Annexe C (normative) Conditions nécessaires à l’exécution des travaux (pentes, ossatures, charges)

Annexe C (normative) Conditions nécessaires à l'exécution des travaux (pentes, ossatures, charges)

C.1 Pentes

Elles sont directement données par l'ossature aussi bien pour les parties courantes que pour les noues et les chéneaux.

NOTE

Les noues de pente ≤ 2 % peuvent présenter en service des flaches et retenues d'eau.

Pour les noues à pente nulle, ces phénomènes sont inévitables.

C.1.1 Cas général

Les pentes des versants sont au minimum de 3 % sur plan (figure C.1).

Figure C.1 Pente des versants : cas général

Compte tenu des actions directes (charges normales) et indirectes (fluage de l'ossature) et des tolérances d'exécution, la pente réelle in situ doit toujours rester supérieure à 1 %.

C.1.2 Cas des toitures avec noues de pente ≥ 0,5 % avec tôles d'acier nervurées posées perpendiculairement à cette noue

La pente minimale de versant au droit de l'entrée d'eau pluviale est de 3 % sur plan. Au-delà, elle peut diminuer régulièrement jusqu'à atteindre éventuellement une pente nulle au droit du point haut de la noue (figure C.2).

Figure C.2 Pente des versants : cas des noues de pente ≥ 0,5 % avec nervures des tôles perpendiculaires à la noue

NOTE

L'élément d'ossature au droit de la noue donne la pente de la noue. Les premiers éléments d'ossature adjacents doivent généralement présenter également une pente pour éviter des contre-pentes en versant.

C.1.3 Chéneaux

Toutes les pentes en fond de chéneaux sont admises, y compris la pente nulle.

NOTE

Les fonds des chéneaux de pente ≤ 2 % peuvent présenter en service des flaches et retenues d'eau. Pour les chéneaux à pente nulle, ces phénomènes sont inévitables.

C.2 Ossature

Les ossatures sont constituées :

soit d'une charpente en acier ;
soit d'une charpente en béton armé ou précontraint ;
soit d'une charpente en bois ;
soit de murs porteurs en maçonnerie.

Elles sont conformes aux normes, DTU et règles les concernant : conception, charges à prendre en compte, exécution (tolérances, niveaux des appuis...).

Dans le cas d'une étanchéité asphalte, la flèche de l'ossature est limitée au 1/300 de la portée.

Les structures par câbles tendus et les charpentes en alliage d'aluminium ne sont pas visées.

C.2.1 Vérification de l'ossature sous le phénomène d'accumulation d'eau dans les noues

La stabilité de l'ossature doit tenir compte, dans des conditions normales de sécurité, du phénomène d'accumulation d'eau dans les noues.

NOTE 1

Le phénomène d'accumulation d'eau dans les noues donne lieu à un processus auto-évolutif dans lequel chaque accroissement de la déformation entraîne une aggravation de la charge, elle-même génératrice d'une amplification de la déformation, ce qui peut conduire à l'effondrement s'il n'y a pas de convergence possible vers un équilibre final du fait de la flexibilité des éléments de l'ossature.

L'annexe E précise les cas qui nécessitent une vérification par le calcul de la stabilité de l'ossature sous accumulation d'eau.

NOTE 2

Le choix de la pente de la noue, de la distribution des dispositifs d'évacuation d'eaux pluviales (implantation des entrées d'eaux pluviales), de la portée des éléments d'ossature, conditionnent la nécessité ou non de cette vérification.

L'annexe D propose des règles simplifiées permettant à l'entreprise de charpente de vérifier de façon simple le dimensionnement des éléments d'ossature supports de noue, dans des conditions enveloppes générales valables pour tout type d'ossature (béton armé, béton précontraint, acier, bois) dans un domaine de validité étendu de portées et de charges.

L'application de ces règles simplifiées n'a pas de caractère obligatoire, et la justification de la stabilité des éléments d'ossature sous le phénomène d'accumulation d'eau peut toujours être faite avec un calcul itératif spécifique.

C.2.2 Appuis des tôles d'acier nervurées

C.2.2.1 Dispositions communes

La face supérieure des appuis est plane et parallèle au plan des tôles d'acier nervurées et située dans ce plan.

Les appuis sont continus (figure C.3) et sans saillie : ils sont axés et alignés.

Figure C.3 Appuis des tôles d'acier nervurées

Les dispositions particulières visant les noues, faîtages, rives, joints de dilatation, etc. sont définies au paragraphe C.2.3.

Les protections des surfaces d'appui (peinture, protection fongicide et insecticide des charpentes bois, etc.) sont effectuées avant la pose des tôles d'acier nervurées.

NOTE

Dans le cas de charpente en acier, les fixations des tôles d'acier nervurées sont apparentes en sous-face des appuis et peuvent entraîner un écaillage de leur protection.

C.2.2.2 Dispositions particulières aux diverses ossatures

C.2.2.2.1 Charpente en béton armé ou précontraint

Les appuis sont réalisés par des inserts continus en acier, solidaires du béton. La face supérieure de ces inserts est sans aspérité et au niveau du plan supérieur du béton ou le dépassant.

L'acier constituant ces inserts est de limite d'élasticité minimale 235 N/mm². Il est galvanisé ou peint.

Leur largeur minimale est 60 mm.

L'axe réel des appuis ne s'écarte en aucun point de plus de 20 mm de l'axe théorique (figure C.4).

Figure C.4 Axe des appuis sur charpente en béton

Les inserts sont constitués :

soit d'un profilé (figure C.5) :
- épaisseur minimale de 2,5 mm ;
- hauteur libre minimale de 20 mm sous le profilé permettant le vissage ;
Figure C.5 Appuis par profilés sur charpente en béton
soit d'un plat (figure C.6) :
- épaisseur minimale de 6 mm.
  
  Figure C.6 Appuis par plats sur charpente en béton
NOTE
L'insert constitué d'un plat implique une fixation des tôles d'acier nervurées par clouage au pistolet, technique relevant de la procédure d'Avis Technique ¹⁸.

18)
Ou son/leur équivalent dans les conditions indiquées dans l'avant-propos.

C.2.2.2.2 Charpente en acier

La largeur de l'appui est au moins égale à 40 mm et son épaisseur minimale est de 1,5 mm.

L'axe réel des appuis ne s'écarte en aucun point de l'axe théorique :

de plus de 10 mm si la largeur d'appui est comprise entre 40 mm et 60 mm ;
de plus de 20 mm si la largeur d'appui est supérieure ou égale à 60 mm.

Dans le cas d'appui d'épaisseur comprise entre 1,5 mm et 2,5 mm, la largeur des appuis est doublée dans les zones où les tôles d'acier nervurées doivent comporter deux fixations par nervure (voir paragraphe 6.2.4.1.2).

NOTE

Certains modes de fixation sont conditionnés par l'épaisseur de l'appui. En particulier, pour le clouage au pistolet, on se référera à l'Avis Technique ¹⁹ du procédé.

19)

Ou son/leur équivalent dans les conditions indiquées dans l'avant-propos.

C.2.2.2.3 Charpente en bois

Les pièces d'appui présentent les dimensions minimales suivantes : hauteur 80 mm, largeur 60 mm.

L'axe réel des appuis ne s'écarte en aucun point de plus de 20 mm de l'axe théorique.

Afin de respecter les dispositions relatives à la densité de fixations des tôles d'acier nervurées, il peut s'avérer nécessaire de doubler la largeur des appuis ou de rajouter une fourrure ou un profilé métallique au pourtour du bâtiment et aux points particuliers (voir paragraphe 6.2.4.1.2).

C.2.2.2.4 Murs porteurs en maçonnerie

Les murs porteurs en maçonnerie doivent être surmontés d'un chaînage en béton armé dans lequel sont scellés des profilés et des fers plats conformes au paragraphe C.2.2.2.1 ou des pièces d'appui en bois conformes au paragraphe C.2.2.2.3.

C.2.2.3 Dispositions spécifiques aux toitures courbes

Dans le cas de toitures courbes (concaves ou convexes) et lorsque les nervures des tôles d'acier nervurées sont dans le sens de la pente, une étude particulière est requise afin de déterminer si un profil est compatible avec la portée, la charge et le rayon de courbure, ainsi que l'incidence sur les caractéristiques et la densité des fixations.

NOTE

Cette étude particulière peut conduire à :

soit une adaptation de l'ossature (portée et rayon de courbure) ;
soit une mise en oeuvre des tôles nervurées en appuis simples donnant un aspect plus ou moins marqué de facettes.

C.2.3 Ouvrages particuliers

C.2.3.1 Appuis vis-à-vis du porte-à-faux des tôles d'acier nervurées

Lorsque la réalisation des ouvrages particuliers implique un porte-à-faux des tôles d'acier nervurées, l'implantation des appuis est telle que le débord des tôles d'acier nervurées au-delà du nu de la structure d'appui est inférieur ou égal au 1/10 de l'entraxe entre appuis adjacents, sans excéder 0,30 m (figure C.7).

Dans le cas des noues, ce porte-à-faux est limité à des valeurs plus faibles (voir paragraphes C.2.3.2.2 et C.2.3.3.1).

Figure C.7 Porte-à-faux des tôles d'acier nervurées

C.2.3.2 Appuis au droit des changements de pente (faîtage, noue, arêtier…)

Les dispositions concernant ces appuis dépendent :

du type de changement de pente (faîtage, noue, arêtier) ;
du sens des nervures des tôles d'acier nervurées par rapport à la pente ;
de l'angle α formé par la rencontre des deux versants, les dispositions étant différentes selon que cet angle est inférieur ou supérieur à :
- 174° pour les noues ;
- 186° pour les faîtages et arêtiers.
NOTE 1
Dans le cas de versants de pentes identiques, un angle en noue centrale de 174° ou en faîtage de 186° correspond à des versants de pente 5 % (soit un angle de 3°).

Selon les cas, l'appui est unique ou doublé. Lorsque l'appui unique est autorisé, sa face supérieure peut être horizontale.

NOTE 2

Dans le cas d'appui unique avec face supérieure horizontale, il y a risque de marquage des nervures des tôles d'acier nervurées.

C.2.3.2.1 Faîtages

Si les nervures des tôles d'acier nervurées sont dans le sens de la pente p, un appui continu est nécessaire au droit du faîtage (intersection des versants).

Cet appui est doublé lorsque α est supérieur à 186° et les faces d'appui sont alors parallèles aux versants (figure C.8).

Figure C.8 Appui au droit des faîtages

C.2.3.2.2 Noues centrales

Si les nervures des tôles nervurées sont dans le sens de la pente, un appui continu est nécessaire au droit de la noue (intersection des versants).

Cet appui est doublé lorsque α est inférieur à 174° ; les faces d'appui sont alors parallèles aux versants (figure C.9).

Figure C.9 Appui au droit des noues centrales

Dans le cas d'appui doublé, l'espacement libre entre ces appuis est fonction de l'implantation des entrées d'eaux pluviales :

≤ 0,40 m lorsque l'entrée d'eaux pluviales est implantée entre les appuis (figure C.10).

NOTE 1
Cette disposition a pour but de limiter le porte-à-faux en noue.

Elle limite le diamètre des entrées d'eaux pluviales.

Figure C.10 Espace libre entre éléments d'un appui doublé (EEP intérieure)
≤ 0,05 m lorsque l'entrée d'eaux pluviales est implantée à l'extérieur des appuis (figure C.11).

Figure C.11 Espace libre entre éléments d'un appui doublé (EEP extérieure)

NOTE 2
Cette disposition a pour but de limiter les rétentions d'eau.

C.2.3.2.3 Noues traditionnelles (figure C.12) et arêtiers (figure C.13)

Quelle que soit l'orientation des nervures des tôles d'acier nervurées, un appui continu est nécessaire à l'intersection des versants.

Cet appui est doublé et les faces d'appui sont alors parallèles aux versants lorsque :

α < 174° pour les noues traditionnelles [figure C.12 c)] ;
α > 186 ° pour les arêtiers [figure C.13 b)].

Dans le cas d'appui unique, ce dernier présente une largeur minimale de 60 mm de part et d'autre de l'axe du changement de pente [figures C.12 b) et C.13 a)].

Figure C.12 Appui au droit des noues traditionnelles

Figure C.13 Appui au droit des arêtiers

C.2.3.3 Dispositions au droit des rives et émergences

C.2.3.3.1 Appuis des tôles d'acier nervurées

C.2.3.3.1.1 Noues de rives

Si les nervures des tôles d'acier nervurées sont perpendiculaires ou biaises par rapport à la rive, un appui continu est nécessaire au droit de la noue.

L'espacement libre entre le nu extérieur de la structure d'appui et le fil d'eau est fonction de l'implantation des entrées d'eaux pluviales :

≤ 0,05 m lorsque l'entrée d'eaux pluviales est implantée à l'amont de l'appui (figure C.14).

NOTE 1
Cette disposition a pour but de limiter les rétentions d'eau.

Figure C.14 Noues de rive (EEP à l'amont de l'appui)
≤ 0,20 m lorsque l'entrée d'eaux pluviales est implantée à l'aval de l'appui (figure C.15).

Figure C.15 Noues de rives (EEP à l'aval de l'appui)

NOTE 2
Cette disposition a pour but de limiter le porte-à-faux en noue.

Elle limite le diamètre des entrées d'eaux pluviales.

C.2.3.3.1.2 Faîtages simples et rives

Si les nervures des tôles d'acier nervurées sont perpendiculaires ou biaises par rapport au faîtage simple ou à la rive, un appui continu est nécessaire.

C.2.3.3.1.3 Appui des tôles d'acier nervurées au droit des émergences

Partie amont de l'émergence (formant noue)

Dito C.2.3.3.1.1 « Noues de rive ».
Parties avale et latérale de l'émergence

Dito C.2.3.3.1.2 « Faîtages simples et rives ».

C.2.3.3.2 Acrotères et émergences sans contre-bardage (figure C.16)

Ils sont conçus de manière à présenter un appui continu à la partie supérieure des costières métalliques recevant les relevés d'étanchéité et à supporter la fixation des dispositifs de sécurité.

Figure C.16 Acrotères et émergences sans contre-bardage

C.2.3.3.3 Acrotères et émergences avec contre-bardage (figure C.17)

Ils sont conçus de manière à présenter un appui continu à leur partie supérieure et à supporter la fixation haute du contre-bardage et des dispositifs de sécurité.

Si le contre-bardage est fixé à la costière métallique support de relevé d'étanchéité, il est prévu un appui à une distance maximale de 1 m au-dessus de cette costière permettant la fixation du contre-bardage [figure C.17 a)].

Les faces d'appui sont sans aspérité et dans le même plan vertical.

L'acrotère ou l'émergence est conçu de manière à présenter un appui continu, à la partie supérieure de la costière, destiné à servir d'appui au contre-bardage.

La hauteur de la costière support de contre-bardage est limitée à 0,60 m. (voir paragraphe 7.5.4.2).

Figure C.17 Acrotères et émergences avec contre-bardage

C.2.3.4 Fractionnement de l'ossature — Joints de dilatation

Les joints de l'ossature (joints de dilatation, différences de niveaux...) sont prolongés dans la toiture.

Des appuis continus pour les tôles d'acier nervurées sont prévus de part et d'autre du joint de dilatation (figure C.18).

Figure C.18 Appuis continus de part et d'autre d'un joint de dilatation

C.2.3.5 Traversées (pénétrations, entrées d'eaux pluviales…)

Lorsqu'un passage (pour entrée d'eaux pluviales par exemple), dont la plus grande dimension perpendiculaire aux nervures des tôles d'acier nervurées dépasse 0,20 m, est à aménager, un chevêtre est réalisé dans le plan des appuis permettant de soutenir et de fixer les tôles d'acier nervurées ainsi que les ouvrages éventuels rapportés (figure C.19).

Figure C.19 Nécessité d'un chevêtre pour traversée de grandes dimensions

Dans le cas des tôles d'acier nervurées parallèles à la noue, avec entrée d'eaux pluviales implantée en « milieu » de portée, le chevêtre est obligatoire quelle que soit la dimension du passage.

C.2.3.6 Lanterneaux, exutoires de fumée, aérateurs…

Un chevêtre est nécessaire.

Toutefois, dans le cas de système d'éclairement en bande translucide légère, des costières autoportantes peuvent remplir cette fonction si elles sont dimensionnées en conséquence (voir paragraphe 7.5.4.2, tableau 14 renvoi b).

C.3 Charges à prendre en compte pour les ouvrages de toiture

Les charges indiquées ci-dessous constituent une énumération. La manière de les prendre en compte pour le choix des tôles d'acier nervurées et des fixations est précisée au paragraphe 6.2.2.

NOTE

Les normes européennes Eurocodes de définition des actions s'appliquent aux éléments structurels de la construction. Les ouvrages de toiture, visés par le présent document, ne sont donc pas concernés.

C.3.1 Charges descendantes

C.3.1.1 Charges de montage

Conventionnellement et sans les cumuler, on considère les deux charges suivantes :

une charge linéaire de 2 kN/m disposée à mi-portée des tôles d'acier nervurées. En cas de calcul des caractéristiques des tôles d'acier nervurées, la largeur d'application de la charge sera prise égale à 0,20 m ;
une charge répartie de 1 kN/m².

Lorsque les tôles sont posées sur plusieurs appuis en continuité, seuls les deux cas suivants sont considérés :

travée isolée chargée ;
deux travées successives chargées.

C.3.1.2 Charges permanentes

Les charges permanentes considérées sont les poids des tôles d'acier nervurées, des isolants et pare-vapeur éventuels, des revêtements d'étanchéité, et des éventuelles protections lourdes (meubles ou dures).

Les charges des équipements extérieurs et des éléments intérieurs (plafonds suspendus, luminaires, chemins de câbles, dispositifs d'extinction automatique d'incendie...) ne doivent pas être appliquées aux tôles d'acier nervurées mais être reportées directement sur l'ossature.

NOTE

Conformément aux dispositions du paragraphe 6.5.7.1, la protection lourde, meuble, présente une épaisseur minimale de 0,04 m.

Le poids volumique des protections par gravillons saturés d'eau est fixé forfaitairement à 20 kN/m³ (voir la norme NF P 06-004).

Les zones techniques telles que définies au paragraphe 3.2.3 peuvent recevoir des protections lourdes en dur (voir paragraphe 6.5.7.1).

C.3.1.3 Charges d'entretien

Sauf indication contraire précisée dans les Documents Particuliers du Marché quant à des charges supérieures, les charges à prendre en compte sont :

1 kN/m² pour les toitures inaccessibles et les aires ou chemins de circulation ;
1,5 kN/m² pour les zones techniques.

C.3.1.4 Charges climatiques de neige

Elles sont définies par référence aux Règles N84 et modificatifs.

En zones 1, 2 et 3, les charges accidentelles de neige sont implicitement vérifiées. En zone 4, les charges sont vérifiées si on prend en compte une charge d'exploitation d'au moins 110 daN/m².

NOTE 1

Il est rappelé qu'une majoration de la charge de neige est prévue dans certains cas par ces Règles : noues de pente < 1 %, saillies, acrotères ou émergences.

Pour éviter de surdimensionner les tôles d'acier nervurées sur la totalité de l'ouvrage, les DPM peuvent définir des dispositions spécifiques pour l'ensemble charpente/TAN.

NOTE 2

Il y a lieu de tenir compte que les supports étant déjà vérifiés en considérant une charge de montage en damier de 1 kN/m² et une charge uniformément répartie d'entretien de 1 kN/m² (ou 1,5 kN/m²), la vérification pour zone majorée sera parfois superflue.

C.3.1.5 Charges d'eau de pluie

La charge d'eau de pluie n'est pas à prendre en compte sur les versants.

La charge d'eau dans les noues résultant des dispositions constructives de l'annexe D et la charge accidentelle, correspondant à une retenue localisée d'eau de pluie causée par l'engorgement d'une EP, est normalement prise en compte par le respect des dispositions concernant le nombre et l'implantation des points d'évacuation (descentes, trop-pleins... voir paragraphe 5.2.2) et/ou le dimensionnement des éléments d'ossature (voir annexe D).

C.3.1.6 Charge d'épreuve d'étanchéité à l'eau

Voir article 9.

C.3.2 Charges ascendantes

Les charges de dépression dues au vent sont définies par les Règles NV65 et modificatifs.

La charge ascendante de calcul est la charge de dépression due au vent extrême diminuée des charges permanentes :

pour les tôles, on considère le vent parallèle aux génératrices en appliquant la majoration de rives à l'ensemble de la toiture ;
pour les fixations, on considère le vent perpendiculaire aux génératrices sans prendre en compte la majoration de rives ;

les rives étant comptées sur une largeur égale au 1/10 de la hauteur du bâtiment.