Calcul capacité d'évacuation des eaux pluviales

Détermination de la capacité nécessaire des tuyaux et gouttières d’évacuation des eaux pluviales

Quantité de précipitations
Les données théoriques relatives aux précipitations sous nos latitudes montrent qu'aux Pays-Bas, leur intensité varie entre 540 et 600 l/(s.ha).Pour autant que l’on base le système d’évacuation des eaux pluviales d’un bâtiment sur ces données, on est pratiquement assuré qu’il ne débordera pas.

Dans le cadre de la normalisation, la question est de savoir s’il est bien raisonnable de mettre en balance les frais de surdimensionnement suite à d’importantes précipitations, avec les désavantages liés à un système doté d’une capacité insuffisante.Il faut par ailleurs tenir compte du fait que la capacité des égouts ne sera pas suffisante.On devra donc accepter que le système d’évacuation des eaux pluviales puisse être saturé une fois tous les cinq ans, ce qui n’est pas exagéré.Pour en arriver là, il faut que l’intensité des précipitations soit de 0,03 l/sec.m², soit 1,8 l/(min m²).

La quantité des précipitations recueillie par une surface de toit est déterminée par la surface de toit effective (en m²) multipliée par l’intensité des précipitations pluviales (i) en l/min m².En tenant compte de la quantité des précipitations à évacuer par unité de temps, il est possible de calculer le système d’évacuation des eaux pluviales.

Calcul des dimensions
Pour calculer la capacité d’évacuation d’un toit, il faut connaître les dimensions des tuyaux d’évacuation des eaux pluviales, ainsi que leur nombre.C’est sur cette base que l'on choisit la gouttière (standard).

La directive contraignante de ce choix ressortit aux prescriptions des normes NEN 3215 (1997) et NTR 3216 (1997).

La charge des précipitations :
La détermination de la quantité des précipitations Qh tombant sur un toit se calcule avec la formule suivante :

Qh =

(α x i) x (β x F)  (formule 1)

Qh =

charge des eaux pluviales en litres/minute.

α

 

= le facteur de réduction pour l’intensité de pluie lorsque le toit est un toit plat
= 0,60 pour les toits plats avec ballast de gravier
= 0,75 pour les autres types de toits plats.Pour les autres types de toits (donc pour tous les toits à pente), la valeur α = 1

Les toits plats évacuent l’eau avec un certain retard.

 i  =

l’intensité des précipitations est de 1,8 litre /(minute, m²)

β  =  

facteur de réduction relatif à la largeur du toit et déterminé par la pente du toit

F  =

la surface du toit


Détermination de la surface du toit « F »
La surface du toit est définie par le produit de la longueur (L) et de la largeur effective (l) de la surface du toit.

La largeur effective est déterminée par le facteur de réduction ß.

La pente du toit 'ε' détermine le facteur de réduction ß.

Les murs contribuent également à l’évacuation des eaux de pluie (ß = 0,3).

Les prescriptions normatives ne signalent aucune application de projection horizontale.

Le tableau 1 fournit les facteurs de réduction pour les différentes inclinaisons du toit.

Facteur de réduction (α) pour toits plats
L’évacuation des eaux pluviales sur des toits plats vers la gouttière intervient avec un temps de retard. Pour cela, on multiplie l’intensité des précipitations (i) de 1,8 l/(min, m2) par le facteur α.Voir tableau 1.

Les facteurs de réduction α et β sont résumés au tableau suivant.

Tableau 1

Les facteurs de réduction pour la détermination de la charge supportée par les tuyaux d’évacuation des eaux pluviales, lorsque l’intensité des précipitations pluviales (i) est de 1,8 l/(min, m²)

Facteurs de réduction

 

  Toit plat (imaginaire) avec pente ε 

Toits plats

Toits plats avec gravier

ε

≤ 45°

45°-60°

61°-85°

86°-90°

Facteur de réduction sur largeur de toit

β

1

0,8

0,6

0,3

1

1

Facteur de réduction pour les toits plats

α

1

1

1

1

0,75

0,6

La quantité totale des précipitations Qh peut à présent être déterminée avec la formule 1.

Détermination des tuyaux d’évacuation des eaux pluviales

Il est à présent nécessaire de déterminer le nombre (n) de tuyaux d’évacuation des eaux pluviales. La quantité d’eaux pluviales à évacuer en l/min est obtenue grâce à la formule 1.

Conditions secondaires :

  • nombre de tuyaux d’évacuation des eaux pluviales par longueur de chéneau, voir tableau 2.
  • nombre de tuyaux d’évacuation des eaux pluviales par m² de surface de toit, voir tableau 3.

Tableau 2
Nombre minimal de tuyaux d’évacuation des eaux pluviales par longueur de chéneau.Longueur maximale du chéneau par tuyau d’évacuation des eaux pluviales raccordé :

Ø 70 mm

10 mètres

Ø 80 mm

20 mètres

Ø 100 mm

20 mètres

Ø 120 mm

20 mètres

 
 

Tableau 3

Nombre de drainages de toit par surface de toit. Ce nombre est tout d’abord déterminé par le concept architectural.

Surface du toit

Nombre de drainages de toit

≤   100 m²

min.1

> 100 m²

min.2

Pour les toits plats :l’écart entre 2 drainages doit rester limité à une distance de 10 à 20 mètres.
L’emplacement du drainage de toit doit se situer à au moins 1 mètre de l’angle des relèvements de toit.

La quantité d’eau à drainer par l’intermédiaire d’un tuyau d’évacuation des eaux pluviales est de Qh:n en l/min.
Selon les circonstances, on pourra augmenter le nombre de tuyaux.

Le tableau 4 indique les choix se rapportant au plus petit chéneau adéquat.

Il est toujours possible d’installer des tuyaux d’évacuation des eaux pluviales plus gros que ceux correspondant aux dimensions minimales exigées.
Le chéneau doit naturellement être incliné et être monté du bas vers le haut.

Exemples de calcul

Dimensions:

L = 22 m, l = 5 m, pente du toit ε = 40°

Toit simple

β= 1  α = 1,  voir tableau 1

Calcul de la quantité des précipitations pluviales

Qh  = α  x i  x β x F   
      = 1 x 1,8 x 1 x (22 x 5) 
      = 198 l/min.  

Conditions secondaires :

  1. Nombre de drainages de toit par surface de toit :
    Surface de toit F = 110 m²  => min 2 tuyaux d’évacuation des eaux pluviales, voir tableau 3
  2. Nombre de tuyaux d'évacuation des eaux pluviales par longueur de gouttière :
    Longueur de gouttière 22 mètres = Pièce de dilatation nécessaire, ainsi que 2 tuyaux ø 80 mm, voir tableau 2

Choix des tuyaux d’évacuation des eaux pluviales
2 tuyaux d’évacuation des eaux pluviales => 99 l/min => tableau 4 =>  ø 80 mm ou

4 tuyaux d’évacuation des eaux pluviales ø 70 mm, 4 sections pour une répartition égale
Choix de chéneau :gouttière encaissée B37 ou gouttière suspendue M37 (voir tableau 4)

Tableau 4

*  tuyaux d’évacuation des eaux pluviales standard
** B = gouttière encaissée  37/44/55 = largeur développée en cm.     M= gouttière suspendue

La naissance destinée à un tuyau d’évacuation des eaux pluviales a un diamètre intérieur au moins 4 millimètres plus petit que la dimension nominale du tuyau d’évacuation des eaux pluviales.Ce diamètre intérieur de la naissance détermine la capacité d’écoulement du tuyau d’évacuation des eaux pluviales ou du conduit vertical.