Évacuation des eaux pluviales
Dimensionnement complet selon le DTU 60.11 Partie 3 : gouttières, descentes, naissances, EEP et collecteurs
Méthode de dimensionnement selon le DTU 60.11 Partie 3
Le DTU 60.11 Partie 3 (Août 2013) définit les règles de calcul pour le dimensionnement des installations d'évacuation des eaux pluviales dans les bâtiments. Cette norme couvre l'ensemble de la chaîne d'évacuation : des gouttières et chéneaux jusqu'aux collecteurs horizontaux enterrés, en passant par les descentes verticales et les entrées d'eaux pluviales (EEP) des toitures-terrasses.
Calcul du débit de pluie
Le point de départ est le calcul du débit d'eau de pluie à évacuer. Il dépend de la surface de toiture projetée (projection horizontale, pas le rampant) et de l'intensité pluviométrique de référence :
Où A est la surface en m² et r l'intensité en l/s/m² (0,05 en métropole, 0,075 en DOM).
Gouttières et chéneaux extérieurs
Deux cas se présentent selon la pente de la gouttière :
- Avec pente (≥ 5 mm/m) : le dimensionnement s'appuie sur la formule de Bazin ou le tableau de sections théoriques du DTU. La section minimale dépend de la surface de toiture desservie. Des corrections s'appliquent selon la forme : +10% pour une gouttière carrée ou rectangulaire, +20% pour une gouttière triangulaire.
- Sans pente (≤ 3 mm/m) : le débit admissible est calculé par la formule QL = 0,9 × QN, avec QN dépendant de la section et de la forme de la gouttière.
Formule de Bazin (gouttière avec pente)
Avec γ = 0,38 (rugosité zinc/PVC), RH le rayon hydraulique et i la pente.
Formule sans pente (demi-ronde)
Correspondance développé ↔ section
Sur le terrain, les gouttières se désignent par leur développé (la largeur de la bande de métal avant façonnage) plutôt que par leur section utile. Pour passer du résultat du calcul au produit du commerce, retenez les équivalences des gouttières demi-rondes courantes : une dev 25 (développé 250 mm) offre environ 57 cm² de section pour ~35 m² de toiture desservie, une dev 33 environ 113 cm² pour ~95 m², et une dev 40 environ 174 cm² pour ~180 m². Le calculateur ci-dessus confronte directement la section requise au catalogue des profils standards et signale le premier modèle compatible.
Chéneaux intérieurs : coefficient d'évacuation FL
Lorsque le rapport L/W (longueur du chéneau divisée par la hauteur d'eau) dépasse 50, la capacité d'évacuation est réduite par un coefficient FL défini à l'Annexe A de la norme NF EN 12056-3. Ce coefficient dépend de la pente du chéneau : sans pente, FL diminue (jusqu'à 0,60 pour L/W = 500), tandis qu'avec pente il peut augmenter (jusqu'à 1,55 pour 10 mm/m).
Le débit admissible minoré est calculé par : QL = 0,9 × QN × FL.
Coefficient d'évacuation FL (Tableau A.1, Annexe A du DTU 60.11 P3)
| L/W | Sans pente | 4 mm/m | 6 mm/m | 8 mm/m | 10 mm/m |
|---|---|---|---|---|---|
| 50 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| 75 | 0.97 | 1.02 | 1.04 | 1.07 | 1.09 |
| 100 | 0.93 | 1.03 | 1.08 | 1.13 | 1.18 |
| 125 | 0.90 | 1.05 | 1.12 | 1.20 | 1.27 |
| 150 | 0.86 | 1.07 | 1.17 | 1.27 | 1.37 |
| 175 | 0.83 | 1.08 | 1.21 | 1.33 | 1.46 |
| 200 | 0.80 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 225 | 0.78 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 250 | 0.77 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 275 | 0.75 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 300 | 0.73 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 325 | 0.72 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 350 | 0.70 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 375 | 0.68 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 400 | 0.67 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 425 | 0.65 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 450 | 0.63 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 475 | 0.62 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
| 500 | 0.60 | 1.10 | 1.25 | 1.40 | 1.55 |
Pour les chéneaux intérieurs sans pente (≤ 3 mm/m), le tableau A.2 de l'annexe A définit un coefficient de sécurité climatique (×1,5 ou ×2) qui majore le débit requis en fonction de la surface réceptrice et du coefficient FL. Ce coefficient tient compte du risque de surcharge pluviale sur les toitures de grande surface.
Descentes d'eaux pluviales
Les descentes (tuyaux de chute verticaux) sont dimensionnées pour un taux de remplissage de 0,20 (20% de la section remplie). Le DTU fournit un tableau reliant chaque DN au débit maximal admissible. Pour les descentes de section rectangulaire, on calcule un diamètre équivalent :
Naissances (moignons)
La naissance est la pièce de raccordement gouttière → descente. Elle constitue souvent le point restrictif de l'installation. Le DTU définit pour chaque DN une surface de toiture maximale à ne pas dépasser. Il est courant de devoir choisir un DN de naissance légèrement supérieur au DN de la descente pour ne pas brider le système.
Toitures-terrasses et EEP
Les toitures-terrasses (avec étanchéité NF DTU 43) utilisent des Entrées d'Eaux Pluviales (EEP) directement raccordées à la membrane d'étanchéité. Deux géométries existent :
- Cylindriques : standard, moins performantes pour la même dimension.
- Tronconiques : plus performantes, permettent de drainer une surface plus importante à diamètre égal.
Pour les DEP carrées ou rectangulaires, le DTU impose une réduction de 10% de la surface admissible. Le DTU 43 peut également imposer un diamètre majoré, réduisant significativement la surface drainée par EEP.
Au-delà du dimensionnement hydraulique, le NF DTU 43.1 impose des dispositions de sécurité : chaque zone de toiture-terrasse doit disposer soit de plusieurs entrées d'eaux pluviales, soit d'une EEP complétée par un trop-plein (déversoir) traversant l'acrotère. Ce trop-plein sert de témoin visuel d'engorgement et de sécurité contre la mise en charge accidentelle de l'étanchéité, car une surcharge d'eau non évacuée peut dépasser la charge d'exploitation admissible de l'élément porteur.
Collecteurs horizontaux
Les collecteurs enterrés ou en apparent sont dimensionnés selon la formule de Prandtl-Colebrook pour un taux de remplissage de 70%. Le DTU croise quatre pentes (0,5% à 2,0%) avec les DN courants (100 à 300 mm) pour donner le débit maximal admissible.
Règle importante : le DN du collecteur ne peut jamais être inférieur au DN de la plus grosse descente raccordée en amont.
Exemple de calcul complet : pavillon de 96 m² au sol
Déroulons la chaîne complète pour une toiture en pente de 12 m × 8 m en projection horizontale, en France métropolitaine, avec une gouttière demi-ronde par versant et 2 descentes (une par pignon).
Étape 1 : débit de pluie. Surface projetée A = 12 × 8 = 96 m², intensité r = 0,05 l/s/m² :
Étape 2 : répartition. Avec 2 descentes, chaque point d'évacuation reprend :
Étape 3 : gouttière. Pour 48 m² desservis, l'interpolation du tableau des sections théoriques donne environ 68 cm² requis en demi-ronde. La dev 25 (57 cm², 35 m² max) est insuffisante : on retient une demi-ronde dev 33 (113 cm², 95 m² max).
Étape 4 : naissance et descente. Pour 48 m², une naissance DN 70 suffit (55 m² max). Pour 2,4 l/s au taux de remplissage 0,20, le tableau des descentes impose un DN 80 (2,6 l/s admissibles), car le DN 60 (1,2 l/s) et le DN 75 (2,2 l/s) sont insuffisants. En pratique, on aligne la naissance sur le DN 80 de la descente.
Étape 5 : collecteur. Le collecteur enterré reprend les 4,8 l/s totaux. À 1 % de pente, le DN 100 (4,2 l/s) est dépassé : on retient un DN 125 (6,8 l/s admissibles, remplissage 70 %), bien supérieur au DN 80 des descentes ; la règle de non-réduction est donc respectée.
Ce cheminement est exactement celui que le calculateur exécute en temps réel : modifiez une dimension ou le nombre de descentes ci-dessus et chaque maillon se redimensionne instantanément, avec le détail DTU de chaque étape.