Soutenance mémoire
A l‟échelle urbaine voisine une diversité très importante des matériaux de toiture qui mêlent anciens et nouveaux matériaux. Aussi, pour aborder la question des émissions de contaminants par les matériaux de toiture à l‟échelle urbaine, il est indispensable d‟avoir une liste des matériaux susceptibles d‟être mis en œuvre sur les toitures ainsi qu‟une liste des contaminants qui sont ou peuvent être émis par les matériaux de toitures.
Panorama des éléments de toiture entrant en contact avec l’eau
Ensuite, nous présentons une étude détaillée des différents matériaux de toiture. L‟étude sera faite par famille de matériaux (zinc, tuile…), chaque famille se déclinant elle-même en différentes variétés. En effet, certains matériaux subissent des traitements spécifiques (comme le prélaquage, prépatinage, coloration en masse…) donnant lieu à des matériaux dérivés ayant de nouvelles caractéristiques. Il s‟agit donc d‟identifier les différentes familles de matériaux ainsi que leurs variétés et leurs utilisations sur les éléments de toitures. Ce travail permettra d‟avoir une liste des matériaux potentiellement existants à une échelle urbaine donnée.
Enfin, nous allons présenter deux études de marché des matériaux de couverture (MSI, 2006 ; MSI, 2012) permettant de présenter une image récente de l‟évolution des matériaux de couverture (2001-2011) et d‟effectuer une hiérarchisation de l‟utilisation de ces matériaux de toiture en France.
Toiture : Définition – Repères historiques
Définition
Dans le vocabulaire de la construction, un toit ou une toiture est défini comme l‟ensemble des parois supérieures couvrant un édifice et comprenant à la fois la peau étanche dite couverture ou étanchéité et son support mécanique direct appelé charpente (Roy et Blin Lacroix, 2002; Paulin, 2003). D‟une manière générale deux grandes catégories de toitures se distinguent, la toiture inclinée et la toiture-terrasse. Ensuite, pour chaque catégorie nous trouvons plusieurs variétés selon leurs formes et leurs usages. Nous pouvons citer sans exhaustivité (Paulin, 2003), pour les toitures inclinées (pente supérieure à 15%) la toiture à un versant, la toiture à deux versants , en dôme, etc. Pour les toitures-terrasses (pente inférieure à 15%) nous distinguons la terrasse plate (pente comprise entre 1% et 5%), la toiture circulable (c‟est une toiture plate prévue pour la circulation des véhicules), etc.
Evolution de la forme du toit
Construit par rapport à un axe vertical, le toit traditionnel à double pente, qui a survécu jusqu‟au 20émé siècle sans subir de modifications profondes, assurait une fonction d‟abri et d‟adaptations aux conditions climatiques (AOCDTF, 1989). La toiture représente un enjeu culturel plus vif que celui issu du débat sur la structure. Le problème de la couverture ne s‟arrête pas à la seule préoccupation de protéger l‟espace habité. La toiture traite des questions plus générales ressortant de l‟échelle urbaine et de son caractère extérieur. Le dessin de la toiture exprime l‟ordre urbain au même titre que les façades qui délimitent l‟espace public qu‟est la rue (Mestelan, 2005). Avec l‟architecture contemporaine, la toiture a été considérée comme « la cinquième façade ». Les « maîtres du mouvement moderne » en particulier Le Corbusier, expriment une critique radicale du toit à double pente. Imposant un langage à caractère universel à l‟architecture, il a été un farouche défenseur de la toiture terrasse (Mestelan, 2005). En 1926, il a défini « les cinq points d‟une architecture nouvelle », parmi lesquelles figure, en seconde position, le toit plat utilisé comme terrasse ou comme jardin. Il explique que ce toit a été adopté pour des raisons économiques et de confort. En effet, les pentes des toits représentent de vastes espaces inutilisés et présentent un souci hygiéniste dus aux espaces sombres situés dans les combles. En outre, le mouvement moderne voit que la maison contemporaine doit être claire et ensoleillée : elle doit répondre aux besoins de lumière et d‟espace des populations urbaines. De plus, le toit jardin permet de réintroduire la nature et les espaces verts au cœur même de la ville. Il s‟agit d‟une image de la ville contemporaine qui serait une immense nappe de verdure masquant les édifices bâtis (AOCDTF, 1989). Quelques années après ce mouvement, un retour plus au moins affirmé du toit en pentes avec de nouvelles formes architecturales, après le parti pris d‟horizontalité des architectes fonctionnalistes (AOCDTF, 1989). Aujourd‟hui, en regardant une ville, il y a une mixité et une diversité impressionnante de formes de toiture (toit plat, toit à double pente, fusion des deux types de toit, coupole…).
Les premiers types de couverture
Le problème de la couverture est étroitement lié à celui du matériau susceptible d‟assurer l‟étanchéité de l‟intérieur de l‟habitation à la pluie et au vent, au soleil, éventuellement au froid. Mais la nature des matériaux, leurs poids, les facilités de fixation qu‟ils peuvent offrir sous-entendent une charpente adaptée aux nécessités qui leur sont propres. Le premier toit est la caverne, une couverture naturelle en pierre. Il s‟agit des habitats troglodytiques creusés dans des roches assez tendres pour pouvoir être taillées facilement, mais suffisamment tenaces pour ne pas s‟effriter trop rapidement .
D‟autres types de couverture ont été utilisés comme la couverture de peau, des nattes tissées en matière végétale, des tissages en laine de troupeaux. Les plaques d‟écorce, les feuilles larges, les tiges de céréales, d‟herbes sèches ont été aussi utilisées pour la couverture du toit. Avec le perfectionnement de la charpente, les couvertures minérales en pierres plates apparaissent. Se développe alors, les couvertures de tuile et d‟ardoise. Pour l‟ardoise son utilisation dépend principalement de la proximité de carrières de schiste ardoisier ou la facilité du transport. La tuile, par contre, est depuis l‟Antiquité, répandue comme élément de couverture de bâtiments nobles (AOCDTF, 1989).
Les fonctions d’une toiture
Outre sa fonction esthétique, une toiture doit principalement protéger l‟habitation et ses occupants des incidences extérieures (précipitations, vent, rayonnement solaire, bruit). La forme triangulaire d‟une toiture inclinée lui permet de résister aux vents puissants, d‟évacuer facilement les eaux de pluie et de constituer un excellent tampon de chaleur .
Une toiture doit être durable (NF EN 14351-1) en termes de :
– Résistance aux conditions d‟exposition : poussière, chocs (orage, grêle, vent…) ;
– Résistance au feu ;
– Résistance thermique ;
– Résistance aux UV ;
– Étanchéité et imperméabilité.
Ces différentes fonctions sont assurées par les matériaux utilisés dans les toits. Ces matériaux peuvent assurer ces propriétés soit par leurs caractéristiques propres soit en rajoutant des éléments spécifiques dans la composition de ces matériaux.
|
Table des matières
Remerciements
Résumé
Abstract
Table des matières
Liste des Figures
Liste des Tableaux
Acronymes
Glossaire
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE 1. LES TOITURES A L’ECHELLE URBAINE : UN PUZZLE DE MATERIAUX ANCIENS ET NOUVEAUX SOURCE DE CONTAMINATION
Chapitre 1.1. Panorama des éléments de toiture entrant en contact avec l‟eau
1. Toiture : Définition – Repères historiques
1.1. Définition
1.2. Evolution de la forme du toit
1.3. Les premiers types de couverture
1.4. Les fonctions d‟une toiture
2. Toiture inclinées
2.1. Description des éléments de toitures inclinées et de leurs principaux matériaux
2.2. Familles de matériaux et matériau
2.3. Synthèse : Les familles des matériaux et leurs variétés
3. Toiture-terrasse
3.1. Description et fonctions des éléments de toiture-terrasse
3.2. Classification des terrasses
3.3. Matériaux des éléments entrant en contact avec l‟eau
3.4. Dispositifs d‟évacuation des eaux pluviales
3.5. Cas particulier : les toitures-terrasses végétalisées
4. Répartition des matériaux de toiture en France
4.1. Hiérarchisation du marché des matériaux de rampant
4.2. Hiérarchisation des matériaux d‟étanchéité des toitures-terrasses
4.3. Cas des toitures végétalisées
5. Synthèse
5.1. Variétés des matériaux de toiture et marché
5.2. Répartition des matériaux de rampant entre marché et patrimoine
Chapitre 1.2. Les matériaux de couverture entre l‟histoire de l‟urbanisation de la ville et l‟histoire de la technologie industrielle
1. Histoire de l‟urbanisation de la ville
1.1. La ville ancienne de l‟Antiquité à la Renaissance
1.2. La révolution industrielle et la ville moderne
2. Histoire des matériaux de couverture
2.1. Les matériaux de rampants des toitures inclinées
2.2. Les matériaux des toitures-terrasses
2.3. Les matériaux des autres éléments de la toiture
2.4. Tableau chronologique de l‟évolution des matériaux de toiture
3. Synthèse
Chapitre 1.3. Caractérisation des émissions de contaminants par les matériaux de toiture anciens et nouveaux
1. Sources de contaminants en temps de pluie à l‟échelle urbaine
1.1. Lessivage de l‟atmosphère
1.2. Lessivage des surfaces urbaines imperméables
2. Contamination des eaux de ruissellement des toitures
2.1. Contaminants issus des apports atmosphériques
2.2. Contaminants issus des matériaux de toiture
2.3. Contaminants effectivement émis par les matériaux de toiture
2.4. Flux unitaires d‟émission de contaminants par les matériaux de toiture : état de l‟art
3. Synthèse des contaminants potentiellement émis et ceux effectivement émis par les matériaux de toiture
PARTIE 2. METHODOLOGIE DE CHANGEMENT D’ECHELLE POUR L’EVALUATION DES FLUX URBAINS DE CONTAMINANTS ISSUS DES TOITURES
Chapitre 2.1. Emission de contaminants de l‟échelle du toit à l‟échelle urbaine : Problématique, données et
approches adoptées
1. Difficulté de l‟évaluation de l‟émission d‟un contaminant à l‟échelle urbaine
1.1. Echelle du toit
1.2. Echelle urbaine
1.3. Synthèse
2. Identification des données
2.1. Echelle du toit
2.2. Echelle urbaine
3. Méthodes et principes
3.1. Exploitation des données au niveau du toit
3.2. Exploitation des données au niveau de l‟échelle urbaine
3.3. Méthodes de quantification
3.4. Principes
4. Synthèse
Chapitre 2.2. Identification des paramètres d‟émission de toiture pertinents à l‟échelle urbaine : la notion de situation-type
1. Emission d‟un contaminant par un matériau au niveau d‟une toiture
1.1. Processus engagés dans l‟émission
1.2. Paramètres influençant l‟émission
1.3. Quels paramètres reliés au toit sont-ils pertinents à l‟échelle urbaine?
2. Description de la notion de « situation-type »
2.1. Appartenance à un matériau
2.2. Exemples de situations-types réelles
2.3. Flux unitaire par situation-type
3. Equation générale du flux annuel total d‟émission d‟un contaminant donné
4. Conclusion du chapitre
Chapitre 2.3. Identification de critères de choix des matériaux de toitures à l‟échelle urbaine : un découpage en entités homogènes
1. Les méthodes de reconnaissance automatique des matériaux de toiture
1.1. Méthodes basées sur l‟analyse des données hyperspectrales
1.2. Méthode basée sur l‟analyse des images multispectrales
1.3. Méthode de classification des toitures par rapport à leur planéité
1.4. Contraintes et limites des méthodes de reconnaissance automatique
2. Méthodes de changement d‟échelle
2.1. Méthode d‟évaluation de l‟impact du trafic sur la pollution de l‟air à l‟échelle européenne (MEET)
2.2. Méthodes d‟évaluation de problématiques liées à l‟eau à grande échelle
2.3. Méthodes d‟évaluation des phénomènes liés au bâtiment à l‟échelle urbaine
2.4. Les 3 étapes d‟un changement d‟échelle
3. Critères de choix des matériaux de toitures
3.1. Dimension historique
3.2. Dimension typologique
3.3. Dimension réglementaire
3.4. Dimension esthétique architecturale
3.5. Dimension : qualités écologiques
3.6. Dimension : caractéristiques du matériau
4. Principes de découpage de l‟échelle urbaine en entités homogènes
4.1. Principes généraux
4.2. Principes spécifiques à l‟échelle urbaine étudiée
4.3. Critères spécifiques non objectivables
4.4. Vers un découpage de l‟échelle urbaine en entités homogènes en termes de répartition des matériaux de toiture
Chapitre 2.4. Elaboration des règles empiriques d‟identification et de quantification des matériaux des différents éléments de toit à l‟échelle urbaine
1. Principes d‟élaboration des règles
1.1. Finalité des règles empiriques
1.2. Collecte de données pour l‟élaboration des règles
1.3. Profils des personnes interrogées
1.4. Démarche de formulation des règles
2. Règles de passage de la famille de matériaux de rampant aux matériaux de rampant
2.1. Famille de matériaux en zinc
2.2. Famille de matériaux en tuiles
2.3. Synthèse des règles d‟identification des matériaux de rampant
2.4. Synthèse des règles de quantification pour le passage de la famille de matériaux au matériau de rampant
3. Règles de corrélation famille de matériaux de rampant / matériaux de gouttière
3.1. Les règles d‟identification des matériaux de gouttières (RIG)
3.2. Règles de corrélation entre la famille de matériaux ou matériau du rampant et le matériau de gouttière
4. Autres règles de corrélation
4.1. Règles de corrélation famille de matériaux de rampant / matériaux de descente
4.2. Règles de corrélation famille de matériaux de rampant / matériaux de noue
4.3. Règles de corrélation famille de matériaux de rampant / matériaux d‟élément d‟étanchéité
5. Des règles empiriques plus ou moins validées mais efficaces
CONCLUSION GENERALE
Télécharger le rapport complet
