DOSSIER32 basse consommation ÉtancHÉitÉ. inFo #39 octobre 2013

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Les toitures étanchées sur bacs acier s’adaptent à la RT 2012

commerces, gymnases, aéroports, salles de sport, locaux à usages indus-

triel et artisanal… : depuis le 1er janvier 2013, ces bâtiments n’échappent plus à l’application de la RT 2012. Leurs caractéris-tiques thermiques et les exigences de performance énergétique qui leur sont applicables sont désor-mais définies dans l’arrêté du 28 décembre 2012. Autre point commun entre ces différentes catégories de constructions : un recours fréquent à l’acier tant en structure qu’en toiture-terrasse. Jusque-là plutôt épargné, l’ou-vrage en métal doit donc lui aussi

Augmenter les épaisseurs d’isolant ne suffit pas à répondre aux exigences de la rt 2012. Sur acier plus que sur béton, le traitement des points singuliers et des liaisons reste la clé pour atteindre les niveaux de performance du bbc. A D E L I n E D I O n I S I

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aujourd’hui justifier de meilleures performances énergétiques.

AcIER ET BBc : c ’EST pOSSIBLE !

D’une manière générale, l’en-trée en vigueur de la RT 2012 a posé une question fondamen-tale aux constructeurs : les bâti-ments métalliques et leur mode constructif sont-ils en mesure d’atteindre les niveaux de perfor-mance du BBC ? Pour y répondre, le CTICM avec le CSTB associé notamment aux entreprises Smac et Soprema, dans le cadre du projet Prebat-Acieco, ont mené une série de diagnostics et de modélisations sur un échantillon

de bâtiments existants. Des tra-vaux qui ont conduit à la mise au point et à la construction d’un bâtiment tertiaire de 600 m² (agence de Soprema Entreprises de Rennes), avec charpente, bar-dage et toiture en acier, affichant une consommation inférieure à l’objectif BBC (43 kWhep/m² par an) largement compensée par une production photovoltaïque en toiture. Au-delà de cette expé-rience, ces études ont mis en évi-dence le principal enjeu auquel doivent répondre ces ouvrages : la maîtrise des points singuliers à tous les niveaux - thermique et perméabilité à l’air - et à toutes

les étapes du projet : conception, croquis et exécution. Les façades sont certes les premières concer-nées mais les liaisons toiture/bardage au niveau des acrotères font partie des points à traiter. « Le fait que les toitures-terrasses avec élément porteur en tôles d’acier nervurées soient éco-nomiques ne les rend pas pour autant antinomiques avec la RT 2012 », souligne Denis Lehnen, directeur technique de Soprema Entreprises. Leurs performances thermiques peuvent être signifi-cativement améliorées en aug-mentant les épaisseurs d’isolant. Une tendance qui se confirme

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sur le marché comme l’explique Dominica Lizarazu, directrice marketing chez Isover : « Sur cer-tains chantiers, on nous demande parfois jusqu’à 300 mm d’épais-seur. La moyenne se situe entre 140 ou 160 mm alors qu’avant 2011, on dépassait rarement 120 mm ». Le principe construc-tif et la logique économique des ouvrages en acier limitent toute-fois les tentations de surisolation. L’enjeu pour la maîtrise d’œuvre est avant tout de déterminer le bon rapport entre charge rappor-tée et performance thermique. « Les charpentes en acier ne sont pas conçues pour recevoir des élé-ments trop lourds, rappelle Alain Blotière, directeur technique de Siplast-Icopal. Les surcharges d’isolant seront donc impérati-vement intégrées dans les calculs de conception de la structure por-teuse ». Or, « le surinvestissement n’est pas toujours nécessaire, ni rentabilisé thermiquement », affirme Stefano Millefiorini, manager de la division Energy Design Center chez Rockwool, département récemment créé par le fabricant pour accompagner

les équipes projet dès la phase conception du bâtiment. Car dépassé un certain niveau, aug-menter l’épaisseur d’isolant ne fait plus guère progresser la per-formance thermique de l’ouvrage tout en faisant grimper inutile-ment la facture.

p O n T S T h E R m I q u E S

D E f I x AT I O n S : u n E p R I S E E n

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Sur acier comme sur béton, la qualité de mise en œuvre reste le principal garant de la perfor-mance thermique de la toiture. « Le plus grand soin doit être accordé à la découpe de l’isolant afin d’éviter les jeux entre pan-neaux », rappelle Gérard Persuy, chef de marché isolation et étan-chéité des toitures chez Knauf. Mais côté mise en œuvre, la véritable nouveauté vient des ponts thermiques. Le premier changement touche les déper-ditions ponctuelles générées par les fixations mécaniques des complexes. Leur prise en compte dans les calculs réglementaires est normalement obligatoire depuis la RT 2000. Dans la réalité

Isolation des bacs acier longue portéeLa mise en œuvre de l’isolant sur des bacs acier dont l’ouverture haute des vallées est supérieure à 70 mm ne nécessite pas de précautions particulières. La spécificité réside dans le choix de l’isolant qui, comme le confirme Gérard Persuy, « doit avoir une résistance mécanique suffisante lorsque les intervenants marchent en bordure des panneaux positionnés en porte-à-faux au-dessus des nervures. » chaque matériau est spécifique et le DtA de l’isolant précise les conditions d’utilisation. « ceci doit aussi être vérifié pour la seule première couche d’isolant lorsque deux lits sont prévus », souligne Lise boussert.

toutefois, ces valeurs étaient rarement intégrées en raison du faible impact de ces déper-ditions au regard des exigences de la réglementation. Avec la RT 2005 et les renforcements de la RT 2012, il n’est évidemment plus envisageable de passer à côté de ces questions. D’autant plus que le CTSB a publié en 2011 des valeurs pré-calculées de coeffi-cients de ponts thermiques (W/K) pour les attelages en fonction du diamètre de l’élément de liaison. Par ailleurs, ces données ont été reprises dans le fascicule 4 des Règles Th-U qui fournit égale-ment des valeurs de Delta U (W/(m2.K)) selon la densité de

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De nombreux bâtiments commerciaux, industriels, logistiques et de loisirs sont en acier.

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combiner un écran thermique en laine de roche et un lit d’isolant en mousse plastique permet d’allier comportement au feu, performance thermique et limitation de la surcharge.

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Les augmentations des épaisseurs d’isolant sont parfois telles qu’un seul lit ne suffit pas.

Isolation : le marché s’ouvre aux procédés mixtes Autre conséquence de l’augmentation des exigences thermiques : l’accélération de l’ouverture du marché de l’isolation sur bacs acier à des solutions telles que le polystyrène et le polyuréthane. « Depuis la rt 2005, les mousses plastiques se développent, remarque Alain blotière. en effet, ces matériaux combinent pouvoir isolant et légèreté ». Le créneau reste toutefois encore largement dominé par les laines minérales en raison de leurs classements au feu.De fait, les tôles d’acier nervurées ne sont pas considérées par la réglementation comme une barrière étanche au flux thermique et aux produits de dégradation ou de combustion d’un isolant combustible thermodurcissable ou fusible (effluents gazeux, matière fondue). résultat, elles doivent généralement se conformer à des dispositions constructives plus strictes vis-à-vis de la sécurité au feu intérieur. c’est vrai pour certaines catégories de bâtiments d’habitation, les immeubles de grande hauteur (IGH), les installations classées pour la protection de l’environnement (IcPe) ou encore les établissements recevant du public (erP). Pour ces derniers, la modification de l’article AM8 du règlement de sécurité a permis, en 2004, de définir les critères d’emploi des isolants combustibles, y compris sur bacs acier. Principale condition à respecter : mettre en place un écran thermique. D’où le développement ces dernières années de procédés mixtes associant un isolant d’origine organique formant écran, généralement en laine de roche ou en perlite, à un deuxième lit d’isolation. Par ailleurs, l’article AM 8 prévoit la possibilité de dérogations à ces dispositions sur avis de la commission centrale de sécurité et sur la base d’un rapport établi par un organisme tiers indépendant. Jusqu’à présent, seul un isolant en mousse PIr supprimant l’écran thermique a obtenu un avis favorable pour certaines catégories d’erP et dans des conditions précises. Le DtA du produit est en cours de modification. Dans tous les cas, les maîtres d’œuvre devront également s’assurer que le système retenu (isolant et complexe d’étanchéité) répond également, le cas échéant, aux règles relatives au feu venant de l’extérieur (classement b-roof).

fixations au mètre carré. Ces ponts thermiques peuvent tou-tefois être facilement limités en ayant recours à des attelages avec rupteur. Ces derniers se présen-tent sous la forme de fût plastique dans lequel est intégrée la vis métallique. Ils peuvent atteindre 200 mm de longueur pour des complexes jusqu’à 450 mm d’épaisseur et avec une valeur de pont thermique de l’ordre de 0,0014 W/K. Soit un coef-ficient cinq fois inférieur aux attelages classiques. « En cas de très forte épaisseur, ces disposi-tifs sont fortement recommandés pour conserver une certaine cohé-rence du système », ajoute Michel Piquet, responsable technique chez Recticel.Pour aller plus loin, certains industriels proposent des solu-tions complètes (pare-vapeur, isolant et étanchéité) sans aucune fixation et spécifiquement dédiées aux éléments porteurs en acier. La mise en œuvre de ces complexes s’effectue géné-ralement par collage à froid et auto-adhésivité. « Avec un tel système, le gain sur l’épaisseur d’isolant peut aller jusqu’à plus de

20 % par rapport à une solution classique fixée mécaniquement », note Laurent Joret, directeur technique de Soprema. « Ce pro-cédé intéressant thermiquement doit cependant faire ses preuves à l’échelle du chantier. Les pra-tiques du collage et de son dosage sont bien moins familières aux poseurs que celles de la fixation mécanique », précise Dominique Royer, directeur technique de Smac.

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Deuxième catégorie de déper-ditions à traiter : les ponts ther-miques de liaison, principalement au niveau des costières. Pour ces ouvrages, pas de solution toute faite. « La jonction entre le bardage et la toiture reste compliquée à gérer », souligne Mathieu Biens, responsable du département développement chez Rockwool. Par conséquent, « il faut adap-ter la solution à la performance recherchée, sachant que plusieurs peuvent convenir pour abou-tir au même résultat », ajoute Dominique Royer. Dans sa partie 6.5.5, le DTU 43.3* renvoie

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aux documents particuliers du marché qui « peuvent prévoir une isolation des costières ou un calfeutrement entre la costière et la paroi verticale ». Il s’attarde un peu plus longuement sur le mode de fixation de l’isolant : collage ou fixations mécaniques seules pour les relevés de 30 cm ou fixations mécaniques exclusivement entre 30 et 60 cm de hauteur de relevé. Quant aux règles Th-U, elles ne fournissent pas de dispositions constructives à proprement par-ler. La version 2012 a toutefois mis à jour ces valeurs de ponts thermiques entre toiture étanchée et bardage double peau en acier. Elle intègre de nouvelles données pour des systèmes à isolation ren-forcée comprenant notamment un complément d’isolant le long de la costière et la mise en place d’une première couche rainurée dans les plateaux de bardage. Selon la configuration retenue, les règles présentent des coef-ficients de transmission variant de 0,40 à 0,19 W/(m.K). Au sein de la CSFE, un groupe de travail s’est emparé du sujet. Après un premier document consacré à l’isolation des éléments porteurs en béton, il devrait prochaine-ment publier un guide de recom-mandations dédié aux ouvrages métalliques. « En attendant, pour chaque chantier, il est conseillé de fournir un croquis d’exécution le plus précis possible au bureau de contrôle pour validation », sou-ligne Michel Piquet.

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Les lanterneaux constituent un point singulier de nature dif-férente car, comme le rappelle Dominique Royer, « il s’agit d’un ouvrage entier ». De par leurs fonctions de désenfumage et d’éclairage, ils peuvent consti-tuer une proportion importante de la surface de la toiture. Pour faire face à la RT 2012, les fabri-cants se sont engagés dans

Impact des ponts thermiques de fixation dans le calcul du up c’est désormais une obligation : les déperditions thermiques générées par les fixations doivent être intégrées dans les calculs réglementaires de la rt 2012. Longtemps négligés, ces ponts thermiques peuvent impacter de manière significative la performance globale d’une toiture ou l’épaisseur d’isolant comme le montrent les deux tableaux ci-dessous.Les hypothèses prises pour les calculs sont :- Un isolant de lambda = 0,039 W/(m2.K) avec une fixation par panneau de 1 200 x 1 000 mm,- Un pont thermique ponctuel de fixation standard égal à 0,006 W/K,- Un pont thermique ponctuel de fixation avec rupteur égal à 0,0014 W/K,- Une étanchéité bicouche traditionnelle.

Nombre de fixations par m2

Épaisseur nécessaire de l’isolation avec des fixations standard (mm)

Épaisseur nécessaire de l’isolation avec des fixations à rupture de pont thermique (mm)

Gain sur l’épaisseur de l’isolation nécessaire avec des fixations à rupture de pont thermique (mm)

Épaisseur nécessaire de l’isolation avec un complexe d’étanchéité (isolant + membrane) sans fixation (mm)

Gain sur l’épaisseur de l’isolation avec un complexe d’étanchéité (isolant + membrane) sans fixation (mm)

Up = 0,22 W/(m2.K)

4 195 175 20 170 255 205 175 30 170 356 210 180 30 170 407 215 180 35 170 45

Nombre de fixations par m2

Épaisseur nécessaire de l’isolation avec des fixations standard (mm)

Épaisseur nécessaire de l’isolation avec des fixations à rupture de pont thermique (mm)

Gain sur l’épaisseur de l’isolation nécessaire avec des fixations à rupture de pont thermique (mm)

Épaisseur nécessaire de l’isolation avec un complexe d’étanchéité (isolant + membrane) sans fixation (mm)

Gain sur l’épaisseur de l’isolation avec un complexe d’étanchéité (isolant + membrane) sans fixation (mm)

Up = 0,18 W/(m2.K)

4 245 215 30 205 405 260 215 45 205 556 270 220 50 205 657 280 220 60 205 75

Exemple 1 : up = 0,22 W/(m2.K)*

Exemple 2 : up = 0,18 W/(m2.K)*

* Les valeurs présentées dans ces deux tableaux sont données à titre d’exemple. Il s’agit de valeurs approchées. en tout état de cause, les calculs doivent être effectués selon la réglementation thermique.

Source : Soprema

Source : Soprema

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une vraie réflexion autour de leurs produits. Les progrès réalisés en matière d’isolation des costières de ces fenêtres de toit en réduisent les déperditions thermiques (voir Étanchéité.Info n° 37). Quant aux évacuations d’eaux pluviales par l’intérieur, elles constituent « une source importante de déperditions ther-miques et de risques de conden-sation le long de la colonne. On leur préfère une évacuation par l’extérieur (déversoirs et boîtes à eau) », explique Denis Lehnen.

L A R é n O vAT I O n D E L ’ E x I S TA n T

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Dans le neuf, les bâtiments métalliques construisent pro-gressivement leurs réponses aux exigences de la RT 2012. Les industriels ont mis au point des solutions spécifiques. Parallèlement, les organisations professionnelles travaillent à la normalisation de ces nouvelles dispositions. Dans l’existant en revanche, les perspectives sont plus floues. La principale contrainte à prendre en compte lors de la rénovation relève de la capacité portante des bacs et de la charpente. Calculée en fonc-tion d’apports de charges défi-nis à l’origine, avec une marge d’évolution souvent très limitée, elle ne peut être augmentée sans un renforcement de la structure. Avec à la clé, un coût souvent inacceptable pour le maître d’ouvrage. Ce qui limite, de fait, les possibilités de surisolation. Pour l’heure, les exigences de la RT pour les bâtiments existants restent peu contraignantes en cas de rénovation. Mais les enjeux 0 5

Les performances acoustiques également concernées« Il y a deux natures de performances acoustiques : la limitation de la réverbération du son à l’intérieur du bâtiment (absorption acoustique) et la réduction de la transmission du bruit à travers la paroi (isolation acoustique) dans un sens ou dans l’autre », rappelle Dominique royer, directeur technique de Smac. Dans les deux cas, « les isolants de synthèse ne sont pas adaptés. L’absorption est gérée grâce à la perforation des tôles et le recours à un isolant fibreux. Pour l’isolation, les conceptions de parois sont très variables en fonction du type de performance recherchée, mais l’emploi d’isolants fibreux reste toujours la meilleure solution. »

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« en cas de très fortes épaisseurs d’isolant, les fixations à rupteur de ponts thermiques sont fortement recommandées pour conserver la cohérence du système ».

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La laine de roche présente de bonnes performances de résistance au feu et d’isolation acoustique.

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bâtiments économiques, les ouvrages en acier n’en sont pas moins compatibles avec la rt 2012.

énergétiques posent désormais la question de l’avenir de ces ouvrages métalliques générale-ment peu performants au plan thermique et particulièrement difficiles à mettre à niveau. l

* mise en œuvre des toitures en tôles d’acier nervurées avec revêtement d’étanchéité

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«Identifier les liaisons sensibles et proposer un traitement adapté au principe constructif

retenu, informer les professionnels intervenant sur le chantier sur la façon dont elles doivent être trai-tées… » Les termes utilisés par le législateur pour évoquer l’enjeu de l’étanchéité à l’air révèlent à eux seuls la complexité du sujet. Dès les premières discussions autour de la RT 2012, la question de la perméabilité à l’air des bâtiments en acier a été identifiée comme l’un des points faibles de ces ouvrages. Les bardages double peau sont les premiers concernés mais les systèmes de bacs acier étanchés nécessitent également de modifier les pratiques de mise en œuvre. « Par nature, la façon de construire ce type de toiture crée des passages d’air, notamment en périphérie, à la jonction toiture/façade », explique Alain Blotière, directeur technique de Siplast-Icopal.

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Aucune recommandation profes-sionnelle n’a été éditée à ce jour. « Au sein de la CSFE, un groupe de travail planche sur la question afin de mettre en lumière les solutions les plus efficaces », rappelle Lise Boussert, déléguée technique au sein de la chambre syndicale. Sur le terrain, les professionnels agissent au cas par cas. Certains, comme Soprema ou Siplast-Icopal, préconisent la

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Le pare-vapeur est une des solutions possibles pour le traitement de l’étanchéité à l’air des toitures-terrasses en acier.

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La jonction entre la toiture et la façade est l’un des principaux points singuliers à traiter.

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Bacs acier et étanchéité à l’air : les liaisons sensiblesSujet nouveau et complexe pour le monde de la construction acier, le traitement de l’étanchéité à l’air fait encore l’objet de discussions entre industriels et entreprises. en attendant des recommandations générales, chaque acteur doit élaborer ses propres solutions.

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bas car l’image et les fonctionnalités de ce type de bâtiment ne sont pas assez valorisées. Par conséquent, l’ajout d’un élément à ces systèmes est souvent perçu comme un sur-coût inacceptable. Pourtant, on y gagne nettement en performance thermique et durabilité. »

D ’ A u T R E S S O L u T I O n S …

Le recours à un pare-vapeur ne s’est toutefois pas imposé comme la solution miracle. « Il peut en effet être utile mais nous ne disposons pas de données chiffrées étayant ce positionnement. Sa nécessité reste à valider », nuance Stefano Millefiorini, manager de la divi-sion Energy Design Center chez Rockwool. Pour d’autres, le recours à un pare-vapeur n’est pas indis-pensable. « Sa fonction première est d’empêcher les phénomènes de condensation dans l’isolant pour garantir la tenue de ce dernier dans le temps, précise Dominique Royer, directeur technique de Smac, qui propose également des solutions spécifiques en la matière. C’est effectivement une des possibilités mais d’autres techniques existent. » À commencer par les membranes d’étanchéité elles-mêmes qui peuvent assurer une fonction de perméabilité à l’air, avec l’insertion possible d’un écran d’étanchéité à l’air entre deux couches d’isolant. Le problème principal restant le traitement des jonctions aux points singuliers. l

mise en place systéma-tique d’un pare-vapeur support de l’isolant. « Ce dernier est obligatoire pour les bâtiments à forte hygrométrie. La technique est donc largement éprou-vée et ne nécessite pas de formation complémentaire pour les intervenants. Généraliser son usage permet de traiter systé-matiquement la probléma-tique d’étanchéité à l’air, sans prendre de risque au niveau de la condensation. Une légère condensation était acceptable dans les anciens complexes faible-ment isolés, mais ne l’est plus dans les nouveaux com-plexes fortement isolées », argumente Denis Lehnen, directeur technique de Soprema Entreprises. Un avis partagé par Alain Blotière : « Certaines pré-cautions de mise en œuvre sont nécessaires. Le pare-vapeur doit être continu et raccordé aux autres ouvrages en périphérie. » Dans cette optique, Soprema a conçu un système spécifique de gestion de l’étanchéité à l’air traitant notam-ment la jonction entre la toiture et la façade tout en tenant compte de la forte dilatation de l’acier. Pour Denis Lehnen, il existe toutefois un point de blocage : le coût. « Les prix des complexes sur bacs acier sont

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