Fonctions principales des fixations — Section 2 : Étanchéité aux intempéries

2.1 — Le problème

Les fixations apparentes, c’est‑à‑dire celles qui traversent la feuille extérieure en assurant la protection contre les intempéries, doivent garantir l’étanchéité de cette pénétration pendant toute la durée de vie de conception du système de couverture et de bardage. Les fixations apparentes doivent donc être installées avec un élément d’étanchéité ou rondelle. La conception de la rondelle — et, dans certaines applications, la conception même de la fixation à l’interface avec la feuille — est déterminante pour garantir des performances à long terme compatibles avec le reste du système. La conception globale de la rondelle doit résister aux éléments suivants :

• Plage de température
• Infiltration d’eau
• Attaques des atmosphères acides
• Attaques des atmosphères alcalins (bases)
• Ozone
• Intempéries générales
• Rayons UV
• Vieillissement
• Abrasion et fissuration
• Sur‑serrage (overdriving)
• Vissage oblique ou non perpendiculaire
• Défaillance par arrachement (« pullover failure »)

 

 

2.2 — Les solutions disponibles

Certains manufacturiers  ont pris en compte l’ensemble des exigences de performance applicables à la rondelle, en lien avec la conception de la fixation pour le type de système de toiture considéré, et ont conçu des systèmes de rondelles offrant une sécurité durable, compatibles avec la fixation et le matériau à fixer.

Élément d’étanchéité

Les rondelles utilisent un élastomère EPDM comme élément d’étanchéité. Un élastomère est un matériau qui peut être étiré à répétition jusqu’à au moins deux fois sa longueur initiale et qui retrouve ensuite sa longueur initiale dès que la charge de traction est relâchée. Grâce à sa résistance globale aux intempéries, l’EPDM (éthylène‑propylène‑diène monomère) s’est imposé dans les industries de la fixation et du bâtiment et constitue un substitut idéal au néoprène, dont les faiblesses incluent la résistance à l’exposition générale, au rayonnement ultraviolet, à l’ozone, à l’eau, à la température ainsi qu’au vieillissement. L’épaisseur et la dureté de l’EPDM sont définies en fonction du type de fixation et du diamètre de la rondelle.

Support métallique

Pour garantir que l’élément d’étanchéité en EPDM se comprime uniformément contre la surface plane de la feuille d’acier et contre la tige de la fixation, l’EPDM est vulcanisé sur une rondelle d’appui métallique. Un simple collage risquerait un décollement de l’EPDM au serrage de la fixation. Ce support métallique — en acier galvanisé, en acier inoxydable austénitique ou en aluminium, selon les exigences de durabilité — est de forme conique et d’une épaisseur telle qu’il offre une grande résistance au sur‑serrage et à la déformation. Les vis doivent cependant être serrées avec précaution. Un serrage inadéquat ainsi qu’une compression excessive de la rondelle d’étanchéité peuvent entraîner une mauvaise étanchéité et des fuites. Afin d’éviter tout vissage incorrect, l’utilisation d’une jauge de profondeur est parfois recommandée. La jauge de profondeur requise dépend du type de vis à utiliser. Les erreurs ou défauts potentiels lors de l’installation de la vis peuvent également être évités grâce à certaines caractéristiques de conception de la vis elle-même. Par exemple, il existe sur le marché des vis avec une collerette supplémentaire sous la tête qui évite la surcompression de la rondelle d’étanchéité lorsque la collerette entre en contact avec la tôle.

Diamètres

Les rondelles d’étanchéité sont proposées avec des diamètres généralement compris entre 12 mm et 29 mm. Pour la fixation principale en fond de nervure des profils de toitures métalliques, un diamètre de 19 mm est normalement recommandé. Les rondelles de 29 mm sont utilisées pour la fixation principale des profils de lanterneaux ou « rooflights » en matériau plastique, tandis que les plus petits diamètres sont généralement recommandés pour la fixation principale des profils de bardage muraux ainsi que pour la plupart des applications secondaires (recouvrement et chevauchements de moulures et solins métalliques).

2.3 — Conceptions spéciales de fixations pour assurer l’étanchéité

Fixations pour panneaux composites

Les profils métalliques trapézoïdaux, faits en tôle d’acier simple ou intégrés à un système assemblé en chantier (panneau support/parement intérieur), sont normalement fixés en fond de nervure sur le support d’ancrage ou sur l’entretoise, selon le cas. On parle alors de fixation « directe », c’est‑à‑dire qu’entre la feuille et son support il n’y a pas de matériau compressible susceptible, en service, de se comprimer davantage et de rompre le joint d’étanchéité. Les panneaux composites, en revanche, comportent par nature une partie non rigide (le noyau isolant) entre leur parement extérieur et le support de fixation. Pour assurer une compression et une étanchéité durables de la rondelle, les fixations pour panneaux composites sont parfois conçues avec un double filetage. Le filetage inférieur, qui perce et taraude le support de fixation, est typiquement de 5,5 mm de diamètre (ou 0.216″). Du côté de la rondelle, une zone filetée secondaire, de diamètre supérieur, est prévue pour s’ancrer dans le parement extérieur du panneau et le soutenir, de façon à maintenir une pression permanente sur la rondelle.

Le filetage supérieur doit être dimensionné pour continuer à soutenir le parement extérieur sous toutes les charges positives appliquées (y compris la neige) ainsi que la charge dynamique concentrée due à la circulation piétonne et des travailleurs. Avec le coefficient de sécurité approprié, le filetage supérieur doit ainsi supporter une charge de 1,26 kN (284 lb) concentrée autour de la fixation. Un essai applicable est décrit dans la norme BS 5427 : Partie 1 : 1996, Code de pratique pour l’utilisation de feuilles profilées pour les couvertures et bardages des bâtiments — Annexe A, clauses A.4.3 et A.5.c. Pour satisfaire à ce critère, toutes les fixations pour panneaux composites devront être munies d’un filetage supérieur d’au moins 7 mm de diamètre pour les parements en acier. Ces fixations spécialisées comportent également une zone « sans filets » immédiatement sous et derrière la rondelle. Celle‑ci assure le soutien et donc une étanchéité durable même lorsque les fixations sont serrées excessivement, ou lorsque la fixation doit être resserrée afin de rapprocher le panneau et la panne.

Fixations de couturage (stitching fasteners)

Les fixations de couturage sont spécialement conçues pour assembler des matériaux minces entre eux (p. ex. recouvrements latéraux de feuilles profilées) et pour fixer des solins et pièces de finition sur des feuilles profilées et entre elles. L’utilisation de fixations inadaptées peut entraîner l’arrachement des filets par surcouple (thread‑stripping) : l’étanchéité est alors perdue, mais aussi la performance structurale de la fixation, avec un risque de décollement des composants. Les fixations de couturage intègrent trois caractéristiques clés pour garantir la performance structurale et l’étanchéité :

• Pointe de perçage de diamètre réduit — valeurs d’arrachement (pull‑out) élevées.
• Rondelle — plus épaisse et plus souple que sur les fixations primaires, afin d’assurer une étanchéité sur une plage d’épaisseurs d’application.
• Zone sans filets (« free‑spin ») — pour rapprocher et « brider » les matériaux et éliminer tout risque de perte d’étanchéité lié au sur‑serrage.

Ci-dessous une vidéo réalisée par Timco, montrant les fonctions de la fixation par couturage.   Ceci conclut la deuxième partie de ce guide et qui portait sur les exigences essentielles d’étanchéité des fixations métalliques. La troisième partie de ce guide, portera sur les exigences d’Esthétique de ces vis de fixation. Références de lecture: – Guide du concepteur (SFS INTEC) – Guide technique pour les vis auto-perçeuses (Hilti) – Fiche technique des vis Teks (Itw Buildex) – Guide de résistance à la corrosion, Thomas&Betts – Rapport d’investigation sur les causes de corrosion dans les fixations métalliques (Sphenix Mperia) – Extrait de la norme britannique BS 7543:1992 — Guide to: Durability of buildings and building elements, products and components.