Guide du toit plat : de la conception à la maintenance

Toit plat : étanchéité, isolation, drainage et de nombreux conseils utiles pour un choix de conception contemporaine

Le toit plat est l’une des solutions les plus courantes dans la construction moderne. Sa polyvalence et son design contemporain, propre et minimaliste en font un choix populaire pour une large gamme de bâtiments, des immeubles d’appartements aux structures commerciales.

La conception, la construction et la maintenance d’un toit plat nécessitent une attention particulière aux détails et une connaissance approfondie des meilleures pratiques de l’industrie de la construction. La méthodologie BIM et les logiciels de conception de bâtiments peuvent être d’un grand soutien à toutes les étapes de la durée de vie du toit, des choix de conception (formes, matériaux, performances, etc.) à sa maintenance. Ci-dessous, nous examinons en détail chaque étape de ce processus et fournissons une série de conseils utiles pour la conception.

Stratigraphie toit plat

La stratigraphie d’un toit plat est une partie cruciale du processus de conception et de construction pour garantir que le toit reste durable et efficace au fil du temps. Une stratigraphie bien étudiée devrait contenir : 

• élément porteur ou support de couverture qui peut être : 
  • en béton (béton coulé sur place ou mixte béton-cellulose, panneaux en béton préfabriqué, etc.), revêtu d’une couche de ciment légère, d’épaisseur variable, nécessaire pour former la pente minimale nécessaire à l’écoulement de l’eau de pluie sur les toits plats ;
  • bois ;
  • acier, en tôle nervurée ;
• pare-vapeur généralement constitué d’une membrane bitumineuse polymère distillée qui est présente dans la stratigraphie s’il y a une isolation thermique prévue et qui a pour fonction de le protéger de l’humidité provenant de l’environnement intérieur. Elle est utilisée uniquement dans les climats où la température intérieure peut être plus élevée que celle de l’extérieur et doit toujours être placée du côté «chaud» de l’isolant. Bien sûr, dans les toits non isolés, il n’est pas nécessaire de prévoir une barrière pare-vapeur ;
• isolation thermique l’isolation thermique est essentielle pour le contrôle thermique du bâtiment, pour réduire les pertes de chaleur, limiter les dilatations de la structure porteuse et éviter la condensation sur les murs froids. Les matériaux isolants courants comprennent la laine de verre, la laine de roche, le polyuréthane expansé et le polystyrène extrudé, les agrégats de perlite et les fibres cellulosiques, etc.;
• membrane d’étanchéité composée d’une membrane continue (bitume, polymère, etc.) qui protège le toit de l’eau et empêche les infiltrations ;
• membrane de couverture : la première couche, la couche extérieure, est la membrane de couverture, qui joue un rôle essentiel dans la prévention des infiltrations d’eau. Les matériaux courants comprennent les membranes bitumineuses, les membranes en PVC ou TPO (polyoléfine thermoplastique), ou les membranes élastomères comme l’EPDM (éthylène-propylène-diène monomère). Cette membrane doit être résistante à l’eau, aux rayons UV et aux intempéries ;
• couche de protection : au-dessus de la membrane de couverture, surtout si le toit est accessible ou utilisé comme terrasse, il est conseillé d’ajouter une couche de protection. Cela peut être constitué de dalles de revêtement, de gravier, de pierres décoratives ou de carreaux. La couche de protection réduit le risque de dommages mécaniques à la membrane et offre une couche supplémentaire d’étanchéité. En cas de problèmes de charge, si la membrane est visible, elle peut être peinte avec des revêtements de protection, ou il est conseillé de choisir des membranes avec une protection de surface en écailles d’ardoise, appelée «autoprotection» ;
• travaux accessoires pour compléter le projet, tels que les murs périphériques, les puits de lumière, les gouttières, les chéneaux, les descentes d’eau, etc., qui sont essentiels au bon fonctionnement du toit et doivent être soigneusement conçus, réalisés et entretenus.

Stratigraphie dalle plate issue du logiciel Edificius

Une installation correcte de chaque couche, associée à un entretien périodique, est essentielle pour garantir que le toit plat reste durable et sans problème au fil du temps. L’isolation thermique, la gestion du drainage et le choix de matériaux de couverture de haute qualité sont particulièrement importants pour assurer le succès à long terme d’un toit plat.

Avec un logiciel de conception architecturale BIM, il est possible de modéliser en 3D l’ensemble du bâtiment et d’attribuer une stratigraphie au toit plat en choisissant simplement parmi les stratigraphies du catalogue en ligne. Il est également possible de personnaliser la stratigraphie (épaisseurs, matériaux, caractéristiques, etc.) selon vos choix de projet.

Bibliothèque en ligne de Edificius

Le modèle 3D peut également être utilisé pour vérifier les performances énergétiques de chaque objet individuel (enveloppes verticales, planchers, toitures, etc.) en utilisant un logiciel BIM pour l’analyse et la simulation d’énergie dynamique.

Pente minimale toit plat

La pente d’un toit plat est un aspect critique pour assurer un bon drainage des eaux de pluie et prévenir l’accumulation d’eau qui pourrait causer des dommages structurels et des infiltrations. Bien que cela puisse sembler contre-intuitif, les toits «plats» ne sont pas tout à fait plats, mais ils doivent avoir une pente minimale pour favoriser le drainage. La pente recommandée pour un toit plat varie, mais généralement elle se situe entre 1% et 2%. Cela signifie que le toit devrait s’incliner de 1 à 2 centimètres par mètre de largeur pour permettre un drainage adéquat. Cette pente est suffisante pour diriger l’eau vers les points de drainage, tels que les gouttières ou les descentes pluviales.

Voici comment créer une pente sur un toit plat : 

• conception précise : la pente doit être prise en compte dès la phase de conception du toit plat. Les architectes et les ingénieurs doivent déterminer la direction de l’écoulement de l’eau et les points de sortie pour le drainage ;
• utilisation de plaques de drainage : l’une des méthodes les plus courantes pour créer une pente sur un toit plat est l’utilisation de plaques de drainage. Ces plaques sont fabriquées avec une pente intégrée et sont placées au-dessus de l’isolation thermique, mais sous la membrane d’étanchéité. Les plaques de drainage peuvent être fabriquées dans divers matériaux, notamment le polystyrène expansé ou XPS (polystyrène extrudé), le polyuréthane, et autres. Elles sont conçues avec un profil incliné qui favorise l’écoulement de l’eau vers les systèmes de drainage ;
• pente autonivelante : une autre approche consiste à appliquer un mortier autonivelant avec une pente intégrée. Ce matériau est étalé au-dessus de l’isolation thermique et façonné pour créer la pente souhaitée. Une fois durci, le mortier autonivelant forme une surface uniforme avec la pente nécessaire ;
• systèmes de drainage : les gouttières et les descentes pluviales doivent être positionnées le long du périmètre du toit plat ou à d’autres endroits stratégiques pour recueillir l’eau et la diriger vers le système d’évacuation des eaux. Il est important de dimensionner correctement ces systèmes pour gérer le volume d’eau de pluie prévu ;
• contrôle de la qualité : pendant la construction, il est essentiel de vérifier la pente et l’installation correcte de toutes les couches, en particulier des plaques de drainage ou du mortier autonivelant, pour garantir que la pente est uniforme et correcte sur toute la toiture.

La création d’une pente adéquate sur un toit plat est une partie fondamentale de sa conception et de sa construction. Une pente correctement réalisée contribuera à prévenir les problèmes de drainage et à maintenir le toit en bon état au fil du temps, prolongeant sa durée de vie et réduisant les risques de dommages.

Infographie de calcul de pente

Étanchéité toit plat

L’étanchéité d’un toit plat est un autre aspect important de sa construction pour prévenir les infiltrations d’eau et protéger la structure sous-jacente.
Voici les principales méthodes d’étanchéité : 

• membranes bitumineuses (pose à chaud ou à froid) : les membranes bitumineuses sont couramment utilisées pour l’étanchéité des toits plats. Elles peuvent être appliquées à chaud ou à froid. Les membranes bitumineuses à chaud nécessitent un chalumeau ou un brûleur pour être fondues et collées au substrat. Les membranes à froid sont autoadhésives ou collées avec de la mastic. Elles sont composées de plusieurs couches de bitume, de fibres de verre et de granulés minéraux et offrent une bonne durabilité ;
• membranes en PVC ou TPO : les membranes en PVC (polychlorure de vinyle) ou TPO (polyoléfine thermoplastique) sont un choix populaire pour l’étanchéité des toits plats. Ces membranes sont légères, résistantes aux intempéries et aux rayons UV, et peuvent être soudées à chaud pour assurer une étanchéité durable. Elles sont également résistantes à la formation de racines, ce qui les rend adaptées aux toits verts ;
• membranes en EPDM : les membranes en EPDM (éthylène-propylène-diène monomère) sont fabriquées en caoutchouc synthétique élastomère. Elles sont hautement flexibles, durables et résistantes aux intempéries. Elles sont généralement fixées au substrat avec de la colle ou mécaniquement à l’aide de vis et de rondelles ;
• membranes liquides : les membranes liquides, telles que le polyuréthane ou l’acrylique, sont appliquées sous forme liquide puis durcies pour créer un revêtement imperméable continu. Elles conviennent aux toits complexes ou irréguliers et peuvent être utilisées comme revêtement de protection sur d’autres membranes.

Voici les étapes et les conseils à suivre pour l’étanchéité d’un toit plat : 

• préparation de la surface : la surface du toit doit être propre, lisse et exempte de débris ou de contaminants qui pourraient compromettre l’adhérence du matériau d’étanchéité ;
• couches de protection : pour protéger la membrane d’étanchéité contre les dommages mécaniques, il est conseillé d’utiliser des couches de protection telles que des plaques de recouvrement ou des graviers au-dessus de la membrane ;
• couches d’isolation thermique : l’isolation thermique doit être installée sous la membrane d’étanchéité pour éviter la formation de condensation et améliorer l’efficacité énergétique ;
• Installation appropriée des membranes : suivre attentivement les instructions du fabricant pour l’installation des membranes. Assurer une soudure, un collage ou une fixation sécurisée au substrat ;
• détails critiques : accorder une attention particulière aux détails critiques tels que les joints, les collecteurs et les gouttières. Ces zones sont plus vulnérables aux infiltrations d’eau et nécessitent un scellement précis ;
• maintenance périodique : effectuer des inspections régulières et planifier la maintenance préventive. Les membranes peuvent nécessiter la réparation de tout dommage ou le remplacement des zones compromises ;
• système de drainage : s’assurer que le système de drainage fonctionne correctement et est exempt d’obstructions pour assurer l’écoulement adéquat des eaux de pluie.

Toit chaud et toit froid

Dans le contexte des toitures avec une membrane d’étanchéité continue, le toit chaud est largement répandu, en particulier dans la construction industrielle, tandis que le toit froid, également connu sous le nom de toit ventilé, est principalement utilisé pour les toitures en bois et les bâtiments résidentiels.
Tandis que le toit chaud est caractérisé par une structure compacte où toutes les couches sont adjacentes et se superposent, dans la stratification du toit froid, un espace de ventilation est inséré entre les couches. Cet espace est situé entre l’isolation thermique et la couverture supérieure si le toit est isolé, ou sous la couverture supérieure qui supporte la membrane d’étanchéité si le toit n’est pas isolé.

Dans le cas du toit chaud, la membrane d’étanchéité est généralement appliquée directement sur l’isolation thermique, qui sert de support. Dans le toit froid, en revanche, la membrane d’étanchéité est posée sur la couverture supérieure, qui est généralement en bois.

En ce qui concerne l’isolation thermique dans le toit chaud, il est important de noter que les matériaux isolants doivent être sélectionnés en fonction de leurs capacités d’isolation thermique et doivent répondre aux exigences de stabilité dimensionnelle, de résistance à la compression et à l’humidité. Il est également essentiel d’évaluer leur compatibilité avec les couches adjacentes et leur capacité à résister aux adhésifs utilisés lors de l’installation de la membrane. L’isolant ne doit pas se déformer ou présenter des renflements dus aux variations de température et d’humidité. De plus, les dimensions devraient être telles qu’elles évitent les mouvements de la membrane supérieure le long des lignes de jointure des panneaux et assurent une bonne adhérence de la membrane contre la force du vent.

Le choix du type d’isolation pour une terrasse de stationnement isolée sera influencé par la nécessité de résister à l’écrasement, tandis que pour un toit visible, cette caractéristique pourrait être moins cruciale. Il existe différentes types d’isolants utilisés dans les toitures, et le choix spécifique devrait être basé sur les besoins du projet.

Ci-dessous, je vous montre une courte vidéo qui vous explique comment modéliser correctement un toit avec un logiciel de conception de construction.

Conception d’un toit plat

Faisons un bref récapitulatif des étapes de conception d’un toit plat : 

• planification initiale : déterminer l’utilisation prévue de l’édifice et les exigences spécifiques du toit plat, telles que l’accessibilité pour la maintenance ou l’installation d’équipements:
  • prendre en compte les conditions climatiques locales, les charges de neige, les vents et les pluies torrentielles pour déterminer la résistance structurelle nécessaire ;
  • identifier la pente minimale requise pour assurer le bon drainage des eaux pluviales ;
• sélection des matériaux : choisir les matériaux de couverture et d’isolation thermique en fonction des besoins spécifiques du projet. Par exemple, les membranes en PVC, TPO ou EPDM sont courantes pour la couverture, tandis que la laine de roche ou le polystyrène extrudé peuvent être utilisés pour l’isolation thermique. Prendre en compte les matériaux et les couches de protection qui augmentent la durée de vie du toit et réduisent le risque de dommages mécaniques ;
• système de drainage : planifier un système de drainage efficace, y compris les gouttières, les descentes pluviales, les tuyaux et les pentes appropriées pour éloigner les eaux pluviales du toit.

Pour en savoir plus, nous vous recommandons également l’article «Comment concevoir un toit plat, les lignes directrices».

Construction d’un toit plat

La phase de construction du toit plat est la plus délicate. En effet, il suffit d’une légère négligence pour compromettre le bon fonctionnement du système de couverture. Voici comment procéder : 

• préparation du substrat : la surface du toit doit être soigneusement préparée, en veillant à ce qu’elle soit propre, lisse et exempte de débris ou de contaminants ;
• isolation thermique : l’isolation thermique doit être installée au-dessus de la structure porteuse ou de la membrane d’étanchéité, selon la conception. L’isolation doit être posée sans espaces vides pour éviter la formation de condensation ;
• membrane d’étanchéité : la membrane d’étanchéité doit être installée avec soin en suivant les spécifications du fabricant. Cette membrane est responsable de la protection contre les infiltrations d’eau et doit être soudée, collée ou fixée de manière sécurisée ;
• couches de protection : des couches de protection telles que des plaques de couverture ou du gravier doivent être appliquées sur la membrane d’étanchéité pour la protéger contre les dommages mécaniques et les rayons UV ;
• système de drainage : des gouttières, des descentes pluviales et un système de drainage bien conçu doivent être installés pour diriger l’eau vers les points d’évacuation ;
• contrôle de la qualité : pendant la construction, il est essentiel d’effectuer des contrôles de qualité pour s’assurer que chaque composant est installé correctement.

Modèle architectural 3D issu du logiciel Edificius

Entretien d’un toit plat

Maintenir les caractéristiques techniques prévues lors de la conception est essentiel pour l’efficacité d’un toit plat. Voici les mesures à suivre pour éviter les problèmes à long terme : 

• inspections régulières : programmer des inspections régulières pour détecter d’éventuels dommages ou signes de détérioration. Ces inspections devraient se concentrer sur les joints et les systèmes de drainage ;
• réparations rapides : tout dommage doit être réparé rapidement pour éviter qu’il ne s’aggrave et entraîne des dommages plus importants. Les réparations peuvent inclure le remplacement de parties de la membrane d’étanchéité ou la correction des pentes de drainage ;
• nettoyage des systèmes de drainage : maintenir les systèmes de drainage propres et dégagés de débris pour assurer un drainage efficace ;
• maintenance préventive: programmer l’entretien préventif, qui peut inclure le remplacement périodique de la membrane d’étanchéité ou la mise à jour de l’isolation thermique ;
• surveillance des conditions climatiques : être conscient des conditions climatiques locales, en particulier des précipitations intenses ou des conditions atmosphériques extrêmes, qui pourraient nécessiter des mesures préventives.

En résumé, la conception, la construction et l’entretien d’un toit plat nécessitent une attention aux détails, l’utilisation de matériaux de haute qualité et la programmation d’interventions périodiques d’entretien. Un toit plat bien conçu et bien entretenu peut offrir une longue durée de vie utile et protéger l’édifice contre les infiltrations d’eau et les dommages causés par l’eau.

Les avantages du BIM dans la conception et la maintenance d’un toit plat

L’utilisation de la méthodologie BIM (Building Information Modeling) dans la conception et la maintenance d’un toit plat offre de nombreux avantages significatifs. Le BIM est une approche avancée de la gestion des données et des informations tout au long du cycle de vie d’un bâtiment, y compris la conception, la construction et l’entretien. Voici comment le BIM peut être efficacement appliqué : 

• visualisation 3D : le BIM permet de créer des modèles tridimensionnels détaillés du toit plat. Ces modèles permettent à tous les professionnels impliqués de visualiser le projet de manière plus précise, en identifiant les problèmes potentiels de conception ou de compatibilité entre les différents systèmes avant la construction ;
• analyses et simulations : avec le BIM, il est possible de réaliser des analyses et des simulations avancées pour évaluer les performances du toit plat. Par exemple, il est possible d’évaluer l’isolation thermique, de mener des analyses de charge pour le calcul de la structure, ou de prévoir le comportement du toit dans différentes conditions climatiques ;
• documentation précise : le BIM produit une documentation détaillée, y compris des dessins (coupes, dessins détaillés, etc.), des spécifications et des listes de matériaux. Cette documentation est essentielle pour garantir que la construction du toit se déroule conformément aux spécifications et peut également être utilisée à des fins de conformité réglementaire ;
• maintenance préventive : après la construction, le BIM peut continuer à être utilisé pour la gestion de l’entretien. Les données sur l’état du toit, les programmes d’entretien et les enregistrements des interventions passées peuvent être intégrés dans le modèle BIM, simplifiant la planification et l’exécution des activités d’entretien préventif ;
• réduction des coûts et des délais : le BIM contribue à réduire les coûts et les délais de conception et de construction grâce à l’optimisation des processus et à une meilleure gestion des ressources ;
• Durabilité : le BIM peut être utilisé pour évaluer l’impact environnemental du toit plat, contribuant ainsi à la conception de solutions plus durables du point de vue énergétique et écologique.

En résumé, l’utilisation du BIM dans la conception et la maintenance d’un toit plat permet une gestion plus efficace du projet, réduit les risques d’erreurs ou de problèmes tout au long du cycle de vie du bâtiment et offre une plus grande transparence et maîtrise de tous les aspects, de la conception initiale à l’entretien à long terme.