Cours 3 Architecture de Terre Espc 2019 PDF [PDF]

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ARCHITECTURE DE TERRE TECHNIQUES CONSTRUCTIVES : GENERALITES

COURS

ESPC 15 MAI 2019.

NB. Les thèmes sont composés de modules de cours qui doivent être développés. 1

COURS DE L’ARCHITECTURE DE TERRE : Structuration : Thème 1: Base : Développement durable et cultures Constructives Historique sur les constructions en terre dans le monde Ce module consiste à faire l’inventaire des matériaux et techniques constructives en terre. Depuis l’origine de l’humanité. Chaque accent sera sur les techniques et cultures constructives en Afrique noir. On procédera à la classification des techniques qui s’apparente en groupes d’actions et cultures. Objectifs : A la fin de ce module, les apprenants auraient une vision globale des cultures et techniques constructives locales.

Nous voulons donner aux étudiants l’ensemble des connaissances historiques des architectures de terre dans le monde et leurs évolutions contemporaines.

Thème 2: Modes de construction en terre : Nous parlerons des différentes formes conceptuelles de la construction en terre. Le système de calepinage des matériaux normés dans l’étude conceptuelle. Objectif : Permettra aux étudiants de connaitre les formes conceptuelles : arcs, voûtes, coupoles, piliers. Découvrir les applications des arcs, voûtes et coupoles en terre crue. Connaitre les règles essentielles de conception et de construction des arcs, voûtes et coupoles. Maitriser les bases techniques de leur mise en œuvre, avec et sans coffrage.

Thème 3: Modes de stabilisation : Plusieurs modes de stabilisation accompagnent la construction en terre. La stabilisation augmente la résistance mécanique et change l’état hydrique de la terre pour son emploi comme matériau de construction. Objectif : Les étudiants sont instruits sur les différents stabilisants qui sont utilisés dans le cas de l’emploi de la terre comme matériau de construction.

Thème 4 : Techniques constructives : Les matériaux de construction écologiques sont divers. On dénombre : la terre, la pierre, la paille et le bois. Ces matériaux s’accompagnent dans leurs emplois des techniques constructives. Objectif : Nous voulons que les étudiants, à la sortie de ce cours, sachent que chaque matériau a une technique constructive adaptée (Terre, pierre, bois et paille) :.Les ossatures : Bois- Métal

Béton - Maçonnerie

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PLAN : Thème 1: Base : Développement durable et cultures Constructives I-

Influence des civilisations africaines ;

II-

Principaux modes de construction en terre ;

Thème 2: Modes de construction en terre : IDéfinition ; IIConception et dimensionnement ; Module 1 : Arcs 1-1- Forme ; 1-2- Dimensionnement ; 1-3- Construction des arcs ; 1-4- Domaines d’application ; 1-5- Exercices. 2- Module 2 : Voûte : 2-1- Forme ; 2-2- Dimensionnement ; 2-3- Traçage ; 2-4- Domaines d’application ; 2-5- Exercices. 3- Module 3 : Coupole : 3-1- Formes ; 3-2- Traçage ; 3-3- Domaines d’application ; 3-4- Support ; 3-5- Systèmes constructifs ; 3-6- Mise en œuvre ; 3-7- Exercices. FORMATION PRATIQUE : - Construction d’arcs ; - Construction de voûte, avec et sans coffrage ; - Construction de coupole, sans coffrage.

1-

III-

Module 4 : Appareillage et calepinage : 3-1- Règles d’appareillage ; 3-1-1- Règles d’appareillage : 3-1-2- En boutisse : 3-1-3 En panneresse ; 3-1-4- En carreau ; 3-1-5- Modulation ; 3-1-6- En parpaing ; 3-2- La définition des longueurs libres des panneaux de murs :

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Thème 3 : Modes de stabilisation : IRaisons de la stabilisation : 1-1- Définition : 1-2- Notions de base : II-

III-

IV-

Modes de stabilisation : 2-1- Mécaniques : Module1 : Pisé : Module 2 : Bauge : Module 3 : Adobe ; 2-2- Moyens de stabilisation : Différents systèmes constructifs : 2-1 Module 1 : Adobe : 2-1-1- Définition : 2-1-2- Cycle de production ; 2-2- Module 2 : Pisé 2-3 Module 3 : Terre Paille 2-3-1 Définition : 2-4- Module 4 : Torchis : 2-4-1 Définition 2-4-2 Evolution vers de possibles recherches ; 2-4-3 Cycle de production ; 2-5 Module 5 : Façonnage 2-5-1 Définition : 2-5-2 Cycle de production 2-6 Module : Bloc comprimé : 2-6-1 Définition 2-6-2 Cycle de production : 2-7 Module 7 : Bauge : 2-7-1 Définition : 2-7-2 Caractéristiques de la Bauge : 2-7-3 Cycle de production Conception architecturale adaptée aux matériaux : 4-1- Maisons et ses formes : 4-2 Choix des matériaux :

Thème 4 : Ossature et remplissage : ILes remplissages : 1-1 Contraintes sur les remplissages : IIDétails de liaison : IIIRelations entre l’ossature et le remplissage IVLa construction en ossature : 4-1 Bloc de terre comprimé : 4-2 Bois : 4-3 Torchis : 4-4 Paille : 4-5 Béton : 4-6 Métal : 4-7 Pierre :

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Thème 1: Base : Développement durable et cultures Constructives Cela fait plus de trois décennies qu’est née l’hypothèse que la résolution des problèmes de logement dans nombre de nos pays en voie de développement passait entre autres par l’utilisation des ressources locales. Or, l’architecture de terre représente un patrimoine qui couvre toutes les époques, depuis le 6ème millénaire avant J.C. jusqu’au 21ème siècle. Aujourd’hui, environ 30% de la population mondiale vit dans des habitations faites de terre, et la terre reste un matériau le plus utilisé pour la construction d’habitation et d’édifices. Ce matériau, considéré comme matériau fragile et déconsidéré, a permis d’édifier des bâtiments qui, pour certains, ont traversé de nombreux siècles, voire des millénaires. C’est en s’adaptant à leurs besoins et contextes environnementaux que l’homme a créé cette diversité qui est : les Architectures de terre ». I-

Influence des civilisations africaines :

Egypte

L’architecture de terre a été et sera la base de toute innovation architecturale du monde contemporain. Construire en terre, c’est construire avec un matériau que l’on foule aux pieds tous les jours. Le rôle joué par l’Afrique est que c’est ici que l’on découvre les premiers établissements humains suite à des recherches archéologiques. Dans le delta du Nil, on a retrouvé un habitat de clayonnages et de roseaux, de branchages enduits d’argile ou remplis de mottes de terre du 5e millénaire Av J-C.

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400 ans avant J.C. construction dans la vallée du NIL De l’Egypte, la culture et la technique constructives se répandent vers le lac Tchad, le Delta du Niger , le Lac Victoria et la vallée de Limpopo au Zimbabwe.

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II-

Principaux modes de construction en terre

Il y à au total 12 modes de construction en terre donnant 18 techniques constructives.

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Adobe : la brique séchée au soleil ; Pisé : la terre comprimée en masse avec un pilon dans des banches ; Terre – paille : barbotine de terre dans de l’eau, très homogène que l’on verse sur la paille ; Torchis : structure en colombages et claies de bois, hourdée avec une ou plusieurs coches de terre ; Façonnage : terre façonnée de la même façon que pour la poterie ; Blocs comprimés : terre comprimée dans un moule à l’aide d’un pilon ou d’un couvercle très lourd ; Bauge : empilement des boule de terre les une sur les autres.

En Afrique de l’Ouest on trouve quatre techniques constructives principales qui se répètent dans toutes les régions : La Bauge, le Torchis, le Façonnage, la Brique.

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Thème 2: Modes de construction en terre : Oubliés par le secteur formel du bâtiment depuis l’apparition des bétons, les arcs, voûtes, et coupoles sont redécouverts dans les années quarante par l’architecte égyptien Hassan Fathy qui s’inspire de la tradition populaire nubienne pour la conception et la construction du village de Gourna. Depuis, de nombreux responsables de projets de développement, convaincus du potentiel important de ces modèles architecturaux, ont relancé avec bonheur l’utilisation des arcs, voûtes et coupoles. L’élément fondamental dans la construction des Arcs, Voûtes, Coupoles et piliers est : le savoir dimensionner les constructions afin de répondre aux exigences des principes généraux de conception qui sont : les fondations ; les soubassements ; les murs ; les ouvertures ; les planchers ; les toitures ; les voûtes ; les coupoles Dans le cas de la superstructure, il existe des enveloppes monolithiques, des structures maçonnées, des ossatures porteuses, et des blocs auto stables.

Pour répondre aux différentes techniques conceptuelles, le dimensionnement des structures porteuses est une obligation. A- Connaitre les contraintes auxquelles sera soumis l’élément porteur. B- Les facteurs qui déterminent la stabilité des ouvrages. 10

I-

Conception et dimensionnement :

Définition : Arc : courbe que décrit une voûte : il permet de franchir des vides ménagés dans les murs. Voûte : raccord courbe entre plafond et murs. Couverture d’un grand passage ou espace Coupole : succession d’arcs juxtaposés. C’est une voûte de plan circulaire d’ont l’intrados est tracé par la rotation d’un arc. Techniques constructives : 1- Module1 : Arcs

1-1 Forme : Il existe plusieurs formes d’arc, mais les usuels sont : plein cintre et plein cintre surbaissé ; anse de panier, pleine et surbaissée ; ogive et ogive surbaissée.

- Plein cintre et plein cintre surbaissé :

Côte d’Ivoire

Lomé 1989 11

Projet

Lomé 1989

- Anse de panier, pleine et surbaissée :

Lomé 1991

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- Ogive et ogive surbaissée :

1-2 Dimensionnement : Deux solutions principales de dimensionnement : - La forme de l’arc est déterminée par avance. Le tracé de la ligne de pression doit passer dans le 1/3 moyen de l’arc auquel on donne l’épaisseur nécessaire. - On détermine le trajet des forces et l’on adapte ensuite la forme et l’épaisseur de l’arc à ce trajet.

Exemple de l’arc ogive 13

Dimensionnements des pieds-droits :

Base d’étude du pied-droit : les poussées latérales descendantes transmises par l’arc au pied-droit sur les sommiers. Les arcs transmettent de fortes poussées sur leurs naissances et sur les pieds-droits qui les soutiennent. Généralement l’on utilise une méthode empirique pour dimensionner les pieds-droits : le prolongement de 1/3 de l’arc doit toujours être situé dans le pied-droit. 1-3 Construction des arcs : Plusieurs techniques sont utilisées dans la construction de l’arc. - Rouleaux : Suivant les portées et les charges, l’arc peut être construit en simple, double ou triple rouleau. Arcs en rouleau

Lomé Agoué 1989

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Coffrages : Il y à plusieurs types de coffrage : en bois ; en métal ; en maçonnerie. Les cintres sont équipés d’une latte mobile ou d’un cordeau qui donne la direction de pose des briques voussoirs.

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Maçonnerie : Les arcs en adobe ou en blocs comprimés stabilisés sont calepinés : correspondance des hauteurs de joints entre la maçonnerie et l’arc.

La pose part des deux sommiers. Par principe, ont compte pas sur le mortier de pose mais sur les briques comme si elles étaient posées à sec.

Lomé 2010 -

Menuiserie : Généralement la menuiserie épouse la forme de l’arc si la portée est grande. L’on pose souvent un linteau sous le tympan qui est obturé en maçonnerie légère.

1-4 Domaines d’applications :

Pour franchir les ouvertures : portes et fenêtres. Entre deux poteaux de terrasse ou traversée d’un pont.

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Lomé

Tokoin 2010

Lomé Djidjolé 1990

2- Module2 : Voûte : 2-1 Forme : Elles sont multiples : voûtes conoïdes (cône) ; voûtes d’arêtes (composé de briques posées sur leurs arrêtes) ; en arc de cloitre (portions de berceau); voûtes d’ogive ou nervurées (forme d’ogive) mais la voûte la plus courante est le berceau (en plein cintre portant sur deux murs paralleles)dont les formes sont multiples : berceau plein cintre ; continu, en anse de panier, transversal, en rouleaux, brisé ou incliné, hélicoïdal plein cintre (escalier), tournant. La voûte caténaire ou nubienne.

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2-2 Dimensionnement : Portée : les voûtes construites avec les blocs de terre comprimés stabilisés ont une portée qui est égale ou supérieure à 6 m avec une épaisseur de 15cm. Les voûtes en pisé ont une de portée de 2,5 m. Le rapport de portée est à 1,5 largeur ( U. de BAJA California. Mexique). 2-3 Traçage : Le traçage par la chainette est la meilleure méthode utilisée. La portée et la flèche sont prédéterminées par 3 points positionnés sur le plan vertical où passe la chainette. La courbe renversée sera dans 1/3 moyen de la voûte. ½ épaisseur de part et d’autre du tracé.

Point

Protection

Lomé

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2-4 Domaines d’application : Pour franchir les couloir et dégagements intérieurs d’une habitation. Un grand espace peut être couvert par une grande voûte continue ou par une succession de petites voûtes. Tenir compte de la culture du milieu ou du Maitre d’ouvrage, car souvent l’emploi de la voûte pose un problème d’acceptation culturelle.

3- Module 3 : Coupole : 3-1 Formes : Elles se définissent en coupe et en plan. En coupe, on peut obtenir toutes les formes engendrées par les arcs et voûtes. Les plans peuvent être circulaires, elliptiques, carrés, rectangulaires etc.

Lomé Glékomé 1991

3-2 Traçage : Les coupoles sphériques simples sont faciles à tracer mais les plans les plus élaborés exigent de s’en référer à des calculs géométriques de grande complexité (mosquées) etc. 3-3 Domaine d’application : La coupole sert le plus souvent à couvrir la totalité des surfaces. Elle est peu adaptée aux régions très pluvieuses. Les coupoles résistent bien aux séismes. Les diamètres des coupoles en adobe est de 4 m. Il dépasse les 10 M avec les blocs de terre comprimés et stabilisés. Il est aussi possible de réaliser les coupoles bicouches où l’extrados est surhaussé et l’intrados surbaissé avec un tampon d’air isolant entre les deux couches.

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3-4 Support Plusieurs supports sont utilisés en fonction du plan. Une coupole sphérique sur un plan circulaire ne pose aucun problème mais les plan carrés ou rectangulaires ou pentagonaux pose un problème de tracés et exige autres dispositions techniques par exemple construire des supports intermédiaires.

3-5 Systèmes constructifs Il existe plusieurs types de coupole avec des systèmes constructives divers : - Coupoles monolithiques ; - Coupoles en encorbellement ; - Coupoles en assises inclinées ; - Coupoles en coffrage perdu ; - Coupoles sur coffrages.

3-6 Mise en œuvre Pour construire une coupole en assise inclinées, il ne faut pas compter sur le mortier. Les briques doivent tenir d’elles mêmes par friction. On cale l’ouverture des joints à l’extrados par des petits cailloux. Comme pour les voûtes, les assises sont inclinées à 10 – 15°. On emploi dans la construction des coupoles, des briques d’adobe de petite taille, carrées ou rectangulaire. Les blocs comprimés stabilisés avec une épaisseur de 5 à 6 cm. La finition intérieure est un simple badigeon. Pour l’extérieur, un enduit épais garantira l’étanchéité. Un chainage en béton à la base, dans le plan de la coupole, ou à l’extrados. L’outil actuellement utilisé est le trace-coupole en bois, donnant la position de chaque brique ainsi que leur bonne inclinaison à 10 – 15°. 19

A retenir : Aujourd’hui, acquérir ces savoirs et savoir – faire ancestraux constitue un atout majeur. En effet, les Arcs, Voûtes et coupoles représentent une alternative durable aux techniques de construction (construction sans bois). Leurs effets de masse procure une très bonne inertie thermique ainsi qu’une parfaite isolation phonique. Enfin, les nombreuses possibilités de formes, de dimensions, de combinaison d’éléments et de type de finitions permettent la création d’espace de grande qualité esthétique. FORMATION PRATIQUE/ - Construction d’arcs ; - Construction de voûte, avec et sans coffrage - Construction de coupole, sans coffrage. II-

Module 4 : Appareillage et calepinage La technique de pose des briques pour former les arcs, voûtes et coupoles exige un travail préalable : le calepinage : Les murs en adobe ou en blocs comprimés exigent une bonne définition du calepinage ( position des joints). Les malfaçons d’appareil risquent de provoquer une pathologie structurale : coup de sabre. 3-1- Règles d’appareillage : Les règles d’appareillage applicables à la maçonnerie en briques crues sont celles qui sont servent pour la brique cuite. Les briques ou blocs de terre sont composés de 6 parements : 2 faces ; 2 bouts et 2 chants. Les appareils sont nommés selon le plan de pose des briques qui fait apparaitre en façade du mur un de leur parement : 3-1-1 En boutisse : La plus grande dimension de la brique est dans l’épaisseur du mur, un de ses bouts apparait en façade.

3-1-2 En panneresse : La plus grande dimension de la brique et un chant sont visibles.

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3-1-3 En carreau : La plus grande dimension et une face sont visibles.

3-1-4 Modulation : L’appareil des murs est réalisé avec des briques entières mais l’on rencontre aussi des ¾ et des 1/2 . les appareils de piliers emploient les ¾.

3-1-5 En parpaing : La brique est visible sur les 2 façades du mur et présente ses deux bouts.

NB . en façade, l’écart entre 2 joints verticaux, d’une assise à une autre, ne doit pas être inférieur au ¼ d’une panneresse. Les joints superposés constituent un « coup de sabre » à éviter.

3-2- La définition des longueurs libres des panneaux de murs : Les murs sont constitués de trames de panneau d’une longueur prédéfinie selon les dimensions des blocs à utiliser. C’set sur cette base que les murs sont calepinés exigeant les dimensions intérieures des pièces. 21

Le nombre de brique servant à la construction d’un arc et leur place dans la ligne de courbure est très important.

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Thème 3: Modes de stabilisation : Les terres à bâtir sont de diverses variétés. A ces variétés correspondent des stabilisants pour améliorer leurs caractéristiques : mécanique, phonique, thermique, etc. Les stabilisants les plus connus sont : compression, fibres, ciment, chaux, bitume.

IRaisons de la stabilisation : Construire en terre dans un lieu donné implique un choix entre trois possibilités : - Employer la terre disponible sur le site et adapter au mieux le projet à la qualité de cette terre. - Employer une autre terre, importée sur le site, qui convient mieux aux exigences du projet ; - Modifier la terre locale pour qu’elle convienne au mieux aux exigences du projet. La stabilisation de la terre fait référence à la dernière possibilité de construction en terre.

1-1 Définition : Stabiliser la terre c’est modifier les propriétés d’un système terre – eau – air pour obtenir des propriétés permanentes compatibles avec une application particulière. 1-2 Notions de base : Il faut donc connaître : - Les propriétés de la terre à stabiliser ; - Les améliorations envisagées ; - L’économie du projet : coût et délais de réalisation ; 23

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-

Les techniques de mise en œuvre de la terre choisies pour le projet et les systèmes constructifs. La maintenance du projet réalisé : coût d’entretien.

On distingue trois possibilités d’intervention sur la texture et la structure de la terre : - Réduire le volume des vides entre les particules : agir sur la porosité. - Colmater les vides qui ne peuvent être supprimés : agir sur la perméabilité. - Améliorer les liens entre les particules : agir sur la résistance mécanique. On dénombre donc trois procédés de stabilisation : 1- Stabilisation mécanique : - compactage de la terre ; 2- Stabilisation physique : agir sur la texture ; 3- Stabilisation chimique : ajout d’autre matériaux ou produits chimiques. On a recours souvent à la stabilisation pour : - Améliorer la résistance à la compression ; - Densifier le matériau ou l’alléger.

II- Modes de stabilisation : 2-1 Mécaniques : - densifier – armer – enchaîner – lier – imperméabiliser – hydrofuger. • Densifier : - En manipulant la terre, mécaniquement, de façon à évacuer un maximum d’air : en pétrissant et en comprimant la terre. - En comblant les vides par d’autres grains. Module1 : Pisé :

• Armer : Ajout de fibres : végétales, animales, minérales ou synthétiques.

Module 2 : Bauge :

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Module 3 : Adobe :

• Enchaîner : On consolide par cimentation. Remplir les vides par un liant insoluble. Blocs comprimés et stabilisés : Terre stabilisée au ciment ( Géobéton)

• Lier Ici le stabilisant prend en compte l’argile en lui permettant d’agir comme liant. Blocs comprimés

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Imperméabiliser : Pour réduire l’érosion à l’eau, le gonflement et le retrait aux cycles répétés de mouillage – séchage. C’est le bitume qui est adapté • Hydrofuger : On agit sur l’eau Par séchage ; Ces procédés mécaniques sont souvent combinés dans le cas d’un projet de construction. Exemple : - Bauge : densifié - hydrofuger - Adobe : densifier – armer – imperméabiliser - hydrofuger. - Blocs comprimés stabilisés : densifier – enchainer – lier – imperméabiliser – hydrofuger. •

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2-2 Moyens de stabilisation : MOYENS DE STABILISATION DES TERRES REMANIEES STABILISANT

NATURE

SANS APPORT DE STABILISANT STABI LISAN TS INERT ES

PROCEDE

MOYENS

DENSIFIER

CREER UN MILIEU DENSE QUI BLOQUE LES PORES ET LES CANAUX CAPILAIRES (pisé)

ARMER

CREER UNE ARMATURE OMNI-DIRECTIONNELLE QUI REDUIT LE MOUVEMENT (paille)

ENCHAINER

CREER UN SQUELETTE INERTE QUI S’OPPOSE A TOUT MOUVEMENT (Ciment)

LIAISONNER

FORMER DES LIAISONS CHIMIQUES STABLES ENTRE LES CRISTAUX D’ARGILE (Chaux)

IMPERMEABI LISER

ENTOURER LES GRAINS DE TERRE D’UN FILM IMPERMEABLE ET BOUCHER LES PORES ET CANAUX (Bitume)

HYDROFUGER

ELIMINER AU MAXIMUM L’ABSORTION ET ADSORTION D’EAU (terre coulée)

MECANIQUE

MINERAUX PHYSIQUE FIBRES

PRINCIPE

LIANTS

AVEC APPORT DE STABILI SANT

STABI LISAN TS PHYSI COCHIMI QUE

CHIMIQUE

HYDROPHO BANTS

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IIDifférents Systèmes constructifs : La terre est un matériau de construction d’ont la publicité n’est plus à faire. Elle est victime de la dépréciation des architectures mineures et de son caractère instable. Mais le doute a fait place aux certitudes théoriciennes. La terre, abondante, malléable, facile à mettre en œuvre, plastique et offrant une grande inertie thermique capte les regardes des spécialistes. C’est ainsi est née la recherche autour des constructions en terre et l’on note sept type d’utilisation de la terre qui ont subits de véritables études de recherches dans le monde. 2-1 Module1 : Adobe : 2-1-1 Définition : L’adobe une technique millénaire L’adobe est une technique de construction qui consiste à façonner à la main ou à produire à l’aide de moules des briques de terre, amendées de paille ou non, et à les laisser sécher au soleil avant de les utiliser pour appareiller des murs, arcs, voûtes ou coupoles, ou pour le remplissage de murs en pan de bois, en lieu et place du torchis. Le mode de séchage de ces briques leur vaut, par opposition aux briques de terre cuites au four, le nom de briques de terre crue. La brique d’adobe est, à n’en pas douter, l’un des matériaux de construction les plus vieux au monde.

L’UNESCO compte à l’heure actuelle 563 biens culturels dont 96 sont partiellement ou totalement construits en terre. On y trouve une vingtaine de centres historiques bâtis en adobe, parmi lesquels: Ghadamès en Libye, Tombouctou et Djenné au Mali, Alep en Syrie, Sanaa et Shibam au yémen, Boukhara en Ouzbékistan, Lima au Pérou, Mexico et Oaxaca au Mexique, ou encore les pueblo de Taos au Nouveau Mexique, USA.

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2-1-2 cycle de production

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2-2 Module 2 : Pisé : Le Pisé est un système constructif monolithique en terre crue compactée dans un coffrage (Banchage). Une terre sableuse, riche en cailloux et en graviers à peine argileuse convient à cette technique. Après extraction, la terre une fois aérée et déversée dans un coffrage, elle est compactée à l'aide d'un pisoire jusqu'à constituer un béton maigre qui durcit en séchant.

B banches A extraction

E décoffrage

D coulage

C mélange

Le cycle de production : Le Pisé = Grains + Air + Eau + Compression

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2-3 Module 3 : Terre Paille : 2-3-1 Définition : La terre servant à lier les brins de paille entre eux : blé, orge, seigle, froment, escourgeon, et d’autres fibres : le foin, la bruyère.

Cycle de production : PAILLE DE 15 CM + EAU + TERRE le tout mélangé et remué.

2-4 Module 4 : Torchis : 2-4-1 Définition : Une technique de construction ossature remplissage :

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Le torchis est sans doute l’une des plus anciennes techniques de construction en terre qui demeure la plus employée dans le monde. Il s’agit d’un mode de construction qui comporte une structure portante, le plus souvent en bois (colombage), et une ossature secondaire, un lattis de baguettes de bois entrelacées ou clouées, un support de vannerie ou de paille tressée. Le mot torchis désigne également le matériau de remplissage luimême: un mélange de terre relativement argileuse et fi ne, de sable et de fibres végétales ou animales, appliqué à l’état plastique sur le lattis. La terre peut-être extraite dans le sol même de la construction ou trouvé à proximité. Dans sa mise en oeuvre traditionnelle, le torchis ne requiert pas Forcément de moyens importants mais beaucoup de main d’œuvre. Une mise en œuvre telle que le projetage nécessite moins de main d’œuvre mais plus de machines.

2-4-2 Evolution vers de possibles recherches

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2-4-3 Cycle de production

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Mélange de la terre: Première étape: Mélange piétiné par l'homme, avec l'aide d’animaux ou machines. Deuxième étape: Laisser reposer le mélange pendant quelques jours. Mise en Forme du Mur

Forme du mur trapézoïdale (plus épais en bas)

Empilement: 1. Terre est couchée sur des lits de végétaux rigides sur le mur. 2. Les mottes de pâte sont prises à l'aide d'une fourche puis posées sur les assises. 3. mélange de la pâte découpé par mottes de 20 x 30 cm sont disposés sur le mur.

Couches: 1. Couches Battant le mur pour une meilleure solidité. 2. Terre fine stabilisée avec le sable et de la fibre végétale, mise en œuvre en deux étapes. Forme une mur central fin, attend se fissurations dues au séchage, ajoute des mottes comme parement externe du mur central initial, le tout donnant l’épaisseur définitive du mur. La couche suivante peut être étalée quelques semaines plus tard. 36

2-5 Module 5 : Façonnage : 2-5-1 Définition :

Usage de la terre directe à l’état plastique 2-5-2 Cycle de production : HYDRATATION + PETRISSAGE + SECHAGE + VEGETAUX + FACONNAGE EN BOUDINS + LISSAGE 2-6 Module 6 : Bloc comprimé : 2-6-1 Définition :

Définitions 37

Blocs : masse, gros morceaux d’une matière pesante et dure à l’état brut.

Terre : la troisième planète du système solaire, habité par l’espèce humaine. Sol ; en tant que surface sur laquelle on marche, on se déplace, on construit des édifices, etc. Comprimée : dont le volume est réduit sous l’effet de la pression.

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2-6-2 Cycle de production :

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CYCLE ETAPES 1

Extraction de la terre

Sur le site

transport

transport

Stockage de la terre

2

Tamisage

3

Sur le site

transport

Aire de stockage des tamisas

transport 4 5

Aire de malaxage Terre + ciment

Terre + Ciment + eau

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Aire de production Aire de stockage des briques

transport

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6 et 7

Sur le chantier

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2-7 Module 7 : Bauge : 2-7-1 Définition : La bauge est une technique de construction ancienne, répandue sur tous les continents.

Peu de bois de qualité pour la construction Peu de matériaux durs comme la pierre Terre souvent très argileuse mais majoritairement sableuse Bonne qualité hygroscopique Peu de cailloux

Terre argileuse - herbe - crottin de chèvre 42

2-7-2 Caractéristiques de la BAUGE : Terre considérée comme argileuse. La présence en quantité satisfaisante de l’argile semble être la première condition à la construction en bauge. L’argile à l’état pâteux joue le rôle de colle entre les différents matériaux que constitue la construction, on n’a pas besoin d’ossature ou de coffrage pour que l’édifice tienne -l’utilisation de fibres végétales ou de déchets animaliers donnent une meilleure résistance à la structure .Les constructions nécessitent des matériaux de base de qualité. Le choix judicieux des matériaux et leur préparation est donc primordial. 2-7-3 Cycle de production : Mélange de la terre:

Première étape: Mélange piétiné par l'homme, avec l'aide d’animaux ou machines. Deuxième étape: Laisser reposer le mélange pendant quelques jours. Mise en Forme du Mur Forme du mur trapézoïdale (plus épais en bas) Empilement: 4. Terre est couchée sur des lits de végétaux rigides sur le mur. 5. Les mottes de pâte sont prises à l'aide d'une fourche puis posées sur les assises. 6. mélange de la pâte découpé par mottes de 20 x 30 cm sont disposés sur le mur. Couches: 3. Couches Battant le mur pour une meilleure solidité. 4. Terre fine stabilisée avec le sable et de la fibre végétale, mise en œuvre en deux étapes. Forme une mur central fin, attend se fissurations dues au séchage, ajoute des mottes comme parement externe du mur central initial, le tout donnant l’épaisseur définitive du mur. La couche suivante peut être étalée quelques semaines plus tard.

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III – Conception architecturale adaptée aux matériaux : Pas de tricherie constructive possible ; Le matériau impose ses règles, mais les possibilités sont immenses, comme le prouve un patrimoine riche en enseignements 3-1 Maison et ses formes : Expressions de l’époque et de ses mœurs :

Depuis le XVe siècle, époque des procès de sorcellerie, de superstition et des forteresses en Europe, un essor technique et économique ainsi qu’une évolution 44

intellectuelle ne cessent de se développer jusqu’à l’époque contemporaine ( c'est-à-dire à nos jours). En examinant les maisons et leurs différentes parties, et les objets qui expriment les coutumes des siècles intermédiaires, il est facile, de se représenter, l’évolution des hommes vers la conscience et la liberté et des constructions vers la clarté et la légèreté. Pour l’homme de notre temps, la maison n’est plus une forteresse, un abri contre des ennemis, des brigands ou des diables, mais un cadre harmonieux où s’insèrent la vie et les choses, cadre ouvert librement sur la nature et cependant protégé des éléments. Le cadre est cocu différemment suivant les individus ; chacun peut exprimer, selon sa puissance créatrice, ce qu’il voit et ce qu’il sent mais il doit le faire au moyen de formes et par une mise en œuvre judicieuse. Les idées de ceux qui projettent une construction sont donc essentielles. Beaucoup de propriétaires et d’architectes pensent et seulement, selon des formules anciennes. D’autres, en minorité, adoptent d’emblé des formules modernes. Par la fusion de ces deux tendances, les propriétaires et les architectes trouveront ensembles des solutions heureuses. 3-2 Choix des matériaux : La terre et l’eau. Voilà deux éléments, l’un de nature solide et l’autre liquide, qui semblent apparemment antagonistes si on les considère, dans la perspective d’usage en construction dès lors que leur mélange, à première évidence, donne de la boue. C’est bien pourtant avec une telle matière que l’homme de tout temps, a construit son habitat. Ce mélange de terre et d’eau a suscité une intelligence constructive des plus abouties qui soit. Un système constructif exigeant

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Logique vernaculaire : • • • • • • • • • • •

valorisation des ressources locales économie de proximité transport réduit économie du peu logique de l'alternance des tâches production/transformation diffuses décision localisée savoir faire adapté/approprié adaptabilité/empirisme valorisation de la main d'oeuvre valeur ajoutée locale forte

Logique industrielle : • • • • • • • • • • •

valorisation des filières trans-territoriales économie de distribution transport structurant les filières économie dispendieuse logique du flux tendu production centralisée décision centralisée savoir faire importé/imposé inertie/marketing valorisation de l'appareil de production valeur ajoutée locale faible

A retenir : La nature et la qualité des matériaux de base dépend de la zone climatique (roche mère type d’altération et les saisons sèches et d’hivernage). En général la technique de construction est simple mais exige le respect des phases des opérations, la qualité des matériaux et leurs conditions de mise en œuvre. Avec la modernisation et le brassage des peuples les techniques de construction traditionnelles connaissent des évolutions. La technique de construction traditionnelle a évolué avec le temps mais pas toujours dans le bon sens parce quelques décennie, le mode de transmission du savoir a été altéré parce que ceux qui savent n’ont pas eu beaucoup d’occasion de transmettre. L’amélioration de la technique traditionnelle passe par la recherche appliquée sur les matériaux utilisés et les conditions de leur mise en œuvre. Cette recherche doit permettre de donner des réponses satisfaisantes aux souhaits d’une grande durabilité du bâtiment et au maintien de son caractère économique.

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Thème 4 : Ossature et remplissage: Les matériaux de construction écologiques sont divers. On dénombre : la terre, la pierre, la paille et le bois. Ces matériaux s’accompagnent, dans leurs emplois, des techniques constructives. Les ossatures : Bois, Métal, Béton, Maçonnerie.

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I-

Les remplissages les plus couramment utilisés :Torchis ; Terre paille ; BTC ; Adobe

1-1 Contrainte sur les remplissages : La maçonnerie de remplissage doit répondre aux contraintes de stabilité d’un mur, Mais cette maçonnerie ne reçoit pas d’efforts de compression. Les murs de remplissage dans une ossature sont particulièrement sensibles : -à l’effet du vent et des séismes, car ils ne sont pas comprimés par la charges des Planchers. - aux variations dimensionnelles de la structure qui sont différentes de celles que subit le mur, ce qui nécessite souvent une désolidarisations par des joints souples entre les deux. Cette disposition affaiblis d’avantage les murs (face par exemple au effet du vent) -à la rigidité du support qui doit pouvoir supporter les maçonneries de remplissage sans déformation excessive. (désolidarisation de la poutre basse = mise en tension de la maçonnerie, rupture des maçonneries peu flexible) Les maçonneries de remplissage assurant le contreventement des structure reçoivent quand à elle des efforts de tension/cisaillement 48

IIDétails de liaison, recommandations, étanchéité : Dans ce type de systèmes constructifs une attention toute particulière doit être portée, lors de la conception sur trois points: -la qualité du système d'ossature: fondement, contreventement, et dimensionnement en fonction des charges. -la qualité de la jonction entre remplissage et ossature : liaisonnement des éléments (dissociés, associés ou "souples") et étanchéité -la qualité de la maçonnerie de remplissage: son dimensionnement (longueur, hauteur, surface),et sa stabilité Un élancement trop important des maçonneries non tenues en tête, des liaisons trop rigides entre le béton et la maçonnerie, des surfaces de panneaux de remplissage trop grandes peuvent être source de désordres dans les murs. Des dispositions constructives particulières doivent être respectées, sous peine de soumettre les maçonneries à des efforts très importants, naissant sous l'effet des variations dimensionnelles différentielles des deux matériaux associés (retrait hydraulique, retraits ou dilatation thermique). IIIRelations entre l’ossature et le remplissage (stabilité) : Plusieurs types : - L’ossature et le remplissage assurent indépendamment leur propre stabilité. (terre vivante, structure parapluie, plan libre à la corbu, etc.) - Le remplissage est dépendant de l’ossature pour assurer sa stabilité (cas les plus courants: torchis, terre paille, etc.) -L’ossature à besoin du remplissage pour assurer sa stabilité, le remplissage est en partie porteur (poutre cloison en maçonnerie, maçonnerie harpée à « l’italienne », Contreventement d’ossature…) Ces structures composites présentent en général des comportements complexes, on ne sait plus qui porte.

IV-

La construction en ossature et remplissage autostable indépendant 4-1-

Bloc de Terre Comprimé :

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4-2-

BOIS

50

4-3-

TORCHIS 51

4-4-

PAILLE

52

4-5-

BETON

4-6-

METAL

4-7-

PIERRE

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Matériaux mortier de terre (10-15% ciment)

Pierre calcaire (jurassique) Rc#200MPa

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Structures Fondation « profondes » Maçonnerie technique pierre sèche Murs poids avec fruit Raidisseur horizontaux en bois Voûtes chargées Limitation à 2 étages

AVANTAGES DE LA CONSTRUCTION EN TERRE CRUE

Matériau sain : • Régule l’humidité de l’air (équilibre l’hygrométrie) ; • Absorbe les odeurs ; • Protège contre les ondes électromagnétiques ; • Ne provoque pas d’allergies ; • Naturel, non toxique et sans ajout chimique. Matériau de rénovation et de restauration : • Evite les problèmes de condensation et d’accumulation d’humidité du mur ; • Répare facilement et évite les interventions lourdes ; • Conserve le bois des bâtiments anciens ; • Souple et adaptable aux inégalités des bâtiments anciens : • Complètement compatible avec des matériaux anciens. Matière d’une esthétique primaire et contemporaine : • Textures d’un matériau brut ; • Possibilités décoratives inégalées : plasticité – incrustation – rajouts de toutes sortes ; • Couleurs harmonieuses des argiles intégrées par l’inconscient humain depuis la nuit des temps ; • Transposition d’un matériau ancestral et rassurant dans la construction moderne aux côtés du bois, du verre, du béton, du métal et de la brique. 55

Matériau simple d’utilisation : • Pas de prise chimique : facilité de nettoyage du chantier et des outils ; • Mélange utilisables très longtemps et même après réhydratation ; • Entretien et réparation des enduits faciles ; • Prêt à l’emploi. Matériau du développement durable : • Coût énergétique à la production faible (peu d’énergie grise) • Solaire passif : masse thermique régulatrice de température ; • Pas de déchet ; • Matériaux sans traitement ignifuge • Réutilisable et réversible.

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