Dimensionnement des évacuations d'eaux pluviales

Il n'existe pas de règle en « une descente tous les X m² » dans le NF DTU 60.11 P3 : le nombre de descentes se déduit du calcul. On divise le débit de pluie total (surface projetée × 0,05 l/s/m² en métropole) par le nombre de points d'évacuation, puis on vérifie que chaque descente reste dans la capacité de son diamètre et dans la surface admissible de sa naissance.

En ordre de grandeur, en France métropolitaine, une descente DN 80 couvre environ 52 m² de toiture, une DN 100 environ 92 m² et une DN 120 environ 152 m². Au-delà du DN 130, ce n'est plus la descente qui limite mais la naissance : une naissance DN 150 plafonne à 253 m² alors que la descente pourrait en encaisser 274. Le tableau complet figure plus haut sur cette page.

Tout dépend de la position du chéneau. Un chéneau extérieur avec pente (≥ 5 mm/m) se dimensionne comme une gouttière : on lit la section théorique exigée par la surface desservie, puis on applique la correction de forme (+10 % pour une section carrée ou rectangulaire, +20 % pour une section triangulaire).

Un chéneau intérieur ou encaissé relève de la méthode reprise de la NF EN 12056-3. Le débit admissible vaut Q_L = 0,9 × Q_N × F_L, avec Q_N = 3,89 × 10⁻⁵ × A_W^1,25 (A_W en mm², Q_N en l/s) et F_L le coefficient d'évacuation qui intervient dès que le rapport L/W — longueur du chéneau divisée par la hauteur d'eau — dépasse 50. Pour un chéneau sans pente, un coefficient de sécurité climatique de 1,5 ou 2 vient en plus majorer le débit requis.

Attention à ne pas confondre deux questions différentes. La pente de pose relève du DTU de couverture concerné : le NF DTU 60.11 P3 est un document de règles de calcul, il ne prescrit pas la pente à donner à l'ouvrage.

Ce que le NF DTU 60.11 P3 fixe, ce sont les deux régimes de calcul : « avec pente » à partir de 5 mm/m, « sans pente » jusqu'à 3 mm/m. Entre les deux, le calcul prudent consiste à dimensionner en « sans pente », qui est le cas pénalisant. L'enjeu hydraulique est loin d'être marginal : sur un chéneau encaissé au rapport L/W = 200, le coefficient F_L passe de 0,80 sans pente à 1,55 à 10 mm/m, soit une capacité d'évacuation presque doublée à section identique.

Un chéneau encaissé est un chéneau situé à l'intérieur du volume du bâtiment, noyé dans la structure ou en fond de noue, par opposition à une gouttière pendue en rive de toiture. La différence n'est pas qu'esthétique : un débordement de gouttière tombe au sol, un débordement de chéneau encaissé se déverse dans le bâtiment.

C'est pourquoi le calcul est plus sévère. Il suit la méthode de la NF EN 12056-3, avec un coefficient d'évacuation F_L qui pénalise les chéneaux longs et peu profonds, et, pour les chéneaux sans pente, un coefficient de sécurité climatique qui majore le débit requis de 50 % ou de 100 % selon la surface réceptrice et la valeur de F_L.

Le NF DTU 60.11 P3 retient deux valeurs forfaitaires : 0,05 l/s/m², soit 3 l/min/m², pour la France métropolitaine, et 0,075 l/s/m², soit 4,5 l/min/m², pour les DROM. Ce sont des valeurs de calcul uniformes sur tout le territoire métropolitain.

La conséquence pratique mérite d'être connue : le dimensionnement ne varie pas selon que le bâtiment se trouve à Brest ou à Perpignan. Pour un ouvrage sensible, ou pour tenir compte d'une pluviométrie locale réellement plus sévère, il faut sortir du forfait et repartir d'une intensité issue de courbes intensité-durée-fréquence locales.

La descente est dimensionnée sur le débit qu'elle reprend, à un taux de remplissage de 0,20 — une chute verticale ne coule jamais pleine, l'air doit pouvoir circuler à contre-courant. Le NF DTU 60.11 P3 donne pour chaque diamètre nominal, du DN 60 au DN 300, le débit maximal admissible. On retient le premier diamètre dont la capacité couvre le débit à évacuer.

Pour une descente de section rectangulaire, on passe par le diamètre équivalent D_eq = 2ab/(a+b), la moyenne harmonique des deux côtés. Attention : une section très aplatie donne un D_eq bien inférieur à ce que sa surface laisse croire — une section 40 × 300 mm n'a qu'un diamètre équivalent de 71 mm, quand sa surface est celle d'un cercle de 124 mm. Enfin, une déviation de plus de 10° par rapport à la verticale fait sortir le tronçon du régime de chute : il se calcule alors comme un collecteur horizontal.

C'est la surface projetée en plan qu'il faut retenir : la projection horizontale de la toiture, longueur × largeur au sol, et non la surface développée du rampant. Une toiture très pentue n'augmente donc pas la surface de calcul, puisque la pluie tombe verticalement.

Chaque descente, chaque gouttière et chaque entrée d'eaux pluviales est ensuite dimensionnée pour la seule portion de surface qu'elle dessert réellement. Si le découpage est équilibré, c'est la surface totale divisée par le nombre de points d'évacuation ; s'il ne l'est pas, il faut dimensionner chaque point sur sa propre surface, en retenant la plus grande.

Les toitures-terrasses utilisent des Entrées d'Eaux Pluviales (EEP), aussi appelées avaloirs, directement raccordées au revêtement d'étanchéité. Chaque diamètre, du DN 50 au DN 200, a une surface maximale drainable, et la géométrie compte : une EEP tronconique draine nettement plus qu'une EEP cylindrique de même diamètre — 161 m² contre 113 m² en DN 100.

Deux corrections viennent réduire ces surfaces. Une DEP de section carrée ou rectangulaire subit un abattement de 10 %. Et le DTU 43 peut imposer un diamètre majoré, qui réduit encore la surface admissible par EEP. Au-delà du dimensionnement hydraulique, chaque zone de toiture-terrasse doit disposer soit de plusieurs entrées d'eaux pluviales, soit d'une EEP complétée d'un trop-plein traversant l'acrotère.

Le collecteur, enterré ou en apparent, est dimensionné par la formule de Prandtl-Colebrook à un taux de remplissage de 70 %. Le NF DTU 60.11 P3 croise le diamètre nominal (DN 100 à DN 300) et la pente (0,5 % à 5 %) pour donner le débit maximal admissible. Contrairement aux descentes, le collecteur reprend le débit total du bâtiment, pas la part d'une seule descente.

Deux règles encadrent le choix. Le diamètre du collecteur ne peut jamais être inférieur à celui de la plus grosse descente raccordée en amont : on ne réduit pas une section dans le sens de l'écoulement. Et augmenter la pente permet de réduire le diamètre — le débit admissible varie comme la racine carrée de la pente, si bien que passer de 0,5 % à 2 % gagne environ le double de débit à diamètre égal.

La NF EN 12056-3 (novembre 2000) est la norme européenne sur les systèmes d'évacuation des eaux pluviales des bâtiments. Le NF DTU 60.11 P3 (août 2013) est le document français d'application : il reprend une partie des méthodes européennes et conserve par ailleurs des règles issues de la pratique française.

Concrètement, le DTU a gardé la formule de Bazin pour les gouttières et chéneaux avec pente, ainsi que pour les naissances et les descentes. Il a en revanche importé de la NF EN 12056-3 le calcul des chéneaux intérieurs — les formules en A^1,25, le coefficient d'évacuation F_L et le coefficient de sécurité climatique — et la formule de Prandtl-Colebrook pour les collecteurs. C'est le DTU qui fait foi pour un marché de travaux en France.