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Voici une note de cours de la formation 'conseiller en écorénovation 2010' du Centre Urbain. Pour de plus amples informations sur notre formation 'construction et rénovation de bâtiments durables 2011-2012', consultez notre page web: http://www.curbain.be/fr/renovation/projet/formation_batiment_durable_opleiding_2011.php
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Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf – http://www.wtcb.be
Bruxelles Environnement Formation 2009-2010
Conseiller en écorénovation Les toitures vertes
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! Images ! Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types? ! Avantages et inconvénients ! Conception et composition des toitures vertes ! Ouvrages de raccord et particularités constructives
des toitures vertes ! Exemples
CONTENU
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1 - Images des toitures vertes
Babylone VIIe avant JC
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2009
1 - Images des toitures vertes
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1 - Images des toitures vertes
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! Images
! Qu’est-ce qu’une toiture verte? Quels types ?
! Avantages et inconvénients ! Conception et composition des toitures vertes ! Ouvrages de raccord et particularités constructives
des toitures vertes ! Exemples
CONTENU
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Toiture verte = toiture plate recouverte de végétation et des couches nécessaires au développement de ces dernières (drainage,…substrat)
3 types:
Toiture-jardin ou jardin
Toiture-jardin « légère »
Toiture végétalisée
végétation intensive élaborée
végétation intensive peu
élaborée
végétation extensive
2 - Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?
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Toiture-jardin intensif: • Végétation intensive, choix quasi
illimité de plantes (arbres, arbustes,
plantes basses, gazon,..)
! Systèmes radiculaires agressifs
• Substrat ! 0,25 m
• Bonne accessibilité (privé & public –
récréation…)
• Entretien similaire à celui d’un jardin
traditionnel
• Charge permanente ! 400 kg/m"
• Pente comprise entre 2 et 10 %
2 - Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?
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Toiture-jardin ‘légère’ intensive: • Végétation intensive (plantes basses,
gazon,.. MAIS pas d’arbres ni de grands
arbustes)
• Substrat à partir de 0,10 jusqu’à 0,25
m
• Bonne accessibilité (privé & public –
récréation…)
• Entretien similaire à celui d’un jardin
traditionnel
• Charge permanente : 100–400 kg/m"
• Pente entre 2 et 58 %
2 - Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?
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Toiture végétalisée extensive: • Végétation extensive (mousses,
plantes basses, gazon,.. plantés dans un
substrat spécialement développé à cet
effet)
• Substrat # 0,10 m
• Accès inexistant ou limité
• Entretien: contrôle annuel de
l’évacuation de l’eau et lutte contre les
plantes indésirables
• Charge permanente de 30 à 100
kg/m"
• Pente entre 2 et 70 %
2 - Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?
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Classification selon l’aspect et l’utilisation
2 - Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?
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! Images ! Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ?
! Avantages et inconvénients des toitures vertes
! Conception et composition des toitures vertes ! Ouvrages de raccord et particularités constructives
des toitures vertes ! Exemples
CONTENU
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" Meilleure qualité de vie dans la ville & biodiversité dans le paysage urbain
" Gestion optimale de l’eau " Confort thermique " Confort acoustique " Longévité accrue de l’étanchéité
3 – Avantages des toitures vertes
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3 – Avantage: qualité de vie (ville & bâtiment)
Santé,procès de rétablissement, tranquillité : p.ex. hôpital
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Qualité de la vie ! ex. construction
habitations sociales
3 – Avantage: impact sur le cadre de vie
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3 – La recherche du CSTC
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3 - La recherche du CSTC
" Recherche menée de juin 2002 – fin mai 2003 " Objectifs: Vérifier les performances de 9 toitures vertes disponibles
sur le marché belge en ce qui concerne: - la résistance des membranes d’étanchéité aux racines; - le comportement thermique et acoustique; - la performance hydraulique : capacité de rétention à long terme; comportement lors d’averses intenses; - la qualité de l’eau recueillie;
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3 - La recherche du CSTC
" Etude sur onze modèles de 1m x 7m70 (pente 2 %) sur le toit du bâtiment principal de la station expérimentale à Limelette: # 9 toitures vertes, dont :
• 7 extensives avec un substrat de 20 à 80 mm • 2 intensives avec un substrat de 140 à 200 mm
# 2 toitures plates tradtionnelles, dont : • 1 toiture nue à membrane • 1 toiture avec couche de lestage (gravier) d’une
épaisseur de 50 mm
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Toiture n°1 Toiture n°11
3 - La recherche du CSTC
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T2 T3 T4
3 - La recherche du CSTC
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T5 T6 T7
3 - La recherche du CSTC
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T8 T9 T10
3 - La recherche du CSTC
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1. La recherche du CSTC
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1. La recherche du CSTC
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Couches drainantes
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Pluviomètres
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" La fraction d’eau évacuée à long terme est le ratio entre :
# le volume d’eau évacué par une toiture
# le volume d’eau évacué par la toiture nue de référence
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3 –Gestion de l’eau: Fraction d’eau évacuée à long terme
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Fraction évacuée au printemps
Fraction évacuée en hiver
6 à 51 % 86 à 98 %
3 –Gestion de l’eau: Fraction d’eau évacuée à long terme
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Conclusions:
" Les toitures vertes rejettent clairement moins d’eau qu’une toiture plate traditionnelle : une bonne partie est retenue;
" L’effet de rétention est surtout prononcé au printemps et moins en hiver;
" Plus l’épaisseur du substrat augmente, plus la fraction d’eau évacuée est faible
- Toitures extensives (réduction ± 30 %, donc 70% est évacué)
- Toitures intensives (réduction ± 50 %)
3 –Gestion de l’eau : Fraction d’eau évacuée à long terme
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Conclusions: " Une composition adéquate de la toiture a aussi
une influence (ex.: couches rétentrices d’eau), toiture T2
3 –Gestion de l’eau : Fraction d’eau évacuée à long terme
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Evacuation d’éau de pluie pendant un orage (averse à 14h32)
3 –Gestion de l’eau : Evacuation en cas d’averses
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Débits d’évacuation lors d’une averse (14h32)
3 –Gestion de l’eau : Evacuation en cas d’averses
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Conclusions: " Les toitures à substrat < 100 mm:
# Débit de pointe est réduit de 30 à 50 %; # Décalage du débit de pointe de 5 à 10
minutes;
" Les toitures à substrat > 100 mm: # Débit de pointe est réduit de 70 %; # Décalage du débit de pointe de 5 à 10
minutes;
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3 –Gestion de l’eau : Evacuation en cas d’averses
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" Limitation de la quantité d’eau pluviale totale déversée dans les égouts (évaporation via les plantes)
" Avantage pour les collecteurs d’eau et les stations d’épuration grâce à la réduction et au retardement de l’évacuation
" Réduction du nombre d’avaloirs ?
" Amélioration de la qualité des eaux pluviales recueillies ?
3 - Avantage: gestion optimale de l’eau
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" Coefficient de retardement = relation entre le volume évacué et le volume arrosé en 15 min. (24 heures avant l’essai, la toiture est saturée par arrosage (0,03 l/s.m!)).
" Q = débit évacué (l/s) " r = intensité pluviométrique (l/s.m!) " A = surface de la toiture (m!) " C = coefficient de retardement
3 - Gestion de l’eau : Coefficient de retardement
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" Le coefficient de retardement d’une toiture verte est fonction de sa pente et son épaisseur de substrat, mais aussi de son histoire :
une toiture déjà saturée aura un effet retard plus faible qu’une composition de toiture complètement desséchée;
" Influence non négligeable des matériaux dans la composition de toiture;
" Quid lors de la réaffectation des toitures?
=> La NIT 229 conseille de prendre C=1
3 - Gestion de l’eau : Coefficient de retardement
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3 - Gestion de l’eau: qualité de l’eau évacuée
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3 - Gestion de l’eau: qualité de l’eau évacuée
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3 - Gestion de l’eau: qualité de l’eau évacuée
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" Effet positif sur l’acidité (neutralisation pH)
" Coloration (jaunissement) de l’eau de pluie
" Augmentation de la conductivité des solides suspendus et de la dureté (pas de filtration)
" Pollution organique (DBO et DCO)
" Produits chimiques oxydables présents (engrais)
" Augmentation du nombre de bactéries
=> La pollution nécessite un traitement d’eau adéquat (filtre de charbon actif) pour la réutilisation de l’eau de pluie
3 - Gestion de l’eau: qualité de l’eau évacuée
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Profils de température de la membrane d’étanchéité en période estivale :
3 – Avantage: Confort Thermique
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Profils de température de la membrane d’étanchéité en période hivernale :
Rayonnement infrarouge de la
membrane
3 – Avantage: Confort Thermique
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Hiver Zomer " Complément apporté faible pour les toitures
extensives (épaisseur de substrat réduite + haute contenance en eau)
" Réduction des pointes de consommation pour les toitures intensives (inertie thermique)
!substrat = 2 W/mK R(25 cm de substrat) = 0,13 mK/W - Utoiture " 0,4 W/m!K Rtoiture # 2,5 m!K/W
" Meerwaarde afhankelijk van de substraatdikte (thermische inertie)
" Gunstige invloed van vegetatieafhankelijk van de dichtheid van het gebladerte
" Natuurlijke verkoeling tgv. verdamping (daling luchttemperatuur onder de vegetatie)
3 – Avantage: Confort Thermique
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Fluctuations journalières de la température de la membrane d’étanchéité:
3 – Avantage: Longévité accrue de l’étanchéité
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" Masse plus grande = meilleure isolation acoustique
" Masse-ressort-masse
3 – Avantage: Isolation acoustique
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" Sécurité incendie " Surcharge " Impact dégâts et infiltrations " Obligation d’entretien
3 –Inconvénients des toitures vertes
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!" #"
exigence-superficie de toiture AR 19/12/97 & 04/04/2003 => Broof(t1) ou A1
Mais – couverture toiture verte -comment tester substrat+végétation ?
3 - Inconvénients: sécurité incendie
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" Compartimentage des zones de végétation par des matériaux inertes inorganiques (dalles en pierre, sable, gravier,…)
Couches de substrat composées de matériaux incombustibles d’épaisseur suffisante (60 mm au minimum)
Extensif Intensif
50-100 cm
> 100 cm
largeur
Solutions
3 - Inconvénients: sécurité incendie
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Toiture-jardin Toiture-jardin
légère Toiture
végétalisée
Toiture intensive Toiture extensive
Entretien équivalent à celui d’un jardin
Contrôle minimum (avant et après
l’hiver) " ! Sécurité lors de l’entretien
" Avant réalisation de la toiture verte il est conseillé de mettre l’étanchéité sous eau
" Compartimentage de l’étanchéité en zones de max. 100 m!
" Détection des fuites
3 – Inconvénients: entretien et accessibilité de la membrane
Nécessité: concertation et bonne conception – accords entrepreneur d’étanchéité >< jardinier
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! Images ! Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ? ! Avantages et inconvénients des toitures vertes ! Conception et composition des toitures
vertes ! Ouvrages de raccord et particularités constructives
des toitures vertes ! Exemples
CONTENU
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4 – Conception et composition des toitures vertes
Composition complète:
Végétation
Substrat
Filtrage
Drainage & rétention d’eau
Protection mécanique
Etanchéité anti-racine
Isolation toiture (pare-vapeur)
Plancher de toiture
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- Toiture chaude: MW, EPS, PU, CG, EPB
- Toiture inversée: XPS
(facteur de correction ΔU)
4 – Conception et composition de la toiture plate
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- Compositions de toiture à déconseiller :
4 – Conception et composition de la toiture plate
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4 – Conception et composition de la toiture plate
Infofiche technique
N°. 26
" Isolation complémentaire via le côté inférieur : # Baisse de la température au niveau de ce pare-vapeur ne
peut pas donner lieu à la condensation => résistance thermique au-dessus du pare-vapeur doit
être plus grande que celle en dessous
Règle empirique: Valeur R (= d/$) 1,5 fois plus grand ou bien même isolation ( $ reste inchangé): épaisseur doit
alors être 1,5 fois plus grand ou bien isolation avec $ plus petit: épaisseur à limiter
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Contrôle de la structure: => stabilité :
=> Planéité et rigosité (NIT 215)
Pente => éviter toute stagnation d’eau => pente de 2 % minimale
4 –Conception et composition de la toiture plate: élément porteur
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Choix du pare-vapeur
4 – Conception et composition de la toiture plate: pare-vapeur:
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" ! Charges ponctuelles et réparties:
4 – –Conception et composition de la toiture plate : isolation thermique :
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Bitumes polymères (privilégier bi-couche) - Plastomères: APP, PBE - Elastomères: SBS
Etanchéités synthétiques (toujours uni-couche) - Plastomères : PVC, CPE, TPO, … - Elastomères : EPDM - Elastoplastomères : FPO, TPV, ...
Etanchéités liquides - Résines de polyester: VPES - Résines de polyuréthane: VPU - Résines de poly-methyl-methyl-acrylate : PMMA - …
4 – –Conception et composition de la toiture plate : étanchéité:
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" Privilégier l’adhérence totale " Compartimentage des grandes surfaces " Risque de poinçonnement avant, pendant et après les
travaux " Présence et développement des racines
4 – Conception et composition de la toiture plate : étanchéité:
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4 –Conception et composition de la toiture plate : étancheité:
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Avant: anti-racine – le test au lupin Récemment: résistant à la perforation des racines – NBN EN13948 – 2 ans sous serre (cf. FLL 4 ans à l’extérieur)
4 –Conception et composition de la toiture plate : résistance aux racines de l’étanchéité :
TESTER LA RESISTANCE AUX RACINES
DIN 4062 (1978) FLL Lupinus albus Alnus incana
Populus tremula 6 semaines Agropyron repens
Liège 4 ans
NBN EN 13948 (2007) Pyracantha coccinea
2 ans CSTC
CEN TC 254
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Méthode d’essai selon NBN EN 13948 " Durée: 2 ans " Plante: Pyracantha coccinea ‘Orange Charmer’ " Conditions :
# Températures diurne 18°C et nocturne 16°C # Température max. 35°C # Ventilation lorsque la température > 22°C
Développement sous serres climatisées
4 –Conception et composition de la toiture plate : résistance aux racines de l’étanchéité :
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" Récipients d’essai: # Nombre: 6 bacs d’essai et 2 de
référence (sans feuille d’étanchéité)
# Dimensions: 800x800x250 mm # 4 plantes par bac
4 – Conception et composition de la toiture plate : résistance aux racines de l’étanchéité :
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4 –Conception et composition de la toiture plate : résistance aux racines de l’étanchéité :
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4 – Conception et composition de la toiture plate : résistance aux racines de l’étanchéité :
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4 –Conception et composition de la toiture plate : résistance aux racines de l’étanchéité :
EXTENSIF INTENSIF
ATG traditionnel + PE 0,4 mm
NBN EN 13948 pas nécessaire Toujours
avec ATG pour les toitures
vertes: NBN EN 13948 nécessaire
ATG pour les toitures vertes
NBN EN 13948
nécessaire
Toitures végétalisées: attention aux plantes
parasite:
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4 –Conception et composition de la toiture plate : étanchéité : question d’attention mise en place conformément à l’ATG
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Quand ? protection - lors des travaux encore à réaliser - lors de la mise en place du système de végétalisation - contre les outils pendant l’entretien • TOUJOURS à prévoir pour les toitures vertes intensives • Conseillé pour les toitures extensives • Aussi pour les relevés (matériaux plus légers, ex. géotextile)
• Matériaux: Panneaux en caoutchouc recyclé Géotextile & plaques de PVC, PE ou PP Béton maigre Plaques en fibres-ciment Asphalte coulé (attention au poinçonnement de l’ étanchéité - démontage & réutilisation)
4 – Conception et composition des toitures vertes : couches de protection
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Quoi ? • évacuation de l’eau • éviter le colmatage
Choix des matériaux: • Panneaux en mousse synthétique • Panneaux en plaques XPS rainurés • Granulats d’argile expansée • Plaques à excroissances en matériau synthétique
Filtre: polyester non tissé (100g/m")
4 – Conception et composition des toitures vertes : drainage et filtration
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Quoi – quand ? procurer une réserve d’eau pour la végétation (toitures vertes intensives)
Matériaux: granulats d’argile expansée matériaux en panneau (évt. combinaison drainage) substrat rétenteur d’eau
4 –Conception et composition des toitures vertes : couche de rétention d’eau
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Substrat: - fort dépendant du choix de la végétation - épaisseur (intensif >< extensif) - masse volumique de 700 à 1400 kg/m$ - mode de mise en place - compositions spéciales (pH, teneur en air,….)
4 –Conception et composition des toitures vertes : substrat
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Végétation / plantation: - résistant à la sécheresse (toitures vertes extens.) - appropriation / système radiculaire agressif => liste plantes interdites - différent: extensif >< intensif - résistance au vent (ancrages, résistant à l’érosion,…) - plan de plantation-d’entretien
4 –Conception et composition des toitures vertes : végétation
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Liste des plantes interdites:
4 – –Conception et composition des toitures vertes : végétation
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Liste des plantes interdites (suite):
4 – –Conception et composition des toitures vertes : végétation
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4 – Conception et composition des toitures vertes : végétation
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! Images ! Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ? ! Avantages et inconvénients ! Conception et composition des toitures vertes
! Ouvrages de raccord et particularités constructives des toitures vertes
! Exemples
INHOUD
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Avaloirs doivent demeurer accessibles + dispositifs anti-bourrage ;
5 – Raccords et particularités constructives des toitures vertes
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" Points d’attention: Il est conseillé de prévoir systématiquement le long t d'éléments des zones (min. 30cm) sans végétation
(zones de gravier, dalles,…): • accessibles aux inspections ; • entretien toiture verte, bâtiment (vitrage); • compartimentage des zones de plantation; • Limitation propagation du feu; • Endommagement ou déplacement de la
plantation; # Relevé de 15 cm à partir de la partie supérieure
de la toiture au niveau du relevé (zones de gravier, étanchéité ou toiture verte,…).
5 – Raccords et particularités constructives des toitures vertes
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5 – Raccords et particularités constructives des toitures vertes
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80
! Images ! Qu’est-ce qu’une toiture verte ? Quels types ? ! Avantages et inconvénients ! Conception et composition des toitures vertes ! Ouvrages de raccord et particularités constructives
des toitures vertes ! Exemples
CONTENU
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81
Toiture extensive, étapes consécutives:
6 – Exemples
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82
Toiture extensive, étapes consécutives :
6 – Exemples
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83
Extensive : sedums fleurs herbes
6 – Exemples
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84
Extensive : sedums fleurs herbes
6 – Exemples
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85
Extensive: prairie de fleurs
6 – Exemples
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86
Extensive: sur bâtiment
industriel
6 – Exemples
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87
6 – Exemples
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88
Toiture-jardin légère
6 – Exemples
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89
Toiture-jardin légère
6 – Exemples
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90
Intensive
6 – Exemples
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91
Intensive
6 – Exemples
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92
Toiture en
pente: tapis de
sedum
6 – Exemples
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93
6 – Exemples