• Les charges permanentes
  • poids du complexe isolation thermique / étanchéité / pare-vapeur
  • poids du substrat, des végétaux et des couches filtrantes et drainantes
  • poids forfaitaire de sécurité fixé par les documents techniques unifiés (DTU) à 15 kg/m².
• Les surcharges d’exploitation, d’entretien et climatiques
  • charge définie pour l’entretien fixée par les DTU à 100 kg/m²
  • charge d’exploitation, variable selon les usages et l’accessibilité des toitures - qu’elles soient végétalisées ou non -, de 100 à 600 kg/m²
  • charges climatiques en cas de neige, pluie.

Calcul des charges induites par le projet =
charges permanentes + la plus élevée des charges climatiques, d’entretien ou d’exploitation

Sur un bâtiment existant, si la surcharge admissible pour l’installation du complexe de végétalisation ou d’agriculture urbaine sur le toit est un peu faible, il est possible d’augmenter la portance en ajoutant des structures - poutres, colonnes, entretoises - à des endroits stratégiques. Les charges peuvent aussi être réparties en mettant les éléments les plus lourds au niveau des poutres ou près des murs porteurs. Ces informations peuvent être demandées dans l’étude structure. Il est possible de construire un cadre qui reposera sur les contours de l’immeuble sans s’appuyer sur le toit directement et supportera le poids de la toiture végétalisée ou cultivée. En cas de présence de gravillons, ils peuvent être éliminés et remplacés par le complexe végétalisé ou de culture. En effet, sur une épaisseur de 1 cm, le gravier pèse de 16 à 20 kg au m², ce qui représente près de 100 kg au m² pour 5 cm d’épaisseur de graviers pouvant être convertis en substrat.
Une fois le diagnostic structure établi, il sera possible de connaître le type de végétalisation envisageable. Cependant, chaque projet ayant ses particularités - type de substrat, variation d’épaisseur, contenants... -, un calcul précis doit être établi.

Les gravillons présents sur la terrasse peuvent être retirés pour mettre en place
le projet de végétalisation. Crèche Gambetta, XXe.

Le complexe étanchéité-isolation et végétalisation :
à vérifier ou rénover

Vérification de l’état de l’étanchéité

Les caractéristiques du complexe étanchéité et isolation, qu’il soit existant ou rénové lors du projet de végétalisation, doivent être prises en compte pour orienter les choix techniques. En effet, l’imperméabilité et l’isolation du toit doivent toujours être garanties après l’installation de la végétalisation ou des bacs de culture. De plus, il serait dommage que le projet récemment mis en place soit remis en cause quelques temps après son installation par une rénovation de l’étanchéité déjà programmée.

L’étanchéité nue, avec relevés d’étanchéité sur les bords. Rue Corvisart, XIIIe – photo DPE

Avant toute nouvelle installation, il faut en premier lieu s’assurer de l’état
du complexe étanchéité-isolation et prévoir une réfection si nécessaire.

Les membranes d’étanchéité peuvent être dégradées par les écarts de température et les rayons ultraviolets, ceci entrainant des fissures et à terme, des fuites. Des éléments perforants - clous, vis - peuvent avoir été enfoncés dans l’étanchéité par le piétinement lors des interventions d’entretien.
Une vérification s’impose donc, grâce à différents tests spécifiques : mise en eau de la toiture pendant 24 heures minimum pour vérification des écoulements, détection par infrarouge de la présence d’humidité dans les matériaux. Les soudures, raccordements doivent être soigneusement examinés.
La durée de vie moyenne d’une étanchéité est de 20 ans et jusqu’à 30 ans selon les matériaux et l’entretien réalisé.

Protection anti-racines

Il est indispensable de choisir une membrane d’étanchéité - en cas de réfection - ou de vérifier sa qualité et ses caractéristiques - en cas de maintien de l’étanchéité en place - pour garantir la résistance de la membrane d’étanchéité à la pénétration des racines.
Les membranes d’étanchéité peuvent être composées de différents matériaux : matériaux en feuilles ou membranes collées, soudées ou fixées - bitumineuse ou en polymères synthétiques - et matériaux liquides appliqués à chaud ou à froid : résine ou asphalte. Les systèmes d’étanchéité liquide et membranes avec des revêtements à base de bitume, d’asphalte ou de toute autre matière organique, peuvent être sensibles à la pénétration des racines et être endommagés par les micro-organismes présents dans le complexe de végétalisation.
Pour remédier à ce problème et garantir la compatibilité de la membrane d’étanchéité avec la végétation sur une toiture, certaines membranes contiennent un traitement chimique : produits chimiques biocides intégrés, cas des membranes bitumineuses. Les membranes en polymères synthétiques présentent quant à elles une résistance mécanique aux racines. Les membranes avec protection anti-racines mécanique sont à préférer aux membranes avec une protection chimique pour éviter tout risque de pollution des eaux de pluies par les produits chimiques.
Dans le cas où la membrane d’étanchéité en place n’est pas résistante aux racines et qu’il n’est pas prévu de réfection - étanchéité en bon état -, il est alors indispensable d’assurer une séparation complète entre la membrane d’étanchéité et le complexe de végétalisation grâce à une nouvelle barrière antiracinaire : pose d’une nouvelle feuille d’étanchéité résistante aux racines ou ajout d’une nouvelle barrière indépendante de l’étanchéité.

Couche anti-racines.
Toiture végétalisée en cours d’aménagement sur le collège Évariste-Galois (XIIIe)

Dans tous les cas - réfection de l’étanchéité ou ajout d’une barrière anti-racines -, il convient de choisir un matériau approuvé pour sa résistance à la pénétration des racines.

Des normes existent pour les produits : norme NF EN 13948 ou test de pénétration aux racines de la FLL : Forschungsgesellschaft landschaftentwiklung Landschaftsbau — Groupement de recherche sur le développement et la réalisation en paysage.
Les thermoplastiques - PVC, polyéthylène, polystyrènes - sont généralement des barrières anti-racines efficaces. Des barrières textiles sont également vendues en couches anti-racines. Elles contiennent des produits chimiques qui stoppent la croissance des végétaux, par exemple de l’hydroxyde de cuivre. Cependant, la protection est moins forte, cible plutôt une végétation rase et risque de ne pas être efficace pour des plantes dont les racines ont un développement plus important : racines pivotantes, graminées, buissons...
En cas de maintien de l’étanchéité en place et d’ajout d’une nouvelle barrière anti-racines, il faut toujours s’assurer de la compatibilité des matériaux, afin de ne pas endommager l’étanchéité : certains matériaux sont dégradés par les acides humiques produits par la décomposition des plantes. La couche anti-racines peut être posée directement sur l’étanchéité ou sur un voile ou un feutre de séparation pour permettre la compatibilité entre les matériaux. Le DTU 43.5 sur la réfection des ouvrages d’étanchéité apporte des informations sur la compatibilité des matériaux.
Enfin, pour garantir une protection efficace, il est indispensable de prévoir une installation de cette barrière anti-racines selon les règles de l’art : importance des raccordements, soudures permettant d’assurer une bonne jointure des différentes feuilles entre elles, respect des relevés d’étanchéité...

Isolants

Les isolants utilisés en toiture - laine de roche, polystyrènes et autres mousses plastique alvéolaires, matériaux cellulosiques - sont classés en quatre classes de compressibilité, de A à D. Pour garantir le maintien de son pouvoir isolant - pas de tassement lié au poids de la végétalisation, qui risque de créer des étirements et des déchirures et perforations de l’étanchéité, notamment au niveau des fixations -, l’isolant doit au minimum être de classe de compressibilité C.

Accès et aménagement

Les accès aux toitures doivent être sécurisés pour les personnes chargées de leur entretien et pour l’acheminement des outils nécessaires à cet entretien.
Ils peuvent être multiples : accès prévu initialement par escalier ou ascenseur, accès par échelle dite à crinoline - avec protection antichute -, intérieure ou extérieure, accès par échelle inclinée et skydôme ou puits de lumière. Parfois, certaines terrasses ne disposent pas d’accès à proprement parler : accès via une fenêtre, accès uniquement en apposant une échelle sur le mur par l’extérieur.
Au-delà de l’ouverture sur la toiture elle-même, le cheminement jusqu’à cette ouverture est important.
La possibilité de végétaliser et le type de végétalisation retenu devront donc se faire en adéquation avec les accès existants ou les possibilités d’amélioration de ces accès, pour garantir des accès sécurisés pour l’entretien de la toiture et le maintien de la végétation prévue dans le projet.
Des moyens d’accès permanents, si possible par l’extérieur du bâtiment sont à favoriser, avec escaliers pour les accès fréquents et échelles à crinoline pour les accès peu fréquents. Indépendamment de la fréquence d’accès, les escaliers s’imposent dès que l’on doit monter de l’outillage, des matériels et matériaux plus encombrants.
Pour les travaux comme pour l’entretien, des moyens de manutention et de levage entre le sol et la toiture peuvent être aménagés pour faciliter les interventions - potence, échelles à monte-charges... -, mais ils ne sont pas forcément nécessaires.
Si un accès au public est souhaité - pour un usage autre que l’entretien -, il convient de se référer à la réglementation - règlement sécurité incendie - qui définit, selon le nombre d’accès permettant le cheminement d’évacuation des occupants - porte, sortie, issue, escalier... -, le nombre de personnes pouvant être accueillies simultanément.

Circulation sur la toiture

Toutes les circulations doivent être sécurisées, sans obstacle à enjamber, et garantir la sécurité du travailleur - selon le Code du travail - ou du public présent, selon la Réglementation ERP.
Des chemins de circulation de 80 cm de large doivent être aménagés pour permettre l’accès aux équipements techniques, la manutention et l’entretien.
Pour la sécurité des personnes en toitures, les ouvrants ne doivent pas constituer de danger, qu’ils soient ouverts ou fermés : risque de chute directe ou par rupture du matériau constituant l’ouvrant.
La sortie en toiture doit se faire à plus de 1,5 m du bord de la toiture. Il peut être nécessaire de prévoir une protection contre les risques de brûlures en présence de système de chauffage.
Les Règles professionnelles préconisent une zone stérile sans végétation - avec des gravillons ou platelage par exemple -, de minimum 40 cm de large autour de chaque émergence dès que la végétation contient des vivaces et des graminées, et pour une surface de toiture supérieure à 100 m².

Protection contre les chutes

L’évaluation des risques - fréquence et durée des interventions, nature des usages sur la toiture, caractéristiques du bâtiment... - détermine la protection à mettre en place.

La priorité doit être donnée systématiquement, dans le respect du Code du travail, à la mise en place d’un système collectif de protection contre les chutes - toutes les personnes présentes sur la toiture sont protégées par le même dispositif -, installé de manière permanente, quelle que soit la hauteur du bâtiment. Il s’agit des acrotères, rambardes ou écrans qui servent de garde-corps, élevés à 1 mètre au dessus du niveau de circulation de la terrasse. Cette hauteur peut varier en fonction de l’épaisseur du garde-corps. Les garde-corps peuvent être ajourés ou pleins, simples ou composés. En fonction des personnes et type de public accueilli sur la toiture, les normes françaises précisent les critères de hauteur, d’espacement et d’implantation des garde-corps.

Pour les bâtiments existants, où la mise en œuvre d’une telle protection n’est techniquement pas possible, le recours à l’utilisation d’un système de protection individuelle antichute peut être envisagé, pour des interventions ponctuelles et de courte durée. Ils doivent être étudiés en fonction de la géométrie du site. La protection repose sur le principe d’atténuation de la chute en hauteur - arrêt de chute si elle a lieu - ou de travail en retenue : limitation des mouvements pour éviter la situation de chute. Il s’agit par exemple d’installer une ligne de vie - ancrage sur flexible horizontal, harnais - ou un point d’ancrage positionné au centre d’une toiture avec un système de liaison dont la longueur est calculée pour que l’on ne puisse pas atteindre le rebord de la toiture.

L’utilisation d’un tel équipement requiert toutefois une analyse précise de la situation car il faut tenir compte de la résistance et de l’emplacement des points d’ancrages et du tirant d’air : hauteur de sécurité minimum nécessaire entre l’ancrage et le premier obstacle en cas de chute. Il n’est pas compatible avec l’accueil du public autre que le personnel d’entretien.

Les chutes de hauteur à travers les ouvrants doivent être empêchées : grilles de protection intérieures, rambardes...

Points d’eau et évacuations

Il est indispensable de prévoir un - ou plusieurs - points d’eau, de débit bien dimensionné à la surface végétalisée ou cultivée et ce même pour une toiture prévue pour un faible entretien. Les Règles Professionnelles recommandent que tout point de la toiture soit situé à moins de 30 mètres d’un point d’eau.
Un système d’arrosage automatique peut être intégré, il est alors conseillé de prévoir une alimentation électrique (230V, 10A). Le point d’eau, à défaut d’être en toiture, est parfois disponible à proximité, à l’étage en dessous par exemple. L’eau est alors amenée en toiture via un dérouleur pour tuyau d’arrosage. En cas d’arrivée d’eau directement sur le toit, il faudra prévoir une purge de l’installation en hiver.

Les dispositifs d’évacuation des eaux pluviales - entrées des eaux pluviales et trop-pleins - doivent être présents et en bon état de fonctionnement.

Chaque toiture doit comporter au moins deux descentes ou une descente et un trop-plein. Les évacuations doivent être équipées d’un système permettant de retenir les débris - feuilles, papiers... - pour éviter tout engorgement des descentes : crapaudines, garde-grèves... Ils doivent être vérifiés au minimum une fois par an.

Accès au toit du centre sportif Jean-Dame (IIe) par une échelle à crinoline – photo Jean-Pierre Viguié
Zone stérile gravillonnée en pourtour du toit de l’atelier Radiguet (XIXe) – photo DPA

Recommandations concernant les points d’eau en toiture

• Subvention de la Région Île-de-France : seuls les systèmes extensifs sont éligibles, avec un taux d’aide de 20 €/m² de végétation, et une aide maximale de 100 000 € et 50% maximum du montant HT des dépenses éligibles.
• Subvention de l’Agence de l’eau Seine Normandie pour la gestion des eaux pluviales : financement des toitures végétalisées en tant que dispositif de récupération des eaux pluviales et d’infiltration et évapotranspiration des pluies courantes à ciel ouvert. Taux de 50% pour les études et 40% à 70% pour les travaux, dans la limite de 18 € ou 30 €/m2 de surface aménagée.
• Éco-rénovons Paris - plan 1000 immeubles est un programme mis en place par la Mairie de Paris qui a pour objectif d’encourager la rénovation énergétique des immeubles d’habitat privé, réduire leur impact environnemental et lutter contre la précarité énergétique. La végétalisation des toitures s’intègre dans ce programme qui propose un accompagnement gratuit et personnalisé des copropriétés par un conseiller éco-rénovation, des subventions spécifiques pour les travaux, dont une prime complémentaire pour favoriser la végétalisation des toitures.

Rucher sur le toit de l’école AgroParisTech (Ve) – photo Christophe Noël

Les objectifs du projet : une conception à ajuster entre souhaits et contraintes techniques

Pour garantir le succès du projet de végétalisation, il faut bien déterminer les objectifs attendus et les croiser avec les caractéristiques du bâtiment et de son environnement. Rapidement, il faudra écarter les projets qui ne pourront pas être compatibles avec les caractéristiques du site ou nécessitant la mise en oeuvre de solutions techniques démesurées et très coûteuses.

Les fonctions et usages attendus de la toiture sont essentiels et ont des répercussions sur les solutions techniques à mettre en oeuvre. Selon les priorités, les principales caractéristiques du bâtiment à ajuster ou contourner ne sont pas les mêmes :

• Si la toiture doit être accessible au public, il faut prévoir et sécuriser les accès et cheminements et la charge d’exploitation doit être suffisante pour l’accueil du public.
• Si la toiture - même inaccessible au public - est visible du bâtiment ou des bâtiments alentour, ou qu’un résultat paysager spécifique est attendu, les conditions doivent être optimales pour garantir un bon développement de la végétation. Les accès doivent être facilités et compatibles avec un entretien fréquent et la charge disponible suffisante pour une bonne épaisseur de substrat.
• Si l’on souhaite favoriser certains effets environnementaux - biodiversité, rétention des eaux, isolation thermique -, il faut augmenter l’épaisseur de substrat et la diversité végétale. La principale contrainte sera donc la charge disponible pour le projet. En revanche, la contrainte d’accès peut être moins forte, si l’entretien associé est plus faible.
• Si une association ou un groupe d’habitants est présent pour assurer l’entretien, les coûts peuvent être concentrés pour la création, les frais d’entretien étant réduits.

Quelques exemples sont ici simplement cités, mais chaque projet aura ses spécificités. Il s’agit donc de concilier au mieux les objectifs du projet et les contraintes techniques et de trouver le projet le plus adapté et réaliste, permettant de valoriser le site à végétaliser sous tous ses aspects : environnement, esthétique, usages...

Prendre en compte les coûts

Globalement, les projets les plus complexes sont souvent les plus coûteux - installation du complexe lui-même, sur une grande surface, avec une épaisseur importante de substrat et des végétaux de qualité et diversifiés -, mais les coûts augmentent aussi lorsque des travaux préalables sont nécessaires : réfection complète de l’étanchéité, mise en sécurité du site ou création d’accès. Ces surcoûts indirects engendrés par la végétalisation doivent être bien anticipés.

Pour la végétalisation elle-même, des subventions existent : renseignements en mairie, auprès des conseils départementaux et régionaux et des agences de l’eau. En Île-de-France, des dispositifs d’aide permettent de financer des projets de toitures végétalisées ou cultivées.

Au-delà des coûts d’installation, il est indispensable d’anticiper, selon les choix techniques faits, les répercussions sur les coûts d’entretien à plus long terme. Les fréquences d’interventions nécessaires au maintien de la végétation et des conditions d’accès difficiles peuvent augmenter les coûts. Néanmoins, si le projet est conçu en adéquation avec les caractéristiques du bâtiment et de son environnement, le résultat sera optimal et le coût d’entretien maîtrisé.

Se faire accompagner : des compétences à mobiliser

Si l’installation d’une toiture végétalisée est simple en principe - poser une couche de terre et des végétaux sur un toit -, elle fait appel à des compétences techniques précises, qu’il est conseillé de solliciter pour garantir le succès de l’opération et éviter tout dommage sur le bâtiment.

Le bon sens invite à faire appel à deux grands corps de métiers, dans leur domaine d’expertise et de compétence : les métiers liés au bâtiment - étancheurs, architectes... - et les métiers du végétal : paysagistes, technicien horticoles... La pratique courante est la prise en charge de l’ensemble du projet par une entreprise d’étanchéité, qui sous-traite à d’autres entreprises la végétalisation et l’entretien. Cette option présente l’avantage d’une simplification : interlocuteur unique, entreprises habituées à travailler ensemble, projets clé en main facilement assurables. Cependant, elle laisse peu de place à la diversification des projets et il est intéressant de laisser une plus grande marge d’intervention aux métiers du végétal. En effet, les paysagistes, horticulteurs, agronomes ou mêmes naturalistes et écologues peuvent apporter un vrai plus qualitatif dans la conception des projets.

Des qualifications spécifiques aux métiers du bâtiment et de la végétalisation des toitures existent :

• Qualification QUALIBAT, spécifique aux étanchéités, reconnaît les capacités techniques, humaines et financières des entreprises à réaliser des travaux de pose de différents systèmes d’étanchéité.
• Qualification QUALIPAYSAGE, spécifique aux toitures végétalisées, reconnaît les capacités de l’entreprise à réaliser dans le respect de la réglementation et des règles professionnelles des travaux d’aménagement ou de transformation de toitures végétalisées : moyens humains et financiers, compétences et connaissances techniques liées au travail en toitures - sécurité, intervention sans dommages pour l’étanchéité - compétences pour la réalisation de travaux horticoles, références de chantiers réussis.

Ces qualifications sont souvent demandées pour obtenir les assurances et garanties. Cependant, elles ne sont pas obligatoires et leur obtention est parfois coûteuse. Si les entreprises ne sont pas nécessairement engagées dans cette démarche, il est tout à fait possible de leur demander des références solides de réalisations de toitures végétalisées ou cultivées.

Cadre réglementaire, garanties et assurances

Les textes réglementaires cités sont donnés en l’état des connaissances à la date de réalisation de ce guide. Il convient donc de tenir compte de leurs évolutions. L’ordre de présentation des différents textes réglementaires ne traduit pas de hiérarchie ou de prépondérance d’un texte sur un autre.

• pour les toitures inaccessibles au public : NF E 85-015 ;
• pour les toitures accessibles au public : NF P 01-012.

• assurer une hauteur de protection suffisante (1 m) à majorer au besoin dans des cas particuliers ;
• dissuader d’une escalade trop facile : l’effet d’échelle » des barreaudages horizontaux ;
• empêcher les jeunes enfants de passer la tête ou le pied ;
• intégrer éventuellement une fonction anti-jet d’objets.

Les enjeux à Paris

La végétalisation et l’agriculture urbaine représentent un véritable enjeu pour les villes d’aujourd’hui et de demain. Elles sont à la fois
source de bien-être et de lien social pour les habitants, participent au développement de la biodiversité locale et contribuent à la lutte contre les effets du dérèglement climatique : lutte contre les îlots de chaleur et l’effet de serre, gestion des eaux de pluie et stockage de carbone...
La Maire de Paris porte l’ambition de rendre la capitale plus végétale en créant de nouveaux espaces verts, en donnant plus de place à la nature dans l’espace public et sur les bâtiments, avec l’objectif d’atteindre 100 hectares de toits et murs végétalisés d’ici 2020, dont un tiers consacré à l’agriculture urbaine. Pour que la végétalisation fasse partie intégrante du bâti parisien - qu’il s’agisse de constructions neuves,
de rénovations ou d’interventions sur l’existant - la Ville souhaite mobiliser l’ensemble des acteurs concernés autour de cet objectif :
les propriétaires, les investisseurs, les professionnels de la végétalisation, les habitants, les copropriétaires
en les accompagnant dans leur démarche en faveur de la végétalisation.