Principe d’une toiture végétalisée à rétention d’eau 1. Élément porteur 2. Ouvrage émergent - acrotère 3. Pare-vapeur 4. Isolant thermique 5. Étanchéité mono ou bicouche 6. Relevé autoprotégé 7. Couche drainante 8. Couche filtrante 9. Couche de culture 10. Zone stérile de protection 11. Séparation entre zones stérile et végétalisée Source : Adivet/FFB : Règles professionnelles pour la conception et la réalisation des terrasses et toitures végétalisées, édition n° 2, novembre 2007
Évitant une importante surcharge temporaire des réseaux d’évacuation, les couvertures à rétention d’eaux pluviales assurent un réel écrêtement du débit d’eaux rejetées en cas d’orage.
Les inondations constituent le premier risque naturel en France, tant par l’importance des dommages qu’elles provoquent que par le nombre des communes concernées.
Elles se sont considérablement accrues depuis cinquante ans, car l’extension des villes concentre bien souvent les eaux de pluie vers un réseau d’assainissement devenu insuffisant en cas d’orage important. Conscientes du risque et en application de la Directive européenne sur l’eau et de sa transposition en France par la Loi sur l’eau n° 2006-1772 du 30 décembre 2006, les collectivités, en nombre croissant, ont déjà opté pour une politique de gestion des eaux qui se traduit dans la réglementation locale applicable aux constructions neuves, voire en réhabilitation, par l’imposition d’un débit de fuite maximal autorisé (jusqu’à 0,75 litre/heure et m²) pour toutes les eaux de pluie.
La retenue temporaire des eaux de pluie en toiture a comme fonction de contrôler les débits, afin de satisfaire à cette exigence de débit de fuite maximal de rejet dans le réseau de VRD. Cette réglementation s’étend à tout le territoire français. En zone urbaine, les cuves de rétention représentent une technique très pénalisante car, outre l’installation coûteuse de tout son équipement (pompe, installation électrique, canalisation supplémentaire, etc.), il faut prendre en compte l’espace immobilisé par de telles installations.
C’est pourquoi, la rétention d’eau en toiture est privilégiée et reconnue comme une alternative économique pertinente. L’objectif des solutions proposées est d’éviter les cuves de rétention et les dispositifs de pompage. Les solutions de toitures à rétention d’eaux pluviales apportent une réponse pertinente à la cible n° 5 – Gestion de l’eau – visée par la démarche HQE. Concernant l’optimisation de la gestion des eaux pluviales, cette cible propose notamment aux maîtres d’ouvrage de gérer la rétention d’eaux et le ruissellement des eaux polluées. Les normes-DTU de conception de la série 43 actuelles limitent cette fonction aux toitures inaccessibles avec gravillons. Proposant des solutions optimisées aux objectifs de la cible n° 5 et répondant de plus à des critères environnementaux, des procédés complets d’étanchéité et de végétalisation existent et font l’objet d’un Avis technique, d’une ATex ou d’un Cahier des clauses techniques.
Des toitures à faible pente
Les toitures à rétention d‘eau sont plates ou présentent une très légère pente inférieure à 5 %. Elles sont constituées de trois ensembles :
• l’élément porteur protégé par le système d’étanchéité ;
• le complexe de rétention d’eau ;
• la protection rapportée minérale ou végétale.
Lancés dans les années 90, les complexes végétaux de protection implantés sur les toitures-terrasses sont des réponses aux enjeux du développement durable. Outre leurs qualités esthétiques, thermiques et acoustiques, ces systèmes de toiture garantissent efficacement une rétention d’eau temporaire en cas de fortes pluies et un effet retardateur à l’évacuation de ces eaux. Simples à entretenir, ils offrent une grande souplesse d’utilisation et un grand choix d’aspects végétaux. Ils se caractérisent par une légèreté très appréciable qui compense les poids dus à la rétention d’eaux chargeant fortement les structures support.
Un empilage de composants aux fonctions précises
Les systèmes proposés sont composés d’un empilage de couches de matériaux ayant chacun une fonction bien précise : isolation, étanchéité, drainage, protection… Ils permettent de retenir temporairement l’eau de pluie sans changer la fonction dévolue à la toiture-terrasse.
Avant de mettre en œuvre l’étanchéité, l’élément porteur peut être préalablement habillé d’un complexe isolant thermique composé d’un pare-vapeur et de panneaux isolants rigides de classe de compressibilité C (selon UEAtc) pour supporter la charge de l’ensemble des composants de la toiture-terrasse accessible ou non.
Ensuite, est mise en œuvre la membrane d’imperméabilisation qui est le composant le plus important pour la qualité du système de rétention d’eau. Suivant le matériau de cette membrane – asphalte, synthétique… – elle peut être posée en une ou deux couches, en adhérence totale, en semi-indépendance, fixée mécaniquement ou en indépendance selon les prescriptions de son document de références (Avis technique, ATex…). Sous une toiture végétalisée, elle doit absolument résister à la pénétration des racines sur toute la surface de la couverture. La « cuve » étanche ainsi constituée est dotée d’un dispositif d’évacuation des eaux pluviales qui comporte des lumières pour contrôler le débit de fuite maximal admis, ainsi qu’un trop-plein de sécurité.
Sur la membrane sont mises en œuvre une couche de protection antipoinçonnement, éventuellement drainante lorsque la toiture est légèrement en pente, puis une couche filtrante. Généralement composée d’un géotextile non-tissé et d’une structure alvéolaire en polyéthylène résistant à la compression, la première couche assure la rétention, le stockage temporaire et l’évacuation de l’eau en excès, mais également la protection de l’étanchéité contre les racines. Elle est protégée par un géotextile filtrant et antipoinçonnement, qui évite le colmatage par le passage des fines vers les zones de drainage. L’épaisseur de cet ensemble détermine la capacité de rétention de la toiture. Les réponses proposées sont variées. Par exemple : le système Retentio de Soprema propose des modules de drainage de 50 à 500 mm d’épaisseur, issus de PVC recyclé à 80 %. La plaque en nid-d’abeilles Nidaroof, intégrée dans le système Wateroof développé par Siplast-Icopal intègre le géotextile poreux de protection. Les couches de protection sont diverses, selon que la toiture est inaccessible, accessible aux piétons ou aux véhicules.
Les sols classiques composés de dalles sur plots, ou directement sur le complexe de drainage, ne participent pas à la rétention d’eau. En revanche, avec une toiture végétalisée, la couche de culture constituée d’un substrat qui permet l’ancrage des racines, participe à la rétention d’eau et à la nutrition des plantes.
Mais le choix d’un système de végétalisation – extensive ou intensive – est très important, car il intervient directement sur les calculs de la structure porteuse. Rappelons que les charges à prendre en compte pour les calculs de la structure porteuse sont la somme des charges permanentes et d’exploitation suivantes :
• Les charges permanentes correspondent à la somme du poids du complexe isolation-étanchéité (pare-vapeur, isolant, revêtement d’étanchéité), du poids du complexe de végétalisation à capacité maximale en eau (couche drainante, couche filtrante, substrat, végétaux) et d’une charge de sécurité fixéeforfaitairement à 15 daN/m² (une charge complémentaire forfaitaire de 85 daN/m² –soit 100 daN/m² au total – est ajoutéepour le dimensionnement des seulséléments porteurs à base de bois).
• Les charges d’exploitation, y compris la plus élevée de la charge d’entretien (100 daN/m² au sens de la norme NF P 06) ou de la valeur des charges climatiques locales.
Le système de végétalisation extensive constitue un tapis végétal permanent qui fonctionne de façon presque autonome. Le tapis est obtenu par association de plantes se reproduisant in situ – dont le choix demeure restreint – qui constitue un écosystème. Idéal pour les grandes surfaces inaccessibles, ce système léger et peu onéreux nécessite rarement un renforcement de la structure porteuse et s’intègre bien à des travaux de rénovation. Il assure une rétention d’eau moindre que les autres systèmes.
Le système de végétalisation intensive offrant une plus grande diversité de plantes – le poids propre des végétaux étant d’environ 15 à 20 daN/m² – peut simuler un jardin naturel. Souvent accessible, il autorise des fonctions variées : loisirs, espace vert et potager. Il nécessite un système d’irrigation et de drainage et consomme de l’eau. Sa charge sur les structures est plus importante. Il offre une bonne efficacité énergétique et une capacité de rétention des eaux pluviales supérieures. Une étude technique doit être menée par une entreprise spécialisée dans la végétalisation des toitures, afin de s’assurer de la faisabilité du projet.
Il est conseillé de consulter un maître d’œuvre qui saura dimensionner lastructure portante.
