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Digeste de la construction au Canada, 1979-05-01
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Les joints dans les couvertures bitumineuses classiques
Digeste de la Construction au Canada
Division des recherches en construction. Conseil national de
recherches Canada
CBD-202-F
Les joints dans les couvertures bitumineuses classiques
Veuillez noter
Cette publication fait partie d'une série qui a cessé de paraître et qui est archivée en tant que référence historique. Pour savoir si l'information contenue est toujours applicable aux pratiques de construction actuelles, les lecteurs doivent prendre conseil auprès d'experts techniques et juridiques.
Publié à l'origine en mai 1979. R. G. Turenne
Étant donné que les matériaux de construction se dilatent et se contractent avec les
changements de température, il est pratique courante de ne pas restreindre ces mouvements mais d'installer ces matériaux de façon à permettre leur dilatation et leur contraction.
Bien que cette technique convienne bien aux matériaux élastiques, les membranes
multicouches bitumineuses de couverture possèdent des propriétés viscoélastiques qui font que les mouvements thermiquement induits dans celle-ci ne sont pas nécessairement réversibles (CBD 181F). On ne peut les maîtriser de la même façon que pour les murs de maçonnerie ou les dalles de béton sur le sol. On utilise par contre différents types de joints de «contrôle» pour permettre la dilatation et la contraction et ainsi empêcher le fendillement de la membrane ou son rétrécissement excessif au bord du toit. Ces joints ne remplissent cependant pas toujours leur fonction. Le présent Digest tente de présenter des lignes directrices pour améliorer la conception et l'installation des joints, pour une couverture classique.
Types de joints pour couvertures
Trois types de joints servent pour les couvertures multicouches:
Le premier ne met en cause que la membrane et se nomme habituellement «joint de contrôle de membrane». Son rôle est de réduire les contraintes s'exerçant sur la membrane en permettant à cette dernière de se déplacer.
Le deuxième type est installé de façon à «travailler» de concert avec un joint de dilatation de la structure et il est appelé «joint de dilatation du toit». Son rôle est d'empêcher que les
mouvements de dilatation et de contraction de la structure ne se transmettent à la membrane.
Un troisième type de joint sert à diviser les toits de forme irrégulière en surfaces car- rées ou rectangulaires; il est appelé «joint de fractionnement».
Joints de «contrôle» de membrane
Les joints de «contrôle» de membrane (figure 1) sont souvent mis en place après la membrane de couverture. Pour permettre le mouvement, on coupe la membrane et l'isolant en suivant une ligne déterminée à l'avance. Des tasseaux biseautés sont ensuite fixés dos à dos à la membrane, au-dessus de la coupure, puis recouverts d'une feuille élastique, elle-même fixée à la membrane de chaque côté des tasseaux biseautés.
Figure 1. Joint de «contrôle» de membrane.
Malheureusement, l'utilisation des joints de «contrôle» de membrane se base sur plusieurs croyances erronées, dont celle qui veut que les matériaux bitumineux soient élastiques et que tous les mouvements induits thermiquement soient entièrement réversibles. Ceci est
évidemment faux. Les membranes bitumineuses peuvent se détendre et les contraintes imposées à une membrane tendent, avec le temps, à disparaître, que le matériau se déforme ou non.1Il en résulte donc qu'il est extrêmement difficile de prévoir les déplacements de
membranes non retenues, mais elles tendent à se contracter avec les changements cycliques de température.
Une autre croyance veut qu'un faible écart entre les joints de «contrôle» de membrane réduise la contraction du fait de la réduction de la surface de la membrane. Ici encore, cela pourrait être vrai si la contraction était proportionnelle à la surface, mais ce n'est pas nécessairement le cas pour un matériau viscoélastique. Ceci est également contraire à la pratique, car l'une des raisons pour lesquelles on insiste sur l'adhérence satisfaisante et uniforme de tous les éléments de couverture au tablier, est d'empêcher que la membrane et l'isolant ne se déplacent par rapport au tablier.
Le fait de couper la membrane et de joindre les deux bords avec un matériau genre caoutchouc peut être désastreux. Si le mouvement se produit par suite d'une mauvaise adhérence, les bords de la membrane tendent à se contracter dans des directions opposées et le joint s'ouvre, ce qui allonge le solin de caoutchouc. Ce dernier peut éventuellement se fendre et permettre à l'eau de s'infiltrer dans la couverture.
Le fait que la membrane s'éloigne du joint de «contrôle» peut également provoquer
d'importantes contraintes diagonales sur les solins bitumineux reliant la membrane aux murs. Un mouvement de ce genre peut déchirer les solins. Si l'adhérence des différents éléments au tablier est suffisante, ce qui empêche tout mouvement, le joint de «contrôle» est totalement inutile.
Une variation de joint de «contrôle» de membrane fait appel à une certaine largeur de membrane non fixée, installée sur deux tasseaux de fibre placés dos à dos sur l'isolant. Dans ce cas, la membrane n'est pas coupée et la contraction ne peut se produire. Toute réduction des contraintes doit découler de l'allongement de la bande non fixée. Étant donné que les contraintes s'exerçant sur cette bande non fixée sont aussi importantes que celles qui
s'exercent ailleurs et comme on renforce souvent la membrane à cet endroit en y ajoutant des épaisseurs, l'allongement devient presque impossible et le joint n'a aucune valeur.
Membrane non fixée
il y a des cas où il est souhaitable de poser une bande de membrane non fixée, surtout s'il existe une possibilité d'un mouvement de la sous-couche. Par exemple, des éléments de tablier en béton préfabriqué aboutés sur un support commun.
La dilatation et la contraction de ces éléments de béton provoquent l'ouverture et la fermeture du joint, ce qui exerce une forte contrainte sur la membrane, qui tend à se fendre, à moins que cette contrainte ne soit répartie sur une surface suffisante de matériau non fixé. Si l'on prévoit un mouvement prononcé de la sous-couche, il faut utiliser un joint de dilatation.
La membrane entière peut être posée en indépendance sur l'isolant formant la sous-couche, pourvu qu'elle soit fixée le long de son périmètre et surchargée pour éviter que le vent ne la soulève. En théorie, les contraintes thermiques induites sont les mêmes que pour une membrane fixée, car la seule façon d'obtenir une membrane ne subissant aucune contrainte, c'est de l'installer sans aucune attache et de la laisser se contracter librement sous l'influence des variations de température. Un tel procédé rendrait cependant extrêmement difficile la réalisation d'un joint étanche entre le toit et les murs.
Il est également possible de réduire les contraintes thermiques s'exerçant sur les membranes multicouches en modifiant l'environnement thermique. Pour ce faire, il suffit de placer l'isolant au-dessus de la membrane. Ceci limite les variations de température auxquelles est soumise la membrane. Cette installation s'appelle «membrane protégée».
Joints utiles pour les couvertures classiques
Bien qu'il ne soit pas recommandé d'installer des joints de «contrôle» de membrane dans les couvertures classiques, il n'est pas souhaitable non plus que de grands toits de forme
irrégulière ne comportent aucun joint de construction. Lorsque les conditions l'exigent, utiliser des joints de fractionnement et de dilatation semblables à ceux illustrés aux figures 2 et 3. Contrairement aux joints de «contrôle» de membrane, ni le joint de dilatation ni le joint de fractionnement ne permettent à la membrane de se déplacer indépendamment du tablier.
Figure 2. Joint de fractionnement.
Le joint de fractionnement (figure 2) sert à diviser la surface d'un toit de forme irrégulière en parties rectangulaires plus pratiques. La séparation entre ces rectangles doit être aussi complète que possible; les fonds de clouage doivent être solidement fixés au tablier, et surmontés de pièces de bois de hauteur suffisante pour permettre l'installation des tasseaux biseautés et des solins bitumineux. Si l'on installe un pare-vapeur, il doit se prolonger sous le fond de clouage et il faut poser des butées d'eau de chaque côté pour empêcher l'eau de passer d'un côté à l'autre du joint en cas de bris.
Un joint de dilatation (figure 3) se compose habituellement de deux montants érigés de chaque côté d'un joint exécuté dans la structure du bâtiment ou entre ses éléments. Ce détail permet de terminer la membrane quelque peu au-dessus du niveau du toit. Cette élévation seule ne saurait assurer l'étanchéité, et il faut incorporer une membrane souple au joint. Ne pas
réserver les joints de dilatation de toit aux endroits où le bâtiment lui-même est divisé par des joints de dilatation, mais les utiliser partout où un mouvement différentiel, horizontal ou vertical, entre les éléments du tablier ou entre le toit et les parties verticales, est possible.
Division d'un toit
La division d'un toit en surfaces plus petites exige une étude minutieuse de la structure, du plan du toit et du réseau d'évacuation d'eau. Parmi les facteurs dont il faut tenir compte se trouvent les types de structure, de tablier et leur déflexion prévue; la forme du bâtiment, les ouvertures dans le toit et les changements de niveau; les secteurs d'évacuation de l'eau, les pentes vers les descentes d'eau pluviale et l'emplacement de ces dernières.
De plus, certains points exigent souvent une attention spéciale: 1) Le déplacement de l'extrémité supérieure des poutres et des fermes à portée simple peut imposer d'importantes contraintes à la membrane si le membre fléchit sous la charge. 2) Les angles rentrants peuvent exercer sur la membrane une contrainte localisée suffisante pour amorcer la rupture. 3) Ne pas installer de joints de fractionnement ni de joints de dilatation au bas ou en un point quelconque d'un toit en pente. Il faut les installer au plus haut point de la pente.
Idéalement, il faut diviser un toit en rectangles ou en carrés, en utilisant des joints de
fractionnement ou de dilatation. A l'aide de solins de feutre bitumineux ou d'une feuille souple, prolonger la membrane pour former un joint étanche continu au-dessus des joints, de sorte que l'eau retenue par la glace ou la neige ne puisse s'infiltrer dans le bâtiment.
Utilisation type des joints
Exemple 1. Suite à de nombreux cas d'infiltration d'eau sur un toit de 44 m x 51 m, on a découvert une déchirure de plus de 6 m dans la membrane du toit inférieur qui était
interrompue en son centre par une construction hors-toit. La membrane était divisée par des joints de «contrôle» (figure 4a). La déchirure ne coïncidait pas avec un joint entre les panneaux isolants ni ne formait une ligne droite. Cette déchirure avait débuté à un coin de la construction hors-toit et fut probablement causée par la différence d'arrimage entre la partie de la
membrane se terminant au mur de la construction hors-toit et la partie dépassant le coin pour aboutir au joint de «contrôle». Une importante contrainte est apparue au point de changement de forme du toit et le joint de «contrôle» situé à quelque distance du coin n'a pu empêcher la déchirure.
Figure 4. Plan de toit.
Une meilleure solution aurait été de remplacer les joints de «contrôle» par des joints de fractionnement (figure 2), et de les disposer de façon à former une ligne continue avec les murs de la construction hors-toit, divisant ainsi le toit en quatre rectangles (figure 4b). Le même détail aurait pu être utilisé tout autour des membranes et les contraintes plus importantes souvent associées aux angles rentrants auraient été éliminées.
Exemple 2. Le mouvement de rotation de l'extrémité des poutres et des éléments de tablier profonds à portée simple peut exercer une forte contrainte sur la membrane. Une déflection de surcharge de 1/240 de la portée provoque une rotation de 0° 46' du membre à son support. Le déplacement horizontal de l'aile supérieure est alors proportionnel à la profondeur du membre (figure 5). Si deux membres identiques, placés sur un support, fléchissent également, le déplacement double. Pour réduire le déplacement, limiter la flexion ou diminuer l'épaisseur du membre à son support. S'il est impossible de réduire le déplacement de cette façon, recourir alors à un joint de dilatation.
Figure 5. Flexion élastique d'un membre à portée simple.
Conclusion
Les joints de «contrôle» de membrane peuvent être une source de problèmes. Ils ne
contribuent aucunement à la qualité d'une membrane de couverture et il ne faudrait pas les utiliser pour les couvertures classiques. S'il est nécessaire de diviser un toit, recourir à des joints de fractionnement et, dans certains cas, à des joints de dilatation, de façon à ne pas soumettre la membrane à des mouvements différentiels entre des éléments adjacents du tablier. Une fixation uniforme et adéquate au tablier est nécessaire pour empêcher la
membrane de se contracter. Il est également recommandé de clouer la membrane à des blocs de bois ancrés au tablier, et ce sur les bords du toit, aux ouvertures et aux joints.
Référence
1. Solvason, K. R. et G. 0. Handegord. Plissement, rétrécissement et fissuration des membranes multicouches de toiture. Conseil national de recherches du Canada, Division des recherches sur le bâtiment, Note d'information de recherche sur le bâtiment n° 112F, avril 1979.
