Comment poser & fixer des panneaux sandwichs en couverture ?
Qu’est-ce qu’un panneau sandwich ?
Les panneaux sandwichs sont des produits de construction comportant deux parements métalliques positionnés de part et d’autre d’une âme isolante, destinés à réaliser une paroi (enveloppe non structurelle).
Les panneaux sandwichs sont destinés à la couverture (toiture) et au bardage et permettent de fermer et d’isoler les bâtiments (clos et couvert). Ils sont installés sur des structures porteuses (supports, charpente métallique ou bois ou béton…).
Note : La conception et la mise en œuvre des panneaux sandwichs sont décrites dans les recommandations professionnelles du programme RAGE (Règles de l’Art Grenelle Environnement) du Grenelle de l’Environnement.
Le lien pour accéder aux documents complets se trouve ici : Règles RAGES panneaux sandwichs.
Le but ici n’est pas de décrire le contenu de ces documents très complets qui comprennent tous les aspects et tous types de panneaux sandwichs, mais d’aider à trouver une fixation adaptée à la pose des panneaux sandwichs.
Les panneaux sandwichs isolés de toiture et de bardage sont très différents (géométrie…). Il en est de même pour leur mise en œuvre, notamment pour leur fixation à la structure porteuse. (voir les conseils pour la pose de panneaux sandwich en bardage)
En haut du toit, nous avons le « faîtage », avec les « pannes faîtières ». Voir en vert sur le schéma
En bas de toit (bas de rampant), nous avons l’égout (sablière). Voir en bleu clair sur le schéma
Sur les côtés du toit (côtés du rampant), nous avons les rives. Voir en orange sur le schéma
Sur le rampant de la toiture, nous avons les « pannes », qui sont disposées perpendiculairement par rapport à la pente du toit. Voir en rouge sur le schéma.
Les pannes sont les « appuis » des panneaux sandwichs. La distance entre pannes est la « portée » pour les panneaux sandwichs.
En couverture les panneaux sandwichs sont positionnés sur les « pannes », dans le sens de la pente de la toiture (les panneaux sandwichs sont posés dans le sens de leur longueur suivant la pente du toit). Voir en violet sur le schéma.
Les lignes des nervures des panneaux sont dans le sens de la pente. On sait que l’eau va s’écouler sur le toit suivant la pente. Voir flèche blanche sur le panneau violet du schéma.
Il existe donc différent types de pannes, supportant les panneaux sandwichs :
- Les pannes en bois (en sapin par exemple)
- Les pannes en acier épais (poutrelles, laminés marchands IPE, IPN…)
- Les pannes en acier d’épaisseur 1,5mm à 5mm.
- Les pannes en béton avec insert acier.
Il est à noter que l’épaisseur minimale des pannes en acier supportant des panneaux sandwichs de toiture est égale à 1,5mm.
Pour le bois la largeur minimale est de 60mm ; par exemple chevron de 60 x 80mm (sauf dans le cas d'un recouvrement transversal où il faut 90mm)
Il existe aussi des conditions d’appui minimum correspondant à la largeur minimale des pannes de la toiture (voir dessin ci-dessous) :
- Pour l’acier, la largeur minimale des pannes (largeur mini d’appui) est de 40mm
- Pour le bois, la largeur minimale des pannes (largeur mini d’appui) est de 60mm
- Pour le béton, l’appui minimal de l’insert acier est de 60mm.
(source règles RAGE PS couverture)
Les panneaux sandwich sont posés à l’avancement. La nervure libre de l’élément à poser vient recouvrir la nervure pleine du dernier élément posé.Le sens de progression du montage des panneaux est choisi de façon à être contraire à celui des vents de pluies dominants. Cette condition implique l’emploi de panneaux de type gauche ou droit.
(source règles RAGE PS couverture)
Les panneaux sandwichs de toiture ont une âme isolante prise en sandwich entre deux parements métalliques (généralement en acier galvanisés prélaqué de couleur).
Cette isolation possède une certaine épaisseur, et la performance d’isolation thermique dépend évidemment de cette épaisseur. Plus l’épaisseur est importante, plus la performance d’isolation thermique est importante. Cependant, la nature de l’isolant (mousse polyuréthane ou laine de roche adhérant aux deux parements) joue également beaucoup. Les fiches techniques des fabricants de panneaux donnent les performances thermiques en fonction des isolants et des épaisseurs.
Note : Le critère d’isolation est une donnée importante pour le choix du panneau, mais il ne faut pas oublier les critères mécaniques, car les panneaux sandwichs supportent leurs poids propres et transmettent aux appuis toutes les charges appliquées comme le poids de la neige, les efforts de dépression du vent, les charges d’entretien… (Voir les règles de mise en œuvre des fabricants et Recommandations Professionnelles).
Il est à noter qu’il y a deux grandes familles d’isolant pour les panneaux sandwichs :
- Isolant Mousse Polyuréthane
- Isolant Laine de Roche (LdR)
Les mousses sont généralement plus performantes thermiquement que la laine de roche. Cependant, l’isolant laine de roche présente des avantages, notamment pour la résistance au feu.
Les fixations de panneaux sandwichs de toiture doivent être systématiquement positionnées sur les nervures des panneaux, en sommet d’onde. Cette disposition permet d’éviter au maximum les infiltrations, puisque les trous seront au-dessus des écoulements d’eau qui se concentreront généralement dans les plages des panneaux sandwichs.
Comment fixer des panneaux sandwich ?
Pour fixer un panneau sandwich, le mode par vissage est le plus courant et le plus pratique. On doit utiliser des vis autoperceuses avec tête en matériau inoxydable (en couleur ou naturelle, par exemple de type vis TETALU = Tête Alu), associées avec un cavalier adapté à la forme de la nervure du panneau, et un joint d’étanchéité de type rondelle néoprène EPDM, placé sous le cavalier.
Fixation des panneaux sandwichs : vis + cavalier + rondelle d’étanchéité à placer sous le cavalier
VOIR NOS FIXATIONS POUR PANNEAUX SANDWICHS
Les cavaliers placés sur les nervures du panneau sandwich, sont généralement en acier prélaqué de couleur (de couleur identique à celle du panneau).
La forme du cavalier doit être adaptée à la nervure du panneau sandwich pour un bon maintien. Lors du serrage de la fixation, l’emploi d’un cavalier évitera la déformation ou le poinçonnement du panneau grâce à la répartition de la pression sur toute la surface en contact entre le dessous du cavalier et le dessus de la nervure.
Au niveau du faîtage les panneaux sandwichs sont habillés par accessoires de finition façonnés (bandeaux de faîtières, faîtières simple pente, faîtières double pente à bords découpés, demi faîtières articulées à boudin…). Ces accessoires de finition sont des tôles planes pliées façonnées, qui ne sont plus compatibles avec les cavaliers. Il en est de même avec les bandes de rive. Il convient alors de remplacer les cavaliers par des rondelles à bossage.
Le panneau sandwich ayant été percé en sommet d’onde, il est déjà moins exposé au ruissellement d’eau de pluie qu’en plage (rappel : pose des fixations en plage interdite pour les panneaux sandwichs). Néanmoins, lors de pluie, vent, neige… il convient de réaliser une étanchéité efficace au niveau du trou de passage des fixations, sous les cavaliers ou les rondelles à bossage.
L’étanchéité au niveau de la fixation est réalisée avec des rondelles d’étanchéité néoprène EPDM. Ces rondelles ont un diamètre extérieur de 20mm et une épaisseur égale à 3mm. Le diamètre du trou est choisi en fonction de la tige de la fixation, de telle sorte que la rondelle montée soit serrante sur la partie lisse de la vis. Ainsi pour une vis de 6,3mm le trou de la rondelle sera égal à 5mm pour serrer sur la tige de vis.
Choisir la bonne fixation
Le type de fixation (vis pour métal, vis pour bois, tirefond…) dépend du type de panne.
Il existe donc différents types de vis en fonction des différents types de pannes, supportant les panneaux sandwichs :
- Pour les pannes en bois (chevrons en sapin par exemple) : VIS P1 (ou tirefonds)
- Les pannes en acier épais (poutrelles, laminés marchands IPE, IPN…) : VIS P13
- Les pannes en acier d’épaisseur 1,5mm à 5mm : VIS P5
Dans le cas de panneau sandwich avec isolation en laine de roche, il conviendra d’utiliser des vis avec un double filet sous la tête.
Ensuite, en fonction du type de panneau et de l’épaisseur d’isolant, les fixations seront plus ou moins longues.
En effet, comme nous l’avons vu, en toiture, les panneaux possèdent des nervures ou trapèzes. L’épaisseur du panneau, au droit de ces nervures est plus importante que l’épaisseur nominale d’isolant du panneau.
On peut voir sur le dessin suivant, que la hauteur de nervure (qui peut être différente suivant le type et la marque de panneau) se rajoute à l’épaisseur d’isolant du panneau, et, de ce fait, l’épaisseur que la fixation devra serrer est plus importante. En d’autres termes, la fixation devra avoir une capacité de serrage (donnée du fabricant de fixation, par exemple Faynot) adéquate pour serrer la hauteur de nervure + l’épaisseur d’isolant du panneau choisi.
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AIDE AU CHOIX DE VOTRE FIXATION
Dans la colonne du tableau appelée « capacité de serrage », nous avons deux valeurs qui correspondent au mini et au maxi. Ainsi, la vis 5,5x170 a une capacité de serrage mini de 105mm et une capacité de serrage maxi de 130mm. On peut voir visuellement sur le dessin ci-dessous à quoi cela correspond :
En résumé, pour déterminer le type et la longueur de la vis, il faut :
1/ Connaître le type de panne (Profilé à froid, poutrelle, bois)
2/ Connaître la hauteur H de nervure du panneau de couverture
3/ Connaître l’épaisseur d’isolant
4/ Faire la somme de la hauteur de nervure et de l’épaisseur d’isolant et se reporter à la colonne « capacité de serrage » des tableaux de la gamme
Exemple : Panneau sandwich épaisseur 80mm avec nervure de 40mm. Fixation sur poutrelle IPE100
Les pannes sont en IPE 100, il faut une vis P13. L’épaisseur totale au droit des nervures : 80mm (ép isolant) + 40mm (hauteur de nervure) = 120mm.
Dans le tableau des vis TETALU P13, nous comparons les 120mm trouvés avec les valeurs dans la colonne « capacité de serrage » : nous voyons que nos 120mm sont dans la fourchette 105-130, ce qui correspond à une 5,5x170.
Pour poser les vis de panneaux sandwichs, il faut utiliser des visseuses équipées de butée de profondeur.
Le vissage avec vis autoperceuses permet de percer les différents éléments :
- Perçage des parements extérieurs et intérieur du panneau sandwich
- Perçage de la panne (métallique ou bois)
- Taraudage de la vis dans la panne (le filetage se visse dans la panne)
- Serrage des éléments
VIDEO : Fixation couverture panneaux sandwich sur bois avec vis têtalu autoperçeuse FAYNOT
Des accessoires de confort de pose pour la fixation des panneaux sandwichs sont également proposés, comme l’inclinomètre, le nez de pose Easyguide, et Fenospeed …
VIDEO : Système EasyGuide : outil d'aide à la pose FAYNOT
Calcul du quantitatif produits
Comment calculer le nombre de fixations sur une toiture en panneaux sandwichs ?
Nous avons vu qu’au faîtage il y avait des rondelles à bossage à la place des cavaliers (fixation des faîtières façonnées à partir de tôles planes). Sur la partie représentée en vert, nous aurons des rondelles à bossage au droit des pannes faîtières. Pour les autres pannes en rouge, pour le reste du toit, les fixations seront avec des cavaliers.
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Méthode :
1/ voir le nombre de panne sur le versant et sur le bâtiment.
2/ calculer la longueur cumulée en mètre linéaire des pannes.
3/ voir le nombre de nervures du bac.
4/ calculer le nombre de vis
5/ calculer le nombre rondelles à bossages (faîtage)
6/ calculer le nombre de cavaliers
Exemple : Bâtiment de 1732m² avec toiture panneau sandwich 3x333x39
Bâtiment de 100m de long à deux versants identiques. Largeur 17,32m et angle 30°
Versant de 10m pannes tous les 1,5m
1/ nombre de pannes par versant :
10m/1,5m = 6,666 soit 7 pannes.
Donc si deux versants identiques, il y a 14 pannes.
2/ il y a 14 pannes et le bâtiment fait 100 mètres de long.
Il y a donc un total de : 14 pannes x 100 mètres = 1400 ml
3/ panneau sandwich 3x333x39 : il y a 3 nervures / ml
4/ nombre de vis = longueur cumulée de pannes x nombre nervures / ml
Soit 1400ml x 3 = 4200 vis
5/ nombre de vis au faîtage = 2 pannes x 3 nervures/ml x 100ml = 600 rondelles à bossage
6 / nombre de cavaliers = 4200 – 600 = 3600 cavaliers
Conclusion : il faut 4200 vis, 3600 cavalier, 600 rondelles à bossage, et 4200 rondelles néoprène.
Les Accessoires
Dans certains cas, des compléments d’étanchéité sont installés :
joint butyl 12x3 ref 124-048 VOIR CE PRODUIT
et des bandes mousse VOIR CE PRODUIT
sur les pannes sablières à l’égout, tout comme les closoirs mousse au faîtage VOIR CE PRODUIT
Par ailleurs, un accessoire indispensable pour une bonne pose de panneau sandwich est la vis de couture, notamment aux recouvrements longitudinaux :
vis de couture 4,8x20 VOIR CE PRODUIT
vis de couture 6,3x22 VOIR CE PRODUIT
Position des vis de couture sur la nervure :
La fixation principale (vis + cavalier + rondelle) est considérée comme une vis de couture
Pour les pentes > 10% il faut mettre des vis de couture pour des espacements de pannes supérieurs à 2 mètres, et si l’espace entre panne dépasse 3,5m, il en faut tous les mètres.
Pour les pentes faibles (<10%) il faut mettre systématiquement des vis de couture.
Une vis de couture au milieu de deux pannes si l’espace entre pannes est inférieur à 2 mètres, et tous les mètres au-delà de 2 mètres.
Exemple : bâtiment pente < 10% / Panneau sandwich 3x333x39
1,7m entre pannes et 5 pannes par versant
Longueur bâtiment : 50 mètres avec 2 versants.
- Le tableau dit L/2 (il faut couturer entre deux pannes)
- 5 pannes : il y a 4 espacements entre les pannes.
- Une tôle à poser tous les mètres
- Nombre de coutures par versant : 4 x 50 mètres = 200 vis par versant
- Il y a deux versants soit 2 x 200 = 400 vis de couture.
