Toitures
végétalisées et cultivées
Les étapes pour un projet de qualité
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Présentation :
Les bienfaits des toitures végétalisées ou cultivées
: des espaces à multiples facettes
Qu’est-ce qu’une toiture végétalisée
ou cultivée ?
Les éléments constitutifs et les techniques existantes
De
nombreuses études soulignent les bienfaits de la végétalisation
du bâti en ville. S’ils sont souvent difficiles à quantifier,
ces bienfaits se concrétisent à différentes échelles
- du bâtiment lui-même, du quartier, de la ville... - et dans
différents domaines : gestion de l’eau, énergie,
cadre de vie, social, biodiversité... Les toitures peuvent afficher
de multiples facettes, selon les bénéfices recherchés
par le créateur du projet. Cette multifonctionnalité en
fait un véritable atout pour l’aménagement urbain.
| Les bienfaits des toitures végétalisées ou cultivées : des espaces à multiples facettes |
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| Du vert sur son toit : un cadre agréable et créateur de lien social La présence accrue de végétaux, les dimensions esthétiques et paysagères des toitures végétalisées ou cultivées participent à l’amélioration du cadre de vie. Les vues, depuis les immeubles voisins, sur ces espaces végétalisés en hauteur participent à une ambiance urbaine plus verte, bénéfique pour la santé. Leur ouverture au public, lorsque cela est possible, augmente l’offre d’espaces verts accessibles et de lieux singuliers, belvédères et nouvelles perspectives sur la ville. Lorsqu’ils sont investis par des porteurs de projets, des groupes d’acteurs locaux ou des associations, ces espaces urbains deviennent des lieux créateurs de lien social, des lieux de réinsertion, pédagogiques ou thérapeutiques. Ils sont des lieux privilégiés pour développer des projets d’agriculture urbaine, participatifs et productifs, créateurs d’emplois et de produits alimentaires locaux. La durée de vie de la toiture prolongée La végétalisation et la mise en culture des toits sont trop souvent perçues comme un risque pour l’étanchéité du bâtiment, synonyme de fuites ou de problèmes d’humidité. Alors que lorsque l’installation est correctement réalisée et l’entretien régulier, les éléments du système de végétalisation constituent une véritable couche de protection du toit : bâti et étanchéité. En réduisant les écarts de température à sa surface - ce qui limite les effets de contraction-dilatation - et en le protégeant des rayons ultraviolets qui détériorent les matériaux et leurs capacités de protection contre les infiltrations d’eau, la végétalisation augmente la durée de vie des membranes d’étanchéité et du bâtiment et limite les interventions des travaux de réfection. On estime que la durée de vie peut être doublée. Des toitures végétalisées à Londres ou à Berlin sont ainsi citées pour leur longévité : plus de 90 ans sans réparation majeure. Des lieux d’accueil pour la biodiversité Dans une zone urbaine offrant parfois peu d’espaces aux espèces végétales et animales, les toitures végétalisées et cultivées peuvent être des zones contribuant à la préservation et au développement de la biodiversité et constituer des lieux d’accueil, de circulation, de repos, de reproduction ou d’alimentation pour les espèces animales et végétales sauvages. Des études menées par des chercheurs américains et européens montrent notamment que les toitures végétalisées sont des zones de refuge et de relais pour les communautés d’oiseaux et d’insectes et qu’elles sont favorables au développement de la microfaune et de la flore sauvage indigène. Au sein d’un réseau plus vaste d’espaces verts urbains, les toitures végétalisées sont ainsi des espaces fonctionnels pour le maintien de la biodiversité. Les toits aménagés et gérés sous une forme semi-naturelle, nécessitant moins d’interventions humaines, peuvent aussi compenser la disparition de certains milieux de valeur écologique importante. Les toitures végétalisées plus conventionnelles - plus entretenues, horticoles ou à végétation rase - seront en revanche moins visitées par certaines espèces végétales et animales plus exigeantes. Idéalement, pour contribuer pleinement au maintien et au développement de la biodiversité, 20 % de la surface de la toiture végétalisée doit être réservée aux aménagements de type friches ou zones de refuge pour la flore et la faune sauvages. Ainsi un projet d’agriculture urbaine, associé à ce type d’espace dédié à la biodiversité, peut concilier productivité et biodiversité sur un même toit ! Potager sur le toit du collège Henri-Matisse (XXe) Les caractéristiques du substrat - nature, épaisseur - et de la végétation - hauteur, diversité - jouent un rôle majeur dans cette capacité d’accueil de la biodiversité sur les toitures. Les variations d’épaisseur et de nature des substrats, la présence d’une diversité de matériaux, de branches et de bois mort, ainsi qu’une diversité végétale sont autant d’éléments qui peuvent améliorer la présence de la faune et de la flore sur les toits. Les caractéristiques des toitures végétalisées se rapprochent de celles des milieux assez pauvres, qui en conditions naturelles peuvent abriter une grande diversité d’espèces typiques de ces milieux. C’est par exemple le cas des pelouses calcaires ou autres milieux peu fertiles reconnus pour leur biodiversité. Les plantes qui poussent habituellement sur des sols riches ne font pas ici concurrence aux plantes moins exigeantes pour survivre, ce qui permet à la fois une palette végétale variée et une grande diversité de toute la faune associée : insectes, oiseaux... Des
aménagements spécifiques Les toitures et la pluie En ville, les sols très imperméables rendent l’infiltration des eaux de pluie difficile et les fortes pluies peuvent créer des problèmes de ruissellement, d’inondations des rues et de saturation de l’ensemble du système d’évacuation et de traitement des eaux usées. Les toitures végétalisées en captant une partie des eaux de pluie contribuent à améliorer leur gestion : l’eau est absorbée par le substrat et par les plantes, reste en surface des feuilles et s’évapore ensuite. La rétention des eaux de pluie par les toitures végétalisées fait l’objet de nombreuses études. Elles montrent une forte variation - allant de 40 % à plus de 90 % d’eau pluviale absorbée - en fonction du substrat, de la végétation installés et de la pente. Les toitures végétalisées contribuent également à étaler dans le temps l’évacuation des eaux vers les réseaux d’eau pluviale - le ruissellement a lieu lorsque le substrat est saturé -, avec des retards d’écoulement de 45 minutes à 4 heures sur une toiture végétalisée, tandis que le ruissellement est quasi-immédiat sur une toiture nue. Cette évacuation différée réduit la saturation des réseaux, et en conséquence, les délestages d’eau polluée dans le milieu naturel. En plus de la limitation des eaux de ruissellement, les toitures végétalisées jouent sur leur qualité, en filtrant les polluants et en augmentant le pH, ce qui permet de lutter contre les effets des pluies acides. Cette capacité est fortement liée au type de substrat, aux opérations d’amendement ou de fertilisation réalisées et aux arrosages, une partie des éléments nutritifs pouvant se retrouver dans les eaux d’évacuation. L’utilisation de produits chimiques doit être exclue pour éviter tout risque de contamination des eaux d’infiltration vers le réseau. Le
toit-terrasse de l’école Dunois (XIIIe) Les résultats d’études ne sont pas toujours concordants sur la capacité de rétention d’eau, mais ils apportent tous la conclusion que la capacité de rétention augmente avec l’épaisseur du substrat, avec une épaisseur optimum à 15 cm, au-delà, elle se stabilise. Un
îlot de fraicheur en zone dense, Des toitures rafraîchissantes en été On appelle îlots de chaleur urbains les zones urbaines où les températures sont en moyenne plus élevées par rapport aux zones environnantes moins denses. Les toits, qui représentent une surface cumulée non négligeable en ville, font souvent partie des espaces les plus chauds. Végétalisées, les toitures contribuent au rafraîchissement de ces zones. Elles participent à l’humidification de l’air grâce à l’évapotranspiration des végétaux : perte d’eau sous forme de vapeur, liée à l’évaporation de l’eau à la surface du sol ou des plantes et à la transpiration des plantes. Ainsi la chaleur atmosphérique est captée et la température ambiante des environs abaissée. L’effet de rafraîchissement peut être constaté au niveau de l’immeuble lui-même et à plus large échelle, si le réseau de toitures végétalisées et d’espaces verts est suffisant. La végétation crée également de l’ombre et réfléchit les rayonnements solaires contribuant ainsi à limiter l’absorption de chaleur par les toits. Il est à noter que cet effet rafraîchissant est renforcé lorsque la toiture est arrosée. Il s’agit donc de trouver un bon équilibre entre l’effet rafraîchissant et la gestion de l’eau, l’objectif étant souvent de réduire au maximum les consommations d’eau et de favoriser la végétation spontanée adaptée aux conditions sèches. Plusieurs études montrent que les toitures végétalisées contribuent principalement à l’amélioration du confort thermique l’été : effet de rafraîchissement à l’intérieur du bâtiment. Il a été constaté une réduction de la température intérieure de 2 à 4°C pour les bâtiments avec toitures végétalisées par rapport aux bâtiments sans végétalisation en toiture, lorsque la température extérieure se situe entre 25 et 30°C. Cet effet est plus marqué sur les derniers étages. Une étude a révélé qu’une couche de 20 à 40 cm de gazon, sur un substrat de 20 cm, avait le même pourvoir isolant qu’une couche de 15 cm de laine de verre. Cette baisse des températures à l’intérieur des bâtiments peut avoir des conséquences sur les consommations d’énergie : réduction du chauffage et de la climatisation. Les toitures végétalisées ont aussi un effet sur l’isolation thermique en hiver. L’épaisseur du substrat et la présence de poches d’air dans la couche de végétaux assurent un effet naturel isolant pour la toiture. Les flux de chaleur qui traversent le toit vers l’extérieur peuvent être réduits de 10 à 30 %, contre 75 à 90 % en été. Une amélioration de la qualité de l’air La végétalisation des toitures contribue à la captation des particules fines et polluantes et à la réduction de la teneur en dioxyde d’azote et dioxyde de soufre dans l’air. En lien avec les murs végétalisés, les alignements d’arbres et les espaces verts du tissu urbain, les toitures végétalisées participent ainsi à l’amélioration de la qualité de l’air. Toiture
végétalisée |
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| Qu’est-ce
qu’une toiture végétalisée ou cultivée
? Les éléments constitutifs et les techniques existantes |
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La toiture végétalisée désigne un toit - élément porteur et complexe isolation-étanchéité - sur lequel est apposé un complexe de végétalisation, composé éventuellement d’une couche drainante et d’une couche filtrante, du substrat de culture et de la végétation qui s’y développe, en contenants ou non. Une toiture dispose d’un accès plus ou moins contraignant - échelle, escaliers... -, par l’extérieur ou l’intérieur du bâtiment, d’un dispositif de sécurité - garde-corps, ligne de vie -, de chemins de circulation et éventuellement de zones sans végétation appelée bandes stériles. Les accès, les chemins de circulation et zones stériles, ainsi que les dispositifs de sécurité varient selon les types de toitures et selon la réglementation en vigueur. Les systèmes proposés dans le commerce peuvent être très variables, les fabricants et fournisseurs pour toitures végétalisées développant leurs propres solutions techniques. Les toitures végétalisées doivent être équipées de dispositifs d’évacuation des eaux pluviales raccordés au dispositif existant et de points d’eau bien dimensionnés.
Substrat
continu sur le toit du cinéma UGC MacDonald (XIXe) La toiture doit présenter des relevés verticaux d’étanchéité sur l’acrotère et tous les bords des émergences, pour les vérifications périodiques de l’état de l’étanchéité : la membrane d’étanchéité est apposée également sur l’acrotère et les émergences. Ces relevés d’étanchéité doivent monter à 15 cm minimum au-dessus du substrat, sauf cas particulier de l’acrotère revêtu jusqu’à l’arête extérieure, avec zone stérile. L’ordre des couches d’isolant thermique et d’étanchéité peut varier et nécessiter des aménagements particuliers pour la végétation. Une couche de protection peut être appliquée sur la membrane d’étanchéité pour la protéger de tout contact avec les couches supérieures, des variations de température et des rayons ultraviolets sur la partie non végétalisée. Cette couche de protection peut être constituée d’une feuille de plastique, de panneaux de fibre, de gravier. Les catégories de toitures selon les documents réglementaires de la construction Classiquement, les documents réglementaires de référence distinguent deux types de toitures :
Elles
se distinguent notamment selon les procédés de végétalisation
utilisés, l’épaisseur de substrat et leur
poids : charges induites sur la structure porteuse du toit...
Cette nomenclature basée sur les documents réglementaires
se retrouve souvent dans les produits commerciaux proposés
qui s’en inspirent. Ainsi, une toiture cultivée peut appartenir à l’une ou l’autre de ces catégories, si elle est à vocation productive et exploitée uniquement par le personnel technique de l’entreprise qui s’y installe pour produire par exemple des fruits et légumes ou si elle est à vocation plus pédagogique, ouverte au public et entretenue par les membres d’un jardin partagé. Le projet doit cependant toujours tenir compte des caractéristiques propres de la toiture - et de la destination prévue pour cette toiture au moment de la création du bâtiment -, qui conditionnent les possibilités d’exploitation et d’accueil du public. Toit
végétalisé de l’école AgroParisTech,
rue Claude-Bernard (Ve) Les toitures végétalisées en substrat continu Dans
le cas d’une toiture végétalisée en
substrat continu, les couches drainante et filtrante sont placées
au-dessus de l’isolant et de la membrane d’étanchéité
et le substrat étalé sur la surface de la toiture. Végétalisation
mixte - en substrat continu et en bacs - sur le toit du siège
de GTM à Nanterre, réalisée par Topager et
conçue avec le Muséum national d’Histoire
naturelle Les systèmes modulaires pré-plantés Il s’agit d’unités indépendantes, de taille réduite - moins d’un m² - contenant l’ensemble des couches - drainante, filtrante, substrat et végétaux -, qui peuvent s’associer et être posées directement sur la membrane d’étanchéité. Leur principal avantage réside dans la facilité et la réversibilité de pose, d’où la possibilité d’accéder facilement à l’étanchéité en cas de réparation, leur modularité et l’aspect esthétique immédiat. Cependant, chaque module étant séparé, l’eau et les éléments nutritifs sont moins bien répartis pour les végétaux. L’épaisseur de substrat y est souvent réduite. C’est pourquoi le développement des plantes est moins important et le système moins souhaitable si l’on souhaite une végétation dense et diversifiée. La forme standard du module limite la créativité dans le dessin des zones plantées. Ces systèmes font l’objet d’agréments pour des raisons de garanties et d’assurances. Les toitures végétalisées ou cultivées avec contenants Des contenants - bacs, jardinières -, que l’on remplit de substrat et éventuellement d’une couche drainante, sont aussi souvent utilisés. Divers modèles existent et permettent de végétaliser la toiture ou de cultiver des fruits et légumes, sans contact direct entre le toit et le substrat ou les végétaux. Des précautions doivent être prises pour éviter le poinçonnement des membranes d’étanchéité. L’avantage de cette solution technique est une mise en place rapide et réversible. Elle permet aussi une organisation de l’espace et une répartition des charges sur le toit. Les contenants permettent, en jouant sur la hauteur, de faire pousser des végétaux d’ornements nécessitant une épaisseur de substrat plus importante - arbustes par exemple - et sont souvent utilisés pour cultiver des fruits et légumes potagers. Les toitures mixtes… Bien
entendu, toutes les solutions techniques peuvent être associées
sur un même toit, en jouant sur la création de différents
espaces et usages du toit. |
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 Modules pré-plantés sur le toit de l’atelier de travaux de la rue Raymond-Radiguet (XIXe) – photo Florence Morisson |
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| Différentes formes de toitures et végétalisation ou culture |
Toitures en pentes et caractéristiques techniques de végétalisation |
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| On parle :
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| Recommandations concernant les points d’eau en toiture | ||||||
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| Listes des plantes interdites en toitures | ||||||
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La
végétalisation et l’agriculture urbaine représentent
un véritable enjeu pour les villes d’aujourd’hui
et de demain. Elles sont à la fois |
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