Quel poids pour une toiture végétalisée ?

Quel poids pour une toiture végétalisée ?

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Toiture végétale : quel poids maximum ?

Combien pèse la terre sur un toit ? Et pour les végétaux, quel poids faut-il ajouter ? Et quand il pleut très fort, quel poids d’eau faut-il prendre en compte ? Tous les professionnels du bâtiment qui ont l’habitude de travailler avec 100% de matériaux inertes se posent forcément ces questions dès l’instant où il s’agit d’ajouter sur le toit des éléments vivants. Les réponses à ces questions sont-elles simples ? Finalement, oui. D’autant que les bénéfices apportés par les végétaux allègent d’autres types d’additions.

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Toiture végétale : bien comprendre le système

Avant de sortir la balance, il est important de bien cerner de quoi l’on parle quand on évoque une toiture végétalisée. Il ne s’agit pas forcément d’un jardin en hauteur. Cette image de jardins sur les toits est certes la première qui vient à l’esprit, car elle est aussi vieille en architecture que les jardins suspendus de Babylone. Cependant, elle n’est plus la seule. Depuis les années 80, les Allemands ont inventé et popularisé une technique de “végétalisation extensive” qui permet d’apporter tous les bénéfices des végétaux sur les toits (isolation, esthétique, etc.), tout en réduisant les inconvénients (faible poids et peu d’entretien). 

Au total, une toiture végétalisée correspond à un complexe de végétalisation mis en place sur un dispositif d’étanchéité résistant à la pénétration racinaire, comme dans le schéma ci-dessous.

Il se compose donc forcément:

  • d’une couche de drainage
  • d’une couche filtrante
  • d’une couche de culture (un substrat spécifique remplaçant généralement la terre)
  • de la végétation proprement dite
  • d’une zone stérile (avec ou sans végétation) faisant le tour de la toiture et le tour de tous les éléments sur le toit nécessitant un “relevé d’étanchéité” (trappes, cheminées, etc.)
Un système complet pour végétaliser les toits

Un système complet pour végétaliser les toits

Les 3 types de toits végétalisés

Ce système général est donc décliné de trois types différents : intensif, semi-intensif et extensif. Tout dépend fondamentalement de l’élément porteur de la toiture (dalle béton, bac acier, panneaux bois, …). Celui-ci sera plus ou moins capable de supporter les charges correspondant à chacun de ces systèmes de végétalisation.

– La végétalisation extensive est un simple tapis végétal “fonctionnant” en quasi autonomie. On s’est inspiré pour l’inventer des écosystèmes naturels, et tout particulièrement des écosystèmes exigeants et résistants aux conditions de vie difficile sur les toits (écarts de températures, vent, pluie, etc.).

Tout est conçu pour alléger le poids du système, afin de le rendre accessible à tous les types de structures portantes, et notamment à des terrasses déjà existantes. L’entretien est limité (1 à 3 passages annuels sans travail complexe).

– La végétalisation semi-intensive est une synthèse des deux. On y a simplement “amélioré” la terrasse jardin.

Des substrats spécifiques adaptés au type de plantes retenu remplacent la terre, les végétaux sont choisis pour leur adaptation aux conditions du toit et à leurs racines pas trop longues limitée (plantes couvre-sol par exemple). Enfin l’entretien sera plus léger. 

C’est les avantages du volume végétal avec la légèreté proche de l’extensif.

– La végétalisation intensive correspond à la terrasse jardin traditionnelle, le jardin que l’on installe sur le toit.

Pour le réaliser, on doit donc  “monter” sur le toit de la terre végétale dans des épaisseurs importantes, et ce d’autant plus qu’on voudra planter des végétaux de haute taille.

Il faudra prévoir en outre des dispositifs supplémentaires tels que des revêtements d’étanchéité résistant à la pénétration des racines, des accès pour monter le matériel d’entretien, de plantation et d’évacuation des déchets. En effet, ce système exige le même type d’entretien que tout jardin classique. C’est donc une toiture accessible avec ses gardes-corps.

Or donc, comment calculer le poids d’une toiture végétalisée ?

Pour prévoir le poids que devra supporter la structure destinée à supporter une toiture végétalisée, on a donc compris qu’il faut avoir défini quel type de système on va mettre en place. Une fois que l’on sait cela, que doit-on prendre en compte ? Les règles professionnelles pour la conception et la réalisation des terrasses et toitures végétalisées définies en commun par l’Adivet (Association Française des Toitures et Façades Végétales), la Chambre syndicale française de l’étanchéité (CSFE), le Syndicat national du profilage des produits plats en acier (SNPP) et l’Union nationale des entrepreneurs du paysage (UNEP) distinguent deux types de charges à additionner :

– les charges permanentes :

Il faut tenir compte pour celles-ci :

  • du poids du complexe isolation-étanchéité (pare-vapeur, isolant, revêtement d’étanchéité)
  • du poids du complexe de végétalisation à capacité maximale en eau (CME) : couche drainante, couche filtrante, substrat, végétaux. Ce poids est indiqué par le fournisseur du procédé et ECOVEGETAL l’indique dans ses différentes fiches techniques.
  • d’une charge de sécurité fixée forfaitairement

 – les charges d’exploitation :

Ici, il on retient la plus élevée des deux charges suivantes :

  • la charge d’entretien (100 daN/m² au sens de la norme NF P 06-001).
  • la charge climatique (voir encadré).

Végétalisation : l’importance de raisonner à CME

La végétalisation, sur les bâtiments habités ou non, doit respecter le poids donné à l’ingénieur structure lors de la conception du bâtiment.

On l’a vu, le document parle de ” poids du complexe de végétalisation à capacité maximale en eau (CME)”. Cette notion est évidemment particulièrement importante pour un toit végétalisé, puisqu’un des effets que l’on recherche précisément dans un toit végétalisé est sa capacité à retarder le ruissellement des eaux de pluie en cas de fortes averses, et ainsi, d’éviter l’engorgement trop rapide des réseaux.
Il fallait donc définir un protocole de référence pour ce calcul, dont le résultat est donné par le fournisseur. Il consiste à calculer “la différence de poids d’un échantillon entre son état sec (après séchage à 105°C jusqu’à stabilisation du poids) et son état après 24 heures de mise en eau à saturation, et ressuyage de 2 heures. Cette différence, la CME (capacité maximale en eau) est exprimée en pourcentage du volume considéré”. 
On conçoit que ces poids à CME seront différents selon le type de substrat utilisé et précisément selon la granulométrie de celui-ci. C’est donc en fonction de l’objectif recherché (capacité à s’intégrer dans un projet extensif, semi-intensif ou intensif et enjeu de lutte contre le ruissellement) que les fabricants choisiront avec une précision chirurgicale leurs substrats.

Calculette et prise de tête ?

Ainsi donc, on se rend compte que le calcul du poids d’une toiture végétalisée n’a rien de complexe : il suffit d’additionner des données classiques liées au projet dans le bâtiment et les caractéristiques liées au comportement des végétaux et au substrat utilisé fournies par le fournisseur du toit végétalisé.
Ceci, en suivant le mode de calcul présenté ci-dessus. « Rien dont une simple calculette ne puisse venir à bout. » En revanche, à l’usage, on se rendra vite compte que les bénéfices apportés par la nature au projet sont très intéressants. Ainsi, l’effet isolant d’une toiture végétalisée est bénéfique pour l’étanchéité globale du bâtiment. Les actuaires des sociétés d’assurance ont en effet remarqué que la végétalisation protège mieux les structures des bâtiments contre les chocs thermiques. Les sinistres sont moins nombreux. Et en matière de calcul, on peut faire confiance aux calculettes des assureurs sans compter la rétention d’eau par l’effet retard des végétalisations qui évitent les inondations des villes … et des calculettes.

Poids de toiture : la charge climatique

Rappelons que pour calculer le poids auquel doit résister une toiture, on tient compte des charges permanentes, à savoir celles du poids des composants de la structure, mais aussi de ce que l’on appelle les charges climatiques. Il s’agit principalement du poids de la neige.  Pour définir ces dernières, on doit tenir compte du lieu où se trouve le bâtiment. Certains coefficients varient selon le département. Une fois le département identifié, on tiendra compte également de l’altitude à laquelle on se situe. Là encore, on n’utilisera pas les mêmes indices. Pour trouver les formules de calcul précises, on pourra se référer, par exemple, à cet article.