NIT 229 - Les Toitures Vertes PDF [PDF]

Zitiervorschau

ISSN 0577-4880

ÉDITION

DU

CENTRE

SCIENTIFIQUE

ET

TECHNIQUE

DE

LA

CONSTRUCTION

ARCH. P. BOHLER

UNE

CSTC

NOTE D’INFORMATION 229 TECHNIQUE

LES TOITURES VERTES

Septembre 2006

NOTE D’INFORMATION T E C H N I Q U E

LES TOITURES VERTES

La présente Note d’information technique a été élaborée au sein du groupe de travail Toitures vertes, issu du Comité technique Etanchéité, dans le cadre de la Guidance technologique Toitures subsidiée par les Régions. Composition du Comité technique Etanchéité Président : F. Louwers Membres : ABEE (Association belge des entrepreneurs d’étanchéité) : H.-C. Boulanger (Piront Vincent SA), M. Buvé (Asphalis SA), W. Coenen (Asphalis SA), A. De Keersmaecker (Atab), P. Kerstenne (Tortolani SA), E. Moerman (Albitum), D. Nonckreman (Asphaltco NV), M. Peeters (Gent-Asfalt NV), J. Wauman (ABEE) Expert indépendant : J. Moens SPF ‘Economie’ : L. Busschaert SECO : B. Marynissen Benelux Bitume : J. Verschooren CIR (Conseil d’isolation-Isolatieraad) : G. Timmermans Fechiplast (Association des transformateurs de matières plastiques) : D. Van Damme (Renolit), J. Van Zele (Recticel SA) FIV (Fédération de l’industrie du verre) : M. Clynhens (Pittsburgh Corning Europe NV) MWA (Mineral Wool Association) : J. Klok (Rockwool SA) Styfabel (Association belge des fabricants de polystyrène expansé) : L. Neirinckx VESP (Vereniging van EPDM-systeemproducenten) : H. Steenbrugghe Ingénieur-animateur : P. Vitse (CSTC) Composition du Groupe de travail Toitures vertes Coordinateur : P. Kerstenne (Tortolani SA) Membres : M. Buvé (Asphalis SA) M. Eyckens (NV Eyckens) M. Lievens (Tecmat SA) D. Nonckreman (Asphaltco NV) D. Pessers (Argex SA) H. Steenbrugghe (VESP) P. Vitse (CSTC) Rapporteurs : L. Van de Vel (ex-CSTC), D. Raymaekers (ex-CSTC) Ont également participé à l’élaboration du document : E. Bril (†), Ch. Legrand (CSTC), J. Lenaerts (Phoenix Products NV), K. Dinne (CSTC), K. De Cuyper (CSTC), G. Flamant (CSTC), D. Wuyts (CSTC), S. Loutz (ex-CSTC), L. Lassoie (CSTC), E. Meert (ex-CSTC), W. Verbesselt (CSTC).

CENTRE SCIENTIFIQU E E T TECHNI QU E DE LA CONSTRUCTI ON CSTC, établissement reconnu en application de l’arrêté-loi du 30 janvier 1947 Siège social : Rue du Lombard 42 à 1000 Bruxelles

Publication à caractère scientifique visant à faire connaître les résultats des études et recherches menées dans le domaine de la construction en Belgique et à l’étranger.

La reproduction ou la traduction, même partielles, du texte de la présente Note d’information technique n’est autorisée qu’avec le consentement de l’éditeur responsable.

◆

NIT 229 – Septembre 2006

SOMMAIRE

1 2

3

4

INTRODUCTION 1.1 1.2

But de la présente NIT ................................................................. Les différents types de toitures vertes .......................................... 1.2.1 Classification selon l’aspect et l’utilisation ...................... 1.2.2 Classification selon la composition ..................................

4 5 5 6

AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES TOITURES VERTES 2.1

2.2

Une vaste gamme d’avantages ..................................................... 2.1.1 Qualité de la vie et biodiversité ........................................ 2.1.2 Gestion optimale de l’eau ................................................. 2.1.3 Un confort accru dans le bâtiment .................................... 2.1.4 Longévité accrue de l’étanchéité ...................................... Quelques inconvénients ................................................................ 2.2.1 Sécurité incendie ............................................................... 2.2.2 Autres inconvénients de la toiture verte ...........................

8 8 8 10 13 13 13 16

CONCEPTION ET COMPOSITION DE LA TOITURE PLATE 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

3.7

3.8

Introduction ................................................................................... Elément porteur ............................................................................ Pente.............................................................................................. Pare-vapeur ................................................................................... Isolation ........................................................................................ Étanchéité et résistance aux racines ............................................. 3.6.1 Types de matériaux d’étanchéité ....................................... 3.6.2 Particularités de l’étanchéité des toitures vertes ............... 3.6.3 Choix de la membrane ...................................................... 3.6.4 Comment tester les membranes d’étanchéité ? ................. Avaloirs et gargouilles .................................................................. 3.7.1 Débit à évacuer .................................................................. 3.7.2 Dimensionnement des avaloirs ......................................... 3.7.3 Gargouilles ou trop-pleins ................................................. Couche de lestage et de protection ..............................................

17 17 17 18 18 20 20 20 21 22 23 23 23 24 24

CONCEPTION ET COMPOSITION DES TOITURES VERTES 4.1 4.2 4.3 4.4

4.5

4.6

4.7 4.8

4.9

Protection mécanique de l’étanchéité .......................................... Drainage et filtration .................................................................... Rétention d’eau ............................................................................. Enracinement des plantes ............................................................. 4.4.1 Composition du substrat ................................................... 4.4.2 Points réclamant une attention particulière ...................... Végétation ..................................................................................... 4.5.1 Végétation intensive .......................................................... 4.5.2 Végétation extensive ......................................................... 4.5.3 Plantes interdites ou déconseillées en toiture verte .......... 4.5.4 Points réclamant de l’attention ......................................... Résistance au vent ........................................................................ 4.6.1 Stabilité du complexe d’étanchéité ................................... 4.6.2 Erosion du substrat sous l’action du vent ......................... 4.6.3 Enracinement et/ou ancrage de la végétation ................... Toitures en pente .......................................................................... Exemples de réalisation ................................................................ 4.8.1 Toitures végétalisées.......................................................... 4.8.2 Toitures-jardins et toitures-jardins légères ........................ La toiture verte en rénovation ......................................................

2

NIT 229 – Septembre 2006

25 25 26 26 26 27 27 28 29 30 30 31 32 33 33 34 34 34 38 38

SOMMAIRE

5

6

7

OUVRAGES DE RACCORD ET PARTICULARITÉS CONSTRUCTIVES DES TOITURES VERTES 5.1 5.2

5.3 5.4 5.5 5.6 5.7

Gouttières et chéneaux ................................................................. Avaloirs ......................................................................................... 5.2.1 Toitures végétalisées.......................................................... 5.2.2 Toitures vertes intensives (toitures-jardins) ...................... Relevés .......................................................................................... Rives ............................................................................................. Joints de mouvement .................................................................... Compartimentage .......................................................................... Particularités des toitures vertes ................................................... 5.7.1 Zones de gravier ou dalles en rive et le long des pénétrations ....................................................................... 5.7.2 Chemins de circulation ..................................................... 5.7.3 Bassins, fontaines et étangs en toiture ..............................

40 40 41 41 42 42 42 42 45 45 45 45

ENTRETIEN DES TOITURES VERTES 6.1 6.2 6.3

Généralités .................................................................................... Toitures végétalisées ..................................................................... Toitures-jardins et toitures-jardins légères ................................... 6.3.1 Epandage d’engrais ........................................................... 6.3.2 Tonte et taille ..................................................................... 6.3.3 Emploi de pesticides et d’herbicides – Binage ................ 6.3.4 Arrosage ............................................................................

47 47 47 47 48 48 48

RESPONSABILITÉS ET GARANTIE : RECOMMANDATIONS GÉNÉRALES

ANNEXE ANNEXE ANNEXE ANNEXE

7.1 7.2

1 2 3 4

ANNEXE 5 ANNEXE 6 ANNEXE 7 ANNEXE 8 ANNEXE 9 ANNEXE 10

Rôle des différents intervenants ................................................... 49 Responsabilités et garantie ........................................................... 49

Considérations préalables au choix d’une toiture verte ........................................... Essai de résistance aux racines. Synthèse du projet de norme prEN 13948 ........... Composition des substrats ........................................................................................ Précautions à prendre pour repérer les fuites éventuelles avant la pose de la toiture verte ............................................................................................................... Toitures vertes en pente ............................................................................................ Evaluation des performances thermiques. Campagne de mesures menée au CSTC .................................................................................................................... Campagne de mesures acoustiques. Toiture verte à végétation extensive à Saint-Vith ............................................................................................................... Lestage des toitures inversées ................................................................................... Lexiques multilingues ............................................................................................... Liste des abréviations utilisées .................................................................................

51 53 55 57 59 61 63 65 67 70

BIBLIOGRAPHIEs ....................................................................................................................... 71

3

NIT 229 – Septembre 2006

1 1.1

INTRODUCTION BUT DE LA PRÉSENTE NIT

Cette situation constitue un obstacle majeur à la percée réelle des toitures vertes dans notre pays. Les réparations éventuelles s’avèrent difficiles et coûteuses, et découragent plus d’un propriétaire ou maître d’ouvrage. On ne peut que le regretter, car les toitures vertes offrent de nombreux avantages par rapport à une toiture classique : • meilleure gestion de l’eau (grâce à l’égouttage, à l’effet tampon, …) • amélioration de la qualité de la vie (esthétique, accroissement du nombre d’espaces verts, développement du biotope et préservation de la biodiversité) • confort thermique et acoustique accru • protection contre le vieillissement des membranes d’étanchéité et, donc, accroissement de la durée de vie de l’ouvrage.

Une toiture verte est une toiture plate recouverte de végétation et des couches nécessaires au développement de celle-ci (drainage, substrat, ...). Les toitures vertes sont classées en diverses catégories selon leur fonction, le type de couches constitutives et l’usage qui en sera fait. Bien que leur succès soit récent dans notre pays, les toitures vertes ne constituent pas un concept nouveau. Au contraire, leur histoire remonte très loin dans le temps, puisqu’on en retrouve déjà les premières traces au VIIe siècle avant J-C avec les célèbres jardins suspendus de Babylone. Elles ont ensuite sombré dans l’oubli pendant de nombreux siècles et ne feront qu’une timide réapparition à la Renaissance, avant de connaître un développement plus important au début du XXe siècle. A l’époque, le but premier des toitures vertes était l’isolation thermique contre le froid dans les pays nordiques ou contre la chaleur dans les pays du sud. Depuis lors, elles sont surtout répandues dans les pays scandinaves, en Allemagne et aux Pays-Bas.

Une conception et une mise en œuvre rigoureuses (en particulier de l’étanchéité) sont essentielles pour pouvoir profiter pleinement de tous les avantages des toitures vertes et éviter ou, du moins, minimiser des réparations complexes et coûteuses. Le but de la présente NIT est d’étudier les différents types de toiture verte, et de détailler leurs exigences propres. On examinera les avantages et les inconvénients des différents types de toitures vertes, la conception de la toiture plate en vue d’y installer une toiture verte, la conception et la composition des toitures vertes, les ouvrages de raccord et les méthodes d’entretien qui leur sont propres.

Tandis que les toitures vertes commencent à se populariser en Belgique, de nombreuses firmes n’hésitent pas aujourd’hui à se lancer dans ce créneau de marché. Toutefois, ces toitures, une fois achevées, présentent l’inconvénient de rendre le complexe d’étanchéité difficilement accessible, voire totalement inaccessible.

QU’EST-CE

QU’UNE TOITURE PLATE

?

La toiture plate se caractérise par une étanchéité en matériau souple. Malgré son nom, elle n’est pas horizontale, car elle doit avoir une pente d’au moins 2 % (1°). La composition et la réalisation de ce type de toiture sont décrites dans les NIT 191 [5] et 215 [4]. Une fois les travaux (tels que décrits dans la NIT 215) terminés, la toiture plate peut remplir différentes fonctions selon les aménagements que l’on y réalise : • toiture plate inaccessible, sur laquelle on ne circule que pour l’entretien • toiture plate technique, dont l’accès est prévu pour l’entretien du toit et des équipements qui y sont disposés (ventilateurs, ascenseurs, …) • toiture plate accessible, dont l’accès est permis aux piétons • toiture-parking : accessible aux véhicules; on distingue les toitures accessibles seulement aux véhicules légers et celles accessibles également aux véhicules lourds • toiture plate à forte pente : toiture sur laquelle il est impossible de se déplacer sans équipement spécialisé • toiture verte, objet de cette NIT.

4

NIT 229 – Septembre 2006

1.2.1

UN

PEU DE TERMINOLOGIE

1.2.1.1 LES TOITURES-JARDINS OU TOITURES À VÉGÉTATION INTENSIVE ÉLABORÉE

La présente NIT fait appel à un vocabulaire spécifique. Bien que les différents termes soient définis dans le texte, il nous paraît utile de préciser ici quelques définitions afin de faciliter la lecture du document : • types de toitures vertes : – toiture-jardin : toiture verte recouverte de végétation intensive élaborée – toiture-jardin légère : toiture verte recouverte de végétation intensive peu élaborée – toiture végétalisée : toiture verte recouverte de végétation extensive • végétation intensive élaborée : toutes les plantes que l’on peut trouver dans un jardin, telles que gazon, fleurs, arbustes, arbres, … (cf. § 4.5, p. 27) • végétation intensive peu élaborée : gazon et certaines plantes décoratives à croissance lente (cf. § 4.5, p. 27) • végétation extensive : lichens, mousses, sedums et certaines plantes vivaces (cf. § 4.5, p. 27) • substrat : couche dans laquelle la végétation est plantée; par opposition aux sols de jardin (limon, sable, …), il s’agit de mélanges spécialement préparés pour les toitures vertes, de masse volumique plus faible que la terre de jardin classique.

Une toiture-jardin est comparable en tous points à un jardin naturel, si ce n’est qu’il est réalisé sur une toiture plate (ou au-dessus d’un tunnel ou d’une structure souterraine, par exemple). Les toitures-jardins (figure 1) sont caractérisées par : • l’utilisation possible de végétation intensive, c’est-à-dire de gazon, de plantes basses, d’arbustes et d’arbres, à condition de prévoir une épaisseur de substrat suffisante (de l’ordre de 0,25 m au moins) et d’exclure l’usage de certaines plantes présentant un système radiculaire dangereux pour l’étanchéité (cf. § 4.5.3, tableau 7) • le choix quasi illimité de plantes, permettant de créer un espace esthétiquement attrayant (architecture paysagère) • l’accessibilité de la toiture, qui peut ainsi être utilisée à des fins récréatives • un entretien comparable à celui d’un jardin traditionnel • l’utilisation d’un substrat d’épaisseur importante, qui crée une charge permanente élevée (au moins 400 kg/m²); c’est la raison pour laquelle les toitures-jardins peuvent rarement être réalisées dans le cadre d’un projet de rénovation, mais doivent être étudiées dès la phase de conception du bâtiment lors du calcul des fondations et de la structure • un support dont la pente est comprise entre 2 et 10 % (ou entre 1° et 6°).

On évoquera enfin les problèmes de responsabilité et de garantie. A noter que ce document se limite en principe aux toitures dont la pente est inférieure à 15 % (≈ 8,5°), bien qu’il ne soit pas impossible de réaliser une toiture verte d’une pente plus importante (voir Annexe 5, p. 59). On trouvera dans les annexes des informations concernant le choix d’une toiture verte, la composition des substrats, les précautions envisageables pour repérer une fuite éventuelle avant la pose de la toiture verte, et les toitures vertes en pente. Un résumé du projet de norme européenne prEN 13948 relatif à la détermination de la résistance à la pénétration des racines est également proposé, ainsi qu’une présentation des campagnes de mesures menées au CSTC en vue d’évaluer les performances thermiques et acoustiques (Annexe 7, p. 63). Le lecteur intéressé découvrira, en fin d’ouvrage, un lexique des noms de plantes et des termes généraux relatifs aux toitures vertes.

1.2

CLASSIFICATION SELON L’ASPECT ET L’UTILISATION

Fig. 1 Toiture à végétation intensive élaborée, dite aussi toiture jardin.

LES DIFFÉRENTS TYPES DE TOITURES VERTES

Les toitures vertes sont classées selon leur aspect, leur utilisation et le type de végétation ou selon la nature et le nombre de couches constitutives.

5

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1.2.1.2 LES TOITURES-JARDINS ‘LÉGÈRES’ OU TOITURES À VÉGÉTATION INTENSIVE PEU ÉLABORÉE Les toitures-jardins légères (figure 2) forment un compromis entre la toiture-jardin et la toiture végétalisée : • les épaisseurs de substrat sont réduites afin de limiter le poids • tous les types de végétation sont envisageables, à l’exception des arbres ou arbustes de trop grande taille ou développant un système racinaire dangereux (cf. tableau 7, p. 31) • la création d’un espace esthétiquement attrayant est possible dans la limite des plantes utilisables • la toiture est accessible • l’entretien est comparable à celui d’un jardin traditionnel présentant une végétation identique • la réalisation en rénovation est parfois possible suivant la nature du support • la pente de la toiture est habituellement comprise entre 2 et 58 % (1 à 30°). Si la pente est plus importante, des dispositifs spécifiques de retenue des terres doivent être prévus; au-delà de 15 % (8,5°), il y a lieu de tenir compte du fait que la circulation devient difficile et que la toiture ne se prête plus à un usage récréatif.

Fig. 3 Toiture végétalisée ou à végétation extensive.

• une végétation à croissance libre (ou ‘sauvage’) et d’aspect inorganisé • un accès en général inexistant ou tout au moins fort limité, sauf aménagement spécial prévu à cet effet (dalles sur plots) • un entretien réduit au contrôle annuel des évacuations d’eau à la fin de l’automne et à la suppression des plantes indésirables • un usage possible en rénovation sur quasiment tous les types de support, vu les faibles épaisseurs de substrat et donc le faible poids (60 kg/m² en moyenne, avec un maximum de 100 kg/m²) • un support d’une pente comprise entre 2 et 70 % (1 à 35°). Au-delà de 35°, des dispositifs spéciaux d’ancrage doivent être prévus; il y a lieu de tenir compte du fait que, pour des pentes supérieures à 15 % (8,5°), la circulation devient difficile.

1.2.1.4 EN RÉSUMÉ Le tableau 1 résume les caractéristiques des trois types de toitures vertes. Ces dernières sont en outre schématisées à la figure 4.

Fig. 2 Toiture à végétation intensive peu élaborée (gazon) ou toiture-jardin légère.

1.2.2 1.2.1.3 LES TOITURES VÉGÉTALISÉES OU TOITURES À VÉGÉTATION EXTENSIVE

CLASSIFICATION SELON LA COMPOSITION

La classification du § 1.2.1 permet de fixer les idées quant au type et à l’usage des différentes toitures vertes. Elle est idéale pour les architectes et les maîtres d’ouvrage désireux de faire un choix parmi l’offre proposée.

La toiture végétalisée (figure 3) se caractérise par : • l’utilisation d’une végétation extensive, c’est-àdire des plantes du type mousses, sedums et certaines plantes vivaces. Cette végétation est plantée dans un substrat spécialement formulé pour ne nécessiter qu’une épaisseur très faible, de l’ordre de quelques dizaines de millimètres, et ne demander aucun apport d’eau ou d’engrais; dans certains cas, la végétation peut être fournie sous forme de tapis précultivés

Une autre manière de raisonner, plus technique, consiste à considérer le nombre de couches et leur fonction spécifique; on distingue alors : • les systèmes monocouches : la végétation est directement plantée dans une couche de sub-

6

NIT 229 – Septembre 2006

Tableau 1 Distinction entre toiturejardin, toiturejardin légère et toiture végétalisée.

VÉGÉTATION INTENSIVE

VÉGÉTATION EXTENSIVE

CARACTÉRISTIQUES Toiture-jardin

Toiture-jardin légère

Toiture végétalisée

≥ 0,25 m

entre 0,10 et 0,25 m

≤ 0,1 m

≥ 400 kg/m²

100 à 400 kg/m²

30 à 100 kg/m²

Oui

Oui

Non (*)

Pente indicative usuelle du support

2 à 10 % (1 à 6°)

2 à 58 % (1 à 30°)

2 à 70 % (1 à 35°)

Entretien de la végétation

Important

Moyen

Limité

Souvent impossible A étudier

Parfois A étudier

Oui Oui

Epaisseur indicative des couches au-dessus de l’étanchéité Charge permanente et poids propre approximatifs de la toiture verte (saturée) Accessibilité

Réalisation en rénovation en bâtiment neuf

V É G É TAT I O N

INTENSIVE

VÉGÉTATION EXTENSIVE

Toiture végétalisée

○

Toiture-jardin légère

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

○

Toiture-jardin

○

○

(*) Sauf aménagement supplémentaire.

○ ○ ○ ○

○

○

○

○

○

○

;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ○

Couche filtrante

○

Couche de drainage Couche de protection mécanique et/ou film de polyéthylène Etanchéité Isolation thermique

;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;

○

Substrat

○

○

○

Végétation

○

○

○

Pare-vapeur éventuel

○

○

○

○

Support et pente

Fig. 4 Représentation schématique d’une toiture-jardin, d’une toiture-jardin légère et d’une toiture végétalisée.

strat, elle-même directement posée sur l’étanchéité; cette solution est à déconseiller en raison des problèmes qui risquent de se poser à terme (absence de drainage, colmatage des avaloirs, …) • les systèmes bicouches composés d’un substrat et d’une couche de drainage, séparés en général

par une couche filtrante • les systèmes tricouches comportant en outre un réservoir d’eau, séparé ou intégré dans la couche de drainage ou de substrat, dans lequel les plantes peuvent trouver l’eau nécessaire en période de sécheresse.

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NIT 229 – Septembre 2006

2

AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES TOITURES VERTES

Les toitures vertes offrent incontestablement de nombreux avantages, qu’il s’agisse d’une meilleure qualité de la vie, du maintien de la biodiversité, d’une meilleure gestion de l’eau, de l’amélioration du confort thermique et acoustique ou de la longévité accrue de l’étanchéité. Mais toute médaille a son revers. Dans certains cas, le législateur impose des mesures spécifiques afin de garantir la sécurité incendie. Il faut également considérer avec attention l’augmentation de la charge au sol. Les toitures vertes exigent en outre un entretien rigoureux et un choix judicieux de la végétation. Enfin, leur mise en place doit être réalisée avec professionnalisme en veillant particulièrement aux divers ouvrages de pénétration et de raccord.

2.1

UNE VASTE GAMME D’AVANTAGES

2.1.1

QUALITÉ DE LA VIE ET BIODIVERSITÉ

truire certaines espèces animales (insectes, grenouilles, hérissons, …). Or, dès qu’une espèce disparaît, un certain nombre d’espèces dont la survie dépendait de celle disparue (comme source de nourriture, par exemple) disparaissent à leur tour. C’est le concept de biodiversité : les différentes espèces animales et végétales sont liées entre elles et ne peuvent survivre les unes sans les autres.

Les toitures vertes ont un impact positif sur la qualité de la vie, principalement pour des raisons esthétiques. Car le plaisir des yeux compte aussi : dans certains quartiers peu favorisés en espaces verts ou dans des immeubles à appartements, elles apportent la touche de verdure nécessaire pour donner aux habitants l’impression d’un environnement plus naturel (figure 5). Les toitures vertes ont également des effets positifs sur la qualité de l’air (absorption de gaz et de poussières, restitution d’humidité à l’atmosphère, température de l’air) et le développement du biotope animal et végétal.

Ce phénomène de disparition d’espèces se produit aussi dans les villes, où le pourcentage d’espaces verts diminue. La création d’un nombre suffisant de toitures vertes offrirait des ‘points’ de passage ou de repos qui limiteraient le dépeuplement des animaux et des végétaux.

2.1.2

Ce dernier point a fait l’objet d’une étude par la région Nord - Pas-de-Calais en France [10]. Celle-ci révèle que le bétonnage systématique des chemins de campagne et le développement intensif de l’agriculture dans cette région ont eu pour effet de dé-

GESTION OPTIMALE DE L’EAU

2.1.2.1 EGOUTTAGE La toiture verte exerce deux actions sur l’égouttage : elle diminue la quantité totale d’eau pluviale rejetée et réduit en même temps le débit de pointe

Fig. 5 Impact d’une toiture verte sur le cadre de vie.

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des averses. Ce dernier effet permet de délester le réseau d’égouttage et de diminuer la fréquence des inondations dans ses parties sensibles.

que la toiture à végétation intensive. Même si la toiture verte n’a pas le temps d’évaporer l’eau de pluie en raison de l’intensité de l’averse et que la plupart de l’eau est rejetée, l’évacuation se déroule de manière beaucoup plus uniforme et le débit de pointe ne monte pas aussi haut que sur une toiture normale (l’évacuation de l’eau commence plus tard que sur une toiture nue, mais se poursuit plus longtemps après l’averse).

L’influence de la toiture verte sur l’amortissement du débit de pointe est illustrée à la figure 6, qui montre les débits évacués par deux toitures vertes et une toiture traditionnelle lors d’un orage violent. On constate que la toiture traditionnelle évacue un débit de pointe de l’ordre de 0,84 l/min.m², alors que la toiture verte à végétation intensive, avec une couche de substrat de 20 cm, évacue seulement 0,22 l/min.m². Ce processus démarre en outre plus d’un quart d’heure plus tard que sur la toiture nue. On peut dès lors en conclure que la toiture verte diminue et postpose les débits de pointe.

La figure 7 illustre l’impact des toitures vertes sur la quantité totale d’eau évacuée durant un certain laps de temps. Sur une période d’environ dix mois, la toiture traditionnelle évacue 837 l/m², alors que les toitures à végétation intensive munies d’un substrat de 14 cm et de 20 cm évacuent respectivement 439 et 412 l/m², soit une réduction de l’ordre de 50 %. Durant certaines périodes, les toitures vertes ne débitent même pas d’eau du tout, comme par exemple du 30 août 2002 au 7 octobre 2002 et du 13 mars 2003 au 16 mai 2003.

Ce graphique illustre également le fait que différentes toitures vertes se comportent de façon distincte : la toiture extensive avec un substrat de 4 cm emmagasine l’eau, mais l’évacue plus rapidement 0,9 0,8 Débit d’évacuation (l/m2.min)

Fig. 6 Débit d’évacuation de l’eau de pluie lors d’un violent orage sur une toiture extensive de 4 cm, une toiture intensive de 20 cm et une toiture plate nue.

0,7

toiture nue toiture intensive 20 cm toiture extensive 4 cm

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 13h26

14h24

15h21

16h19

Temps 1000 900 Débit d’évacuation cumulé (l/m2)

Fig. 7 Mesures du débit d’évacuation effectuées par le CSTC : comparaison entre une toiture plate traditionnelle, une toiture intensive de 20 cm et une toiture intensive de 14 cm.

800

toiture nue toiture intensive 20 cm toiture intensive 14 cm

700 600 500 400 300 200 100 0 1/7/02

20/8/02

9/10/02

28/11/02

17/1/03

8/3/03

Dates

9

NIT 229 – Septembre 2006

27/4/03

16/6/03

2.1.2.2 QUALITÉ DE L’EAU ÉVACUÉE

part, par la faible épaisseur des couches constitutives et, d’autre part, par leurs caractéristiques thermiques intrinsèques réduites, étant donné que la haute contenance en eau du substrat et du drainage nuit au pouvoir isolant de la toiture verte. Vu son épaisseur plus élevée, la toiture verte à végétation intensive présente une inertie thermique non négligeable qui permet, dans certains cas, de réduire les pointes de consommation énergétique du bâtiment (voir Annexe 7, p. 63).

L’eau de pluie qui percole au travers d’une toiture verte entre en contact avec les différentes couches qui la constituent. Ce faisant, elle se charge de matières, organiques ou non, en suspension ou en solution, qui sont de nature à colorer l’eau (teinte brun jaune, par exemple). Le type de matières susceptibles de pénétrer dans l’eau et leur concentration dépendent de la composition de la toiture verte et des substances présentes dans le substrat.

En été, outre une résistance thermique et une inertie thermique accrues, la toiture verte offre un autre avantage. Grâce à la végétation, la surface de la toiture absorbe en effet moins de rayonnement solaire qu’une toiture plate conventionnelle. Cette réduction des apports solaires au travers de la toiture est notamment fonction du type de végétation et de la densité de son feuillage.

Cet ‘enrichissement’ de l’eau diffère par conséquent en fonction du type de toiture. Il ne s’agit apparemment pas d’un phénomène transitoire (l’enrichissement ne se produit pas seulement au début) : toute utilisation de ce type d’eau nécessitera, le cas échéant, un traitement approprié. Si l’eau doit être utilisée pour la chasse de WC, la lessive ou le nettoyage, il y a lieu d’avoir recours à un filtre de charbon actif afin d’en corriger la couleur et de réduire la charge en matières organiques. Précisons toutefois qu’un tel traitement n’offre pas une garantie d’épuration totale et ne permet en aucune manière d’obtenir de l’eau potable ! Au cas où d’autres usages sont envisagés, il convient de recourir à un traitement approprié.

2.1.3

La végétation permet également un refroidissement naturel par effet d’‘évapotranspiration’. Ce processus par lequel l’eau s’évapore par les feuilles des plantes peut engendrer une diminution de la température de l’air sous la végétation de plusieurs degrés par rapport à la température de l’air ambiant. L’ensemble de ces facteurs contribue à augmenter le confort thermique du bâtiment et à réduire la consommation énergétique d’un éventuel système de climatisation (voir Annexe 6, p. 61).

UN CONFORT ACCRU DANS LE BÂTIMENT

2.1.3.1 CONFORT THERMIQUE ET CONSOMMATION D’ÉNERGIE

2.1.3.2 CONFORT ACOUSTIQUE A. ISOLATION

L’inertie thermique de la toiture verte, son comportement thermique, le processus d’évaporation qu’elle génère et la protection fournie par la végétation vis-à-vis du rayonnement solaire incident ont pour effet de réduire les besoins en énergie et/ou d’augmenter le confort thermique du bâtiment. L’importance de ces phénomènes dépend évidemment du type de toiture verte, du nombre de couches constitutives et de leur épaisseur.

AUX BRUITS AÉRIENS

Le niveau de pression acoustique à l’intérieur d’un bâtiment est fonction de plusieurs facteurs, par exemple : • niveau de pression acoustique à l’extérieur • volume du local à protéger • isolation acoustique de l’enveloppe • défauts d’isolation • surface des différentes parties de l’enveloppe • absorption ou revêtement du local • transmissions latérales, etc.

La détermination des performances thermiques d’une toiture verte est une matière complexe. Ce type d’ouvrage est sujet non seulement à un transfert de chaleur, mais également à un transfert d’humidité au travers des différentes couches constitutives. Ses performances thermiques, variables dans le temps, sont fonction de la végétation, de la contenance en eau du substrat, du drainage, etc. De plus, les valeurs de conductivité thermique des couches constitutives ne sont bien souvent pas connues avec précision.

Cependant, c’est essentiellement l’isolation acoustique de la toiture qui joue un rôle crucial dans la performance acoustique globale de l’enveloppe du bâtiment. Pour de plus amples informations à ce sujet, on consultera les publications du CSTC (www.cstc.be ou www.normes.be). A noter toutefois que le recours à un spécialiste est vivement conseillé si l’on souhaite obtenir des toitures dotées de très hautes performances acoustiques.

En période hivernale, le complément apporté à l’isolation thermique de la toiture est faible dans le cas d’une végétation extensive. Ceci s’explique, d’une

La mise en place d’une toiture verte ne peut avoir qu’une influence favorable sur le confort acousti-

10

NIT 229 – Septembre 2006

COMMENT

CALCULE-T-ON LA RÉSISTANCE THERMIQUE

En l’absence de données précises concernant les caractéristiques thermiques des différentes couches de la toiture, les valeurs sécuritaires suivantes peuvent être utilisées pour calculer la résistance thermique de la toiture verte. Ces valeurs diffèrent selon la période de l’année (été/hiver) et l’objectif du calcul de la performance thermique (dimensionnement d’un système ou détermination d’une consommation énergétique moyenne).

Tableau 2 Valeurs par défaut de la conductivité thermique équivalente du substrat de la toiture verte. λtoit-verte

PARAMÈTRE

EN HIVER

λtoit-verte

EN ÉTÉ

Dimensionnement des systèmes de chauffage/climatisation

3 W/[mK]

2 W/[mK]

Consommation d’énergie et confort thermique

2 W/[mK]

1,5 W/[mK]

Sur la base de ces données, nous avons calculé le coefficient de transmission thermique U de quelques types de toitures vertes dites chaudes répondant aux réglementations thermiques régionales (soit une valeur U d’au moins 0,4 W/m².K). Suivant les normes NBN EN ISO 6946, NBN B 62-002 (révision 2006) et les STS 08.82, nous avons appliqué les formules suivantes : Rtot = Rsi + R1 + R2 + … + Risol + … + Rn + Rse + R corr U = 1 / Rtot Uc = U + ΔUg + ΔUf + ΔUr dans lesquelles Rtot = résistance thermique de l’élément de construction Rsi = résistance thermique d’échange de la surface intérieure (selon la norme NBN EN ISO 6946) R1, R2, Rn = résistance thermique de calcul des différentes couches Risol = résistance thermique déclarée du produit d’isolation dans l’épaisseur concernée Rse = résistance thermique d’échange de la surface extérieure (selon la norme NBN EN ISO 6946) Rcorr = facteur de correction (-0,10 m².K/W) correspondant aux tolérances de mise en œuvre de l’élément de construction U = coefficient de transmission thermique (valeur U) Uc = valeur corrigée du coefficient de transmission thermique (selon la norme NBN EN ISO 6946) ΔUg = majoration de la valeur U applicable aux discontinuités de la couche d’isolation (selon la norme NBN EN ISO 6946); sa valeur est nulle si l’isolant est posé conformément à l’agrément technique ATG ΔUf = majoration de la valeur U applicable aux fixations de la couche d’isolation (selon la norme NBN EN ISO 6946); en l’absence de fixation mécanique, sa valeur est nulle ΔUr = majoration de la valeur U pour les compositions de toitures inversées (selon la norme NBN EN ISO 6946); voir § 3.5, p. 18.

Tableau 3 Exemple de calcul de la résistance thermique d’une toiture verte (de type toiture chaude) (*). TOITURE VERTE LÉGÈRE INTENSIVE (substrat ± 15 cm)

TOITURE VERTE INTENSIVE (substrat ± 25 cm)

TOITURE EXTENSIVE (substrat ± 8 cm)

Valeur U nécessaire : ≤ 0,4 W/m².K avec isolation pour toiture chaude Substrat - épaisseur 0,25 m : λ = 2 W/m.K → R = 0,13 m.K/W Drainage - épaisseur 0,02 m : λ = 2 W/m.K → R = 0,01 m.K/W Etanchéité - épaisseur 0,004 m : λ = 0,23 W/m.K → R = 0,02 m.K/W Isolation du toit : selon la valeur λ indiquée à la figure 8 → R ≥ 1,91 m.K/W Béton de pente + pare-vapeur - ép. 0,06 m : λ = 0,17 W/m.K → R = 0,35 m.K/W Support en béton - épaisseur 0,15 m : λ = 1,7 W/m.K → R = 0,09 m.K/W

Substrat - épaisseur 0,15 m : λ = 2 W/m.K → R = 0,08 m.K/W Drainage - épaisseur 0,02 m : λ = 2 W/m.K → R = 0,01 m.K/W Etanchéité - épaisseur 0,004 m : λ = 0,23 W/m.K → R = 0,02 m.K/W Isolation du toit : selon la valeur λ indiquée à la figure 8 → R ≥ 1,96 m.K/W Béton de pente + pare-vapeur - ép. 0,06 m : λ = 0,17 W/m.K → R = 0,35 m.K/W Support en béton - épaisseur 0,15 m : λ = 1,7 W/m.K → R = 0,09 m.K/W

Substrat - épaisseur 0,08 m : λ = 2 W/m.K → R = 0,04 m.K/W Drainage - épaisseur 0,02 m : λ = 2 W/m.K → R = 0,01 m.K/W Etanchéité - épaisseur 0,004 m : λ = 0,23 W/m.K → R = 0,02 m.K/W Isolation du toit : selon la valeur λ indiquée à la figure 8 → R ≥ 2,0 m.K/W Béton de pente + pare-vapeur - ép. 0,06 m : λ = 0,17 W/m.K → R = 0,35 m.K/W Support en béton - épaisseur 0,15 m : λ = 1,7 W/m.K → R = 0,09 m.K/W

0,8 Valeurs λD de l’isolation de toiture

Valeur U (W/m2.K)

0,7

0,045 W/m.K

0,6

0,035 W/m.K 0,5 0,4

0,025 W/m.K ✸

✸ limite supérieure de la plupart des règlements thermiques

0,3 0,2 0,1 30 40 50

60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Epaisseur d’isolation (mm)

Fig. 8 Epaisseur d’isolation nécessaire (toiture chaude) pour atteindre U = 0,4 W/m².K

(*) Dans le cas d’une toiture inversée avec isolant XPS, il y a lieu de prendre en compte également une valeur ΔUr (§ 3.5, p. 18), sans appliquer aucune autre correction sur les tolérances d’exécution (autrement dit : Rcorr = 0).

11

NIT 229 – Septembre 2006

?

que. Le couvert végétal représente en effet une certaine masse (≥ 30 kg/m2) qui renforce considérablement celle de la toiture d’origine ou de la structure portante. En principe, deux systèmes peuvent être envisagé : le complexe de toiture simple ou le système masse-ressort-masse.

Les toitures lourdes à l’origine, composées d’éléments en matériaux pierreux tels que dalles de béton, hourdis, poutrains et entrevous lourds en béton de seconde phase, etc., offrent un bon confort acoustique (> 40 dB). Selon la loi de masse, l’isolation aux bruits ne peut être améliorée valablement que grâce à une masse de substrat particulièrement importante. Ainsi, le doublement de la masse surfacique initiale ne se traduira que par un gain d’isolation de quelques décibels (< 6 dB).

❒ COMPLEXE DE TOITURE SIMPLE Une telle toiture se caractérise par des jonctions rigides entre les différentes couches constitutives. Un doublement de la masse surfacique se traduit par un accroissement théorique de l’isolation aux bruits aériens de 6 dB. Il est évident que, pour un gain d’isolation équivalent, l’amélioration d’une toiture lourde à l’origine exigera un accroissement plus important de la masse (couvert végétal plus important). Il est à noter que, pour atteindre une performance acoustique déterminée, il convient d’augmenter la masse surfacique jusqu’à une valeur donnée (voir figure 9) et ce, en respectant la capacité portante maximale de la structure et sa hauteur disponible.

Quant aux toitures légères à l’origine (bois ou métal), leur masse surfacique réduite ne permet généralement d’atteindre qu’une faible isolation acoustique. Un couvert végétal assez léger (≥ 30 kg/m2) conduira à un accroissement relatif notable de la masse surfacique initiale et selon la loi de masse, à une amélioration sensible de l’isolation acoustique (l’isolation que l’on peut espérer atteindre en fonction de la masse surfacique totale est donnée dans le graphique de la figure 9). Toutefois, en raison de la capacité portante limitée de ce type de toiture, la mise en place d’un couvert végétal ne produira jamais une masse surfacique supplémentaire suffisante pour atteindre une isolation acoustique réellement performante.

Appliquons, par exemple, les données du diagramme de la figure 9 au cas d’une toiture légère et d’une toiture lourde : • une toiture légère d’une masse surfacique initiale de 40 kg/m2 présente généralement une isolation acoustique d’environ 30 dB. Si on y installe une toiture verte à végétation extensive d’environ 50 kg/m2, on obtient une masse surfacique totale de 90 kg/m2, ce qui permet d’atteindre une isolation acoustique d’environ 35 dB • une toiture lourde de 300 kg/m2 peut prétendre à une isolation acoustique d’environ 50 dB. En la dotant d’une végétation intensive de quelque 400 kg/m2, l’isolation acoustique pourra atteindre 60 dB environ, soit une amélioration de 10 dB (masse surfacique totale de ± 700 kg/m2).

❒ SYSTÈME MASSE-RESSORT-MASSE L’installation de végétation sur une structure dotée de jonctions souples aura pour conséquence d’assourdir à la fois les bruits aériens et les bruits de choc transmis à la structure sous-jacente. A masse surfacique équivalente, un tel système présente des performances acoustiques supérieures à celles d’une paroi simple (dotée de couches intermédiaires rigides). L’isolation acoustique résulte, dans ce cas, moins de la masse de la construction que de la disjonction réalisée entre le couvert végétal et la structure portante. En pratique, cette disjonction est généralement réalisée à hauteur de l’isolation thermique, à l’aide de laine minérale, de polystyrène expansé, de polyuréthanne, de polystyrène extrudé ou de verre cellulaire (par ordre décroissant d’efficacité). En raison du couvert végétal, la densité du produit souple doit être adaptée au lestage qui y sera posé. L’isolant ne peut être ni trop souple (pour éviter qu’il ne soit écrasé), ni trop rigide (pour permettre une jonction suffisamment souple).

Isolation acoustique globale [dB]

80 70 700 kg/m2

60 300 kg/m2

50 40 40 kg/m2

30 20 10

TOITURES LÉGÈRES

10

90 kg/m2

TOITURES LOURDES

20 50 100 200 500 Masse par unité de surface [kg/m2]

1000

Fig. 9 Isolation aux bruits aériens en fonction de la masse surfacique : relation empirique dans le cas de parois simples.

12

Une toiture verte ainsi ‘dissociée’ peut également être installée sur une structure portante indépendante (en bois ou en métal) posée au-dessus de la structure portante existante. La réalisation d’un minimum de points de jonction souples avec la structure sous-jacente et le remplissage de l’espace

NIT 229 – Septembre 2006

2.1.4

intermédiaire à l’aide d’un matériau absorbant poreux à cellules ouvertes (du type laine minérale) conduiront à une isolation acoustique très performante. Toutefois, pour des raisons liées à la physique du bâtiment, une toiture à structure dissociée demande une étude particulière.

La membrane d’étanchéité de la toiture verte est protégée du rayonnement solaire – et donc des rayons ultraviolets (UV) et infrarouges –, de la grêle, ainsi que des changements brusques de température (tels que ceux occasionnés lors d’un orage au cours d’une journée d’été chaude). La durée de vie de la membrane d’étanchéité s’en trouvera par conséquent prolongée, pour autant qu’elle résiste aux racines et aux micro-organismes.

Enfin, on peut également considérer un complexe toiture existant doté d’un gîtage en bois et d’une finition en sous-face comme une structure à double paroi. Toutefois, l’effet positif de la double paroi est dans ce cas souvent neutralisé par les jonctions rigides situées au droit des gîtes, entre la partie supérieure (par exemple, panneaux OSB + étanchéité) et la finition en sous-face (planches en bois, par exemple). Ce type de structure a fait l’objet d’une campagne de mesure in situ dont les principaux résultats sont présentés à l’Annexe 7 (p. 63).

B. BRUITS

Sur les diagrammes des figures 10 et 11, on voit très nettement que la température de la membrane d’étanchéité est plus stable sur une toiture verte. Au cours d’une journée d’été chaude, elle reste pratiquement constante sur la toiture verte à végétation intensive, tandis que, sur la toiture plate non protégée, elle varie pratiquement de 60 °C (pour atteindre un maximum de l’ordre de 70 °C en milieu d’après-midi !).

DE CHOC DUS AUX PRÉCIPITATIONS

En matière d’isolation aux bruits de choc, les exigences applicables aux toitures ne sont généralement pas très contraignantes, vu l’impact mécanique limité de ce type de bruit. Toutefois, le bruit généré par le choc de la pluie ou de la grêle sur une couverture rigide (surtout métallique) peut constituer une gêne pour les occupants. Un couvert végétal flexible permettra d’y remédier, en assurant un amortissement efficace du bruit à la surface.

2.2

QUELQUES INCONVÉNIENTS

2.2.1

SÉCURITÉ INCENDIE

Dans le cas où la toiture verte doit répondre à des exigences en matière d’incendie, il y a lieu de faire une distinction entre : • la résistance au feu du complexe toiture (exigences structurelles relatives au plancher support) • et le comportement au feu des matériaux de finition.

Sur les toitures ‘circulables’ telles que les terrasses et les chemins de circulation, les bruits de pas, le grincement des meubles de jardin tirés à même le sol, etc. provoquent également une gêne acoustique. Cette problématique n’est pas abordée dans la présente NIT; pour de plus amples informations à ce sujet, le lecteur consultera les publications du CSTC consacrées aux sols ‘flottants’.

Il convient également de tenir compte du fait que la toiture peut être exposée au feu d’un côté ou des deux côtés à la fois. 70

80 toiture nue température extérieure toiture intensive toiture extensive

60

60 Température (°C)

Température (°C)

70

50 40 30

40 30 20

10

10

0 3h

6h

9h

12h Heures

15h

18h

21h

toiture nue température extérieure toiture intensive toiture extensive

50

20

0h

LONGÉVITÉ ACCRUE DE L’ÉTANCHÉITÉ

0 11/02 12/02 1/03

0h

2/03

3/03 4/03 Dates

5/03

6/03

7/03

8/03

Fig. 11 Fluctuation journalière de la température de la membrane d’étanchéité au cours d’une année (mesures effectuées à la station expérimentale du CSTC).

Fig. 10 Températures de la membrane d’étanchéité, un jour d’été chaud, sur une toiture plate nue, une toiture à végétation extensive et une toiture à végétation intensive.

13

NIT 229 – Septembre 2006

2.2.1.1 OBLIGATIONS LÉGALES

tion qui ont une incidence sur l’apparition et la propagation du feu : • potentiel calorifique • inflammabilité • capacité de propagation des flammes • émission calorifique • production de fumée • opacité des fumées, etc.

Le législateur belge impose des mesures de prévention des incendies et des explosions dans les bâtiments neufs (AR du 7/7/94 modifié par les AR du 19/12/97 et du 4/4/03). Cette réglementation s’applique également, dans bien des cas, aux toitures vertes. Les paramètres suivants doivent être pris en considération : • résistance au feu (Rf) des éléments • réaction au feu des matériaux de finition • résistance du complexe toiture à l’exposition extérieure au feu. ❒

RÉSISTANCE AU FEU

(Rf)

La réaction au feu d’un matériau est liée à sa capacité à nourrir un incendie. Les matériaux sont classés en sept catégories (A1, A2, B, C, D, E et F) définies dans la norme NBN EN 13501-1 [22]. Il existe également des listes officielles de matériaux non combustibles (2).

DES ÉLÉMENTS DE

CONSTRUCTION

❒ RÉSISTANCE Définie dans la législation comme le temps durant lequel un élément de construction satisfait simultanément aux critères de stabilité (R), d’étanchéité aux flammes (E) et d’isolation thermique (I) (1), cette exigence diffère en fonction de la hauteur du bâtiment (figure 12). Fig. 12 Hauteur des bâtiments bas, élevés et moyens.

Celle-ci est définie dans la législation comme l’évaluation du comportement de la surface extérieure d’un complexe toiture exposé à des brandons enflammés. A cet effet, on teste notamment la propagation des flammes à la surface du toit et sous celleci, ainsi que la pénétration du feu dans les couches inférieures. La face extérieure du complexe toiture est classée dans la catégorie BROOF (tx), ... ou FROOF (tx) en fonction des résultats obtenus suivant l’une des quatre méthodes d’essai (3). Il existe également des listes officielles de matériaux réputés suffisamment résistants à l’exposition extérieure au feu (4).

h > 25 m

BÂTIMENT

ÉLEVÉ

2.2.1.2 ASPECTS PARTICULIERS DE LA SÉCURITÉ INCENDIE

10 m ≤ h ≤ 25 m

BÂTIMENT MOYEN

Déterminer les propriétés d’une toiture verte en matière d’incendie est une tâche particulièrement ardue, d’autant plus que la végétation, composée de divers types de plantes, est tributaire des variations saisonnières. Il n’est en outre pas possible d’établir un parallèle avec les prescriptions en matière d’incendie en vigueur dans le secteur de l’horticulture et de la sylviculture, celles-ci étant limitées exclusivement aux parcs naturels et aux landes. La toiture verte peut néanmoins être conçue de manière à réduire les risques d’incendie à un minimum tout en satisfaisant aux réglementations.

h < 10 m

BÂTIMENT

❒ RÉACTION

DU COMPLEXE TOITURE À L’EXPOSI-

TION EXTÉRIEURE AU FEU

BAS

AU FEU DES MATÉRIAUX

Celle-ci est définie dans la législation comme l’ensemble des propriétés d’un matériau de construc-

(1) Cf. norme belge NBN 713-020 + addenda (Rf en heures) et la nouvelle classification européenne (REI en minutes) selon la NBN EN 13501-2. (2) Décision de la Commission européenne du 26 septembre 2000 (2000/605/CE) modifiant la décision 96/603/CE établissant la liste des produits appartenant aux classes A ‘Aucune contribution à l’incendie’ prévues dans la décision 94/611/CE en application de l’article 20 de la directive 89/106/CEE du Conseil relative aux produits de construction. Bruxelles, Journal Officiel de l’Union européenne, 12/10/2000. (3) Nouvelle classification européenne de la résistance à l’exposition extérieure au feu (NBN EN 13501-5 (BROOF(tx), …), testée selon l’une des quatre méthodes d’essai définies dans la NBN ENV 1187. (4) Liste européenne ‘deemed to satisfy to external fire exposure’ (décision de la Commission 2000/553/CE).

14

NIT 229 – Septembre 2006

(dalles en matériaux pierreux, sable, etc.). On crée ainsi un compartimentage des zones d’incendie. Ces zones incombustibles, généralement combinées à des chemins d’accès, des allées d’entretien et des voies de circulation, sont aménagées en bordure du toit ou à la jonction avec d’autres éléments de construction. Sur une toiture à végétation extensive, leur largeur se situe entre 50 et 100 cm. Les toitures à végétation intensive nécessitent des zones plus larges, selon la nature et la hauteur des plantations • de couches de substrat composées de matériaux incombustibles d’épaisseur suffisante (6 cm au minimum).

C’est la raison pour laquelle il convient d’examiner dès le stade du projet : • si la toiture est exposée au risque d’incendie d’un seul côté ou des deux côtés à la fois • quelle sera la capacité portante de l’ouvrage durant un laps de temps déterminé en cas d’incendie • quels sont les endroits à l’intérieur de l’ouvrage susceptibles de voir un feu et de la fumée apparaître et se propager • comment évacuer efficacement les occupants (et où apposer la signalisation) • par quels moyens les équipes d’intervention pourront lutter au mieux et en toute sécurité contre un éventuel incendie • quels sont les lieux les plus appropriés pour installer un système de détection de fumée ou d’incendie, des dévidoirs ou des extincteurs (combinés éventuellement au système d’extinction automatique existant).

❒ COMMENT

EXPOSÉ À UN INCENDIE VENANT DE L’INTÉRIEUR DU BÂTIMENT

RÉPONDRE AUX EXIGENCES RELATIVES

AUX SURFACES EXPOSÉES À UN FEU EXTÉRIEUR

?

Le plancher support doit être conçu et mis en œuvre de manière à présenter une certaine valeur Rf (ou R et REI).

Deux questions essentielles se posent. ❒ COMMENT

RÉPONDRE AUX EXIGENCES RELATIVES

AU SUPPORT DE TOITURE LORSQUE CELUI-CI EST

• Bâtiments bas : selon la réglementation, en cas d’incendie, la structure du toit doit avoir une stabilité au feu d’une demi-heure (Rf ½ h ou R 30). Cette prescription ne s’applique pas si la toiture est protégée du côté intérieur par un élément de construction Rf ½ h (R 30). • Bâtiments moyens : l’AR impose, pour les toitures plates ou les toitures en pente légère (max. 10°), une stabilité au feu d’une heure (R 60). • Bâtiments élevés : le législateur prévoit que les toitures doivent présenter une résistance au feu de deux heures (REI 120). En effet, dans les bâtiments élevés, chaque cage d’escalier donne accès au toit et une évacuation par ce dernier doit pouvoir être assurée (exigences d’étanchéité aux flammes et d’isolation thermique en plus de la résistance au feu).

?

Conformément à la législation, les surfaces extérieures doivent être recouvertes de matériaux répondant à la classe de réaction au feu A1 (NBN S 21-203) ou BROOF(t1) (NBN EN 13501-5). On ne peut évidemment pas tester la végétation proprement dite. Toutefois, pour pouvoir répondre aux divers scénarios d’incendie possibles (tels que ceux représentés à la figure 13), on peut envisager de doter la toiture verte : • de zones de végétation scindées par des surfaces composées de matériaux inertes inorganiques

Compartimentage des zones d’incendie.

Fig. 13 Représentation de divers scénarios d’incendie extérieur.

15

NIT 229 – Septembre 2006

Rf 1 h

Rf 2 h

Rf 1 h Annexe du bâtiment ou autre édifice

BÂTIMENT

5m h ≥ 25 m

10 m ≤ h < 25 m

5m

Rf 2 h Annexe du bâtiment ou autre édifice

BÂTIMENT

MOYEN

ÉLEVÉ

Fig. 14 Résistance au feu d’une toiture : exemple d’un bâtiment moyen et d’un bâtiment élevé.

En ce qui concerne le compartimentage et la propagation du feu de l’extérieur à l’intérieur (cf. portes de terrasse et vitrages), il y a lieu d’examiner au stade du projet dans quelle mesure il convient de réaliser les zones de toiture en matériaux incombustibles (euroclasse A1) ou d’installer des écrans anti-rayonnement (déjà exigés pour les lanterneaux). Si, comme dans les schémas de la figure 14, les façades vitrées d’un bâtiment moyen ou élevé donnent directement accès à la toiture d’une partie de l’immeuble située en contrebas, la structure portante de cette toiture doit avoir une résistance au feu de 1 heure (bâtiment moyen) ou de 2 heures (bâtiment élevé) et ce, sur une distance minimum de 5 m à partir de la façade vitrée. Aucune pénétration en toiture (lanterneau, débouché de fumée, ventilateur, etc.) ne peut dès lors être aménagée dans cet espace.

tion de la toiture verte. Toutes les espèces de végétaux ne sont pas autorisées, certaines développant des racines susceptibles d’endommager l’étanchéité (voir § 3.6, p. 20, et § 4.5, p. 27). Au cas où des fuites se manifesteraient à travers la toiture (à cause des racines ou pour une autre raison), les travaux de réparation et l’accès à l’étanchéité seront d’autant plus difficiles et coûteux que la toiture verte dispose d’un substrat épais. Selon le type de végétation, un entretien plus ou moins important sera nécessaire; pour certains types de plantes, il faudra prévoir un système d’arrosage artificiel. Dans le cas de substrats très minces, de toitures élevées, d’arbres, etc., la végétation doit en outre être ancrée au moyen d’un treillis, par exemple (§ 4.6.3, p. 33). ❒ OBLIGATION D’ENTRETIEN

2.2.2

AUTRES INCONVÉNIENTS DE LA TOITURE VERTE

❒ SURCHARGE Dans la mesure où la toiture verte crée une surcharge pour la construction, il y a lieu de s’assurer que la structure portante est capable de reprendre cette charge sans dommage. Si la surcharge induite par une toiture végétalisée ou une toiture-jardin légère est en général admissible pour n’importe quel type de support (y compris en rénovation), il n’en va pas toujours de même pour les toitures-jardins, qui doivent par conséquent être étudiées dès la phase de conception du bâtiment (voir § 3.2, p. 17). ❒ LIMITATIONS

LIÉES À LA VÉGÉTATION

Les toitures vertes nécessitent un certain entretien. Minime pour les types à végétation extensive (contrôle avant et après l’hiver), cet entretien devient, dans le cas d’une toiture à végétation intensive (toiture-jardin), aussi exigeant que celui d’un jardin ordinaire (voir chapitre 6, p. 47). Sur le plan constructif, on veillera en particulier à débarrasser les avaloirs de tous résidus végétaux. ❒ DÉTAILS

DE TOITURE

Toutes les précautions prises en partie courante de la toiture (résistance aux racines, protection mécanique, …) sont applicables aux relevés. D’un point de vue technique, cela pose une série de problèmes, car il n’est pas toujours aisé d’assurer la continuité entre les parties horizontales et verticales (voir § 5.3, p. 42).

Le choix de la végétation doit être étudié en fonc-

16 NIT 229 – Septembre 2006

CONCEPTION ET COMPOSITION DE LA TOITURE PLATE

3

3.1

INTRODUCTION •

Les toitures vertes envisagées dans la présente NIT sont constituées d’une toiture plate au-dessus de laquelle on pose les couches nécessaires au développement de la végétation. La NIT 215 [4] décrit en détail la composition et la réalisation des toitures plates. Le présent chapitre précise les précautions supplémentaires et les limitations à respecter lorsque la toiture plate est appelée à servir de support à une toiture verte.

•

• •

cuite rendus monolithiques par un béton de seconde phase des éléments préfabriqués en béton sans couche de seconde phase des planches ou des panneaux en matières végétales, en fibres organiques ou minérales assemblées au moyen d’un liant des tôles profilées en acier des panneaux de toiture composites avec noyau d’isolation thermique.

L’isolation de la toiture est obligatoire pour les habitations, les immeubles de bureaux et les bâtiments scolaires (cf. règlements thermiques).

Lorsqu’une toiture verte est réalisée dans le cadre d’un projet de rénovation, il y a toujours lieu de vérifier si la structure du bâtiment est apte à supporter la charge permanente induite par la toiture verte. En général, les toitures végétalisées sont réalisables sur tous types de support. Quant aux toitures-jardins, elles nécessitent une adaptation de la structure, de sorte qu’un tel aménagement est rarement prévu dans un projet de rénovation, les fondations et la structure devant être dimensionnées en tenant compte de ces charges dès la phase de conception du bâtiment.

3.2

3.3

Rappelons qu’il existe trois concepts de toiture plate (figure 15) : • la toiture chaude, dans laquelle l’isolation est placée sous l’étanchéité • la toiture inversée, dans laquelle l’isolation est située au-dessus de l’étanchéité • la toiture non isolée.

ELÉMENT PORTEUR

De prime abord, on pourrait imaginer qu’une toiture verte sans pente soit souhaitable de manière à obtenir une couche d’eau alimentant les plantes. Or il n’en est rien, car, en cas de fuite au travers de

La structure portante d’une toiture plate peut être constituée par : • des dalles monolithiques en béton • des éléments préfabriqués en béton ou en terre TOITURE 5

4

TOITURE

CHAUDE

3

2

PENTE

5

TOITURE

INVERSÉE

3

4

5

Fig. 15 Les trois concepts de toiture plate. 1 1. support et pente 2. pare-vapeur (le cas échéant) 3. isolation

1

1

4. étanchéité 5. couche de protection éventuelle et/ou de lestage

17

NIT 229 – Septembre 2006

NON ISOLÉE

4

Tableau 4 Caractéristiques des différents types de toiture verte.

VÉGÉTATION INTENSIVE

VÉGÉTATION EXTENSIVE

CARACTÉRISTIQUES

Epaisseur (valeur indicative) Charge permanente approximative de la toiture verte saturée Réalisation en rénovation en bâtiment neuf

Toiture-jardin

Toiture-jardin légère

Toiture végétalisée

≥ 0,25 m

entre 0,1 et 0,25 m

≤ 0,1 m

≥ 400 kg/m²

100 à 400 kg/m²

30 à 100 kg/m²

Souvent impossible A étudier

Parfois A étudier

Oui Oui

l’étanchéité, les infiltrations causeraient des dommages considérables. C’est pourquoi il convient d’éviter toute stagnation d’eau et de placer la rétention d’eau dans les couches de la toiture verte proprement dite (voir chapitre 4, p. 25). En règle générale, une pente d’au moins 2 % (1°) doit être réalisée, soit en donnant une inclinaison au support, soit en coulant un béton de pente sur le support, soit encore en utilisant des panneaux ou un système d’isolation à pente intégrée.

3.4

PARE-VAPEUR

L’étanchéité d’une toiture verte est protégée par le substrat et subit donc des conditions climatiques moins extrêmes qu’une toiture nue (moins froid en hiver, moins chaud en été), limitant les gradients de température et, de ce fait, les transferts d’humidité. On pourrait dès lors penser que le pare-vapeur a moins d’intérêt que dans une toiture nue. Ce n’est pourtant pas le cas (du moins pour une toiture chaude), car il faut éviter à tout prix que l’isolant ne s’humidifie et ne constitue un pôle d’attraction pour les racines. N’oublions pas que les réparations de la membrane d’étanchéité sont très difficiles et coûteuses dans le cas d’une toiture verte. Le plus souvent, l’écran pare-vapeur est posé entre l’élément porteur et l’isolation. Sa nature est fonction du climat régnant dans les locaux situés sous la toiture ainsi que du type d’élément porteur et d’isolation (cf. NIT 215, tableau 14). Si l’élément porteur est en béton coulé in situ et/ou si l’inclinaison a été réalisée au moyen d’un béton de pente, la pose d’un écran pare-vapeur est conseillée dans tous les cas, à moins que le béton soit totalement sec au moment de la mise en œuvre de l’isolant (en cas de rénovation, par exemple), ceci afin d’éviter que l’humidité de construction pénètre dans l’isolant.

3.5

ISOLATION

Il existe plusieurs catégories de matériaux d’isolation : • les matériaux d’origine minérale : laine minérale (MW), verre cellulaire (CG), perlite expansée (EPB) • les mousses synthétiques : polyuréthanne (PUR), polyisocyanurate (PIR), polystyrène expansé (EPS), polystyrène extrudé (XPS), mousse phénolique (PF) • les matériaux d’origine végétale : liège (ICB). L’isolant doit posséder une résistance à la compression adaptée à la charge permanente de la toiture. Pour les toitures à végétation extensive, cela ne pose en général pas de problème, sauf en cas de charges localisées (par exemple, poinçonnement de bacs à fleurs). Par contre, pour les toitures de type intensif, une étude particulière est nécessaire. Le tableau 5 présente les exigences minimales recommandées par l’UBAtc (1) en ce qui concerne les matériaux d’isolation pour toiture. Les recommandations suivantes s’appliquent aux toitures vertes : • végétation extensive : matériaux de classe de compressibilité P3 ou P4 • végétation intensive : matériaux d’isolation de classe de compressibilité P4. En ce qui concerne les matériaux non mentionnés, il y a lieu d’examiner dans quelle mesure leurs performances mécaniques, leur durabilité et leur comportement hygrothermique se rapprochent de ceux préconisés dans le tableau. Le choix de l’isolant dépendra du type d’élément porteur et de la charge ultime prévisible : • pour une toiture chaude : tous les isolants cités ci-dessus sont envisageables, excepté le polystyrène extrudé (XPS) • pour une toiture inversée : l’isolant est directe-

(1) Union belge pour l’agrément technique dans la construction.

18 NIT 229 – Septembre 2006

Tableau 5 Caractéristiques techniques des matériaux isolants pour toitures vertes recommandées par l’UBAtc dans les agréments techniques ATG. MW selon NBN EN 13162

EPS selon NBN EN 13163

PUR/PIR selon NBN EN 13165

PF selon NBN EN 13166

CG selon NBN EN 13167

EPB selon NBN EN 13169

XPS selon NBN EN 13164

P3 : toiture à végétation extensive, accessible aux piétons et se prêtant à un entretien ou un contrôle régulier de l’ouvrage et de ses équipements (classe C selon le Guide UEAtc pour l’isolation des toitures)

DLT : ≤ 5 %, 40 kPa, 80/60°C, 7 j

DLT(1)5 ≤ 5%, 20kPa, 80°C, 48houDLT(2)5 ≤ 5%, 40kPa, 70 °C, 7 j CS(10) ≥ 120 kPa –

DLT(2)5 ≤ 5 %, 40 kPa, 70 °C, 7 j

DLT : ≤ 5 %, 40 kPa, 80/60 °C, 7 j

–

DLT(2)5 ≤ 5 %, 40 kPa, 70 °C, 7 j

CS(10\Y) ≥ 120 kPa –

CS(Y) ≥ 120 kPa –

DLT(1)5≤ 5%, 20kPa, 80°C, 48h ouDLT(2)5 ≤ 5 %, 40kPa, 70 °C, 7 j CS(10\Y) ≥ 150kPa PL(2)≥1000N, 2 mm déform.

P4 : toiture à végétation intensive apte à résister à une charge statique répartie de 7,5 kPa maximum, toiture soumise à des sollicitations sévères, ... (classe D selon le Guide UEAtc pour l’isolation des toitures) (1) (2)

DLT : ≤ 5 %, 80 kPa, 80/60°C, 7 j CS(10\Y) ≥ 80 kPa PL(5) ≥ 750N déform. 5mm

DLT(3)5 : ≤ 5%,80kPa, 60 °C, 7 j CS(10) ≥ 150 kPa –

DLT(3)5 : ≤ 5%,80kPa, 60 °C, 7 j CS(10\Y) ≥ 120 kPa –

DLT : ≤ 5 % à 80 kPa, 80/60°C, 7 j CS(Y) ≥ 120 kPa –

DLT(3)5 ≤ 5 %, 80 kPa, 60 °C, 7 j CS(10\Y) ≥ 200 kPa PL(2)≥1000N, ≤ 2 mm déform.

DLT(2)5 ≤ 5 %, 40 kPa, 70 °C, 7 j CS(10\Y) ≥ 300 kPa –

Classe de sollicitation

CS(10\Y) ≥ 40 kPa PL(5) ≥ 500N déform. 5mm

CS(Y) ≥ 400 kPa PL(P)2,1000N, ≤ 2 mmdéform. –

CS(Y) ≥ 700 kPa PL(P)1≥ 1000N, ≤ 1 mm déform.

CS(10\Y) ≥ 300 kPa –

(1) Une étude complémentaire est nécessaire lorsque des charges statiques plus élevées, des charges ponctuelles concentrées ou des charges dynamiques (vibrations d’installations posées sur socle) sont susceptibles de se manifester. (2) Vu les conséquences d’une fuite éventuelle sur le comportement de la toiture verte, en particulier lorsqu’elle est couverte d’une végétation intensive, il est recommandé d’avoir recours, dans le cas d’une toiture chaude, à un isolant insensible à l’humidité permettant une pose de l’étanchéité en adhérence totale. A cet égard, le verre cellulaire constitue à ce jour le seul matériau d’isolation répondant à ces critères. Pour les mêmes raisons, dans le cas d’une toiture inversée, l’étanchéité sera posée de préférence en adhérence totale avec le support (cf. § 3.6.2.1, p. 20). Légende : DLT : CS : PL : – :

stabilité dimensionnelle sous charge répartie, à haute température, durant un certain laps de temps (%) contrainte de compression sous une déformation de 10 % ou résistance à la compression (kPa) charge ponctuelle entraînant une pression ou un poinçonnement déterminé (N) pas d’application.

ment en contact avec les sous-couches de la toiture verte et devra donc présenter une haute résistance à l’eau et aux différentes attaques chimiques du sol. Seul le polystyrène extrudé (XPS) est actuellement utilisé pour les toitures inversées. La norme NBN EN ISO 6946 [27] et son addendum NBN EN ISO 6946-A1 [28] fournissent une méthode de calcul de la résistance thermique des composants et parois de bâtiment. Dans le cas d’une toiture inversée, on applique un facteur de correction ΔUr pour tenir compte des pertes de chaleur supplémentaires dues à l’immersion de l’isolant sous l’eau de pluie. Ce facteur peut être calculé à l’aide de la formule suivante : ⎡R ⎤ ΔU r = p ⋅ f ⋅ x ⎢ 1 ⎥ ⎣ RT ⎦

2

W/m²K

dans laquelle : p = une averse moyenne au cours de la saison de chauffe (exprimée en mm/jour) f = un facteur de drainage, sans unité, correspondant à la partie de l’averse moyenne qui atteint la membrane x = un facteur caractérisant la perte de chaleur supplémentaire induite par l’immersion de l’isolant sous l’eau de pluie (exprimé en W.jour/m².K.mm) R1 = la résistance thermique corrigée du panneau

XPS (RXPS) permettant de tenir compte de l’accroissement du taux d’humidité par diffusion (exprimée en m²K/W) RT = la résistance thermique totale non corrigée de la toiture (exprimée en m²K/W). Les paramètres suivants s’appliquent aux toitures inversées munies d’un isolant XPS : • quantité de précipitations : p = 2,0 mm/jour • facteur de correction tenant compte des pertes de chaleur dues à l’immersion de l’isolant : f . x = 0,02 W.jour/m².K.mm pour une toiture verte ou une toiture-jardin (en attendant des chiffres plus précis) • résistance thermique corrigée du panneau XPS : R1 = RXPS/1,069 (pour une toiture verte ou une toiture-jardin), RXPS étant calculé à l’aide de la valeur λXPS compte tenu des facteurs de conversion de l’humidité présente dans l’isolant.

REMARQUE Dans le cas d’une toiture inversée, une couche de séparation perméable à la vapeur (géotextile, par exemple) doit être insérée entre les panneaux d’isolation et la toiture verte, afin de prévenir la pénétration de fines particules. Une attention particulière sera accordée au lestage des panneaux (§ 4.6, p. 31).

19 NIT 229 – Septembre 2006

3.6

ÉTANCHÉITÉ ET RÉSISTANCE AUX RACINES

3.6.1

TYPES DE MATÉRIAUX D’ÉTANCHÉITÉ

que des irrégularités trop importantes ne provoquent le poinçonnement de la membrane sous l’effet de la charge de la toiture verte. Si nécessaire, on envisagera la pose d’une couche d’égalisation, d’une couche de protection ou d’une étanchéité bicouche. Les tolérances admises pour le support sont spécifiées dans la NIT 215.

On distingue trois types de matériaux d’étanchéité : • les bitumes polymères : bitumes additionnés de polymères (plastomères APP ou PBE ou élastomères SBS) et armés d’un voile de polyester ou d’un matériau composite (verre et voile de polyester); leur mise en œuvre peut s’opérer en une couche ou en deux couches; dans ce dernier cas, on utilise le plus souvent un bitume oxydé, APP ou SBS comme sous-couche • les matières synthétiques (hauts polymères) : produits synthétiques issus de la pétrochimie, il peut s’agir d’élastomères (EPDM, …), de plastomères (PVC, CPE, …) ou d’élastomères thermoplastiques (TPO, FPO, TPV, TPE, …), posés le plus souvent en une seule couche • les étanchéités liquides à base de polyuréthanne, de polyester, d’autre résines ou d’émulsions.

3.6.2

3.6.2.3 RISQUE DE POINÇONNEMENT DE L’ÉTANCHÉITÉ Le poinçonnement de l’étanchéité peut se produire tant avant la pose de la toiture verte que pendant ou après les travaux : entretien ou modification de la végétation (coups de bêche). Selon les circonstances, les mesures suivantes peuvent être utiles, voire nécessaires : • interdire tout accès à l’ouvrage jusqu’à la réalisation de la toiture verte (mesure souvent peu réaliste) • prévoir des protections temporaires lorsque l’accès doit rester possible • poser une première couche d’étanchéité, afin d’assurer la mise hors eau du bâtiment, puis une deuxième immédiatement avant le placement de la toiture verte • réaliser une mise sous eau de l’étanchéité entre la pose de cette dernière et la mise en place de la toiture verte (Annexe 4, p. 57) • faire placer la toiture verte ou, du moins, la première couche de celle-ci par le poseur de l’étanchéité • prévoir une couche de protection mécanique (voir § 4.1, p. 25).

PARTICULARITÉS DE L’ÉTANCHÉITÉ DES TOITURES VERTES

3.6.2.1 LIMITATION DES DÉGÂTS EN CAS D’INFILTRATIONS Par rapport à une toiture plate courante, la toiture verte se distingue par une moindre accessibilité de l’étanchéité. La recherche d’une fuite éventuelle s’avérera d’autant plus difficile, longue et coûteuse que le système de toiture verte est épais. Le plus grand soin doit donc être apporté à la réalisation de l’étanchéité et à la jonction des lés, points de passage préférentiels pour les racines en cas de défaut.

Il ne faut pas perdre de vue que ces protections mécaniques sont aussi importantes, sinon davantage, dans le cas des relevés. En effet, c’est dans ces zones que les racines sont le plus actives et que les recouvrements et les raccords entre plusieurs éléments constructifs sont les plus difficiles à réaliser.

La NIT 215 [4] spécifie que, si l’étanchéité est difficilement accessible, on préférera une exécution bicouche posée en adhérence totale ou compartimentée, plutôt qu’une étanchéité en indépendance totale ou partielle; cette mesure est nécessaire pour que les infiltrations d’eau éventuelles ne puissent se répandre sur le plancher de toiture; en présence d’un support en béton monolithique, la fuite sera en outre plus facilement détectable. Sur une toiture de grande superficie, il est recommandé de compartimenter la surface au droit de l’isolant (cf. § 5.6, p. 42, et Annexe 4, p. 57), de manière à limiter les dégâts en cas de fuite et à permettre de réparer localement l’étanchéité sans trop de difficultés.

3.6.2.4 PRÉSENCE ET DÉVELOPPEMENT DES RACINES Le risque majeur de perforation de l’étanchéité résulte du développement radiculaire. En période froide, la vapeur d’eau migre généralement par diffusion de l’intérieur du bâtiment vers l’extérieur, traversant ainsi l’ensemble du complexe de toiture et induisant un risque de condensation. Si le système de rétention d’eau est asséché (ou n’a pas été prévu), les plantes vont envoyer leurs racines à la recherche d’eau. Celles-ci risquent alors de pénétrer dans le complexe toiture en traversant la membrane en partie courante ou un recouvrement de lés.

3.6.2.2 PLANÉITÉ DU SUPPORT Il y a lieu de tenir compte de l’état de rugosité du support lors de la pose de l’étanchéité, afin d’éviter

20

NIT 229 – Septembre 2006

3.6.3

CHOIX DE LA MEMBRANE

Tous les produits d’étanchéité cités font l’objet de déclarations volontaires de conformité à l’ATG, établies sur la base des prescriptions de l’UBAtc, de l’UEAtc et de l’EOTA (2). Dans le cadre de l’application de la directive européenne sur les produits de construction (DPC), ces étanchéités seront également soumises à des prescriptions techniques harmonisées selon lesquelles les fabricants seront tenus de déclarer certaines caractéristiques de leurs produits. Il s’agira en l’espèce de la NBN EN 13707 [25] (membranes bitumineuses), de la NBN EN 13956 [26] (membranes synthétiques) et du guide ETAG 005 [12] (systèmes d’étanchéité liquides).

Certaines étanchéités ne résistent pas à la pénétration des racines. D’autres y résistent, mais présentent des faiblesses au droit du recouvrement des lés, car même des ouvertures capillaires finissent par être mises à profit par les racines comme voie de pénétration. Quoi qu’il en soit, que la membrane résiste intrinsèquement aux racines ou non, il est impératif d’apporter le plus grand soin à la jonction des lés. ❒ Les étanchéités bitumineuses n’ont pas de résistance intrinsèque aux racines. Cependant, l’utilisation d’adjuvants chimiques peut leur conférer une telle résistance. Une pose en revêtement bicouche et en adhérence totale augmentera également la résistance du complexe d’étanchéité. Soulignons que les recouvrements des étanchéités bitumineuses seront de préférence soudés.

Le prescripteur et l’utilisateur seront censés vérifier eux-mêmes dans quelle mesure ces déclarations ATG et CE répondent aux exigences posées à l’ouvrage et si les produits sont fiables. Pour procéder à ce contrôle, il est conseillé de se référer aux exigences édictées par l’UBAtc (‘Guide pour l’agrément technique des étanchéités pour toitures vertes’) [43] et d’avoir recours exclusivement à des produits certifiés couverts par un agrément technique ATG, dont l’utilisation en toiture verte est autorisée par le fabricant.

❒ Quant aux étanchéités revêtues d’une feuille d’aluminium ou de cuivre, elles offrent peu d’intérêt, car elles n’apportent pas de garantie supplémentaire sur le plan des recouvrements.

Il existe actuellement deux possibilités : • soit l’étanchéité satisfait au projet de norme européenne prEN 13948 [9] relatif à la détermination de la résistance aux racines, auquel cas elle peut être utilisée dans les toitures vertes extensives et intensives (pour autant qu’elles ne renferment pas de végétaux déconseillés au tableau 7, p. 31) • soit l’étanchéité n’a pas (encore) été testée selon les disposition de la prEN 13948 : elle peut alors être utilisée dans les toitures vertes extensives (mousses, sedums, …), à condition d’être recouverte d’une protection résistant aux racines, telle que, par exemple, une feuille de polyéthylène (PE ou LDPE) de 0,4 mm d’épaisseur minimum, posée avec des recouvrements libres de 1 m au moins.

Fig. 16 Risque de pénétration des racines au droit des recouvrements des membranes revêtues d’une feuille d’aluminium ou de cuivre.

❒ Les étanchéités synthétiques ont, dans l’ensemble, une meilleure résistance intrinsèque aux racines, à condition que les recouvrements soient homogènes (c’est-à-dire composés d’un même matériau). Pour l’EPDM, les recouvrements réalisés avec une colle de contact ou des bandes autocollantes sont déconseillés en raison de leur moins bonne résistance mécanique au cisaillement et au pelage comparativement aux recouvrements vulcanisés ou soudés. Quant aux étanchéités en PVC, en CPE, en TPV et en FPO, la préférence va au soudage à l’air chaud. Dans certains cas, un mastic supplémentaire doit être appliqué sur les bords des recouvrements. A noter enfin que certaines étanchéités synthétiques (en PVC, par exemple) sont sensibles aux micro-organismes et qu’elles doivent être traitées en conséquence.

L’expérience montre que cette deuxième solution confère seulement une bonne protection sur des toitures de forme simple, dépourvues d’obstacles (lanterneaux, par exemple), car il est quasiment impossible d’assurer la continuité de la protection dans les coins extérieurs. On peut remédier partiellement au problème en prévoyant des zones de gravier d’un mètre de largeur le long des rives et des pénétrations en toiture, tout en prolongeant le film de polyéthylène jusqu’aux relevés.

(2) UEAtc : Union européenne pour l’agrément technique dans la construction EOTA : European Organization for Technical Approvals.

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Tableau 6 Caractéristiques des membranes d’étanchéité pour toitures vertes recommandées par l’UBAtc dans les agréments techniques ATG. BITUMES POLYMÈRES APP ET SBS

CARACTÉRISTIQUES

ARMÉS

PVC

EPDM

ARMÉ OU

ARMÉ

NON

PIB

ARMÉ

CPE

ARMÉ

FPO, TPO ET TPE ARMÉS

Epaisseur nominale minimum (NBN EN 1849)

Monocouches : ≥ 4 mm Multicouches : couche finale ≥ 3 mm

≥ 1,5 mm

≥ 1,1 mm (armé ou parementé) ≥ 1,5 mm (non armé)

≥ 1,5 mm

≥ 1,5 mm

≥ 1,5 mm

Retrait libre (NBN EN 1107-1 ou 2)

Monocouches : ≤ 0,3 % Multicouches : ≤ 0,5 %

≤ 0,5 %

≤ 0,5 %

≤ 0,5 %

≤ 0,5 %

≤ 0,5 %

Résistance au poinçonnement statique (EN 12730)

≥ L20

≥ L20

≥ L20

≥ L20

≥ L20

≥ L20

Résistance au poinçonnement dynamique (EN 12691)

≤ I10 (*)

≤ I10 (*)

≤ I10 (*)

≤ I10 (*)

≤ I10 (*)

≤ I10 (*)

Résistance à la perforation et à la pénétration des racines (prEN 13948)

x (**)

x (**)

x (**)

x (**)

x (**)

x (**)

v

x

v

v

v

v

Résistance aux microorganismes (ISO 846)

(*) Sur une toiture à végétation extensive, une résistance au poinçonnement dynamique I15 peut exceptionnellement être envisagée, à condition de prendre des mesures particulières pour protéger l’étanchéité contre les chocs. (**) Pour une toiture à végétation extensive pourvue d’un film de polyéthylène (≥ 0,4 mm PE-LDPE), l’essai de résistance aux racines (prEN 13948) ne s’applique pas aux étanchéités bénéficiant d’un ATG. Il convient toutefois d’assurer un entretien régulier et de prendre des précautions particulières lors de la pose du film PE (angles intérieurs, par exemple). x : à contrôler ; v : satisfait en principe.

aux racines : 1. l’essai au lupin (norme DIN 4062, remplacée par la norme européenne EN 14416), recommandé dans les anciennes directives UEAtc (édition 1982) en vue d’obtenir un certificat de ‘résistance aux racines’. L’expérience montre que certaines étanchéités ayant subi avec succès le test au lupin étaient cependant traversées par les racines d’autres plantes; c’est la raison pour laquelle cette méthode ne peut être considérée comme fiable dans le cas des toitures-jardins ou des toitures-jardins légères et n’est donc plus appliquée lors de l’examen d’admission à l’ATG 2. l’essai développé en son temps par le FLL (Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau), d’une durée de 4 ans, concerne l’étanchéité proprement dite, mais aussi les recouvrements, et utilise des plantes agressives (aulne gris, peuplier et chardon). Le FLL a élaboré depuis une nouvelle procédure qui prévoit soit un essai de 2 ans avec une culture de Pyracantha coccinea et d’Agropyron repens en atmosphère conditionnée sous serre (permettant d’éviter le repos de la végétation en hiver), soit un essai de 4 ans en conditions extérieures avec l’Alnus incana et l’Agropyron repens 3. l’essai mis au point par le CEN TC 254 (projet de norme prEN 13948), inspiré de celui du FLL;

REMARQUES • La détection des fuites avant la mise en place de la toiture verte (cf. Annexe 4, p. 57) peut s’opérer par une mise sous eau temporaire de l’étanchéité, par un compartimentage du toit ou par l’installation d’un système de capteurs. • Dans le cas d’une toiture inversée, la protection résistant aux racines doit se situer sous l’isolant. • En présence de zones non végétalisées (gravier, dalles sur plots, planchers en bois, …), la membrane ou la protection résistant aux racines doit couvrir la totalité de la surface de la toiture. Il en va de même lorsque la toiture est munie de bacs à plantes. • Des essais menés récemment en Allemagne ont montré qu’un système composé d’une étanchéité et d’une protection en asphalte coulé offrait une bonne résistance aux racines. Il convient cependant d’être prudent quant à la compatibilité des matériaux (isolation, étanchéité et asphalte coulé) et à leur mise en œuvre.

3.6.4

COMMENT TESTER LES MEMBRANES D’ÉTANCHÉITÉ ?

Différents types d’essais ont été mis au point afin d’évaluer la résistance des membranes d’étanchéité

22

NIT 229 – Septembre 2006

donc impossible, dans l’état actuel des choses, de recommander des valeurs C admises par tous. En attendant que la situation se normalise au niveau européen, il est conseillé de dimensionner les avaloirs des toitures vertes de la même manière que pour une toiture nue, soit C = 1.

d’une durée de 2 ans, il ne s’opère qu’avec un seul type de plante (Pyracantha coccinea) sous atmosphère contrôlée et climatisée. Bien que la norme définitive n’ait pas encore été publiée, l’essai est d’ores et déjà préconisé par l’UBAtc dans les ATG concernant les toitures vertes (l’Annexe 2, p. 53, en donne une brève description).

3.7

AVALOIRS ET GARGOUILLES

3.7.2

3.7.1

DÉBIT À ÉVACUER

Le diamètre des avaloirs peut être déterminé sur la base du graphique de la figure 17, qui indique le débit d’évacuation d’un avaloir à diamètre constant situé dans le plan de la toiture, pour un niveau d’eau supposé de 30 à 50 mm maximum (3). Les avaloirs doivent être munis de grilles ou de crapaudines. Au cas où le niveau des eaux est différent ou si l’avaloir est un dispositif conique à diamètre rétréci, qu’il traverse un relevé ou que la pente du toit n’est pas dirigée vers l’évacuation, il convient d’utiliser la méthode de calcul de la norme NBN EN 12056-3.

Diamètre de l’avaloir (mm)

Selon la norme NBN EN 12056-3 [21], le débit d’eau à évacuer d’une toiture est déterminé à l’aide de la formule suivante : Q=r·V·A·C [l/s] dans laquelle : Q = le débit en l/min (ou en l/s) à évacuer par les avaloirs r = l’intensité de la pluie en l/min.m² (ou en l/m².s); en Belgique, on propose actuellement d’adopter une valeur de 1,5 l/min.m² (ou de 0,025 l/m².s) V = un coefficient de sécurité sans unité; pour une toiture plate, V = 2. Lorsqu’on applique ce coefficient, on obtient une intensité pluviale de 3 l/min.m² (ou de 0,05 l/m².s), c’està-dire une valeur recommandée dans l’ancienne norme belge NBN 306 pour tous les types de toitures A = la superficie de la toiture (en m2) qui est raccordée à l’avaloir (à dimensionner); celle-ci se calcule comme suit : – s’il s’agit d’une toiture individuelle (non reliée à une façade en élévation), ‘A’ équivaut à la projection horizontale du toit – si la toiture est raccordée à une façade en élévation, la projection horizontale du toit est augmentée de la moitié de la superficie de la façade C = un coefficient retardateur ou réducteur, sans unité. Ce coefficient se justifie en principe par le fait que la toiture verte a un effet retardateur sur l’évacuation de l’eau (par rapport à une toiture traditionnelle nue; voir § 2.1.2.1, p. 8). Etant donné que l’effet retard est fonction de l’épaisseur du substrat et de la nature de la couche drainante, il y a lieu de calculer ce coefficient pour chaque type de toiture. Or, à l’heure actuelle, il n’existe aucune méthode normalisée pour ce faire. Même si l’Allemagne a proposé une méthode d’essai, celle-ci est loin de faire l’unanimité. Il est

DIMENSIONNEMENT DES AVALOIRS

350 niveau d’eau = 30 mm

300 250

niveau d’eau = 50 mm

200 150 100 50 0 0

1

2

3

4

5

6

7

Débit à évacuer (l/s)

Fig. 17 Dimensionnement des avaloirs avec crapaudine.

Le graphique de la figure 17 s’utilise comme suit : – on calcule d’abord le débit à évacuer – puis on porte la valeur obtenue en abscisse – on trace ensuite une verticale partant de ce point jusqu’à l’intersection avec la courbe correspondant au niveau d’eau admis au droit de l’avaloir – le diamètre de l’avaloir est le point d’intersection entre la droite correspondant au niveau d’eau concerné et l’axe des ordonnées. Il est conseillé de disposer au moins un avaloir par 100 m2 de surface de toiture projetée et au moins deux avaloirs pour des superficies plus importantes. Si la toiture est équipée de plusieurs avaloirs, l’intervalle entre ceux-ci doit être limité à une dis-

(3) En raison du débit d’évacuation plus lent des eaux pluviales sur une toiture verte, le niveau maximal des eaux se situe en amont de l’avaloir (celui-ci étant le point le plus bas).

23

NIT 229 – Septembre 2006

8

tance de 10 à 20 m, chaque avaloir desservant une surface de 250 m² maximum (voir également § 5.2, p. 40).

3.7.3

1. Niveau d’eau (en général 50 mm au-dessus du point bas de la toiture) 2. Gargouille 3. Descente d’eau normale

GARGOUILLES OU TROPPLEINS

Il est nécessaire de prévoir des gargouilles (troppleins) sur les toitures plates pourvues d’acrotères, afin d’éviter une surcharge permanente du toit en cas d’obstruction du système d’évacuation et d’empêcher l’eau de s’écouler par débordement à l’intérieur du bâtiment.

5 cm 3

Les recommandations de la NIT 191 [5] au sujet des gargouilles sont applicables également dans le cas des toitures vertes.

Fig. 18 Principe du trop-plein.

Si le dimensionnement des avaloirs s’opère sur la base d’une hauteur d’eau de 30 mm, la génératrice inférieure des trop-pleins sera placée à cette même hauteur. Dans les autres cas, ils seront placés à 50 mm au-dessus des avaloirs. L’ensemble des trop-pleins doivent pouvoir évacuer à eux seuls une averse d’une intensité de 0,07 l/s.m² (4,2 l/min.m²) : pour une toiture de 1000 m², l’ensemble des trop-pleins doit donc être à même d’évacuer un débit total de 70 l/s. Les trop-pleins doivent être répartis compte tenu des surfaces à desservir. La distance entre deux trop-pleins ne dépassera pas les 30 m. Enfin, il est impératif de ménager une zone sans végétation autour du trop-plein. Pour dimensionner les trop-pleins de section rectangulaire, on utilise la formule suivante (selon NBN EN 12056-3) : L = 24000 Q/h1,5 (mm) dans laquelle : Q = le débit à évacuer (en l/s), calculé en fonction de la surface à desservir et d’une intensité de 0,07 l/s.m² L = la largeur du trop-plein (en mm) h = la hauteur maximale admissible au-dessus de

1

2

la génératrice inférieure du trop-plein. La valeur de h se définit comme la hauteur d’eau maximale admissible sur la toiture, diminuée de la hauteur prévue pour dimensionner les avaloirs (30 ou 50 mm selon le cas).

3.8

COUCHE DE LESTAGE ET DE PROTECTION

Selon les cas, une toiture plate classique peut ou doit être recouverte d’une couche de protection; il en existe deux types : • les protections légères (protection de la toiture contre les rayons UV, réduction de la température superficielle en cas d’ensoleillement, amélioration de l’aspect) • les protections lourdes (mêmes fonctions que les protections légères + lestage et circulation sur la toiture). Les toitures vertes assurent le rôle de la protection légère. Dans le cas de toitures vertes légères de faible épaisseur, il faudra s’assurer qu’un lestage supplémentaire n’est pas nécessaire pour garantir la résistance au vent (voir § 4.6, p. 31).

24 NIT 229 – Septembre 2006

4

CONCEPTION ET COMPOSITION DES TOITURES VERTES

La toiture verte est mise en place sur une toiture plate réalisée conformément aux règles formulées au chapitre 3. Pour en assurer le bon fonctionnement, la toiture verte doit, selon son type, être composée de certains des éléments suivants : 1. protection mécanique de l’étanchéité 2. drainage et filtration 3. rétention d’eau 4. enracinement des plantes 5. végétation. Pour garantir la longévité de la toiture, un entretien doit également être assuré (chapitre 6, p. 47).

4.1

PROTECTION MÉCANIQUE DE L’ÉTANCHÉITÉ

nage apportent également une certaine protection, pour autant qu’ils soient posés immédiatement après la dernière couche d’étanchéité.

Une protection mécanique de l’étanchéité et des relevés doit être prévue sur les toitures à végétation intensive afin d’éviter des dégâts qui pourraient être causés par : – la circulation sur la toiture et le dépôt éventuel de matériaux avant la mise en place de la toiture verte – les activités liées à la mise en place de la toiture verte – les outils utilisés pour l’entretien de la toiture verte.

Pour la protection des relevés, on peut opter pour : – un polyester non tissé d’au moins 200 g/m² – des plaques rigides – un géotextile à haute résistance au poinçonnement – des panneaux durs en fibres-ciment – des panneaux en caoutchouc recyclé.

REMARQUES

Le choix de la couche de protection dépendra notamment de l’ampleur des sollicitations prévues et de la durée pendant laquelle elle doit rester efficace. Différents matériaux peuvent être utilisés en fonction des circonstances et du niveau de protection recherché : • panneaux en caoutchouc recyclé de 10 à 20 mm d’épaisseur • géotextile à haute résistance au poinçonnement (par exemple, géotextile en fibres synthétiques continues avec recouvrement d’au moins 200 mm) • asphalte coulé • plaques de PVC • feuilles de polyéthylène ou de polypropylène • béton maigre • plaques en fibres-ciment.

• L’expérience montre qu’une dalle en béton ou en ciment constitue une protection très théorique : sa mise en œuvre est très délicate (risque de perforation de l’étanchéité, par exemple). • On a généralement intérêt à prévoir un système de protection démontable. Cette précaution permettra d’accéder à l’étanchéité au cas où une infiltration d’eau serait constatée dans le bâtiment.

4.2

DRAINAGE ET FILTRATION

La couche de drainage doit assurer l’évacuation de l’eau de pluie excédentaire dont l’accumulation peut favoriser les infiltrations dans le bâtiment et/ou être préjudiciable à la toiture verte. Le choix de la cou-

Tous les matériaux utilisés pour la couche de drai-

25

NIT 229 – Septembre 2006

che de drainage dépend du type de toiture verte et de la quantité d’eau qu’on souhaite y accumuler. Traditionnellement, le drainage était réalisé au moyen d’une couche de gravier. Des matériaux plus modernes permettent de réaliser des couches de drainage nettement plus légères : • panneaux rainurés ou autres en polystyrène extrudé • matelas composites en matériaux synthétiques • granulats d’argile expansée • plaques à excroissances en matériaux synthétiques. La couche de drainage est généralement accompagnée d’une couche filtrante qui a pour but d’éviter le colmatage du drainage par des particules fines provenant du substrat. Il s’agit le plus souvent d’un géotextile non tissé en matériau synthétique. Pour les filtres, on conseille d’utiliser des géotextiles à liaison thermique d’un grammage minimal de l’ordre de 100 g/m². A noter enfin que les matériaux de drainage et de filtration doivent être résistants au gel et à la pourriture.

4.3

RÉTENTION D’EAU

sur la toiture; ses caractéristiques assurent en outre un développement idéal de la végétation. Le substrat permet la fixation des plantes, le stockage d’eau, d’air, d’éléments minéraux et organiques ainsi que d’oligoéléments, tous nécessaires à la survie des plantes. Il assure enfin l’apport de ces éléments aux plantes. Cette capacité de transfert depuis le substrat vers les (racines des) plantes est un facteur souvent méconnu; certains substrats présentant, par exemple, une teneur en sels trop élevée rendent difficile, voire impossible l’absorption d’eau par les racines. Remarquons également que la présence d’air est aussi importante pour le bon développement des racines que celle de l’eau.

4.4.1

COMPOSITION DU SUBSTRAT

Il n’existe pas, en Belgique, de règles à caractère officiel concernant la composition des mélanges de substrat pour toitures vertes. Il est conseillé de se renseigner auprès des firmes spécialisées afin de choisir un substrat adapté à la végétation envisagée. Les directives du FLL [13] méritent certainement d’être consultées et adoptées (Annexe 3, p. 55).

La couche de rétention doit procurer une réserve d’eau suffisante pour la survie et la croissance de la végétation. La rétention d’eau est généralement assurée par une couche indépendante ne servant qu’à cet effet, par exemple des granulats d’argile expansée placés entre le filtre et le drainage. Certains matériaux de drainage, telles les plaques à excroissances, peuvent également servir de couche de rétention.

L’expérience montre que la terre de jardin (terre arable, terre noire) ne convient généralement pas pour les toitures vertes. En effet, elle se compacte et s’acidifie facilement, si bien que sa capacité de rétention d’eau et d’air diminue au fil du temps. De plus, il est très difficile de l’humidifier à nouveau après un dessèchement complet et elle possède une masse spécifique importante, de l’ordre de 1600 kg/m³ (à sec).

On peut en outre inclure dans le substrat des granulats d’argile expansée ou des billes en polymère rétenteur d’eau. Il faut cependant être prudent lorsqu’on propose des éléments nouveaux plus ou moins révolutionnaires, leur évolution dans le temps étant parfois insuffisamment connue. A titre d’exemple, certains polymères rétenteurs d’eau peuvent migrer vers la surface sous l’effet des cycles de gonflement et de rétraction, et être détruits par le rayonnement UV.

La plupart des spécialistes proscrivent donc la terre de jardin pour une toiture verte, bien que ce matériau soit le plus économique. Les mélanges de substrat sont spécialement conçus pour la végétation intensive ou extensive. Le choix de la nature et de l’épaisseur de la couche d’enracinement est cependant intimement lié au type de végétation.

4.4

La terre de jardin sert généralement de base au substrat d’une végétation intensive. Elle doit toutefois être améliorée de façon à ne pas présenter les défauts évoqués précédemment. Nous proposons ci-après quelques exemples de produits susceptibles d’être utilisés.

ENRACINEMENT DES PLANTES

La végétation est plantée dans un substrat. En termes de métier, le ‘substrat’ (du latin substratum, couche située en dessous) est la couche dans laquelle les plantes peuvent s’enraciner et se développer. Par opposition à la terre de jardin, le substrat est plus léger afin de limiter les charges permanentes

4.4.1.1 SUBSTRATS POUR VÉGÉTATION INTENSIVE

a) Les éléments organiques : – la tourbe : elle allège le substrat, augmente la teneur en matières organiques et améliore la

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capacité de rétention d’eau – le compost – le terreau de feuilles – le fumier plus ou moins décomposé et d’origine diverse – les engrais organiques – les plantes ou éléments d’origine marine – les excréments d’oiseaux. b) Les éléments minéraux : – le sable du Rhin ou de rivière : il augmente la capacité drainante – l’argile expansée en granules : elle allège et améliore la rétention d’eau et d’air – la pierre de lave : elle allège et améliore la rétention d’eau – le schiste expansé (plus courant en Allemagne) – la pierre ponce (plus courante en Allemagne où on l’appelle ‘Bims’) – la tuile en terre cuite broyée – le gravier.

4.4.2

Après la mise en œuvre de la toiture verte, le substrat va se tasser légèrement et perdre 10 à 15 % de son épaisseur, pour les toitures intensives, et de l’ordre de 20 % pour les toitures extensives. Il est conseillé de prévoir la surépaisseur nécessaire au moment de la pose, en tenant compte du niveau prévu du substrat après tassement. Vu leur légèreté et leur exposition, les substrats peuvent être érodés par le vent et/ou la pluie. Ce phénomène sera d’autant plus aigu durant la période qui suit la mise en place de la toiture verte, lorsque la végétation n’est pas encore développée et n’assure pas un accrochage suffisant. Il peut donc être utile de placer, au moment de la pose, un tapis de paille ou de coco en surface pour éviter l’érosion.

4.5 c) – – – –

Les éléments chimiques : les flocons de polystyrène les flocons d’urée-formaldéhyde les polymères rétenteurs d’eau les engrais chimiques.

Suivant leur composition, ces substrats ont une masse volumique de 700 à 1400 kg/m³ (à sec). De nombreux spécialistes ont mis au point des formules plus ou moins exclusives adaptées aux substrats des toitures à végétation intensive. Il ne faut pas perdre de vue que le coût du transport et de la manutention constitue une partie non négligeable du prix de revient : une toiture de 100 m² avec 30 cm de substrat (30 m³) équivaut à une masse de 30 tonnes ! Il existe diverses techniques pour transporter les substrats (en vrac, en ‘big bags’, en sacs de plastique, …) et les amener à pied d’œuvre (élévateurs, transport pneumatique, etc.).

POINTS RÉCLAMANT UNE ATTENTION PARTICULIÈRE

VÉGÉTATION

La végétation constitue la partie visible de la toiture verte et détermine la conception du système. On distingue trois types de végétation : • la végétation intensive élaborée • la végétation intensive peu élaborée • la végétation extensive. Il est parfaitement envisageable de combiner une végétation extensive avec une végétation intensive, par exemple en plantant des arbustes ou des arbres dans des bacs ou en faisant varier l’épaisseur et le type de substrat (figure 19). Le type de végétation influence considérablement l’entretien qui devra être apporté à la toiture (cf. chapitre 6, p. 47). Les informations fournies ci-après Fig. 19 Exemple mixte de végétation intensive et extensive (arbustes et plantes basses dans les bacs).

4.4.1.2 SUBSTRATS POUR VÉGÉTATION EXTENSIVE Afin de limiter le développement de la végétation (et l’entretien qui en résulterait), on choisit généralement, pour les toitures extensives, des substrats composés d’éléments principalement minéraux (les matières organiques favorisent le développement de plantes non désirées). Citons : la pierre de lave, la pierre ponce, l’argile expansée, le schiste expansé, l’argile, le sable du Rhin ou de rivière. Suivant leur composition, ces substrats ont une masse volumique de 700 à 1400 kg/m³ (à sec).

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sont principalement empruntées à l’ouvrage ‘Pflanzen- und Vegetationsanwendung an Bauwerken’ de B. Krupka [32], dans lequel on trouvera de plus amples détails concernant les plantes, leur croissance, leur couleur, les mois de floraison, les épaisseurs de substrat nécessaires, l’orientation souhaitée, …

4.5.1

Rappelons enfin que si la végétation intensive peut être utilisée pour des besoins récréatifs ou de circulation, elle génère un poids important et nécessite un entretien régulier. Si elle est associée à des planchers en bois exotique ou des dalles sur plots, le risque est grand de voir les racines de certaines plantes coloniser les volumes sous ces surfaces et finir par resurgir à travers les joints (ce problème ne se pose pas avec une végétation extensive).

VÉGÉTATION INTENSIVE

Dans le cas d’une toiture à végétation intensive élaborée, on constitue des surfaces avec du gazon, des plantes en touffes et des buissons, agrémentées éventuellement d’arbustes et d’arbres. On trouve également des toitures-jardins composées de plantes aromatiques, condimentaires ou potagères, d’arbres fruitiers et de végétation en pots ou en bacs. La toiture verte à végétation intensive peu élaborée est moins contraignante du point de vue du substrat, de la gestion de l’eau (irrigation et drainage) et de l’entretien. Le choix des plantes est cependant plus limité. La végétation doit pouvoir couvrir rapidement les surfaces avec une bonne densité, résister au gel (surtout les racines) et à la sécheresse. Dans les deux cas, on a intérêt à choisir des plantes réputées résistantes en toiture; l’expérience du concepteur joue un rôle important à cet égard, car une plante qui se développe bien dans un jardin au sol ne se plaira pas nécessairement sur une toiture. La conception générale de la toiture-jardin est basée avant tout sur l’usage qu’on veut en faire et sur l’esthétique souhaitée (forme, taille, couleur, floraison, … des plantes). On examine ensuite l’environnement (ensoleillement, exposition au vent, épaisseur de la couche de substrat) et le cycle de vie de la plante (rapidité de son développement et durée de vie) : un arbre pousse moins vite qu’une touffe, mais vit beaucoup plus longtemps.

On trouve ci-dessous les différents types de végétation intensive susceptibles d’être utilisés.

A. FEUILLUS Les feuillus sont sensibles au gel, à la sécheresse, au rayonnement de chaleur (réfléchi par des baies vitrées, par exemple) et au vent. Certains nécessitent un type de substrat particulier (acidité ou alcalinité) ou s’accommodent mal de la lumière. L’épaisseur de substrat se situe généralement entre 0,50 m et 1 m. Voici quelques exemples de feuillus déconseillés en toiture par la plupart des auteurs : – feuillus qui connaissent un développement important : Acer, Aesculus, Castanea, Fagus, Fraxinus, Liquidambar, Liriodendron, Platanus, Populus, Prunus avium, Quercus, Salix, Sophora, Tilia, … – feuillus qui craignent le vent : Populus, Robinia, … – feuillus qui se développent abondamment (Robinia) et dominent rapidement les autres – feuillus qui ont un système radiculaire agressif ou qui forment des rejets nombreux ou importants – variétés fragiles ou spéciales : Cytisus, Hibiscus, Kalmia, Magnolia, Skimmia, …

B. PLANTES GRIMPANTES

On tiendra compte également de la capacité de concurrence, de la facilité d’entretien et de la production de feuilles, du risque d’apparition et de propagation de l’incendie, de l’impact technique et écologique sur le bâtiment et ses occupants et, enfin, de l’influence bioécologique sur la flore et la faune environnantes.

Ces plantes sont intéressantes pour l’esthétique de leurs feuilles ou de leurs fleurs; il faut cependant veiller à la résistance au gel et à la sensibilité au pH du substrat.

A noter que, dans le cas d’un bâtiment neuf, l’épaisseur du substrat résulte du choix des plantes; par contre, en rénovation, c’est la capacité portante du bâtiment qui détermine le poids maximum (et l’épaisseur) du substrat (compte tenu des autres charges comme la neige) et, par conséquent, le type de végétation pouvant être choisi.

Avec les conifères, il convient de prêter attention à la résistance au vent, à l’esthétique, à la sécheresse, au gel et, pour certaines variétés, à l’agressivité des racines. Les conifères ne se développent généralement pas bien en pots ou en bacs. Les variétés à fort développement sont surtout à déconseiller : Abies, Chamaecyparis, Pinus, Picea, Thuja.

C. CONIFÈRES

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D. PLANTES EN TOUFFES OU À BULBES Les plantes en touffes nécessitent beaucoup d’entretien. Quant aux plantes à bulbes, elles ont généralement une durée de vie limitée. On déconseille entre autres certaines graminées à racines dures et agressives (Spartina pectinata, …) et les bambous (Arundinaria, Phyllostachys, Pleioblastus, Pseudosara, Sinarundinaria, ...). B. Krupka tolère le Miscanthus à partir de 30 cm d’épaisseur de substrat, mais d’autres le proscrivent. Plusieurs auteurs déconseillent également Amelanchier, Buddleia, Gaultheria, Polygonum, Sambucus et Rhamnus. Fig. 21 Exemple de végétation intensive. Fig. 20 Exemple de végétation à plantes basses.

4.5.2

VÉGÉTATION EXTENSIVE

Apparus en Allemagne dans le courant des années ’80, les systèmes à végétation extensive ont pour but de parer aux deux inconvénients majeurs des toitures-jardins : le poids non négligeable et l’entretien important.

E. FLEURS D’ÉTÉ Ce type de végétation est coûteux, donc assez rare. Certaines variétés de fleurs telles que Calendula officinalis, Chrysanthemum, Fuchsia, Godetia, Heliotropium, Impatiens, Lobelia, Tagetes, … ont démontré qu’elles convenaient en toiture.

Le système le plus simple est la végétation spontanée que l’on rencontre encore sur de vieux murs ou d’anciens bâtiments, surtout en milieu rural. Il suffit de laisser faire la nature … La végétation extensive ‘artificielle’ est donc une imitation de la végétation spontanée et peut survivre pendant des dizaines d’années sans aucune intervention humaine. Elle se distingue généralement par une variété dominante (succulente, aromatique, herbacée), les autres variétés étant moins visibles. Elle se développe dans un substrat de 0 à 30 mm environ et se caractérise par une croissance lente, une grande capacité de régénération et une bonne résistance à la chaleur et au gel.

Les plantes herbacées pour gazon nécessitent un arrosage, une tonte et de l’engrais ainsi qu’un substrat léger peu organique et peu sensible au tassement (figure 21). Certaines sont sensibles à l’acidification du substrat qui résulte notamment des pluies acides.

La végétation extensive se protège naturellement contre les plantes indésirables. En effet, dans une couche d’enracinement mince (quelques centimètres), ces dernières ne trouvent pas l’eau et la nourriture qui leur sont nécessaires pour survivre à long terme. Des plantes adventices (mauvaises herbes, trèfle, …) peuvent apparaître lors de périodes humides, mais elles disparaîtront dès que le soleil aura l’occasion de faire son œuvre. Ceci signifie bien entendu qu’une végétation extensive n’est pas conseillée dans des zones fortement ombragées.

De nombreux auteurs proposent plusieurs mélanges de gazons avec les classiques Festuca, Poa, Lolium et Agrostis en variétés et en proportions diverses.

Le seul inconvénient majeur d’une végétation extensive tient au fait que les plantes utilisées ne peuvent pas être piétinées trop souvent. Les surfaces ne peuvent donc pas être utilisées pour des besoins

F.

PLANTES HERBACÉES

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récréatifs ou de circulation. De nombreux architectes ont contourné le problème en prévoyant, sur une partie de la toiture, des planchers en bois (bangkirai, p.ex.) ou des dalles sur plots. Une végétation extensive offre l’avantage de pouvoir être installée sans trop de difficultés sur des toitures en pente, ce qui se révèle nettement plus compliqué avec une végétation intensive. Signalons que sur les toitures inclinées fortement exposées au soleil (de par leur inclinaison ou leur orientation), une installation d’irrigation est généralement nécessaire. Dans ce domaine, l’expérience du fournisseur joue un rôle essentiel. Parmi les plantes qui ont montré un bon comportement en toiture, citons notamment : – les lichens et les algues : Cladonia e.a. – les mousses telles que Barbula, Bryum, Ceratodon, … – les plantes succulentes : Jovibarba (joubarbe), Sedum acre, album, hispanicum, lydium, reflexum, sexangulare, spurium; Sempervivum tectorum et arachnoideum – les plantes herbacées : Agrostis, Bromus, Carex, Festuca, Poa compressa – les plantes aromatiques : Allium schoenoprasum (ciboulette), Arenaria serpyllifolia, Cardamine hirsuta, Dianthus deltoides, Erodium, Iris pumila, Petrohagia saxifraga, Sagina, … Quelques variétés envahissantes sont déconseillées. Certaines, comme p. ex. Agropyron repens (chiendent, …), Aegopodium podagraria, Calystegia sepium, Ranunculus repens (renoncule), peuvent être latentes dans un substrat de mauvaise qualité. Fig. 22 Toiture végétalisée.

4.5.3

PLANTES INTERDITES OU DÉCONSEILLÉES EN TOITURE VERTE

Selon les plantes, on distingue deux types d’agressivité radiculaire : • certaines plantes, à la recherche d’eau et de nutriments, peuvent développer un système radiculaire très dense (plusieurs kilos par m2) et/ou très étendu (jusqu’à 15 m ou plus); ces racines rampent sur l’étanchéité et sont donc surtout agressives au droit des joints et relevés, profitant de la moindre imperfection pour pénétrer sous l’étanchéité, où elles trouveront éventuellement un peu d’humidité en période sèche • d’autres plantes, comme les bambous et les joncs (Miscanthus), développent des racines perforantes ou pivotantes. Les plantes dont la nocivité en toiture est plus ou moins bien reconnue peuvent éventuellement être utilisées, à condition de prendre des précautions spéciales telles que la mise en place de bacs en métal ou en matières synthétiques. Le tableau 7 regroupe les différentes plantes déconseillées qui ont été citées dans ce chapitre. Rappelons que cette énumération n’est pas exhaustive et que le choix des plantes doit toujours être fait ou vérifié par un architecte et/ou un entrepreneur spécialisés dans ce domaine.

4.5.4

POINTS RÉCLAMANT DE L’ATTENTION

L’aspect de la végétation ne reste pas le même du 1er janvier au 31 décembre; cela paraît évident, mais on l’oublie souvent. Les saisons et les conditions climatiques ont même une influence plus prononcée sur la végétation en toiture que dans un jardin normal. Par exemple, un gazon en toiture se dessèche plus rapidement, puisqu’il dispose d’une couche de substrat réduite qui peut se tasser facilement. Le gel et le vent détruiront plus rapidement des plantes fragiles. La manière dont la végétation est installée (semis, plantation, tapis précultivés, …) a aussi une grande incidence sur le temps que vont mettre les plantes à se développer. De nombreux maîtres d’ouvrage semblent le perdre de vue, ce qui peut conduire à des déboires et même des litiges. Par ailleurs, une végétation intensive se développe et prend une extension qui peut devenir envahissante. Si l’on n’y prend garde, les sentiers peuvent être envahis et devenir impraticables, certaines espèces peuvent repousser les autres, des buissons peuvent occulter les fenêtres, des arbres de (trop) haute taille peuvent basculer et se retrouver dans la rue.

30 NIT 229 – Septembre 2006

Tableau 7 Plantes déconseillées en toiture verte.

NOM

NOM VERNACULAIRE

FAMILLE

LATIN

Feuillus

Acer Aesculus Castanea Cytisus Fagus Fraxinus Hibiscus Kalmia Liquidambar Liriodendron tulipifera Magnolia Platanus Populus Prunus avium Robinia Quercus Salix Skimmia Sophora Tilia

Aceraceae-Acéracées Hippocastanaceae-Hippocastanacées Fagaceae-Fagacées Fabaceae-Fabacées Fagaceae-Fagacées Oleaceae-Oléacées Malvaceae-Malvacées Ericaceae-Ericacées Hamamelidaceae-Hamamélidacées Magnoliaceae-Magnoliacées Magnoliaceae-Magnoliacées Platanaceae-Platanacées Salicaceae-Salicacées Amygdalaceae-Amygdalacées Fabaceae-Fabacées Fagaceae-Fagacées Salicaceae-Salicacées Rutaceae-Rutacées Fabaceae-Fabacées Tiliaceae-Tiliacées

Érable Marronnier d’Inde Châtaignier Cytise Hêtre Frêne Hibiscus Kalmia Liquidambar Tulipier de Virginie Magnolia Platane Peuplier Merisier Robinier faux acacia Chêne Saule Skimmia Sophora Tilleul

Résineux

Abies Chamaecyparis Pinus Picea Thuja plicata

Pinaceae-Pinacées Crassulaceae-Crassulacées Pinaceae-Pinacées Pinaceae-Pinacées Crassulaceae-Crassulacées

Sapin Cyprès Pin Epicéa Thuya géant

Arbustes et plantes ligneuses

Amelanchier Arundinaria Buddleia Gaultheria Miscanthus Phyllostachys Pleioblastus Polygonum Pseudosara Rhamnus catharticus Sambucus Sinarundinaria Spartina pectinata

Malaceae-Malacées Poaceae-Poacées Buddleiaceae-Buddléiacées Ericaceae-Ericacées Poaceae-Poacées Poaceae-Poacées Poaceae-Poacées Polygonaceae-Polygonacées Poaceae-Poacées Rhamnaceae-Rhamnacées Caprifoliaceae-Caprifoliacées Poaceae-Poacées Poaceae-Poacées

Amélanchier Bambou Buddléia (arbre à papillons) Gaultherie, palommier Bambou Bambou Bambou Renouée Bambou Nerprun purgatif Sureau Bambou Spartine

Plantes herbacées

Agropyron repens Aegopodium podagraria Calystegia sepium Ranunculus repens

4.6

Poaceae-Poacées Apiaceae-Apiacées Convolvulaceae-Convolvulacées Ranunculaceae-Renonculacées

RÉSISTANCE AU VENT

L’action du vent sur la toiture plate dépend de la localisation du bâtiment (côte, zone rurale, ville, …), de la proximité d’immeubles de grande hauteur ou de terrains en pente, de la hauteur du

Chiendent Herbe-aux-goutteux Liseron Renoncule rampante

bâtiment, de la zone de toiture considérée (coin, rive, partie courante), de la perméabilité à l’air de l’élément porteur, du compartimentage éventuel du complexe de toiture et enfin de la perméabilité à l’air de la façade et de l’éventuel cloisonnement intérieur du bâtiment (cf. NIT 215, Annexe 2).

31 NIT 229 – Septembre 2006

La toiture verte au rythme des saisons.

Printemps

Automne Eté

Outre la résistance au vent du complexe d’étanchéité, il convient également de veiller, pour les toitures vertes, à limiter l’érosion du substrat, à éviter le déracinement des plantes et le soulèvement du complexe de toiture sous l’action du vent.

4.6.1

STABILITÉ DU COMPLEXE D’ÉTANCHÉITÉ

Le système d’étanchéité de la toiture plate doit être stable au vent. L’étude du vent et la vérification de la stabilité sont décrites au § 2.1.2 de la NIT 215 [4], pour les toitures chaudes, et dans un article paru en 1995 dans CSTC-Magazine [2] concernant les toitures inversées (voir également l’Annexe 8, p. 65). Pour assurer la stabilité du complexe d’étanchéité (et pas seulement la stabilité au vent – voir § 3.6, p. 20), une pose de l’étanchéité en adhérence totale est préférable. Une pose libre ou une fixation mécanique peut toutefois être envisagée. Si elle est suffisante, on peut aussi utiliser la masse de la toiture verte comme lestage (cf. § 3.8, p. 24). Dans le cas des toitures inversées, c’est la technique utilisée pour maintenir les panneaux isolants en place. Cependant, on conseille de coller l’étanchéité sur le support, pour qu’elle puisse entièrement reprendre les écarts de pression causés par le vent. On consultera le tableau de l’Annexe 8 (p. 65) afin de déterminer la masse requise pour les panneaux d’isolation lestés. Si on utilise la masse de la toiture verte comme lestage, il faut tenir compte des points suivants : • le substrat doit résister à l’érosion (voir § 4.6.2);

il ne sert à rien de prévoir une couche de substrat d’une masse importante si les particules de substrat s’envolent avec le vent. Ce problème se pose en général seulement en zone de rive ou de coin • dans les calculs, il faut tenir compte de la densité à l’état sec du substrat et non pas de celle donnée dans le tableau 1 (p. 7) qui correspond à la densité à l’état saturé d’eau • il est généralement superflu de procéder à une étude des efforts exercés par le vent dans le cas des toitures-jardins (toitures vertes intensives), puisqu’on utilise la masse du substrat comme lestage • il faut prévoir un autre lestage si la toiture verte est retirée. Si le poids du substrat est insuffisant pour reprendre l’action du vent, on peut prendre les mesures suivantes : • ajouter du lestage supplémentaire sous forme de gravier • placer des dalles lourdes dans les zones de rive ou de coin (NIT 215, chapitre 9) • prévoir localement des épaisseurs de substrat plus importantes (voir § 4.6.2) • additionner le substrat de suppléments plus lourds dans les zones fragiles.

32 NIT 229 – Septembre 2006

4.6.2

EROSION DU SUBSTRAT SOUS L’ACTION DU VENT

Aucun modèle de calcul ne permet à l’heure actuelle de déterminer avec certitude si une toiture verte est susceptible d’être balayée partiellement ou totalement par le vent. Si les cas connus d’érosion complète de la toiture sont très peu nombreux, on peut néanmoins dire que les angles et les rives sont les zones les plus exposées dans lesquelles une partie des particules fines du substrat risque d’être chassée par le vent. Les recherches doivent se poursuivre en vue de mettre au point une méthode fiable permettant de calculer ce phénomène. Comme précisé au § 4.4.2 (p. 27), il peut être utile de placer, au moment de la pose, un tapis de paille ou de coco en surface pour éviter l’érosion. Pour des toitures fortement exposées (angles, toitures des bâtiments hauts, toitures à proximité d’un bâtiment haut), il peut se révéler judicieux de prévoir dans les zones de rive ou de coin : • des zones sans végétation • des zones avec du gravier ou des dalles lourdes • des dalles-gazon (d’au moins 1 m de largeur) remplies éventuellement de gravier ou de substrat • des tapis végétaux précultivés, à condition qu’ils soient fixés en bordure du toit par des dalles de béton lourd (ces tapis sont extrêmement légers). Dans ce cas, les tapis végétaux en coco sont à déconseiller : le coco peut pourrir après un certain temps et sa cohésion ne sera plus garantie. L’expérience montre qu’une fois que la végétation est bien développée et qu’elle couvre les surfaces de manière homogène, les plantes offrent d’ellesmêmes une résistance à l’érosion. Elles forment non seulement une sorte de bouclier contre le vent, mais, en plus, elles maintiennent la cohésion du système radiculaire.

4.6.3

ENRACINEMENT ET/OU ANCRAGE DE LA VÉGÉTATION

Il importe de s’assurer que la toiture verte ne puisse être soulevée par le vent. Ce phénomène est susceptible de se manifester plus particulièrement sur les toitures à végétation extensive – en général seulement en zone de rive ou de coin – dont la couche de substrat est mince et donc légère (par exemple, végétation sous forme de tapis précultivés). Si la masse du substrat n’est pas assez importante, il est nécessaire de prévoir un lestage supplémen-

taire en disposant, par exemple, du gravier dans certaines zones de la toiture : les sedums poussent entre les granulats et envahissent le gravier, le rendant invisible après un certain temps. Si on prévoit de planter des arbres sur la toiturejardin, l’action du vent n’est plus à négliger. Dans ce cas, il est vivement conseillé de réaliser une étude de stabilité. Lorsque la toiture est fortement exposée et/ou lorsqu’elle est située à grande hauteur, il faut envisager un ancrage supplémentaire des arbres et des arbustes (surtout dans les premières années). Si la stabilité est insuffisante, si l’action du vent est trop importante (par exemple, bâtiments élevés, immeubles situés à proximité d’une tour, …) ou si l’épaisseur du substrat est réduite (empêchant le développement des racines), il est préférable de renoncer aux arbres et arbustes de grande hauteur, à moins de les ancrer dans des bacs drainés suffisamment lourds (figure 25, p. 35). Il faut cependant veiller à ce que ces systèmes n’endommagent pas les couches sous-jacentes. La continuité de l’étanchéité doit dans tous les cas être maintenue et l’évacuation de l’eau ne peut être entravée. L’ancrage des arbres s’effectue généralement au moyen de filets ou de treillis d’armature qui font en quelque sorte office de racines. Toutefois, ces dispositifs ne sont efficaces que si les racines des végétaux ont atteint une taille et un nombre suffisants pour traverser les mailles du treillis et s’y accrocher correctement. Les haubans constituent une solution nettement plus efficace, notamment parce que la technique de mise en œuvre est parfaitement au point. Trois possibilités existent : • les tirants synthétiques incorporés dans le substrat • les haubans • les câbles synthétiques ou métalliques. Les haubans réglables à trois points paraissent fournir les meilleurs résultats. Ils sont fixés en divers points de la partie supérieure du tronc (offrant un bon ancrage statique), sous un angle de 45 à 60°, par le biais d’un matériau relativement tendre (comme le caoutchouc) qui assure une certaine répartition des efforts. La fixation des haubans ne peut se faire en partie basse du tronc, car leur efficacité serait quasiment nulle. Peu visibles à cet endroit, ils risqueraient en outre d’être laissés en place et d’entraver la croissance de l’arbre.

33 NIT 229 – Septembre 2006

VUE EN PLAN

COUPE TRANSVERSALE 1

5 4 6

2 2 3 1

Fig. 23 Exemple d’ancrage d’un arbre à l’aide de plaques en béton lourd et de crochets incorporés dans le substrat. 1. Plaque en béton lourd 2. Câble 3. Relevé d’étanchéité 4. Ancrage au bâtiment 5. Zone de feuillage 6. Tronc

Les points d’ancrage des câbles sont en matériau inoxydable; ils se situent de préférence aux parties fixes du bâtiment (murs ou acrotères) et toujours au-dessus du niveau de l’étanchéité, de façon à ne pas rompre la continuité de cette dernière. A défaut, l’ancrage sera réalisé par l’intermédiaire de plaques en béton lourd au moyen de crochets incorporés sous le substrat ou à l’intérieur de celuici (figure 23). Les dimensions des plaques (de préférence supérieures à 50 x 50 x 5 cm) et leur poids seront fonction de la taille des arbres ou des arbustes.

4.7

TOITURES EN PENTE

Les toitures vertes en pente ne pouvant être traitées de façon exhaustive dans la présente NIT, nous conseillons au concepteur de bien envisager les différents aspects de la question et de faire appel, dès les premières esquisses, aux conseils de professionnels expérimentés. Pour plus d’informations, on consultera l’Annexe 5 (p. 59).

4.8 4.8.1

EXEMPLES DE RÉALISATION TOITURES VÉGÉTALISÉES

Le système de toiture végétalisée est en général posé et livré par un seul fournisseur.

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Une fois l’étanchéité terminée, les travaux comprennent les opérations successives suivantes : • application éventuelle d’un film de polyéthylène (figure 26, p. 36) et/ou d’une protection mécanique • placement du drainage (figures 27, 28 et 29, p. 36) • pose du voile filtrant, pour autant qu’il ne soit pas combiné au drainage (figure 30, p. 36) • mise en œuvre du substrat (figure 31, p. 36) • mise en place de la végétation (figure 32, p. 36) • arrosage (figure 33, p. 36). La végétation extensive peut être mise en œuvre de trois façons : – par l’épandage de semences ou de fragments de plantes (figure 34, p. 37) – par la mise en place de plantes cultivées en pépinière (figure 35, p. 37) – par l’étalement de tapis végétaux précultivés analogues au gazon en rouleaux (figure 36, p. 37). Cette dernière technique est la plus coûteuse, mais offre l’avantage de ne plus nécessiter de soins après le placement des tapis et de présenter, dès le premier jour, son aspect définitif. (suite du texte en page 38)

34 NIT 229 – Septembre 2006

Fig. 24 Ancrage d’un arbre sans bac. 1. Support 2. Béton de pente 3. Pare-vapeur éventuel (voir § 3.4, p. 18) 4. Isolation thermique 5. Étanchéité 6. Drainage 7. Voile filtrant 8. Substrat 9. Protection mécanique 10. Filet d’ancrage

10

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Fig. 25 Ancrage d’un arbre avec bac. 1. Support 2. Béton de pente 3. Pare-vapeur éventuel (voir § 3.4, p. 18) 4. Isolation thermique 5. Étanchéité 6. Protection mécanique 7. Drainage 8. Voile filtrant 9. Substrat 10. Filet d’ancrage 9 11. Bac perforé

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Fig. 26 Pose d’un film de polyéthylène.

Fig. 27 Drainage sous forme de plaques à excroissances en PVC rigide.

Fig. 28 Drainage sous forme de plaques à excroissances en EPS.

Fig. 29 Drainage sous forme de treillis en PE avec voile filtrant.

Fig. 30 Placement du voile filtrant seul.

Fig. 31 Mise en œuvre du substrat.

Fig. 32 Mise en place de la végétation.

Fig. 33 Arrosage.

36 NIT 229 – Septembre 2006

Fig. 34 Epandage de fragments de plantes (ci-dessus et ci-contre).

Fig. 35 Mise en place de plantes cultivées en pépinière.

Fig. 36 Etalement de tapis végétaux précultivés.

37 NIT 229 – Septembre 2006

4.8.2

4.9

TOITURES-JARDINS ET TOITURES-JARDINS LÉGÈRES

Les étapes de réalisation d’une toiture-jardin (légère) sont les mêmes que pour les toitures végétalisées, si ce n’est que les épaisseurs à mettre en œuvre peuvent être beaucoup plus importantes (figure 37). Le système n’est généralement pas déterminé par le fournisseur, d’où une plus grande liberté de conception. Le choix des plantes, leur aménagement et les couches sous-jacentes adaptées à la végétation doivent être étudiés et définis par des spécialistes.

LA TOITURE VERTE EN RÉNOVATION

Un certain nombre de précautions et de vérifications doivent précéder la réalisation d’une toiture verte dans le cadre de la rénovation d’une toiture plate existante. Les aspects à considérer sont énumérés dans le tableau 8, qui renvoit aux paragraphes concernés pour plus d’informations.

Tableau 8 Aspects à considérer dans le cadre d’une rénovation. POINTS À PRENDRE EN CONSIDÉRATION

La structure portante est-elle à même de reprendre la charge permanente de la toiture verte ? L’étanchéité est-elle encore d’une qualité satisfaisante ? La pente de la toiture est-elle adéquate ?

VOIR PARAGRAPHE

§ 1.2.1.4, tableau 1 (p. 7) + § 3.2 (p. 17) § 3.6 (p. 20) § 1 (encadré, p. 4) + § 3.3 (p. 17)

L’isolant est-il suffisamment résistant aux sollicitations mécaniques ?

§ 3.5 (p. 18)

38 NIT 229 – Septembre 2006

Fig. 37 Etapes successives de la réalisation d’une toiturejardin (légère).

39 NIT 229 – Septembre 2006

OUVRAGES DE RACCORD ET PARTICULARITÉS CONSTRUCTIVES DES TOITURES VERTES

5

Le présent chapitre propose des exemples de réalisation d’ouvrages de raccord. La plupart des schémas sont issus de la NIT 191 [5] et ont été adaptés aux spécificités des toitures vertes. Le but n’est pas de traiter le sujet de manière exhaustive (on consultera à cet effet la NIT 191), mais bien de proposer quelques solutions aux problèmes courants.

REMARQUE : bien que des zones de gravier et des arrêts de gravier soient représentés dans la plupart des schémas, leur présence n’est pas obligatoire (voir § 5.7.1, p. 45). Elle est cependant hautement recommandée.

5.1 GOUTTIÈRES ET CHÉNEAUX

5.2 AVALOIRS

La figure 38 présente un exemple de réalisation d’une gouttière.

Les avaloirs doivent rester accessibles. Dans tous les cas, il y a lieu de prévoir des trop-pleins (§ 3.7, p. 23) et d’installer des crapaudines sur les ava8

Fig. 38 Exemple de gouttière.

7 6 5 10

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40

2

1. Latte en bois d’une épaisseur légèrement inférieure à celle de l’isolant 2. Pare-vapeur éventuel 3. Isolation thermique 4. Étanchéité 5. Dallage délimitant la toiture verte 6. Drainage 7. Voile filtrant 8. Substrat 9. Gouttière 10. Arrêt de gravier 11. Protection éventuelle contre les racines (cf. § 3.6.3, p. 21)

NIT 229 – Septembre 2006

5.2.2

loirs, afin d’éviter que ces derniers ne soient obstrués par les résidus des plantes.

5.2.1

TOITURES VERTES INTENSIVES (TOITURES-JARDINS)

Sur une toiture-jardin, on peut assurer l’accessibilité de l’avaloir en prévoyant autour de celui-ci une chambre de visite préfabriquée (ou des tuyaux de 0,3 m de diamètre environ, voir figure 41, p. 42), elle-même entourée de gravier ou d’un autre matériau drainant.

TOITURES VÉGÉTALISÉES

Sur une toiture végétalisée de faible épaisseur, on peut réaliser les avaloirs au moyen d’une crépine (ou d’une dalle) et délimiter la zone de l’avaloir à l’aide de gravier (figures 39 et 40).

Fig. 39 Exemples de réalisation d’un avaloir avec gravier et crépine.

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≥ 300 mm

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Fig. 40 Avaloir accessible d’une toiture végétalisée.

41

11

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1. Pare-vapeur éventuel 2. Isolant moins épais pour la pose encaissée de l’avaloir 3. Étanchéité 4. Arrêt de gravier éventuel 5. Drainage 6. Voile filtrant 7. Substrat 8. Avaloir 9. Arrêt de gravier 10. Gravier 11. Protection éventuelle contre les racines (cf. § 3.6.3, p. 21)

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La figure 42 donne un exemple de relevé contre un mur de façade avec coulisse; la figure 43 représente un relevé au pied d’une toiture à versants.

5.4

RIVES

La figure 44 propose un exemple de réalisation d’une rive.

5.5

JOINTS DE MOUVEMENT

Les joints de mouvement (figures 45 et 46, p. 44) doivent rester accessibles dans tous les cas.

Fig. 41 Avaloir accessible d’une toiture-jardin.

5.6 5.3

COMPARTIMENTAGE

RELEVÉS Les figures 47 et 48 (p. 44 et 45) montrent des solutions permettant le compartimentage de l’isolation dans le cas d’un pare-vapeur et d’une étanchéité respectivement compatibles et non compatibles.

Les relevés sont réalisés de la même manière que sur une toiture plate classique. Une zone de gravier est éventuellement prévue à leur base. Un minimum de 150 mm doit être ménagé entre la partie supérieure de la toiture plate (étanchéité, toiture verte ou zone de gravier selon les cas) et le sommet du relevé.

Dans le cas d’une étanchéité synthétique et d’un pare-vapeur non collables ou non soudables l’un

Fig. 42 Relevé de l’étanchéité contre un mur.

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≥ 150 mm

≥ 300 mm 5 12

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3

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1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Support Béton de pente Pare-vapeur éventuel Isolation thermique Étanchéité Arrêt de gravier éventuel Orifice de drainage du mur creux 8. Drainage 9. Voile filtrant 10. Substrat 11. Bloc isolant 12. Gravier 13. Protection éventuelle contre les racines (cf. § 3.6.3, p. 21)

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≥ 300 mm

≥ 150 mm (*)

Fig. 43 Relevé de l’étanchéité au pied d’une toiture à versants. 1. Support 2. Béton de pente 3. Pare-vapeur éventuel 4. Isolation thermique 5. Étanchéité 6. Arrêt de gravier éventuel 7. Drainage 8. Voile filtrant 9. Substrat 10. Voligeage de niveau avec l’extrémité 6 9 8 7 13 supérieure des chevrons dans le cas de panneaux de soustoiture rigides ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 11. Sous-toiture ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 12. Tuile ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; 13. Protection mécanique

10

•

(*) La hauteur de 150 mm doit être mesurée entre la partie supérieure de la toiture plate et le point de fixation du liteau inférieur.

1

2

3

4

Fig. 44 Exemple de mise en œuvre de l’étanchéité sur une rive. 1. Support 2. Béton de pente 3. Pare-vapeur éventuel 4. Isolation thermique 5. Étanchéité 14 6. Arrêt de gravier éventuel 7. Drainage 8. Voile filtrant 9. Substrat 10. Bloc isolant 11. Mur intérieur 12. Mur de parement 13. Isolation du mur creux 10 14. Profilé de rive 15. Protection mécanique

5

≥ 150 mm

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1. Support 2. Béton de pente 3. Pare-vapeur éventuel 4. Isolation thermique 5. Étanchéité 6. Drainage 7. Voile filtrant 8. Substrat 9. Couche de protection 10. Élément amovible préfabriqué en béton 11. Joint de mouvement 12. Zone de gravier éventuelle 13. Arrêt de gravier éventuel 14. Protection mécanique

11 10 9

12

8

13

7

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≥ 300 mm ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; • ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

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4

Fig. 45 Joint de mouvement dissimulé sous un élément amovible préfabriqué en béton. 7 5 14

Support Béton de pente Pare-vapeur éventuel Isolation thermique Chanfrein éventuel Étanchéité Joint de mouvement Maçonnerie Possibilité de mouvement (matelas souple en laine minérale, épaisseur nominale : 2 x la largeur du joint) 10. Drainage 11. Voile filtrant 12. Substrat 13. Arrêt de gravier éventuel 14. Protection mécanique

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12

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Fig. 46 Joint de mouvement simplement revêtu d’une étanchéité.

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RIVE

1. Pare-vapeur 2. Isolation thermique 3. Etanchéité

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≥ 150 mm

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•

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

13

PARTIE 3

3

COURANTE

2 3

1

Fig. 47 Compartimentage dans le cas d’une membrane et d’un pare-vapeur compatibles et soudables (ou collables).

44 NIT 229 – Septembre 2006

6

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3

4

Cette précaution peut être utile pour plusieurs raisons : • autoriser la circulation dans le but d’inspecter et d’organiser la maintenance et l’entretien régulier • permettre l’entretien des surfaces vitrées surplombant la toiture et des installations situées en toiture (machineries, appareils de conditionnement d’air, …) • faciliter l’inspection des avaloirs et éviter l’envahissement de ceux-ci par la végétation • éviter qu’une végétation trop proche des rives soit abîmée ou déplacée par le vent • délimiter plus facilement les zones avec et sans végétation • limiter le risque de propagation de l’incendie vers les parties plus basses du bâtiment ou à l’intérieur des locaux dans le cas où la toiture verte (intensive) prendrait feu (ce danger est moindre sur une toiture extensive).

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Fig. 48 Compartimentage de l’isolant dans le cas d’une membrane et d’un pare-vapeur non soudables ou non collables entre eux. 1. Isolant 2. Zone soudée sur tôle 3. Etanchéité libre 4. Pare-vapeur 5. Pièce de bois 6. Protection mécanique

Les zones sans végétation peuvent être réalisées au moyen de gravier roulé, de dalles sur plots, de planchers en bois ou de dispositifs analogues, qui, pour être efficaces, auront une largeur d’au moins 0,3 m. Un arrêt de gravier peut être installé pour délimiter ces zones avec précision. Les règles à respecter quant au choix du gravier sont énoncée au § 9.2 de la NIT 215 [4].

sur l’autre au droit d’une pénétration ou d’une rive, la solution représentée à la figure 48 peut être envisagée. Elle n’est cependant pas parfaite, car l’étanchéité n’est pas assurée au sommet de la pièce de bois.

5.7

PARTICULARITÉS DES TOITURES VERTES

5.7.1

ZONES DE GRAVIER OU DALLES EN RIVE ET LE LONG DES PÉNÉTRATIONS

5.7.2

CHEMINS DE CIRCULATION

Lorsque des chemins de circulation sont aménagés sur la toiture verte, il y a lieu de respecter quelques principes : • réaliser une étanchéité et un drainage continus, sans relevés intermédiaires, afin de faciliter l’évacuation des eaux • poser les matériaux nécessaires à la réalisation des chemins au-dessus du niveau du drainage. Les chemins peuvent être réalisés, par exemple, à l’aide de dalles et d’éléments en L préfabriqués (figure 49, p. 46).

Bien que les architectes aient tendance à restreindre au maximum les zones sans végétation sur une toiture verte – et ce, notamment pour des raisons de simplicité de construction et d’esthétique –, il est néanmoins conseillé de ménager systématiquement des zones sans végétation le long des chéneaux ou des gouttières, des avaloirs, des relevés, des rives, des joints de dilatation, des socles et des pénétrations (voir les schémas aux paragraphes précédents).

5.7.3

BASSINS, FONTAINES ET ÉTANGS EN TOITURE

Lorsque des bassins, des fontaines ou des étangs sont prévus sur la toiture, leur étanchéité doit être mise en œuvre indépendamment de l’étanchéité de la toiture proprement dite.

45

NIT 229 – Septembre 2006

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1 1. Support 2. Béton de pente 3. Pare-vapeur éventuel 4. Isolation thermique 5. Étanchéité 6. Protection mécanique 7. Drainage 8. Voile filtrant 9. Substrat 10. Lit de sable stabilisé 11. Étanchéité de l’étang

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Fig. 50 Etang aménagé sur une toiture.

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6.1

ENTRETIEN DES TOITURES VERTES

GÉNÉRALITÉS

6.2

Toute toiture verte doit bénéficier de l’entretien minimal que demande une toiture plate, à savoir (NIT 215) [4] : • après l’hiver : le contrôle des avaloirs, des tuyaux de descente, des gargouilles, des solins, des profilés, … • après la chute des feuilles : l’élimination des feuilles mortes et l’enlèvement des mousses et objets étrangers.

TOITURES VÉGÉTALISÉES

Les toitures végétalisées ne demandent pas d’autre entretien que celui réservé aux toitures plates classiques, si ce n’est l’enlèvement des espèces parasites qui se seraient développées dans le substrat (figure 51), telles que le chiendent (Agropyron repens), le bouleau et le saule. Le contrôle des avaloirs requiert une attention particulière.

6.3

TOITURES-JARDINS ET TOITURES-JARDINS LÉGÈRES

6.3.1

EPANDAGE D’ENGRAIS

On veillera surtout à ne pas négliger d’enlever les résidus de plantes qui se seraient introduits dans les avaloirs et les gargouilles. Toutefois, la plupart des toitures vertes exigent des opérations d’entretien beaucoup plus importantes que nous détaillons ci-après. Il est possible également de conclure un contrat d’entretien avec l’entrepreneur qui a installé la toiture verte ou avec un autre entrepreneur. Soulignons que la garantie éventuelle donnée sur la toiture verte (chapitre 7, p. 49) ne sera valable que si l’entretien prévu a été réalisé.

Des produits chimiques compatibles avec l’étanchéité peuvent être utilisés pour assurer un bon démarrage du gazon et un effet rémanent suffisant. Leur application doit être raisonnable afin de prévenir tout risque de pollution et de destruction des plantes.

Fig. 51 Enlèvement d’un bouleau sur une toiture végétalisée.

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En ce qui concerne les plantations, l’engrais est apporté au moment des semailles ou de la mise en place, puis est renouvelé une fois par an.

6.3.2

L’application de ces produits doit s’opérer de façon raisonnable. Le sol des massifs doit être maintenu propre, exempt de mauvaises herbes et ne peut former de croûtes. Les plantes telles que chiendent, ortie, chardon seront systématiquement évacuées. Durant la saison végétative, il convient donc de prévoir des binages qui consistent à enlever les mauvaises herbes dans les plantations, tout en ameublissant la terre.

TONTE ET TAILLE

Lors des premières coupes, il faut veiller à ne pas arracher les plantes et tondre le gazon lorsqu’il atteint 10 à 15 cm. La fréquence de tonte est déterminée par les périodes de végétation, mais des tontes intermédiaires peuvent aussi être réalisées. Les bordures, les contours des arbres, du mobilier ainsi que les surfaces de gazon sur dalles ne seront pas oubliés. La tonte comprend le ramassage de l’herbe et son évacuation.

Les traitements herbicides ainsi que l’ensemble des traitements phytosanitaires doivent être compatibles avec l’étanchéité et être mis en œuvre de façon raisonnable, de manière à en limiter l’impact sur l’environnement.

Lors de l’utilisation d’engins, il y a lieu de tenir compte du poids maximum autorisé sur la dalle portante.

Un bêchage de tous les massifs de plantations est effectué une fois par an, au printemps. Si nécessaire, on repositionnera les liens, les tuteurs et les haubans.

La taille est effectuée une fois par an, ainsi que l’émondage (opération consistant à couper les branches latérales et parfois le tronc). Tous les déchets sont évacués.

6.3.3

6.3.4

ARROSAGE

En période de forte sécheresse, il y a lieu d’arroser les surfaces de plantations. Un tuyau d’arrosage muni d’un pommeau peut très bien convenir, mais un système d’arrosage automatique peut être envisagé pour les grandes étendues. Le cas échéant, ce dernier devra être régulièrement entretenu : réglage mensuel des asperseurs, vidange en automne, remise en route au printemps, dosage d’engrais liquides, …

EMPLOI DE PESTICIDES ET D’HERBICIDES – BINAGE

Les animaux nuisibles, tels que taupes, mulots, …, seront éliminés éventuellement à l’aide de pesticides en veillant à leur compatibilité avec l’étanchéité.

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7

7.1

RESPONSABILITÉS ET GARANTIE : RECOMMANDATIONS GÉNÉRALES RÔLE DES DIFFÉRENTS INTERVENANTS

Bien qu’il existe une responsabilité décennale (selon les articles 1792 et 2270 du Code civil belge) sur les travaux d’étanchéité, il n’existe aucune réglementation spécifique concernant la garantie des toitures vertes. Si le maître d’ouvrage souhaite une telle garantie, elle doit être discutée avec la firme qui pose la toiture verte; elle pourra couvrir, entre autres, le bon développement des plantes pendant les premières années.

En général, c’est l’architecte qui assume la responsabilité de l’ensemble de la conception du bâtiment, et donc également celle de la toiture verte. Selon les cas, il peut se faire aider par : • l’ingénieur conseil pour les problèmes de résistance et de stabilité du support • l’architecte de jardin pour la conception d’une toiture intensive • le fournisseur du système pour la conception d’une toiture extensive.

Lorsque l’étanchéité et la toiture verte sont réalisées par deux firmes distinctes, il est vivement recommandé de tester l’étanchéité de la toiture avant l’installation de la toiture verte (voir Annexe 4, p. 57). En cas de problème d’étanchéité ultérieur, la responsabilité de l’entrepreneur d’étanchéité ne pourra en principe pas être mise en cause, sauf si la preuve est apportée que les travaux d’étanchéité sont entachés d’un vice caché qui n’a pu être détecté lors de la réception.

La réalisation d’une toiture intensive verra généralement se succéder l’entrepreneur général, le poseur de l’étanchéité et l’entrepreneur de jardin. Il est recommandé de bien délimiter les tâches et les responsabilités de chacun. En effet, en cas de problèmes ultérieurs (par exemple, une infiltration d’eau dans le bâtiment), les discussions risquent de s’éterniser et le conflit peut prendre des proportions désagréables.

7.2

L’inspection et l’entretien relèvent de la responsabilité du maître d’ouvrage, qui peut éventuellement conclure un contrat d’entretien avec un entrepreneur spécialisé.

RESPONSABILITÉS ET GARANTIE

Si le maître d’ouvrage souhaite créer une toiture verte au-dessus d’une toiture existante lors de la rénovation de cette dernière, il est conseillé de consulter un architecte (ou un bureau d’étude) et un entrepreneur d’étanchéité avant l’installation de la toiture verte. Ceux-ci pourront ainsi évaluer la qualité de l’étanchéité et déterminer si elle est adaptée à l’installation d’une toiture verte.

Il faut distinguer la responsabilité décennale sur les travaux d’étanchéité, d’une part, et la responsabilité ou la garantie éventuelle sur la toiture verte, d’autre part.

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ANNEXE 1

CONSIDÉRATIONS PRÉALABLES AU CHOIX D’UNE TOITURE VERTE 3 ENTRETIEN DE LA TOITURE

Il est important de se poser certaines questions avant et pendant la réalisation d’une toiture verte. Nous présentons ci-après une liste de points réclamant une attention particulière. Ces différents points ne sont pas tous indépendants les uns des autres; certains choix conditionnent un ou plusieurs autres paramètres.

Une toiture verte extensive demande à peine plus d’entretien qu’une toiture plate. Une toiture verte intensive demande au moins autant d’entretien qu’un jardin classique. L’accessibilité de la toiture pour les hommes et les outils doit être étudiée. Pour les toitures vertes intensives, un système d’irrigation est en outre généralement nécessaire (cf. chapitre 6, p. 47).

1 CHOIX ET ASPECT DE LA VÉGÉTATION

4 CHARGE PERMANENTE DE LA TOITURE VERTE

L’aspect d’une toiture végétalisée (mousses, sedums, …) n’a rien de commun avec celui d’une toiture-jardin (*). Dans le premier cas, il s’agit de plantes basses à l’aspect désorganisé; dans le second cas, tout est possible, comme dans un jardin classique (cf. chapitre 2, p. 8).

La charge permanente de la toiture verte doit être admissible pour la structure portante. En construction neuve, cela ne pose pas de problème, à condition d’en tenir compte lors du dimensionnement de l’ouvrage. En rénovation, il faut vérifier si la structure portante est apte à supporter la charge permanente avant d’y installer une toiture verte. En général, les toitures extensives, vu leur faible poids, sont réalisables sur la majorité des toitures (cf. § 2.2.2, p. 16, et § 3.2, p. 17).

Cependant, le choix d’un type de végétation implique que soient fixés le type et l’épaisseur du substrat, le type de drainage et de rétention d’eau, la nécessité de l’irrigation, la charge permanente, l’entretien, l’accessibilité, … De plus, avant de choisir la végétation, il convient d’étudier l’exposition et l’ensoleillement de la toiture afin d’opter pour des plantes adaptées (cf. chapitre 2, p. 8, et § 4.2 à § 4.6, p. 25 à 31).

5 CONCEPTION DU COMPLEXE DE TOITURE PLATE

2 ACCESSIBILITÉ

Le pare-vapeur (caractérisé par sa perméabilité à la vapeur d’eau ou valeur μ), l’isolant (résistance à la compression et valeur λ) et l’étanchéité (type de pose, résistance aux racines) sont choisis en adéquation avec le type de toiture verte (cf. chapitre 3, p. 17).

Une toiture verte extensive est inaccessible à la circulation régulière. Une toiture verte intensive est accessible sans limite (cf. § 1.2, p. 5). Il est toutefois conseillé de prévoir des chemins de circulation.

(*) Dans cette annexe, on assimile toiture-jardin et toiture-jardin légère.

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La protection de l’étanchéité contre les racines (membrane testée ou film de polyéthylène) dépend du type de toiture verte et des préférences du concepteur (§ 3.6, p. 20). Une protection mécanique de l’étanchéité doit être prévue si des dégâts sont susceptibles de se produire lors de l’entretien et/ou pour protéger l’étanchéité en cours de chantier (§ 3.6.2.3, p. 20), en particulier dans le cas des toiture intensives.

res doivent être prises pour empêcher l’érosion du substrat et assurer l’ancrage des plantes (cf. § 4.6, p. 31).

7 EVACUATION DES EAUX PLUVIALES Le système d’évacuation des eaux doit être adapté à la toiture verte. Les avaloirs doivent rester accessibles et des trop-pleins doivent être mis en place. Des zones de gravier peuvent être prévues autour des avaloirs (cf. 3.7, p. 23, et § 5.2, p. 40).

Lorsqu’une toiture verte est posée sur une toiture plate existante, il faut s’assurer que l’isolant et l’étanchéité sont adaptés à cet usage et veiller à ne pas endommager l’étanchéité lors de la mise en place de la toiture verte (§ 4.9, p. 38).

8 AUTRES OUVRAGES DE DÉTAIL 6 RÉSISTANCE AU VENT Les ouvrages de raccord (rives, relevés, pénétrations, joints de dilatation, ...) doivent être définis en fonction de la toiture verte. Des zones de gravier peuvent être prévues le long de tous ces éléments (voir chapitre 5, p. 40).

Le complexe de toiture plate et la toiture verte doivent être stables au vent. La toiture verte doit avoir une masse suffisante pour résister au soulèvement. Dans certains cas, des précautions particuliè-

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ANNEXE 2

ESSAI DE RÉSISTANCE AUX RACINES Synthèse du projet de norme prEN 13948 Le texte qui suit est basé sur le projet de norme prEN 13948 ‘Membranes souples d’étanchéité. Membranes d’étanchéité de toiture bitumineuses, plastiques et élastomères. Détermination de la résistance aux racines’ [9]. Ce document étant sujet à modification, il convient d’en consulter la dernière version.

• une couche de substrat (70 % en volume de tourbe et 30 % en volume de schiste) • une végétation dense : Pyracantha coccinea de 60 à 80 cm de hauteur à raison de quatre plants par récipient (figure 52, p. 54). Le processus de croissance des racines est renforcé par une faible quantité d’engrais, constitué de NPK (*) et d’oligoéléments, et par un arrosage modéré avec de l’eau dont la composition est contrôlée.

1 DOMAINE D’APPLICATION Le projet de norme prEN 13948 permet de déterminer la résistance des membranes d’étanchéité bitumineuses, plastiques et élastomères vis-à-vis de la pénétration et de la perforation des racines de plantes utilisées lors des essais.

Les récipients d’essai sont exposés dans une serre de culture climatisée afin de contrôler en permanence les paramètres influençant la croissance des plantes : chauffage à 18 ± 2 °C durant la journée et à 16 ± 2 °C durant la nuit, aération à partir de 22 °C jusqu’à 35 °C maximum.

2 PRINCIPE La période de culture s’étend sur deux ans, soit la durée minimum nécessaire pour obtenir des résultats fiables lors d’essais en serre sur une végétation comportant des arbustes.

La membrane à tester, qui doit comporter plusieurs joints, est installée dans six récipients d’essai. Deux autres récipients, testés sans membrane, servent au contrôle de la croissance des plantes. Les récipients, de 800 x 800 x 250 mm de dimensions intérieures au minimum, sont équipés d’un fond transparent et obturés par un film opaque. L’alimentation en eau s’opère par la base via une tubulure de 35 mm de diamètre.

3 CONTRÔLE DE LA PERFORATION OU DE LA PÉNÉTRATION DES RACINES Après les deux années de culture, on retire le substrat des récipients et on contrôle le comportement de la membrane quant à la présence de perforations et à la pénétration des racines. On considère qu’il y a perforation lorsque les racines traversent la partie courante ou les joints de la membrane. Si les racines ne perforent pas la membrane, mais pénètrent dans la partie courante ou dans les joints ou provo-

Les récipients comportent de bas en haut : • une couche de rétention d’eau (granulats minéraux grossiers) • une couche de protection (feutre) • la membrane à tester disposée comme suit : quatre joints d’angle contre la paroi, deux joints d’angle sur le fond et un joint en T

(*) Azote – Phosphore – Potassium.

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moyen d’agents antiracinaires • racines ayant pénétré dans une membrane renforcée (feuille métallique ou non-tissé de polyester, par exemple), mais dont la progression est stoppée par le renforcement avant que des dégâts aient pu survenir • racines ayant pénétré dans les renforts des joints sans les endommager.

quent des cavités, on considère qu’il s’agit de pénétrations. Bien qu’il ne s’agisse pas à strictement parler de pénétration de racines, certaines observations doivent néanmoins être consignées dans le rapport d’essai : • racines ayant pénétré dans la membrane (partie courante ou joints) en mettant à profit des cavités existantes (pas de détérioration) • racines ayant pénétré, sur une profondeur maximale de 5 mm, dans une membrane traitée au

L’essai est réussi s’il n’y a ni pénétration ni perforation des racines au bout d’une période de deux ans.

Fig. 52 Bacs d’essai (Pyracantha coccinea) pour la détermination de la résistance des membranes d’étanchéité aux racines.

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ANNEXE 3

COMPOSITION DES SUBSTRATS Cette annexe présente une synthèse des prescriptions relatives aux caractéristiques des substrats, publiées en 2002 par le FLL (Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau) dans son ouvrage intitulé “Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen” [13].

1 TYPES DE MATÉRIAUX

2 EXIGENCES

Les exigences constructives concernent : • le drainage • la surcharge de la toiture • la fonction protectrice.

Selon la croissance visée et les types de matériaux envisagés, on tiendra compte des propriétés suivantes lors du choix de la composition du substrat : • respect de l’environnement • compatibilité avec la végétation • sécurité incendie • granulométrie • teneur en matières organiques • résistance au gel • stabilité structurelle et résistance au tassement du terreau et des matériaux en vrac • comportement des dalles de substrat en compression • perméabilité à l’eau • rétention d’eau maximale • teneur en air • acidité (pH) • teneur en sels • teneur en nutriments • capacité d’adsorption • semences et fragments de plante à germination • teneur en corps étrangers.

Quant aux objectifs horticoles, ils portent sur : • les exigences posées au type de végétation souhaité et à sa forme • la durabilité • la réduction des coûts liés à la croissance et à l’entretien de la végétation. Pour les substrats de plus de 35 cm d’épaisseur (végétation intensive), il convient de réduire la teneur en matières organiques ou de prévoir une couche supérieure contenant de telles matières et une sous-couche qui en est dépourvue. Dans le cas de toitures vertes particulièrement minces (végétation extensive), les tapis précultivés peuvent avoir simultanément une fonction de substrat. S’ils sont néanmoins posés sur une couche de substrat, ils doivent être considérés comme des produits de jardinage.

Le volume total de pores n’est pas une propriété caractéristique, puisqu’il est utilisé pour déterminer la teneur en air compte tenu d’une contenance maximale en eau et d’un pF de 1,8 (*).

Ces substrats entrent dans la catégorie des matériaux en vrac comportant des granulats minéraux à faible teneur en matières organiques. Ils se distinguent, quant à leur composition et à leur granulométrie, des mélanges disposés en couches.

La quantité d’eau disponible pour la végétation peut être déterminée approximativement à partir de la

(*) Le pF est une pression qui traduit l’aptitude à pomper l’eau dans le sol. Il varie en fonction du sol, de sa teneur en eau, de sa porosité, ... Un pF nul correspond à des racines dans l’eau. La plante est asphyxiée et meurt. Avec des substrats horticoles légers (terreau, humus, ...) correctement drainés, on obtient un pF de 2. Dans un sol classique saturé mais drainé, le pF s’élève à 2,56. Le point de flétrissement des plantes est de 4,19. Au-delà de cette valeur, les plantes ne peuvent plus pomper d’eau et meurent. Dans ce cas, la force de rétention de l’eau dans le sol est supérieure à la force de succion développée par la plante.

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Les dalles de substrat doivent être protégées contre les infiltrations d’eau et être posées à sec.

contenance maximale en eau, diminuée d’environ 10 à 15 pour cent du volume d’eau liée dans les micropores, pour un pF > 4,2.

Si nécessaire, le taux d’humidité du substrat sera maintenu par un arrosage permanent afin d’éviter un dessèchement de la surface et une éventuelle érosion par le vent.

Les exigences posées au substrat concernent en règle générale l’état du matériau pour une compacité définie en laboratoire. La nature et l’importance des essais d’aptitude et de contrôle sont précisées au § 12 du document édité par le FLL.

Si la végétation n’est pas plantée immédiatement après la pose du substrat, il peut s’avérer nécessaire de prendre des mesures complémentaires pour empêcher l’érosion du sol. Une fois mis en place, les arbustes et les plantes buissonnantes peuvent être protégés par un apport d’humus composé de résidus spécifiques.

3 MISE EN PLACE En général, le substrat est posé parallèlement aux couches sous-jacentes, sauf si le projet prévoit un aménagement en relief. L’épaisseur minimale préconisée doit toutefois être garantie en tous points.

Les valeurs granulométriques mentionnées ci-avant sont destinées non seulement à déterminer l’aptitude à l’emploi du substrat, mais également à évaluer son comportement après la pose. Si la mise en place sur la toiture est effectuée par projection au moyen d’un wagon-silo (substrat en vrac), des modifications de la granulométrie sont susceptibles de se produire en fonction du matériau d’origine. Ce phénomène peut être réduit dans une certaine mesure par l’adjonction d’une quantité plus élevée de gros granulats lors de la mise en place du substrat.

Les substrats composés de terre et de matériaux en vrac doivent être mis en place à l’état humide. La densité spécifique du matériau est atteinte par damage. Le tassement initial éventuel doit être contrôlé par la mesure de l’épaisseur du complexe.

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ANNEXE 4

PRÉCAUTIONS À PRENDRE POUR REPÉRER LES FUITES ÉVENTUELLES AVANT LA POSE DE LA TOITURE VERTE 1 ESSAI DE MISE SOUS EAU DE L’ÉTANCHÉITÉ

sera l’eau s’évacuer lentement, afin que les écoulements ne soient pas saturés.

La mise sous eau d’une toiture plate présentant une pente légère permet de déterminer si le revêtement est ou non étanche à l’eau au moment de l’essai. Cette procédure est surtout utile lorsque l’étanchéité n’est plus accessible a posteriori (toitures-parkings, toitures vertes, …). On détermine si la toiture considérée peut ou non être mise sous eau en fonction de la pente qu’elle présente et de la capacité portante du plancher.

La toiture est mise sous eau pendant 48 à 72 heures, voire davantage. L’absence de suintement d’eau (ammoniaquée) prouve que l’étanchéité a été réalisée correctement.

2 COMPARTIMENTAGE Afin de limiter les dommages en cas de fuites, on conseille de compartimenter l’étanchéité et l’isolation en zones de l’ordre de 100 m² ou moins, de manière à pouvoir déplacer facilement les terres. Cette valeur est indicative et doit être adaptée en fonction de la difficulté de l’ouvrage à démonter. Le compartimentage doit être indiqué sur les plans d’exécution pour pouvoir être exploité le cas échéant. Les techniques permettant de réaliser ce compartimentage selon les types de matériaux et leur compatibilité sont précisées au § 5.6 (p. 42).

L’essai a généralement lieu immédiatement après les travaux de finition de l’étanchéité et de ses raccords ou à l’occasion de la réception provisoire. La mise sous eau sera confiée de préférence à l’entrepreneur d’étanchéité. La mise sous eau constitue une intervention coûteuse à ne pas sous-estimer, qui implique l’acheminement de l’eau jusqu’au niveau du toit. Avant d’amener l’eau, il y a lieu d’obturer ou de surélever les points d’évacuation. L’eau utilisée sera de préférence additionnée d’un peu d’ammoniaque (1/1000). Il convient de s’assurer que l’eau n’atteint pas un niveau plus élevé que prévu, par exemple par temps de pluie (débordement), en tenant compte de la hauteur des relevés et de la capacité portante du plancher. A l’issue de l’essai, on lais-

Quoi qu’il en soit, tout risque d’infiltration n’est pas exclu, même lorsque le compartimentage est bien réalisé. En effet, si l’eau reste emprisonnée dans les ‘compartiments’, elle humidifiera l’isolant de façon permanente. Idéalement, il faudrait donc prévoir un système de détection de l’humidité.

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3 DISPOSITIFS DE DÉTECTION DE L’HUMIDITÉ ÉVENTUELLEMENT PRÉSENTE DANS LE COMPLEXE DE TOITURE

• la mise en place d’une busette (diamètre 20 mm) traversant le support vers les locaux intérieurs au point bas de chaque zone compartimentée; en cas d’infiltration d’eau, on peut facilement repérer le ou les compartiments qui posent problème (figure 53) • si les fuites sont difficiles à repérer, une possibilité consiste à ‘injecter’ un produit radioactif présentant une demi-durée de vie de l’ordre de 12 heures et à repérer au moyen de l’équipement approprié le trajet suivi par le produit dans le complexe de toiture.

Pour repérer les fuites éventuelles, c’est-à-dire l’humidité présente dans le complexe de toiture, on peut envisager différents systèmes, par exemple : • l’incorporation sous l’étanchéité d’un système de résistance électrique (maillage) relié à un panneau de contrôle; en présence d’eau, la résistance électrique du maillage est modifiée et un signal est donné à l’utilisateur

Fig. 53 Busette de détection d’éventuelles infiltrations. protection mécanique

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pare-vapeur

busette de contrôle

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bouchon

pare-vapeur collé à la busette

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étanchéité

ANNEXE 5

TOITURES VERTES EN PENTE Bien que la présente NIT soit limitée aux toitures présentant une pente de 15 % maximum, il est possible d’équiper une toiture à versants de végétation (extensive). Plutôt que des directives, cette annexe propose une série de points à contrôler.

1 MESURES À PRENDRE CONTRE L’ÉROSION DU SUBSTRAT

précultivés est recommandée (voir figure 55). Il est déconseillé de semer sur une toiture à versants.

L’eau de pluie qui tombe sur une toiture verte à faible pente pénètre dans le substrat; lorsque celuici est saturé, l’excès d’eau est évacué vers les avaloirs via la couche de drainage. Des flaques d’eau peuvent se former temporairement en cas de pluie violente ou de longue durée. Sur une toiture à versants, l’humidification du substrat se fait plus difficilement. En cas de pluie violente, l’eau a tendance à ruisseler en surface et à atteindre les gouttières ou les chéneaux sans traverser le substrat.

Une autre solution consiste à installer un système de baquets en matériau imputrescible permettant de retenir le substrat (figure 56, p. 60). L’eau est évacuée par un orifice situé à la base des récipients. Ceux-ci n’étant pas fixés mécaniquement, la continuité de l’étanchéité est assurée.

Afin d’éviter l’érosion et de permettre un enracinement rapide des plantes, l’utilisation de tapis

La quantité de lumière solaire captée par les plantes est essentielle pour leur développement. Elle dépend surtout de l’orientation du toit, mais également de sa pente, de la saison et de la période de la journée. L’ombre portée par les bâtiments alentour doit également être prise en considération.

2 EXPOSITION AU RAYONNEMENT SOLAIRE

Fig. 54 Toiture à versants couverte de végétation extensive.

Fig. 55 Pose de tapis précultivés sur une toiture à versants.

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non ardoisées, EPDM), on ne constate généralement pas de déplacement sous une vingtaine de degrés; quant aux étanchéités très rugueuses (membranes bitumineuses ardoisées), elles autorisent des pentes de 25° environ sans danger. Un système d’accrochage (géotextile) peut dès lors s’avérer nécessaire suivant l’angle d’inclinaison.

4 RÉSISTANCE AU VENT La manière dont les pressions et dépressions se répartissent, l’ampleur de celles-ci, les régimes transitoires et tourbillons éventuels ne peuvent pas toujours être définis aisément. Il convient par conséquent de se montrer très prudent au moment de la conception.

Fig. 56 Baquets de rétention du substrat.

5 SÉCURITÉ DES PERSONNES L’orientation du toit est un facteur capital, car l’angle d’incidence du soleil sur une toiture à versants peut être beaucoup plus important que sur une toiture plate. Ainsi, sur cette dernière, il peut varier de 40° maximum au début du printemps à 65° maximum au début de l’été, alors que, sur une toiture orientée au sud et présentant une pente de 20°, l’angle d’incidence peut osciller entre 60° maximum au printemps et 85° maximum au début de l’été.

Le dernier aspect à examiner, et non des moindres, est celui de la sécurité des personnes amenées à mettre en place le complexe végétal et, ultérieurement, à l’entretenir.

6 MESURES PARTICULIÈRES Compte tenu des aspects mentionnés ci-avant, la toiture verte inclinée nécessite un certain nombre de mesures spécifiques : • choix de la végétation : une végétation intensive est-elle indiquée ou vaut-il mieux choisir une végétation intensive légère ou une végétation extensive ? • couche supérieure : est-elle suffisamment résistante au ravinement causé par la pluie, notamment pendant les premières semaines, alors que la végétation n’est pas encore bien enracinée, ou en période de sécheresse lorsqu’elle est moins bien accrochée ? • rétention de l’eau : le système présente-t-il des caractéristiques de rétention suffisantes compte tenu de la pente ? • système de stabilisation ou d’ancrage éventuel : comment procéder pour que le complexe végétal ne se retrouve pas, un jour, dans le chéneau … ou dans la rue ? • quelle est la résistance au vent du complexe vert en général et des plantes en particulier ? • protection des personnes : quelles mesures prendre pour éviter les accidents ?

Si l’angle d’incidence est plus important, le rayonnement solaire se révélera, lui aussi, plus intense. Un toit orienté au sud recevra dès lors une quantité d’énergie solaire nettement plus importante, d’où un risque de dessèchement plus élevé. Au contraire, une toiture orientée au nord captera d’autant moins d’énergie solaire, ce qui imposera des mesures particulières.

3 GLISSEMENT DE LA VÉGÉTATION Lorsqu’elles sont posées librement sur l’étanchéité, les couches constituant le complexe de toiture verte ont tendance à glisser vers le bas, et ce d’autant plus que la pente de la toiture est forte. L’expérience montre que, sur une étanchéité lisse (comme par exemple certaines membranes en PVC), des mouvements peuvent apparaître à partir d’une pente d’une dizaine de degrés. Sur des étanchéités plus rugueuses (membranes bitumineuses

60

NIT 229 – Septembre 2006

ANNEXE 6

EVALUATION DES PERFORMANCES THERMIQUES Campagne de mesures menée au CSTC Cette annexe livre à titre d’information quelques résultats intéressants de mesures thermiques réalisées à la station expérimentale du CSTC, à Limelette, sur plusieurs types de toitures vertes.

Ces toitures sont soumises aux mêmes conditions atmosphériques et aux mêmes conditions de température intérieure. On peut clairement observer l’effet bénéfique de la résistance thermique et surtout de l’inertie thermique d’une toiture verte de forte épaisseur (toiture verte à végétation intensive) : la température de la membrane d’étanchéité reste pratiquement constante durant toute la période considérée et est supérieure en moyenne aux températures des autres toitures (voir tableau 9, p. 62). Ceci a pour conséquence de réduire les pointes de consommation énergétique du bâtiment et, dès lors, de permettre

La figure 57 montre, pour deux jours d’hiver froids, les profils de température de la membrane d’étanchéité de différents types de toitures : • toiture plate non protégée • toiture plate protégée par une couche de gravier • toiture verte légère à végétation intensive (substrat 8 cm + drainage 2 cm) • toiture verte à végétation intensive (substrat 20 cm + drainage 10 cm).

25

Toiture plate nue Toiture plate recouverte de gravier Toiture verte légère à végétation intensive Toiture verte à végétation intensive Température de l’air extérieur

20 15 Températures en °C

Fig. 57 Profils de température de la membrane d’étanchéité en période hivernale.

10 5 0 -5 -10 -15 -20 0h

6h

12h

18h

0h 6h Moment de la journée

61

12h

NIT 229 – Septembre 2006

18h

0h

une certaine diminution du dimensionnement du système de chauffage. Durant la nuit, la température de l’étanchéité de la toiture nue est de plusieurs degrés inférieure à la température de l’air extérieur, étant donné le rayonnement infrarouge émis par la membrane vers la voûte céleste. Tableau 9 Température moyenne de la membrane d’étanchéité en période hivernale. TOITURE

TOITURE

NUE

AVEC

GRAVIER

-9,2 °C

-8,4 °C

TOITURE

LÉ-

GÈRE INTENSIVE

-6,2 °C

TOITURE INTENSIVE

+1,7 °C

La figure 58 montre les profils de température de la membrane d’étanchéité des différents types de toitures, cette fois-ci pour deux journées d’été chaudes. On constate que : • la membrane d’étanchéité de la toiture plate non protégée s’élève à des températures maximales de l’ordre de 70 °C sous l’effet du rayonnement solaire • une couche de gravier disposée sur la toiture

Tableau 10 Température moyenne de la membrane d’étanchéité en période estivale. TOITURE

NUE

TOITURE

AVEC

GRAVIER

34,3 °C

31,6 °C

TOITURE

LÉ-

TOITURE

GÈRE INTENSIVE

INTENSIVE

27,8 °C

25,1 °C

80 70 60 Températures en °C

Fig. 58 Profils de température de la membrane d’étanchéité en période estivale.

plate permet de réduire dans une certaine mesure la température maximale de la membrane • la toiture verte légère à végétation intensive (10 cm d’épaisseur) réduit de manière considérable la température maximale de la membrane ainsi que la fluctuation journalière de température de celle-ci • la température de la membrane de la toiture verte à végétation intensive (30 cm d’épaisseur) reste pratiquement constante durant les deux jours chauds malgré les fortes sollicitations thermiques dues au rayonnement solaire. Elle est également inférieure en moyenne aux températures des autres toitures (voir tableau 10). Cet effet bénéfique permet de réduire dans une certaine mesure le dimensionnement du système de refroidissement éventuel du bâtiment et/ou d’améliorer le confort thermique de celui-ci en été.

50 40 30 20 10 0 0h

6h

12h

18h

0h 6h Moment de la journée

12h

Toiture plate nue Toiture plate recouverte de gravier Toiture verte légère à végétation intensive Toiture verte à végétation intensive Température de l’air extérieur

62 NIT 229 – Septembre 2006

18h

0h

ANNEXE 7

CAMPAGNE DE MESURES ACOUSTIQUES Toiture verte à végétation extensive à Saint-Vith La confrontation des performances de la toiture avec et sans végétation a permis d’évaluer l’influence de cette dernière sur l’isolation de la structure en bois vis-à-vis des bruits aériens. Ces résultats (basés sur des mesures d’intensité) sont présentés dans le graphique de la figure 60 (p. 64) pour la toiture avec et sans végétation. Les conditions étant défavorables au moment des essais, nous avons seulement pu valider les mesures réalisées entre 100 et 630 Hz.

Le complexe de toiture testé est celui d’une maison de vacances située à Saint-Vith. Il se compose, de haut en bas, des éléments suivants (voir figure 59) : • une couche végétale (5 cm) • une membrane d’étanchéité en EPDM (1,4 mm) • un isolant en laine minérale haute densité (6 cm) • une membrane bitumée armée polyester (3 mm) • un support en multiplex (20 mm) • un gîtage en bois (15 cm) • une couche de laine minérale (6 cm) • un lambris en bois (15 mm).

Avec une croissance moyenne de 12 dB par octave, l’allure ascendante de la courbe correspondant à la toiture sans végétation reflète nettement le comportement d’une structure à double paroi mise en court-circuit acoustique. L’ensemble ‘multiplex-isolant en laine minérale’ est considéré ici comme couche supérieure, la finition en sous-face (lambris en bois) comme couche inférieure et l’espace situé entre les gîtes et partiellement rempli d’isolant comme couche résiliente.

La toiture étudiée est donc dotée d’une structure portante en bois sur laquelle reposent des tapis précultivés de végétation extensive. Les mesures d’isolation acoustique exécutées sur place se sont déroulées en deux phases : l’une avant la mise en place de la végétation, l’autre a posteriori. Fig. 59 Composition de la toiture testée. 5. Support 6. Espace intercalaire 7. Isolation thermique 8. Lambris en bois

1. Tapis précultivés 2. Etanchéité 3. Isolation thermique 4. Membrane à base de bitume 1

2

3

4

5

6

7

Les gîtes en bois qui relient les deux couches de façon rigide entravent l’effet optimal de la double paroi. Ce dernier se manifeste par la pente abrupte de la courbe d’isolation (18 dB par octave) qui se produit juste après la fréquence de résonance. Or, la fréquence de résonance d’un système masse-ressort-masse comme celui-ci devrait normalement se situer aux alentours de 100 Hz, ce qui explique sans doute la chute de la performance d’isolation dans les basses fréquences. Le court-circuit acoustique créé par les gîtes en bois est probablement responsable de l’allure moins abrupte de la courbe après la fréquence de résonance (12 dB au lieu de 18 dB par octave).

8

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

Le modèle ‘tricaméral’, également caractérisé par une inclinaison de 12 dB par octave, s’applique en

63

NIT 229 – Septembre 2006

100 90 80

R’I en dB

70 60 50 40 30 20 10 0 100

125 160 200

250

315 400 500 630

800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000

Fréquence en Hz toiture avec végétation toiture sans végétation

Fig. 60 Résultats de mesure de l’isolation aux bruits aériens de la toiture avec et sans végétation.

outre à une fréquence située aux environs de 500 Hz. En pratique, la transmission tricamérale intervient à des fréquences plus basses, lorsque l’espace intercalaire est laissé vide ou est insuffisamment rempli. L’évolution du niveau d’isolation (augmentation de 12 dB par octave dans l’intervalle de fréquences concerné) peut donc s’expliquer à partir des différents mécanismes de transmission.

principe, ce décalage de 7 dB devrait correspondre à une hausse de la masse surfacique d’un facteur 2,2. Compte tenu de la masse surfacique supposée de la structure de toiture en bois (± 30 kg/m²) et de celle des tapis précultivés (± 50 kg/m² à l’état saturé), on observe en effet une hausse de la masse surfacique légèrement supérieure (2,6 au lieu de 2,2) pour en arriver à cette amélioration.

La variabilité de l’isolation acoustique d’une telle structure en fonction de la masse est à mettre en étroite relation avec la loi de masse applicable aux parois simples : hausse de 6 dB lorsque la masse surfacique totale (masse surfacique de la couche supérieure du complexe) est doublée. La mise en place des tapis végétaux devrait donc se traduire par une amélioration de l’isolation acoustique, qui peut être calculée au moyen du facteur de majoration de la masse surfacique, soit : augmentation en dB = 10 * log (facteur)2.

Par conséquent, si l’on souhaite réaliser un gain d’isolation acoustique, il convient de tenir compte d’une certaine marge dans le calcul du complément de masse surfacique. Une hausse de 5 dB pour un doublement de la masse surfacique semble proche des résultats obtenus dans la pratique.

En pratique, toutefois, on ne constate qu’une faible augmentation de l’ordre de 5 dB lorsque la masse surfacique est doublée. Le graphique montre que la courbe de la toiture avec végétation est en moyenne supérieure de 7 dB à celle de la toiture sans végétation (dans l’intervalle de mesure concerné). En

Puisque l’apport de végétation sur une toiture s’accompagne non seulement d’une augmentation de la masse volumique, mais renforce également l’amortissement acoustique et réduit la rigidité structurelle, la survenance du phénomène de résonance et de coïncidence à l’intérieur du domaine de fréquences s’en trouvera sans aucun doute modifiée, ce qui peut laisser espérer une amélioration. Toutefois, ces tendances n’ont pu être vérifiées à partir des résultats de mesure obtenus (domaine de fréquences trop restreint).

64 NIT 229 – Septembre 2006

ANNEXE 8

LESTAGE DES TOITURES INVERSÉES Sur une toiture inversée, les panneaux isolants sont munis d’un lestage. Dans le cas d’une toiture verte, ce dernier peut être assuré par la masse du substrat. Le lestage remplit alors deux fonctions : • la résistance aux sollicitations du vent • la résistance au flottement des panneaux isolants.

1 RÉSISTANCE AU VENT

l’action du vent restent d’application.

L’action du vent sur des panneaux posés en indépendance sur une toiture s’explique par les différences de pression qui s’exercent de part et d’autre des panneaux. De par leur étanchéité à l’air, les panneaux d’isolation (XPS) posés sur les toitures inversées sont pourvus d’un lestage ou d’une autre protection leur permettant de résister aux sollicitations du vent. Les panneaux d’isolation et la couverture végétale doivent être suffisamment lourds pour pouvoir reprendre l’effet de succion provoqué par le vent. Le poids du substrat utilisé comme lestage doit au moins être équivalent à la dépression produite par le vent. Pour de plus amples détails à ce sujet, le lecteur consultera la Note d’information technique n° 215 [4] ainsi que la norme NBN B 03-002-1 [19], en attendant la parution de l’Eurocode relatif au calcul de l’action du vent.

Ce tableau résulte de l’application de la norme NBN B 03-002-1, compte tenu d’un coefficient de sécurité sur l’action du vent de 1,3, qui correspond à une période de retour de 65 ans. Sur une toiture verte à végétation intensive (toiture-jardin), le poids du substrat est tel que les panneaux d’isolation ne sont pas directement soumis à l’action du vent. Dans ce cas, il sera généralement superflu de procéder à une étude des efforts exercés par le vent.

2 RÉSISTANCE AU FLOTTEMENT DES PANNEAUX ISOLANTS Etant donné qu’une obstruction des avaloirs (glace, feuilles, encrassement) est susceptible de faire monter le niveau d’eau sur la toiture, le lestage doit être suffisamment lourd pour pouvoir empêcher le flottement des panneaux d’isolation. Si l’étude des efforts exercés par le vent est superflue dans le cas d’une toiture verte à végétation intensive, il n’en va pas de même pour une toiture à végétation extensive.

Le poids propre total (isolation + substrat) nécessaire pour assurer la stabilité des panneaux d’isolation vis-à-vis du vent est indiqué au tableau 11 (p. 66). Dans ce tableau, on considère que l’étanchéité est apte à reprendre les écarts de pression créés par le vent. Les recommandations émises au § 4.6.2 (p. 33) en ce qui concerne l’érosion sous

65

NIT 229 – Septembre 2006

Tableau 11 Poids requis pour les panneaux d’isolation lestés, avec ou sans battée (valable sur terrain plat sans immeuble-tour à proximité). SITUATION I II III IV

HAUTEUR

Bord de mer Zone rurale Zone urbanisée Ville ZONE DE

– – 5,0 18,0

– 5,0 11,0 19,5

– 6,0 13,0 22,0

– 7,5 16,0 26,0

– 9,5 19,0 32,0 POIDS

TOITURE

– 12,0 23,0 37,0

(m)

DU TOIT

– 14,0 27,0 42,0

TOTAL (PANNEAU

+

7,0 18,0 32,0 50,0 LESTAGE)

9,0 22,0 40,0 57,0

11,5 27,0 46,0 66,0

14,5 32,0 54,0 76,0

18,0 39,0 63,0 87,0

24,0 47,0 74,0 99,0

(kg/m2)

Angle (*) : - bâtiment bas (**) - bâtiment élevé (élancé) (**)

70

72

77

83

88

94

99

105

110

116

121

127

133

56

58

62

66

71

75

80

84

88

93

97

102

106

Rive (*) : - bâtiment bas (**) - bâtiment élevé (**)

56 42

58 43

62 46

66 50

71 53

75 56

80 60

84 63

88 66

93 70

97 73

102 76

106 80

Partie courante (*)

28

29

31

33

35

38

40

42

44

46

49

51

53

(*) Pour la définition des zones, nous renvoyons à la norme NBN B 03-002-1 [19]. (**) La différence entre un bâtiment bas et un bâtiment élevé se définit comme suit : bâtiment bas : h ≤ d2

bâtiment élevé : h ≥ 2 d2

h h

d1

d2 d1

d2

66 NIT 229 – Septembre 2006

ANNEXE 9

LEXIQUES MULTILINGUES 1 TERMES GÉNÉRAUX Arrosage

Besproeiing

Compartimentage

Compartimentering

Couche filtrante

Filterlaag

Drainage

Draineerlaag

Enracinement

Het wortel schieten

Entretien

Onderhoud

Etanchéité

Afdichting

Irrigation

Irrigatie

Isolation

Isolatie

Pare-vapeur

Dampscherm

Protection mécanique

Mechanische bescherming

Racine

Wortel

Résistant aux racines

Wortelbestendig

Rétention d’eau

Waterophoudbaarheid

Substrat

Substraat

Taille

Snoeien

Terre de jardin

Potaarde

Toiture-jardin

Daktuin

Toiture-jardin légère

Lichte daktuin

Toiture végétalisée

Begroend dak

Toiture verte

Groendak

Tonte

Maaien

Végétation extensive

Extensieve vegetatie

Végétation intensive

Intensieve vegetatie

Végétation intensive élaborée

Uitgewerkte intensieve vegetatie

Végétation intensive peu élaborée

Eenvoudige intensieve vegetatie

67

NIT 229 – Septembre 2006

2 TERMES DE BOTANIQUE

FAMILLE

NOM LATIN

NOM FRANÇAIS

NOM NÉERLANDAIS

NOM ALLEMAND

Aceraceae-Acéracées

Acer L.

Erable

Esdoorn

Ahorn

Alliaceae-Alliacées

Allium L.

Ail

Look

Lauch

Allium schoenoprasum L.

Ciboulette

Bieslook

Schnittlauch

AmygdalaceaeAmygdalacées

Prunus avium L.

Merisier

Zoete kers

Süßkirche

Asteraceae-Astéracées

Calendula officinalis L.

Souci

Goudsbloem

Ringelblume

Chrysanthemum

Chrysanthème

Chrysant

Wucherblume

Tagetes L.

Tagète

Afrikaantje

Studentenblume

BalsaminaceaeBalsaminacées

Impatiens L.

Balsamine

Springzaad

Springkraut

BuddleiaceaeBuddléiacées

Buddleia L.

Buddléia (arbre à papillons)

Vlinderstruik

Fliederspeer

Caprifoliaceae-Caprifoliacées

Sambucus L.

Sureau

Vlier

Holunder

Crassulaceae-Crassulacées

Chamaecyparis

Cyprès

Cipres

Zypresse

Sedum L.

Orpin

Vetkruid

Fetthenne

Sempervivum L.

Joubarbe

Huislook

Hauswurz

Thuja plicata L.

Thuya géant

Westamerikaanse levensboom Riesenlebensbaum

Gaultheria L.

Gaulthérie, palommier

Gaultheria, bergthee

Scheinbeere

Kalmia L.

Kalmia, laurier des montagnes

Kalmia

Berglorbeer

Cytisus decumbens

Cytise pédonculé

Trosbrem

Trauben-Ginster

Robinia pseudoacacia L.

Robinier faux acacia

Valse acacia

Falsche Akazie

Sophora japonica L.

Sophora

Sofora

Japanischer Schnurbaum

Castanea sativa Mill

Châtaignier

Tamme kastanje

Edelkastanie

Fagus L.

Hêtre

Beuk

Rotbuche

Quercus L.

Chêne

Eik

Eiche

HamamelidaceaeHamamélidacées

Liquidambar styraciflua L.

Liquidambar, copalme d’Amérique

Amberboom

Amberbaum

HeliotropiaceaeHéliotropiacées ou Boraginaceae-Borraginacées

Heliotropium L.

Héliotrope

Heliotroop

Sonnenwende

Ericaceae-Ericacées

Fabaceae-Fabacées

Fagaceae-Fagacées

68

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FAMILLE

NOM LATIN

NOM FRANÇAIS

NOM NÉERLANDAIS

NOM ALLEMAND

HippocastanaceaeHippocastanacées

Aesculus L.

Marronnier

Paardenkastanje

Gemeine Rosskastanie

Lobeliaceae-Lobéliacées

Lobelia L.

Lobélie

Lobelia

Lobelie

Magnoliaceae-Magnoliacées

Liriodendron tulipifera L.

Tulipier de Virginie

Tulpenboom

Tulpenbaum

Magnolia

Magnolia

Magnolia

Magnolie

Malaceae-Malacées

Amelanchier Med.

Amélanchier

Krentenboompje

Felsenbirne

Malvaceae-Malvacées

Hibiscus L.

Hibiscus

Drie-urenbloem

Stundenblume

Oleaceae-Oléacées

Fraxinus L.

Frêne

Es

Esche

OnagraceaeOnagracées

Fuchsia L.

Fuchsia

Fuchsia

Fuchsie

Godetia Spach

Godétie

Godetia

Godetia

Abies Mill

Sapin

Zilverspar

Tanne

Picea A. Dietr.

Epicéa

Spar

Fichte

Pinus L.

Pin

Den, pijn

Kiefer, Föhre

Platanaceae-Platanacées

Platanus L.

Platane

Plataan

Platane

Poaceae-Poacées

Agrostis L.

Agrostis (agrostide)

Struisgras

Straugras

Arundinaria

Bambou

Riet, bamboe

Bambus

Festuca L.

Fétuque

Zwenkgras

Schwingel

Lolium L.

Ivraie, ray-grass

Raaigras

Lolch

Miscanthus

Bambou, eulalie, herbe à éléphant

Bamboe, prachtriet

Bambus, Chinaschief, Elefantengras

Phyllostachys

Bambou

Riet, bamboe

Bambus

Pleioblastus

Bambou panaché

Riet, bamboe

Bambus

Poa compressa L.

Pâturin comprimé

Plat beemdgras

Zusammengedrücktes Rispengras

Poa L.

Pâturin

Beemdgras

Rispengras

Sinarundinaria

Bambou

Riet, bamboe

Bambus

Spartina pectinata Schreb.

Spartine

Slijkgras

Schlickgras

Polygonaceae-Polygonacées Polygonum L.

Renouée

Duizendknoop

Knöterich

Rhamnaceae-Rhamnacées Rhamnus L.

Nerprun purgatif

Wegedoorn

Kreuzdorn

Rutaceae-Rutacées

Skimmia japonica Thunb

Skimmia

Skimmia

Skimmie

Salicaceae-Salicacées

Populus L.

Peuplier

Populier

Pappel

Salix L.

Saule

Wilg

Weide

Pseudosora

–

–

–

Tilia L.

Tilleul

Linde

Linde

Pinaceae-Pinacées

Tiliaceae-Tiliacées

69

NIT 229 – Septembre 2006

ANNEXE 10

LISTE DES ABRÉVIATIONS UTILISÉES PRODUITS APP (atactic polypropylene) CG (cellular glass) CPE (chlorinated polyethylene) EPB (expanded perlite board) EPDM (ethylene propylene diene monomer)

: : : : :

EPS (expanded polystyrene) FPO (flexible polyolefin) ICB (impregnated cork board) LDPE (low density polyethylene) MW (mineral wool) OSB (oriented strandboard)

: : : : : :

PBE PE PES PF (phenolic foam) PIB PIR PP PUR PVC (polyvinyl chloride) SBS TPE (thermoplastic elastomer) TPO (thermoplastic polyolefin) TPV (vulcanized thermoplastic elastomer) XPS (extruded polystyrene)

: : : : : : : : : : : : : :

bitume polymère de polypropylène atactique verre cellulaire polyéthylène chloré perlite expansée copolymère d’éthylène, de propylène et de diènemonomère polystyrène expansé polyoléfine flexible liège polyéthylène à basse densité laine minérale panneau OSB, panneau de grandes particules orientées, panneau à copeaux orientés propylène-butylène-éthylène polyéthylène polyester mousse phénolique polyisobutylène polyisocyanurate polypropylène polyuréthanne chlorure de polyvinyle bitume polymère styrène-butadiène-styrène élastomère thermoplastique polyoléfine thermoplastique élastomère thermoplastique vulcanisé polystyrène extrudé

ORGANISMES ABEE CEN EOTA FIV FLL MWA SPF Styfabel UBAtc UEAtc VESP

: : : : : : : : : : :

Association belge des entrepreneurs d’étanchéité Comité européen de normalisation European Organisation for Technical Approvals Fédération de l’industrie du verre Forschungsgesellschaft Landschaftsentwicklung Landschaftsbau Mineral Wool Association Service public fédéral Association belge des fabricants de polystyrène expansé Union belge pour l’agrément technique dans la construction Union européenne pour l’agrément technique dans la construction Vereniging van EPDM-systeemproducenten

DIVERS ATG DPC NIT STS

: : : :

Agrément technique – Technische Goedkeuring Directive sur les produits de construction Note d’information technique Spécifications techniques unifiées – Eengemaakte Technische Specificaties

70

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BIBLIOGRAPHIE

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10. Conseil Régional Nord - Pas-de-Calais Rapport Ecotone : Restaurer, protéger, gérer la biodiversité. Conseil Régional Nord - Pas de Calais, 1997. 11. Drefahl J. Dachbegrünung : Abdichtung – Dichtungsschutz – konstruktiver Aufbau. Cologne, Verlagsgesellschaft Rudolf Müller, 1995.

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12. European Organisation for Technical Approvals ETAG 005 Liquid applied roof waterproofing kits. Part 1 : General. Part 2 : Specific stipulations for kits based on polymer modified bitumen emulsions and solutions. Part 3 : Specific stipulations for kits based on glass reinforced resilient unsaturated polyester resin. Part 4 : Specific stipulations for kits based on flexible unsaturated polyester. Part 5 : Specific stipulations for kits based on applied polymer modified bitumen. Part 6 : Specific stipulations for kits based on polyurethane. Part 7 : Specific stipulations for kits based on bitumen emulsions and solutions. Part 8 : Specific stipulations for kits based on water dispersible polymers. Bruxelles, EOTA, édition mars 2000 (révision mars 2004).

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71

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