Les Terres contemporaines en France, Entre Pise et Co-construire.
S9 H21 - Eco-Construire
Gurvan arnaud
Figure 1
« Voilà l’exemple du travail d’une vie qui en impose et qui peut aujourd’hui prétendre à une reconnaissance universelle justifiée. Construire avec la terre ! La matière première la plus disponible, la plus répandue, riche et belle, variée et variable, colorée, stable et instable. »
Renzo Piano, Building Workshop
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Sommaire
AVANT-PROPOS
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INTRODUCTION
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POURQUOI CONSTRUIRE EN TERRE CRUE
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a. Les atouts environnementaux b. Les atouts sociaux-economiques
CONSTRUIRE EN PISE, LES MURS 1. Murs Porteurs 2. Mur non-porteur 3. Ouvertures 4. Gaines techniques
CONSTRUIRE EN PISE, PLANCHER ET TOITURES 1. Plancher et sols 2. Toitures plates 3. Toitures inclinées
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LE PISE FACE AUX RÉGLEMENTATIONS
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CONCLUSION
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BIBLIOGRAPHIE
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ICONOGRAPHIE
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Les Terres
contemporaines en
France,Entre Pise
et
Co-construire.
Avant-propos Depuis quelques années, la question de la construction en terre crue m’anime et surtout celle de palier à la difficulté de mettre en place de tels chantiers aujourd’hui en France. Le premier travail de mon semestre a donc été de réfléchir aux différents freins pouvant empêcher ou faire reculer les architectes dans leur démarche de concevoir un bâtiment en terre crue et de pouvoir le réaliser dans une logique constructive propre à ce matériau. Durant mes recherches, j’ai pu trouver un rapport réalisé par l’AsTerre visant à énoncer de la manière la plus exhaustive possible les différents freins au développement de la filière terre crue en France et de proposer un plan d’action en vue de parer ces différents blocages. Dans ce rapport m’est apparu un frein sous-jacent aux autres, une absence de communication et de partage des connaissances auquel j’espère pouvoir contribuer à remédier, dans une certaine mesure par mon travail. Il me paraît donc important d’expliquer rapidement ma démarche et ce que je cherche à faire à travers ce travail. Au vu de mes recherches et expériences sur la construction qui ont commencé il y a environ trois ans, j’ai pu remarquer que les ouvrages spécialisés dans la terre crue sont très complets et parfois peut-être trop complets pour celui qui cherche à s’initier brièvement et simplement à cette technique constructive oubliée de beaucoup. D’autres ouvrages, bien plus faciles à lire permettent de comprendre les rudiments de l’architecture de terre crue sans pour autant permettre à l’architecte de concevoir ses ouvrages dans le respect de certaines règles importantes à la bonne construction de
l’édifice. Je cherche donc au travers de ce travail à réaliser une sorte de vulgarisation de la construction en terre crue, un article qui pourrait permettre à un architecte ou un constructeur de comprendre les rudiments de la construction assez rapidement pour ne pas paraitre lassant aux plus téméraires. Les différentes connaissances mises en avant sont issues principalement des différents ouvrages, articles et conférences que j’ai pu étudier mais aussi de mes expériences personnelles vis à vis de ce matériau. Cet article n’a pas vocation à refléter la seule bonne méthode de construction mais plutôt à apporter un minimum de connaissances qui pourront par la suite permettre de comprendre plus facilement certains ouvrages bien plus approfondis ou à pouvoir défendre un projet conçu en terre crue auprès des différents autres acteurs de la construction qui pourraient être réticents s’ils manquent de connaissances.
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Les Terres
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France,Entre Pise
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Co-construire.
Introduction Après plusieurs décennies de pétrole bon marché on constate une utilisation des ressources lointaines. On ne réfléchit plus, ou très peu aux matériaux locaux qui pourraient convenir à la construction. Ce constat s’impose aussi aux écoles d’architectures qui nous forment. Il nous est aujourd’hui bien plus « naturel » ou facile lorsque l’on conçoit un projet à l’école de privilégier le béton comme matériau. Ce choix est sûrement dû à la facilité, aujourd’hui on sait construire et calculer des structures en béton armé, il est donc courant de ne pas prendre le temps de réfléchir à une alternative. Pourtant, dans le monde actuel, les ressources locales, soutenables et bio-sourcées prennent tous leurs sens. De ces pratiques ancestrales aujourd’hui oubliées un matériau ressort, la terre crue. La terre crue, ce matériau qui recommence lentement à émerger en France est pourtant celui d’une ressource intarissable. En effet la terre est utilisée pour la construction de bâtiments mais aussi de villes depuis des milliers d’années. Il est estimé qu’environ un tiers de la population mondiale vit dans une construction en terre crue1. Si ce chiffre paraît énorme, il a était recensé en France, entre 1976 et 2015 à peine plus de deux cents soixante-dix opérations de construction neuves en terre crue2 (hors auto-construction). De ce constat se dégagent plusieurs questions, la première étant pourquoi construire en terre crue, est-ce si intéressant, ce matériau est-il contemporain ? La deuxième question est, quels sont les freins principaux au développement de cette filière, mais surtout comment les déverrouiller. Un rapport destiné au ministère de Brève histoire de maison paysanne, Thierry Joffroy, Conférence
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l’écologie, du développement durable et de l’énergie cherche à déterminer ces freins et à proposer un plan de développement de la filière terre. Il à été dirigé par l’AsTerre en 2012. Ils y relèvent quatre grands domaines de freins : -Réseaux de professionnels et communication -Capitalisation des connaissances -Formation -Economie Derrière ces domaines, j’ai constaté que le problème récurrent semble être la difficulté du partage des connaissances.
Panorama de l’architecture contemporaine en terre crue en France et des pratiques constructives, Anne Lyse Antoine, Conférence 2
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Les Terres
I. P o u r q u o i
Pourquoi construire en terre crue, et surtout pourquoi construire en terre crue en France ? Le premier point sur lequel s’appuyer est le patrimoine, la construction en terre crue est-elle très récente et expérimentale comme le suggère l’absence de réglementation et les difficultés de mise en œuvre ? Il faut s’avoir qu’en France, environ 15%1 du patrimoine est construit en terre, en Isère, c’est 75% du patrimoine qui est construit en pisé2. Il est possible de retrouver des constructions en terre crue dans presque toute la France, chaque région disposant d’un type de terre et donc d’un mode constructif propre à cette terre. On retrouve ainsi le pisé en Isère, l’adobe dans le sud-ouest, le torchis en Champagne et en Alsace ou encore la bauge en Normandie et en Bretagne. Si la construction en terre date parfois de plusieurs siècles, pourquoi a-t-elle été oubliée et surtout est-il intéressant de construire en terre aujourd’hui en France ? L’un des principaux avantages de la terre crue est son abondance, étant sous nos pieds, elle est presque toujours présente sur le site même de la construction ou dans nos environs proches.
Brève histoire de maison paysanne, Thierry Joffroy, Conférence
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contemporaines en
France,Entre Pise
et
Co-construire.
construire en terre crue
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a.
Les
atouts environnementaux
Lorsque l’on parle des atouts environnementaux de la terre crue, le principal est son abondance. En effet on trouve de la terre presque partout sous nos pieds. Le nombre de construction en terre crue partout à travers le monde nous le montre bien. Il est estimé qu’environ un tiers de la population mondiale vit dans un habitat de terre crue. La richesse des variétés de terre offre autant de techniques constructives que de types de terres en fonction de ses pourcentages d’argile, de sable et de gravier. Lorsqu’elle n’est pas stabilisée comme c’est le cas dans la grande majorité des constructions traditionnelles mais aussi dans une partie de la construction contemporaine, la terre ne produit aucun déchet. On dit que la terre retourne à la terre, une fois que la construction est détruite, la terre redevient sol. Cette abondance ainsi que cette absence de pollution supplémentaire lors de la déconstruction permet de construire avec un matériau local et de le rejeter localement, en limitant au maximum le transport. Si la terre présente sur le site n’est pas convenable pour la construction il est potentiellement possible de trouver une terre plus intéressante dans les environs proches ou, le cas échéant d’y ajouter du sable, de l’argile ou des graviers extraits de carrières proches du lieu de construction. De plus, la terre étant un matériau naturel utilisable en l’état, ou avec des transformations très faibles, une construction en terre crue ne nécessite que très peu d’énergie. En fonction de la technique L’isolation du pisé : pertinence et principes
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utilisée elle peut être relativement isolante, notamment lorsqu’elle est mélangée à de la paille ou dotée d’une inertie thermique très intéressante lorsqu’elle est plus massive. La terre est aussi ce que l’on appelle un matériau perspirant, c’est à dire qu’elle laisse passer la vapeur d’eau lui permettant de fait tantôt de se condenser et tantôt de s’évaporer. Ce comportement lui donne la capacité d’être un très bon régulateur hygrothermique. Il est assez simple à comprendre, en traversant le mur la vapeur d’eau va se condenser en s’approchant de l’extérieur plus froid. En se condensant, elle libère de l’énergie qui va chauffer le mur et donc restituer de la chaleur. Au contraire lorsque le mur est chauffé par le soleil l’eau présente dans le mur va s’évaporer en consommant de l’énergie et va donc rafraichir le mur. Ce comportement, au-delà de réguler l’humidité ambiante du bâtiment joue donc un rôle très important dans le comportement thermique du bâtiment. L’inertie des murs massifs de terre crue permet, grâce à son temps de déphasage très long de restituer la chaleur acquise par le soleil dans la journée durant la nuit et l’été de restituer la fraicheur accumulée la nuit pendant la journée afin de limiter les variations de température. Il est bon de noter qu’avec une architecture pensée intelligemment avec le soleil il est possible d’améliorer ces effets. Par exemple l’utilisation de murs masses qui bien situés peuvent accumuler la chaleur du soleil ou d’un poêle l’hiver pour la restituer par la suite ou encore avec un crénelage de la façade permettant d’apporter un maximum d’ombre l’été quand le soleil et haut mais de tout de même profiter du soleil plus bas 8
l’hiver. b. Les atouts
sociaux-économiques
La terre étant disponible localement et souvent sur le site de construction ou dans les environs très proches elle ne coute presque rien. Ici c’est le travail du constructeur qui est payé et pas une matière importée. De plus les différentes terres répondent à une technique de construction plutôt qu’une autre, faisant donc appel aux savoir-faire locaux. Il est possible de réaliser la construction à l’aide d’outils très simples et peu coûteux même si aujourd’hui une certaine mécanisation est possible afin d’accélérer la construction et de réduire le coût de la main d’œuvre.
Les Terres
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France,Entre Pise
et
Co-construire.
Bauge
Cette technique consiste à empiler des boules de terre mélangées avec de la paille et les tasser à l’aide des mains ou des pieds. Les murs confectionnés seront monolithiques, Il est possible de retailler ces murs afin de leur offrir un aspect plus lisse.
Figure 2
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Adobe Les briques d’adobe sont des briques de terre crue. Des fibres végétales sont souvent apportées à la terre afin de favoriser sa résistance. La terre, à l’état plastique est introduite dans un moule, elle doit remplir correctement son intégralité, y compris les bords. Elle est démoulée aussitôt et stocker le temps de son séchage.
Figure 3
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Les Terres
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France,Entre Pise
et
Co-construire.
Pisé Le pisé est un système constructif consistant à tasser de la terre entre des banches à l’aide d’un fouloir. Le mur est décoffré immédiatement et son aspect est plus ou moins lisse ou rugueux en fonction de la granulométrie.
Figure 4
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torcHiS
Le torchis est une technique mixte visant à remplir de terre préalablement mélangée à de la paille une structure en bois (traditionnellement) puis à enduire cette terre.
Figure 5
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contemporaines en
France,Entre Pise
et
Co-construire.
Depuis quelques années nous assistons en France à un renouveau de la construction en terre crue. Si ce regain d’intérêt reste tout de même assez faible son développement hors des chantiers d’auto-construction laisse présager un avenir dans lequel l’architecture de terre crue retrouve une place au milieu des techniques plus « conventionnelles ». Si aujourd’hui la brique de terre comprimée est encore la plus utilisée en France avec environ 38% des constructions depuis 1976, l’utilisation du pisé est en forte hausse ces dernières années et atteint aujourd’hui 31%1 des constructions contemporaines en terre crue. Cette forte hausse peut notamment s’expliquer par l’intérêt des architectes pour le pisé mais aussi par l’intérêt du grand public, qui au vu de quelques projets contemporains, renouvèlent cette technique constructive pour la remettre au goût du jour. En effet certains projets comme celui du « NK’MIP D esert C ultural C entre » de l’atelier D ialog ou encore la maison de Martin R auch dans le village de Schlins en Autriche. Les différents projets réalisés en pisé montrent bien ce regain d’intérêt du matériau, en effet la matérialité proposée par les pisés contemporains permet une réinterprétation de cette technique ancienne par les architectes.
Panorama de l’architecture contemporaine en terre crue en France et des pratiques constructives, Anne Lyse Antoine, Conférence 1
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les terres
ii. c o n s T r u i r e a.
FraNCe,eNtre PIse
et
Co-CoNstruIre.
murS PortEurS
Lors de la conception d’un projet qui a des murs porteurs en pisé il est fortement recommandé pour l’architecte de travailler dès le début de la conception avec l’ingénieur « structure » et l’entreprise de construction. Cette concertation permettra de corriger les éventuelles erreurs commises et d’optimiser au mieux le mode de construction. La construction d’un mur en pisé est un travail long et complexe, la résistance de ce mur dépend à la fois de la terre utilisée, de la teneur en humidité de cette terre et de son compactage. Le dimensionnement des murs est assez important, par exemple selon les normes allemandes un mur porteur extérieur doit avoir une épaisseur minimale de 32,5cm1 et un mur porteur intérieur 24 cm1. La résistance minimale exigée d’un mur est de 2 N/mm2. En règle générale la résistance est comprise entre 2 et 4 N/mm2 1. Afin de déterminer cette résistance, il convient de faire des tests sur des échantillons. Pour cela on réalise des cubes de pisé de 20 cm de côté. Le test est réalisé sur les trois échantillons et, seule la plus petite valeur est retenue. Une fois le coefficient de sécurité retenu, des murs ayant des résistances à la compression de 2, 3 ou 4 N/mm2 ont respectivement des contraintes admissibles de compression de 0,3, 0,4 ou 0,5 N/mm2 1. Il ne faut toutefois pas oublier que le pisé obtient sa résistance maximale seulement lorsqu’il a atteint son équilibre d’humidité relative entre 0,5 et 3%2 de teneur en eau. Lorsque le mur est damé, la terre a une teneur en eau comprise entre
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en pise, Les murs
Construire en terre crue, édition le Moniteur
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Rez-de-chaussée 1:100 Figure 6 Joint droit, les angles sont réalisés en une seule pièce.
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Rez-de-chaussée 1:100
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Rez-de-chaussée 1:100
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0. Joint droit,Rez-de-chaussée l’angle est fait par la banche un rang 1:100 sur deux.
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Rez-de-chaussée 1:100
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Figure 8 Joint incliné, l’angle est fait par la banche un rang sur deux.
L’isolation du pisé, pertinence et principes
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Rez-de-chaussée 1:100
10 et 20%2, le mur ne peut donc pas encore supporter les charges pour lesquelles il a été conçu. Les coffrages étant retirés très rapidement après le damage afin de laisser le mur sécher, il faut faire attention pendant le décoffrage. S’il est possible de monter un mur en une seule fois sur un étage, si son élancement (hauteur/épaisseur) n’est pas supérieur à 101, il est conseillé de décoffrer en plusieurs étapes et de créer un corset antiflambage à partir d’un élancement supérieur à 7 1. Les murs en pisé ne sont pas forcément réalisés en une seule fois sur un étage. S’ils sont réalisés à l’aide de banchées modulées on les considère comme des maçonneries de grand appareil2. Dans ce cas une attention doit être portée sur le calepinage. Le décalage des joints verticaux doit être d’au moins ¼ de banchée2. Il est aussi important de faire attention au harpage des angles. Les joints entre les différentes banches peuvent être droits, inclinés ou engravés, cette technique offrant une meilleure liaison2. Afin de renforcer la résistance des murs il est possible d’y incorporer des chainages horizontaux. Si les chainages sont en bois, il faut veiller à les ancrer dans la terre à l’aide de tiges verticales car le coefficient de frottement entre la terre et le bois est faible1. Le plus souvent les chainages sont en béton armé. Les murs étant épais, ils ne sont pas visibles. Pour les réaliser il faut installer un coffrage dans le mur afin de réserver l’espace du chainage, puis damer la terre sur les côtés du coffrage. On peut ensuite installer les armatures et couler le béton. 16
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Figure 9 Chaînage en béton armé.
Il est aussi possible d’installer ponctuellement des grillages géotextiles là où il y a des risques de fissure ou des sollicitations importantes. Il convient alors de les installer au 2/3 des lits de terre qui seront ensuite damés1. Ils peuvent aussi être installés dans les angles pour les solidifier. Pour construire un bâtiment avec des matériaux mixtes, il est possible de noyer des éléments de structure directement dans le mur de pisé afin de venir y raccorder le reste de la structure. Si les éléments sont en bois il faut les ancrer assez profondément dans le mur pour améliorer leur accroche. Il est aussi important dans ce cas de les humidifier. La terre étant humide lors de sa mise en œuvre le bois gonflera à son contact et des fissures pourront apparaître. A la vue de ces différents points qui influent à la fois sur la technique de construction mais aussi sur l’architecture finale du bâtiment, il semble essentiel de faire collaborer architecte, entreprise de construction et ingénieur « structure » dès le départ, car un choix, par exemple, du type de coffrage va induire un dessin de façade si le pisé reste apparent. Ainsi pour deux murs équivalents, deux types de coffrage peuvent donner des résultats sensiblement différents. 2
Traité de construction en terre, édition Parenthèse
Les Terres b.
Mur
non-porteur
Les murs non porteur en pisé, pour des raisons techniques, ne peuvent pas avoir une épaisseur inférieure à 20cm1. Néanmoins, il est possible de réaliser des murs plus fins qui serviront d’habillage à des murs construits dans un autre matériau. Ils seront alors fixés à l’aide de pattes métalliques perforées, entre 3 et 5 par m2, il faudra alors faire attention lors du décoffrage1. Il est aussi important de faire attention à l‘indice de diffusion de vapeur d’eau du matériau du mur habillé, surtout si la pièce est humide afin d’éviter une condensation excessive dans le pisé. c.
France,Entre Pise
et
Co-construire.
Afin d’éviter une pathologie humide, une attention doit être portée au niveau du linteau et de l’appui de fenêtre. Il est important de ne pas permettre à l’eau de stagner près du mur. Pour cela il est conseillé d’installer un larmier sous le linteau et sous l’appui, ou des systèmes qui rejettent l’eau comme les bandes solin.
Figure 10 Schéma des risques d’infiltrations et de pathologies humides si les dispositions nécessaires ne sont pas prises
Ouvertures
Créer des ouvertures dans un mur en pisé est une opération délicate qui peut entrainer des pathologies structurales comme des pathologies humides si elles sont mal réalisées. Elles peuvent être réalisées après le séchage du mur à condition que le linteau ait été posé à l’avance. Une pathologie structurale est représentée la plupart du temps par des fissures. Ces fissures pourront à leurs tours favoriser une pathologie humide si l’eau parvient à s’infiltrer. Il est donc important d’être vigilant sur plusieurs points. Un linteau sous dimensionné risque de faire se fissurer les angles au-dessus du cadre, de même que des ouvertures trop grandes ou un coup de sabre structurel près de cette ouverture.
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contemporaines en
Construire en terre crue, édition le Moniteur
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Les tableaux de baies doivent être suffisamment dimensionnés afin d’assurer une bonne reprise des charges2. L’inertie du linteau et de l’appui doit être suffisante afin de répartir ces charges. Le linteau peut être construit en bois, en béton ou en maçonnerie de pierre ou de brique. La longueur d’appui d’un linteau ne doit pas être inférieure à 20 cm et doit être plus importante si les baies sont grandes2. Il est aussi possible de placer dans le mur, au-dessus des baies, des bandes géotextiles afin de limiter les risques d’apparition de fissures. Ces bandes doivent dépasser la surface de fissure potentielle de 50 cm au minimum1. Elles sont aussi recommandées Traité de construction en terre, édition Parenthèse
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sous les zones d’appui des charges permanentes pour renforcer la résistance à la traction de ces zones. Il faut placer au moins trois couches de géotextile horizontalement. Chaque couche est placée dans un des lits de terre damée, environ tous les 15 cm. Elles sont placées au 2/3 du lit de terre1. L’appui doit reprendre les charges transmises par les jambages. Son inertie doit donc être suffisante pour répartir ces charges sur le mur. Il est conseillé de prolonger l’appui au-delà de l’ouverture et d’incorporer des armatures en dessous. Des bandes géotextiles peuvent aussi être utilisées de la même façon que pour les linteaux.
Figure 11 Exemple d’ouvertures dans un mur en pisé. Linteau en béton armé et protection des eaux de pluies.
Schéma de répartitions des forces dans un tableau de baie.
Le rapport des vides et des pleins dans un mur ne doit pas dépasser 1/3 et les ouvertures doivent être réparties le plus régulièrement possible2. Les portées classiques ne dépassent pas 1,20m. Dans le cas de baies plus grandes il est nécessaire de sur-dimensionner le linteau et les jambages2. Les baies ne doivent jamais être placées à moins d’un mètre d’un angle du mur.
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Construire en terre crue, édition le Moniteur
Figure 12 Exemple d’ouvertures dans un mur en pisé. Linteau en bois menuiserie bois et protection des eaux de pluies.
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les terres
Figure 13 Schéma des appuis de baies en fonction de l’exposition au vent.
CoNteMPoraINes eN
FraNCe,eNtre PIse
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Les tableaux d’ouvertures peuvent avoir des risques d’érosion très importants lorsqu’ils sont soumis à l’eau ou au vent, il est donc primordial de bien les protéger1. Cette protection doit être prévue et réalisée de façon très soignée afin d’éviter les problèmes une fois le bâtiment réalisé. Il est à noter que, dans le cadre d’un bâtiment à étage et, sur les façades orientées face aux vents dominants, les ouvertures d’étages sont plus exposées que les ouvertures de rez-de-chaussée1. Cette exposition est surtout due à la brisure du vent. Par conséquent, l’appui des baies hautes ne doit pas être trop débordant et doit être plus épais que les appuis de baies basses1. Un enduit autour du tableau permet aussi de mieux protéger ces points sensibles de l’érosion. Il est bon de noter que ces principes et recommandations sont valables pour toutes les constructions en terre crue et pas seulement pour le pisé.
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d.
Gaines
techniques
Dans toutes les constructions, la présence de gaines techniques permettant de distribuer le bâtiment en eau et en électricité est obligatoire. Dans le cas d’une réalisation en pisé il est possible d’incorporer certaines de ces gaines dans les murs sous certaines conditions. Des gaines techniques pour l’électricité peuvent être réalisées dans des murs en pisé, pendant la construction. Il est possible de faire des réservations horizontales à l’aide de profilés en U suffisamment résistants1. Il est aussi possible d’en faire des verticales en installant des tasseaux dans le coffrage qui créeront cette réservation quand la terre sera damée. Des fourreaux suffisamment solides peuvent aussi être placés directement à l’intérieur du mur pendant sa construction19. Si l’on ne souhaite pas enduire le mur pour cacher les vides laissés pour le passage des câbles il peut être judicieux de faire passer ceux-ci au pied du mur pour les cacher derrière une plinthe ou au contraire au niveau d’un chaînage horizontal2. Ces dispositions permettront de laisser le pisé visible sans devoir colmater ces vides. Toutefois les passages de flux les plus problématiques sont ceux de la plomberie. En effet il n’est pas possible de les faire passer dans le pisé lui-même car, en cas de fuite, ils causeront de très gros risques d’effondrement du mur en raison de l’augmentation excessive de l’humidité. Il est donc nécessaire de toujours bien protéger les murs des points d’eau avec une surface étanche et une lame d’air ventilée. De plus, 20
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Construire en terre crue, édition le Moniteur
les pièces humides doivent être correctement ventilées car les murs en pisé ne pourront pas absorber autant d’humidité seuls sans risque structurel. L’utilisation d’un soubassement pour faire passer la tuyauterie est une bonne solution, le matériau du soubassement ne craignant pas l’eau. Néanmoins, si cette opportunité n’est pas possible les conduites doivent être éloignées des murs afin d’éviter d’éventuels problèmes. Tous ces points doivent être pensés bien en amont de la construction car ils doivent être très soignés afin d’éviter les problèmes.
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Les Terres
III. C o n s t r u i r e a.
Plancher
contemporaines en
France,Entre Pise
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en pise, plancher et toitures
et sols
Un plancher doit pouvoir supporter différentes charges, Des charges immobiles, par exemple des meubles mais aussi des charges mobiles, les personnes pratiquant le bâtiment. Il doit donc être suffisamment dimensionné et rigide pour répondre à ces contraintes. Ils doivent aussi correctement transmettre les charges dans les murs qui les supportent1. Tous les types de planchers peuvent être utilisés dans une construction en pisé. Néanmoins, les appuis doivent être soignés afin d’éviter les problèmes de mauvaise répartition des forces dans les murs ou, ceux d’humidification excessive. Lorsqu’un mur est créé il faut prévoir des réservations pour accueillir les planchers et les protéger de la pluie. Il est aussi possible d’installer les planchers après la couverture du bâtiment et donc sa mise hors d’eau. Certains détails de la liaison entre le plancher et le mur sont à étudier avec beaucoup de considération.
Poinçonnement
Rotation
Figure 14
Figure 15
Le poinçonnement arrive lorsque l’appui est sous dimensionné. Il ne répartit pas les charges uniformément dans le mur. Il y a donc des risques de fissure. Pour éviter cela, il est recommandé d’augmenter la surface d’appui1 des éléments de plancher en permettant ainsi de mieux répartir les charges dans le mur. La rotation est due à la flèche du plancher, elle va créer des tensions différentes dans l’appui. Elle augmente les charges sur 1
Traité de construction en terre, édition Parenthèse
Variation dimensionnelles
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l’arête intérieure basse de l’appui1 ce qui risque de le dégrader. Pour éviter cela il faut bien dimensionner son plancher. Il doit être suffisamment rigide pour limiter la flèche. Le plancher peut aussi être posé sur un chaînage qui résistera mieux aux forces que le mur. Les variations dimensionnelles. Lorsque le plancher et le mur sont réalisés dans des matériaux différents, leurs dimensions peuvent varier différemment en fonction des changements de température1 ou d’humidité. Il est donc important d’éviter au plancher d’être en contact direct avec le mur. À la vue de ces différents problèmes, il est donc important de prévoir et de vérifier sur le chantier la bonne mise en œuvre des éléments permettant de supporter les planchers. L’utilisation d’un chaînage horizontal pour poser les planchers permet de bien répartir les forces dans le mur. Il est aussi possible d’installer dans le mur des semelles en bois, en pierre ou en béton afin de répartir les charges uniformément. Elles doivent être suffisamment dimensionnées (les charges se transmettant à 45°)1. Dans le cas de plancher en bois il est préférable d’éviter de mettre le bois directement en contact avec la terre, il est possible d’utiliser du feutre bitumé ou un mortier hydrofuge souple1 pour éviter ce contact. Il est possible de réaliser des planchers en terre. Toutefois ils sont très lourds. Ils sont donc déconseillés en zone sismique et, en raison de leurs poids, nécessitent des 22
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Traité de construction en terre, édition Parenthèse
distances d’appui beaucoup plus faibles1. Il est possible de réaliser des sols en pisé. S’ils étaient utilisés auparavant dans des granges ou des pièces secondaires, ils sont aujourd’hui principalement utilisés pour leur esthétique dans des projets haut de gamme2. Pour les réaliser, il faut utiliser les plus gros granulats pour la couche inférieure2. Ils assureront une bonne stabilité. Pour la couche supérieure, il est conseillé de ne pas utiliser des terres contenant des grains de plus de 8 mm afin d’obtenir une surface qui n’est pas trop rugueuse2. La mesure de retrait de la terre utilisée ne doit pas être trop importante pour éviter l’apparition de fissures. À partir de 0,5% les risques de fissures sont importants et il faudra donc retravailler la surface régulièrement au cours de son séchage2. Afin d’éviter une diffusion de vapeur dans la pièce à cause de la perméabilité du pisé à la vapeur d’eau et aux remontées capillaires il est conseillé de ne pas le réaliser directement au contact du sol ou de placer une sous-couche étanche2. Toutefois, cette humidité peut être utile dans le cas d’une cave à vin par exemple. Pour éviter que les granulats du pisé trouent la couche d’étanchéité il est préférable de prévoir une couche intermédiaire, par exemple une chape de ciment ou de chaux d’environ 4cm d’épaisseur2. Si le sol est réalisé sur un plancher rigide il faut une épaisseur de sol de 10cm, 8cm pour la couche inférieure composé des gros granulats et un minimum de 4cm pour 2
Construire en terre crue, édition le Moniteur
Les Terres
la couche supérieure afin d’éviter les risques d’écaillage1. Si le sol n’est pas réalisé sur un plancher rigide il faut alors une épaisseur de 20 cm comportant deux couches inférieures de 8cm chacune et une couche supérieure de 4cm. Il est possible de placer des géotextiles dans les couches inférieures du sol afin de limiter l’apparition de fissures1. Si on veut intégrer un système de chauffage au sol en pisé il faut faire passer les tuyaux dans un mortier de ciment sur lequel on pourra damer un sol en pisé de 10cm. De par la forte inertie du pisé le système de chauffage, bien qu’efficace, aura un temps de réponse très lent1. La finition du sol peut être réalisée avec une cire ou une huile qui vont le protéger. L’huile, qui est conseillée pour des sols très sollicités, va cependant en assombrir la couleur1.
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Construire en terre crue, édition le Moniteur
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contemporaines en
b.
Toitures
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Co-construire.
plates
Une toiture est considérée comme plate lorsque l’angle de sa pente est inférieur à 10°. Pour pouvoir évacuer l’eau il faut un angle minimum de 1° ou 2°2. Elle peut être réalisée en terre mais il faut alors une parfaite réalisation et un entretien très fréquent pour ne pas avoir de problème d’infiltration. De plus, comme les plancher en terre, la toiture en terre est très lourde et nécessite une structure adaptée. Dans ce rapport d’étude je vais donc plutôt m’intéresser aux dispositifs à mettre en œuvre dans le cas d’une toiture plate plutôt qu’aux toitures réalisées en terre. Les murs en terre crue sont très sensibles à l’eau, il y a donc un certain nombre de règles à respecter pour évacuer l’eau du toit en protégeant les murs. Les chenaux doivent être placés en rive de toiture, de préférence débordante, et pas contre les murs. De ce fait si l’eau déborde elle ne coulera pas directement sur le mur. Les descentes d’eau ne doivent être placées ni dans l’épaisseur du mur ni contre celui-ci. Il faut les placer à l’écart et de manière à ce qu’elles rejettent les eaux dans un dispositif adéquat comme un caniveau2. Si ces conditions ne sont pas respectées, de l’eau pourrait stagner au pied du mur, facilitant la détérioration de celui-ci. Si la toiture n’est pas débordante, il faut alors prévoir des acrotères ainsi que des gargouilles qui rejetteront l’eau loin de la façade. Les gargouilles doivent avoir une section suffisamment large pour éviter les risques d’occlusion. Elles doivent aussi avoir un débord d’au moins 50cm pour limiter les Traité de construction en terre, édition Parenthèse
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risques d’éclaboussures sur la façade1. Leur positionnement doit être réfléchi de façon à ce qu’elles ne se retrouvent pas face aux vents dominants. Enfin, un enduit doit être fait sur toute la hauteur du mur à leur niveau. L’étanchéité de ce dispositif doit être très soignée afin d’éviter les infiltrations et l’eau doit être drainée au pied du mur1. c.
Toitures
inclinées
Les toitures inclinées, surtout si elles sont débordantes, sont très efficaces pour protéger les murs de la pluie et du vent. Cependant, même si elles sont bien réalisées, il est nécessaire de prévoir une étanchéité sur le dessus des murs afin de palier à d’éventuelles infiltrations d’eau. Elles doivent être pensées de façon à être autostables pour éviter d’exercer trop de forces sur les murs qui pourraient alors flamber. La réalisation d’un chaînage en tête des murs permettra à la fois d’ancrer la toiture mais aussi de répartir convenablement son poids, comme pour les planchers. Pour ancrer la toiture il est possible de sceller des fers dans un chaînage en béton qui permettra par la suite de fixer la charpente. Pour les descentes d’eau, les mêmes précautions que pour les toitures plates doivent être prises afin de protéger les murs des éclaboussures et du ruissellement.
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IV. L e
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p i s e fa c e a u x r e g l e m e n t a t i o n s
Si le pisé est intéressant d’un point de vue social et écologique, peut-on vraiment respecter les normes actuelles ? Qu’elles soient réglementaires ou même budgétaires. Du point de vue de la réglementation, et même si certaines caractéristiques sont difficiles à évaluer, les diverses constructions contemporaines sont la preuve d’une possibilité. Cependant, la mise en œuvre requiert en général un budget plus élevé. Ce fait est en partie dû à la nécessité de réaliser un ou des ATEX afin de permettre d’assurer un certain nombre de projets. Toutefois, il me semble raisonnable de penser que plus l’on construira en terre, plus le coût de réalisation diminuera. On peut déjà noter une évolution des techniques de mise en œuvre afin d’accélérer le temps de construction et donc le coût de la main d’œuvre. De la même façon des règles professionnelles tendent à s’appliquer dans un futur plus ou moins proche et permettrons, peut-être de pouvoirs se passer d’ATEX. Le pisé n’est pas un bon isolant, mais ses propriétés thermiques restent très intéressantes même si elles sont difficilement calculables. Ainsi, régulièrement les bâtiments peuvent être plus performants que prévus. Ces difficultés de calcul peuvent poser un problème lorsqu’elles nous obligent à isoler un bâtiment en pisé mais de manière plus générale un bâtiment en terre crue. Il est souvent préférable de s’abstenir d’isoler un mur en terre crue, toutefois si cela est vraiment nécessaire certaines règles essentielles sont à respecter. Le premier point à avoir en tête
est la capacité du pisé à laisser passer la vapeur d’eau, par conséquent si l’isolant est sensible à la vapeur d’eau il va se dégrader très rapidement et s’il la bloque, c’est le mur, en s’humidifiant qui va se dégrader très rapidement, ainsi que le confort de vie à l’intérieur de la construction. Il est donc important de proscrire tout type d’isolation pouvant induire une augmentation de l’humidité du mur puisqu’elle mettrait en jeu la solidité de l’ouvrage. Le Cahier HYGROBA n°1 est une étude commandée par le ministère du développement durable visant à mieux comprendre les comportements des murs en terre crue lorsqu’ils sont isolés. Cette étude révèle notamment qu’un mur de pisé brut, sans isolation a un taux d’humidité faible, que le risque de condensation à sa surface est très faible et que sa capacité de séchage en cas d’infiltration est très élevée, tout comme son inertie thermique. Les murs isolés qui ne permettent pas le passage de la vapeur d’eau ont des résultats catastrophiques en cas d’infiltration puisqu’ils ne pourront que très mal sécher et très lentement. Ils sont donc à proscrire. L’isolation par l’extérieur laissant le mur totalement perméable à la vapeur d’eau semble concluant, les résultats n’offrent cependant pas le recul nécessaire pour connaitre les impacts à long terme. Ainsi, en cas de nécessité d’isoler, une isolation par l’extérieur perméable à la vapeur d’eau est préférable puisqu’elle permet de profiter de l’inertie du mur sans compromettre sa stabilité en cas d’infiltrations, contrairement à une isolation par l’intérieur qui ne permet pas 25
de profiter de cette inertie. Ainsi, il peut être préférable de ne pas forcement utiliser le pisé là ou son isolation est vraiment nécessaire mais plutôt d’en profiter là où il peut améliorer le confort thermique par son inertie.
ou est présent le laboratoire CRAterre peux laisser présager de nouvelles études permettant de développer des techniques de construction et de renforcement des structures existante plus poussées.
Un second point pouvant poser problème est la réglementation sismique. Avant tout, il faut bien comprendre que l’ensemble des désordres possibles seront accentués si les matériaux de construction sont de mauvaise qualité ou mal mis en œuvre. C’est pourquoi quelques points se doivent d’être correctement réalisés, avec une attention particulière. Il faut par exemple veiller à bien liaisonner les différents éléments, que ce soit les murs entre eux grâce à des chainages mais aussi les murs aux fondations et aux toits et planchers. La liaison entre les murs et les toits ou planchers doit de préférence privilégier un plus grand nombre d’appuis, suffisamment encastrés dans les murs afin d’y encastrer des poutres de plus petites sections. Le plan doit autant que possible être régulier et symétrique, les excroissances sont autant d’éléments pouvant créer plus de désordre lors de séismes. Enfin des ajouts de chainages horizontaux ainsi que de barres, métalliques ou en bambou dans les murs sont des éléments permettant d’augmenter la résistance de la construction. Il faut noter que peu d’études sur les résultats sismiques des constructions en terre crue ont étaient menées jusqu’à présent, toutefois, l’acquisition d’une table vibrante de grande dimension permettant de reproduire les effets de la plupart des séismes par le laboratoire 3SR avec le soutien de l’ENSAG
Un autre point pouvant poser des problèmes lors de la réalisation est le coût des travaux. En effet, celui-ci est difficilement prévisible car peu de retours sont encore faits sur les réalisations. Dans le cadre d’une auto-construction, ce n’est pas vraiment un problème puisque les coûts élevés sont principalement dus à la main d’œuvre. Le matériau étant lui, très bon marché ou gratuit si l’on utilise la terre du site. À titre de référence, un mur en terre crue met environ 7h de construction du m2 en équivalent heure/ personne, lorsqu’un mur en aggloméré en met 5,1h. Ce temps est toutefois très variable en fonction de l’habitude des ouvriers à exécuter ce type de construction ainsi que du matériel pour le réaliser, un fouloir pneumatique sera plus performant qu’un fouloir manuel pour tasser la terre dans les banches, de la même manière certaines machines permettent de mélanger la terre ou la placer dans les banches beaucoup plus rapidement que si tout est fait à la main. Certaines entreprises comme celle de Nicolas Meunier proposent aussi de préfabriquer les blocs directement sur le chantier et de les assembler par la suite afin de gagner du temps de manutention, notamment dans la mise en place des coffrages et permettre de travailler même si il pleut.
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Conclusion Les terres sont tellement différentes les unes des autres que chacune nécessite une attention particulière ainsi qu’un temps de compréhension afin de déterminer comment bien construire avec elles. Pour des modes de construction plus conventionnels, l’architecte a tendance à faire appel aux autres acteurs de la construction que sont les bureaux d’études et les constructeurs lorsque la conception du projet est déjà bien entamée. Il me semble primordial de réfléchir un projet en terre avec eux dès les premières esquisses. Ainsi il aura plus de chance de moins se heurter aux difficultés liées au respect des réglementations mais aussi l’assurabilité de l’ouvrage. Un projet en terre n’est possible que s’il existe une réelle volonté de la part de tous les acteurs de la construction, architecte, constructeur, bureau d’étude et maitre d’ouvrage. L’étudiant en architecture se doit de se préparer à construire le monde de demain, dans lequel l’énergie mais aussi les matériaux seront de plus en plus rares. Il me faut donc me former à penser ce que peut devenir l’architecture dans une démarche plus soutenable et conviviale en travaillant avec des acteurs locaux, mais aussi leurs savoir-faire ainsi que les matériaux présents sur le site ou dans les abords très proches. Toute cette démarche, que j’ai essayé de montrer dans mon travail n’a pas pour but d’être la seule solution mais plutôt une possibilité de mise en œuvre et de compréhension des principes de bases qui régissent la construction en terre crue.
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B i bl i o g r a p h i e Ouvrages : - GUILLAUD, GRAZ, CORREIRA, MECCA, MILETO, et al. Terra incognita ; découvrir une Europe des architectures de terre. Argumentum ; Culture Lab Éditions, 2009 - GUILLAUD, GRAZ, CORREIRA, MECCA, MILETO, et al. Terra incognita ; préserver une Europe des architectures de terre. Argumentum ; Culture Lab Éditions, 2009 - HOUBEN, GUILLAUD et al. Traité de construction en terre, éditions Parenthèse, 2015 -ROHLEN et ZIEGERT, Construire en terre crue. Paris : éditions le Moniteur, 2013 - ANGER, FONTAINE, et al. Bâtir en terre, du grain de sable à l’architecture. Paris: éditions Belin, 2009 - AA hors-serie Perspectives Durables 2012 Articles : - L’isolation du pisé, pertinence et principes, (http://terre-crue-rhone-alpes.org/site/wp-content/uploads/2015/09/Pise_hygrothermique_.pdf)
- HYGROBA Cahier n°1, (http://lra.toulouse.archi.fr/lra/activites/projets/hygroba/cahier-ndeg1-murs-en-terre-crue/view)
- Mesure du comportement hygrothermique du pisé, Pierre Antoine CHABRIAC, (https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01413611/document)
-Rapport Final : obstacles au développement de la construction en terre crue en France, AsTerre (http://www.cohesion-territoires.gouv.fr/IMG/pdf/dgaln_rapport_obstacles_au_developpement_de_la_ filiere_terre_crue_-_janvier_2013.pdf)
Conferences : -Brève histoire de maison paysanne, Thierry JOFFROY
(https://m.webtv.citechaillot.fr/video/12-construction-terre-france)
-Panorama de l’architecture contemporaine en terre crue en France et des pratiques constructives, Anne-Lyse ANTOINE (https://vimeo.com/188120747) 29
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Iconographie Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14 Figure 15 Figure 16
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Par Gurvan ARNAUD Sous la direction de Mohamed BELMAAZIZ Marie DURAND Isabelle FASSE CALVET Jean-Marc HUEBER Marc-André VELAY-DABAT
« Aujourd’hui, à l’âge de la « sustainability » - du développement durable – ce sont eux qui montrent le chemin. Ce sont eux qui ont l’avance, car, de l’extraordinaire leçon d’observation des architectures vernaculaires ils ont su tirer l’essentiel, le comprendre à travers l’analyse méthodique et scientifique et nous transmettre le message de la modestie devant la réalité de la matière. »
Renzo Piano, Building Workshop