit: épaisseur de la contre-latte+épaisseur de l'isolant+ épaisseur du plancher+60 mm minimum de pénétration dans le chevron ou la fermette. Leur diamètre est d'au moins 3,5 mm.

Situés à l'aplomb de chaque chevron ou fermette, les contre-lattes sont fixées en respectant les principes suivants:

Pente " de la charpentedistance maximale entre fixations pour un entre-axe de 450 A 600 mm des chevrons ou fermette (mm)
" inférieur à 35 o400
" de 35 o à 60 o330
" supérieur à 60 o200

Supports et matériaux de couvertures

Les matériaux de couvertures, les supports et accessoires ainsi que leurs poses respectives sont conformes aux prescriptions des NIT y relatives et prescriptions des fabricants.

Finition intérieure

La nature et les caractéristiques de la finition intérieure sont fonction de la destination du bâtiment et répondent notamment à des critères d'esthétique et de sécurité en cas d'incendie. Dans le cas plus courant, la finition intérieure est constituée de plaques de carton-plâtre ou de languettes de bois rainurées bouvetées. Dans le cas de finition intérieure type 'chalet', cette finition est assurée par le plancher. De toutes façons, cette finition doit répondre à certaines exigences de l'Arrêté Royal du 19 décembre 1997. La pose de la finition intérieure fait généralement partie de la menuiserie intérieure ou des travaux de plafonnage.

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