Le calcul des charges
Un point essentiel pour la conception d’une toiture ou d’une terrasse végétalisée est le calcul des charges afin de s’assurer que la structure est adaptée pour la recevoir. Ce numéro d’Echo du bâtiment végétalisé explicite cette notion de charges tandis que l’édition suivante reviendra sur les protocoles de mesure de celles-ci.
Quel que soit l’élément porteur – béton, béton cellulaire, tôle d’acier nervurée, bois ou panneaux à base de bois – le calcul des charges comprend :
Illustration Guide TTV, Ville de Paris 2018 Charges totales = charges permanentes + charges d’exploitation ou d'entretien ou climatiques Les charges permanentes Charges permanentes = poids propre du complexe isolation-étanchéité + poids propre du système de végétalisation à CME* + charge de sécurité
Par le poids propre du complexe isolation-étanchéité, on entend le pare-vapeur, l’isolant et le revêtement d’étanchéité.
Le poids propre du système de végétalisation à CME inclut la couche drainante, la couche filtrante, le substrat et les végétaux. Il est indiqué par le fournisseur du système de végétalisation qui, pour ce faire, se base sur des essais réalisés par un laboratoire indépendant. Ceux-ci visent à déterminer le poids de chaque élément du complexe de culture en additionnant leur poids à CME, sachant qu’un poids forfaitaire indiqué pour la végétation doit être pris en compte (tableau ci-dessous) :
1 daN/m² = 1kg/m² Pour un potager urbain, on retiendra une charge forfaitaire de 15 daN/m² (cf. les Recommandations techniques pour l’agriculture urbaine en toiture).
Dans le cas où le couvert végétal n’est pas uniforme, c’est la valeur maximale qui sera prise en considération sur toute la zone végétalisée pour le calcul des charges descendantes et sans complexe de végétalisation pour le calcul des charges ascendantes (charges climatiques dues au vent, voir la définition ci-dessous).
S’il y a création de surépaisseurs ponctuelles de substrat, favorables à l’accueil de biodiversité en toiture, ces zones doivent être prises en compte et localisées au stade de l’étude de charges permanentes.
A titre d’exemple, un substrat extensif de 10 cm d’épaisseur peut représenter une charge de 120 daN/m² ou 140 daN/m² pour un substrat de type semi-intensif.
A noter que l’apport d’amendement organique ou de substrat en toiture en phase d’entretien constitue une charge permanente qu’il convient de faire valider par le maître d‘ouvrage, le propriétaire ou le gestionnaire du bâtiment.
Enfin, à cette somme, on ajoute une charge de sécurité fixée forfaitairement à 15 daN/m². Cette charge est à prendre en compte dans le dimensionnement de la structure (élément de charpente poutres, solives…) et de l'élément porteur.
Dans le cas particulier des éléments porteurs en bois, une charge complémentaire forfaitaire de 85 daN/m² est également ajoutée afin de tenir compte de leur fluage** naturel, lorsque la pente est inférieure à 7 % sur plan. Cette charge de 85 daN/m² ne doit pas être prise en compte pour le calcul des éléments structuraux tels que les poutres ou les solives. Charges d’exploitation, charges d’entretien et charges climatiques Les charges d’exploitation résultent de l’utilisation de l’ouvrage par les usagers.
Les charges d’entretien sont provoquées par l’entretien de l’ouvrage, y compris les outils pour ce faire.
Les charges climatiques sont visées par la norme NV65 (Neige et Vent) qui fixe les valeurs des surcharges climatiques et précise les méthodes d'évaluation des efforts de résistance correspondants sur l'ensemble d'une construction ou sur ses différentes parties. Il faut se référer à la carte neige et vent pour les déterminer (cf. NV 65 modifiées (DTU P 06-002)).
Pour ces trois types de charges, on prend en compte la plus contraignante, sachant que, par défaut, la charge d’exploitation prise en compte sera de 100 daN/m². Quelques repères En fonction des éléments porteurs, la charge admissible est plus ou moins importante, ce qui peut avoir une incidence sur le choix d’un type de végétalisation :
Par exemple, pour une végétalisation extensive, on peut obtenir les données suivantes pour un système à CME :
*CME ou Capacité maximale en eau : quantité d’eau (volume/m² de toiture) retenue par les matériaux constitutifs du complexe de culture après saturation en eau pendant 24 h puis ressuyage pendant deux heures (pour la présentation des protocoles, rendez-vous dans le prochain numéro d’Echo du bâtiment végétalisé).
**Fluage : déformation lente et retardée d'un corps soumis à une contrainte constante, provoquée par la durée d'application de cette contrainte.