La construction d’un jardin sur une toiture-terrasse comprend deux phases d’égale importance : l’application d’un revêtement d’étanchéité et l’assemblage du jardin. Le succès final d’un jardin sur le toit dépend largement de la conception et de l’installation correctes de ces deux applications.
Il existe trois éléments de conception de l’imperméabilisation qui sont essentiels à la réussite du système :
1. Le support du poids ajouté au bâtiment. Il doit y avoir une compatibilité inhérente entre le jardin sur le toit et la structure.
2. L’intégrité de la membrane et du système d’étanchéité.
3. L’emplacement et la taille des drains de toit.
L’application de l’étanchéité dans la construction de jardins sur les toits reflète généralement celle de l’étanchéité des terrasses. Dans ce contexte, la membrane d’étanchéité des toitures est appliquée à la base du système, dans un état protégé ou inversé. L’auteur est d’avis que l’application de la membrane inversée est la mieux adaptée à ce type de construction de système. Cette opinion est basée sur les résultats de recherches menées sur des ensembles de jardins sur toiture construits dans le monde entier au cours des 70 dernières années. Dans cette configuration, la membrane inversée est protégée des éléments du jardin, des outils et, dans une certaine mesure, des racines des plantes.
Etanchéité toit plat : Considérations relatives aux membranes
Le temps et les dépenses associés aux réparations de la membrane interdisent l’utilisation d’un système de membrane « économique » de 15 à 20 ans. Le système de membrane doit être suffisamment durable pour résister aux dommages mécaniques causés par les outils de jardinage, à la pénétration des racines des plantes, et durer sans réfection ni remplacement pendant toute la durée de vie du bâtiment. Il est essentiel que le concepteur prenne en compte les systèmes de membrane qui ont fonctionné dans cette configuration dans des applications précédentes réussies. Les systèmes de membranes qui sont nouveaux dans l’industrie de la toiture n’ont pas les performances requises pour ces applications.
Il peut être avantageux d’envisager l’utilisation de matériaux d’imperméabilisation sous le niveau du sol, qui sont généralement installés dans les constructions à tablier inversé, par opposition aux matériaux de couverture qui sont appliqués dans les configurations de toiture chaude (isolation thermique sur tablier), pour ces applications. On croit souvent à tort que les produits d’étanchéité pour toitures et pour sols sont similaires. Cette idée fausse provient d’un petit nombre de matériaux qui ont connu le succès dans les deux domaines des composants du bâtiment. En réalité, les exigences de ces composants s’arrêtent à leur capacité d’imperméabilisation.
Les membranes de toiture sont constamment exposées aux éléments climatiques – soleil, vent, pluie, neige, glace, etc. Dans la plupart des cas, les accumulations d’eau sont éliminées de ces zones en 48 à 72 heures, l’exposition prolongée étant concentrée sur les mois d’hiver dans les climats froids. Les matériaux des systèmes de toiture ont généralement une durée de vie de 10 à 20 ans avant la mise en place de mesures correctives. Leur mise en œuvre, qu’il s’agisse d’une dépose ou d’un remplacement, peut être réalisée en utilisant des méthodes de construction courantes avec (dans la plupart des cas) des inconvénients mineurs dans le bâtiment en raison de la facilité d’accès au toit.
Les produits d’étanchéité sous le niveau du sol ne sont pas exposés aux intempéries. Cependant, ils sont exposés à une accumulation constante d’eau de pluie, qui, dans le cas d’une construction d’une toiture végétalisée, peut exister pendant deux à trois mois continus en raison de la saturation du sol. Les systèmes d’étanchéité souterrains sont aussi continuellement exposés aux produits chimiques du sol et de la terre. Les systèmes d’étanchéité correctement appliqués peuvent avoir une durée de vie égale à celle du bâtiment. Il s’agit d’une caractéristique importante, car contrairement aux matériaux de couverture, les matériaux d’étanchéité sont inaccessibles et les dépenses associées aux réparations et au remplacement sont substantielles, principalement en raison des coûts d’excavation.
Construction de la membrane
La construction de la membrane des jardins sur les toitures-terrasses se compose de trois éléments :
1. La membrane d’étanchéité.
2. Le panneau de protection.
3. L’isolation.
La membrane d’étanchéité est le composant principal de ce type de construction. Le matériau de la membrane doit posséder comme caractéristique principale la capacité d’empêcher l’humidité de pénétrer dans l’installation. Cet élément clé doit primer dans la conception du système sur le type et la disposition des installations. Le jardin sur le toit plat est installé pour des raisons esthétiques ; la membrane est appliquée comme une surface d’étanchéité permanente qui répondra également aux exigences strictes de la conception du jardin. Il est impératif que la membrane réponde aux normes les plus strictes en matière de matériaux.
Les jardins sur les toits nécessitent une membrane qui répond aux caractéristiques suivantes :
– Résiste à la pénétration des racines.
– Résiste aux rayons ultraviolets.
– Peut supporter des changements de température et des conditions atmosphériques sévères.
– Est flexible pour répondre aux mouvements du bâtiment au niveau des joints de construction et des intersections avec les éléments verticaux.
– Résiste à l’usure de la surface pendant la construction.
– Peut résister aux attaques des insectes et des micro-organismes, des animaux du sous-sol et des produits chimiques du sol.
– Peut rester en place pendant une durée de vie indéfinie sans se détériorer.
– Empêche la pénétration de l’eau.
– Peut rester immergé dans un environnement humide.
Il existe des matériaux et des systèmes sur le marché américain qui ont ces propriétés et qui fonctionnent dans ces configurations depuis plus de 30 ans. Comme pour toutes les applications de toiture et d’étanchéité, il faut être particulièrement prudent avec les fabricants qui offrent des garanties de système plus longues que celles qui existent sur le marché américain. La meilleure façon d’évaluer la performance des matériaux est de visiter des projets similaires et de parler avec les occupants du bâtiment de la performance d’étanchéité des matériaux.
Panneau de protection
Le panneau de protection est appliqué sur la membrane d’étanchéité et sert de barrière de protection de la membrane pendant la construction du jardin. Le panneau de protection protège également la membrane des dommages causés par les outils de jardinage et les équipements mécaniques. Ce matériau doit être dur, solide et durable. Après l’installation initiale, il reste en place et devient une partie intégrante du système complet. Il existe plusieurs types de panneaux de protection sur le marché américain. Ils sont couramment utilisés dans la construction de terrasses. Les panneaux d’asphalte/feutre, les films de polyuréthane et le polyester sont des matériaux courants. Les planches existent dans des tailles qui varient de ¼ pouce à 1/8 pouce d’épaisseur.
Isolation
L’inclusion de l’isolation dans la conception des jardins sur le toit-terrasse est souvent dictée par la conformité aux codes de construction locaux et nationaux. L’objectif principal de l’isolation est de répondre aux exigences en matière de valeur R. (La valeur R est la mesure de la résistance thermique d’un matériau particulier à une épaisseur particulière). Comme dans les systèmes de toiture classiques, l’isolation offre des propriétés thermiques qui réduisent les pertes de chaleur du bâtiment pendant les mois d’hiver et empêchent la chaleur de pénétrer dans le bâtiment pendant l’été. Ces propriétés permettent de réduire les coûts de chauffage et de climatisation.
Comme nous l’avons vu précédemment, les plantes et l’herbe peuvent agir comme des revêtements réfléchissants, réduisant les coûts de refroidissement en été, ainsi que comme des couches isolantes qui limitent le transfert de chaleur, réduisant les coûts de chauffage en hiver. D’autres éléments du jardin, en particulier le sol, offrent des propriétés thermiques positives (la quantité exacte est discutable). La profondeur du sol et des autres éléments du jardin ne peut pas être mesurée avec précision en termes de valeur R en raison des différentes quantités d’humidité qu’ils peuvent contenir. Il faut souligner que la valeur R de l’isolation dans un système inversé peut être considérablement réduite sur une période de 20 ans en raison de la présence continue d’humidité dans le système. Des études indiquent que l’isolation de 2 pouces peut perdre jusqu’à 40 % de sa valeur thermique sur une période de 20 ans lorsqu’elle est continuellement exposée à l’humidité. Ce fait doit être pris en compte lors de la conception.
Les propriétés importantes de l’isolation dans la construction de jardins sur les toits sont légèrement différentes de celles des systèmes de toiture conventionnels. La propriété la plus importante de l’isolation est qu’elle est suffisamment durable pour résister à un poids important sur toute la surface. Des poids tels que des sols profonds et saturés, des nappes et, dans certains cas, du béton coulé sont des charges typiques appliquées sur l’isolation dans les constructions de jardins sur les toits. L’isolant doit avoir la capacité de résister à la destruction par ces charges. L’isolation doit également être résistante à l’humidité – d’un point de vue structurel et non thermique – en raison de l’exposition continue à l’humidité à laquelle elle sera soumise. Il doit être léger et facile à couper et à installer. La mousse de polystyrène extrudé rigide (Styrofoam) est souvent utilisée dans ces applications.
Le jardin sur la toiture plate
Le jardin sur le toit comporte quatre éléments essentiels. Il s’agit de :
1. La couche de drainage.
2. Le tissu filtrant.
3. Le milieu de plantation.
4. Le terreau/pulch.
Le drainage positif est une condition essentielle de la conception des jardins sur les toitures plates. Un drainage adéquat est essentiel en deux points du système global : au niveau du substrat (terrasse du toit) pour recueillir l’eau du bâtiment vers le système d’égouts, et dans la construction du jardin pour recueillir l’eau vers les drains intérieurs du toit.
Drains de substrat
Les jardins sur les toits-terrasses jouent un rôle essentiel dans le ralentissement du ruissellement de l’eau du toit vers le réseau d’égouts pluviaux de la ville. Ceci est avantageux dans les zones urbaines plus anciennes où le réseau d’égouts pluviaux n’est pas à la hauteur de la croissance de la zone. Il a été établi que le sol du jardin peut retenir 15 à 20 % des précipitations pendant une période de deux à trois mois. L’eau retenue dans le sol aide également les plantes à se développer.
En raison de ces conditions, on pense souvent à tort que le drainage du toit n’est pas nécessaire pour les systèmes de jardins sur les toits plats. Cette théorie n’est pas seulement incorrecte, elle est aussi potentiellement dangereuse. L’eau doit être évacuée du système pour respecter les contraintes structurelles du bâtiment. Le poids d’une accumulation d’eau d’un pouce d’épaisseur dans une zone de 100 pieds carrés peut dépasser 135 livres. Le poids d’une accumulation de 2 pouces d’eau dans une zone de 200 pieds carrés peut dépasser 1 082 livres. Ce poids supplémentaire de la charge morte, associé au poids excessif de la charge vive, peut entraîner des dommages structurels importants.
Les codes du bâtiment locaux et les bonnes pratiques de couverture interdisent la suppression de tout drain de toit sur une structure de toit. Pour les nouvelles structures, la configuration de l’égout de toit doit être conforme aux exigences du code local et de l’American National Standards Institute. L’emplacement et la taille des drains de toit installés sont basés sur les calculs des précipitations moyennes pour la zone géographique de la structure. Des pentes positives de la terrasse vers les drains peuvent améliorer le drainage. Dans les nouvelles constructions, les exigences de pente par le code sont un minimum de ¼ pouce par pied.
Milieu de drainage
Le milieu de drainage est appliqué au-dessus du système d’étanchéité et consiste en un matériau imputrescible qui permet à l’eau de s’écouler vers les drains du substrat. Il s’agit d’un élément essentiel, qui doit être compatible avec le tissu filtrant et le milieu de plantation. Les systèmes de drainage de toiture efficaces réduisent le blocage de l’eau vers les drains du substrat et contribuent à l’élimination de l’excès d’eau sur le système.
Il existe un certain nombre de nouveaux systèmes de drainage sur le marché. Certains sont d’excellente qualité et d’autres sont moins efficaces. Les premières constructions de jardins sur les toits consistaient en un lit de drainage de 1 à 2 pouces de roche de drainage brisée ou de galets. En général, aucun tissu filtrant n’était appliqué sur ce lit. Le tissu filtrant a été installé sur ces types de lits de drainage dans les années 1960, permettant à l’humidité de s’écouler à travers le lit sans perdre de terre, boucher les drains ou emporter la pierre. L’efficacité de cette procédure peut être attribuée à son taux de réussite dans les systèmes de jardins sur les toits installés il y a jusqu’à 70 ans et qui fonctionnent toujours aujourd’hui. L’inconvénient de cette méthode est qu’elle demande beaucoup de travail et ajoute du poids à la structure du pont.
De nouveaux systèmes de drainage ont été introduits sur le marché ces dernières années, et de nouveaux produits sont lancés à mesure que le segment de marché de ces systèmes se développe. Comme pour tous les nouveaux produits, il est impératif que le concepteur effectue une recherche documentaire sur ces produits avant la conception.
Tissu filtrant
Le tissu filtrant est installé pour empêcher la perte de terre, de paillis ou de débris végétaux tout en permettant l’écoulement de l’humidité vers les drains et en empêchant ces derniers de se boucher. Le tissu filtrant maintient également le milieu de plantation en place. Un tissu filtrant durable peut servir de barrière anti-racines pour protéger la membrane du toit. Il existe différentes formes de composition du sol qui conviennent aux jardins sur les toits. Il convient de contacter un architecte paysagiste ou un consultant pour obtenir des conseils sur ces exigences de conception.