Construire en terre crue - mode d'emploi

CONSTRUIRE UNE ECOLE EN TERRE CRUE Mode d’emploi

Mosquée de Djenné au Mali

POURQUOI CONSTRUIRE EN TERRE CRUE ?

...UN MATERIAU DE CONSTRUCTION DURABLE

Utilisée de manière ancestrale dans la construction, la terre crue est une des ressources les plus disponibles sur terre. On peut observer dans le monde entier des habitations et autres monuments faits de terre crue, répondant aux contraintes spécifiques de leur temps. En effet, les modes de transport n’étant pas les mêmes qu’aujourd’hui, il fut difficile de transporter les matières premières de la zone d’extraction à celle du chantier, c’est pourquoi la terre s’est imposé comme matériau de construction privilégié. Pourquoi ne pas avoir choisi la terre cuite ? Car il faut suffisamment de bois pour la faire cuire, ce qui consomme des ressources que nous voudrions utiliser dans notre projet et qui, de plus, induit des émissions de CO2.

Aujourd’hui encore, la moitié de la population mondiale vit dans un habitat en terre crue. Des architectures comme la mosquée de Djenné au Mali, le Manhattan du désert au Yémen ou encore l’Hopital de Feldkirch en Autriche nous montre que la diversité d’utilisation de la terre crue dans le monde.

La durabilité de ce matériau nous pousse donc à l’utiliser dans notre projet d’école, faisant écho à l’histoire de la construction traditionnelle en terre crue pratiquée en Turquie.

Nous souhaitons sensibiliser les enfants à leur histoire, mais aussi aux enjeux climatiques et énergétiques de notre temps, auxquelles la terre crue répond grâce à ces propriétés naturelles et ses disponibilités locales.

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Comparaison entre pays où l’on retrouve le plus de constructions en terre crue et pays les plus touchés par des risques sismiques

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POURQUOI CONSTRUIRE EN TERRE CRUE ?

...UN MATERIAU ADAPTÉ AUX ENJEUX LOCAUX UNE RESSOURCE LOCALE

DANS UNE ZONE SISMIQUE

L’utilisation de la terre crue pour la construction de bâtiments est vieille de plusieurs milliers d’années. Par ailleurs, les premières constructions de ce type apparaissent en Mésopotamie. Ainsi, on peut dire que construire en terre crue fait partie de l’héritage culturel de la Turquie. Nous voulons préserver cette identité architecturale tout y intégrant une dimension contemporaine d’emploi et d’esthétisme.

La Turquie est installée sur cinq plaques tectoniques différentes, qui font de la région l’une des zones les plus exposées de la planète aux risques sismiques qui a connu de nombreux séismes.

Ce risque nous paraît donc non-négligeable dans la conception de notre projet. La terre crue possède une certaine déformabilité en compression et cisaillement, ce qui en fait un matériau intéressant pour le parasismique. Comme la terre n’a pas une forte résistance en tension, il est possible de l’associer au bois pour construire para-sismiquement, de construire avec des formes adaptées ou encore de construire en pisé avec des contreforts.

La terre crue est donc une ressource disponible localement qui nous permettra de mobiliser une main d’oeuvre locale tout en diminuant considérablement les coûts de transport, à la fois de manière économique et environnementale.

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Emprise gĂŠographique des constructions en terre crue en Turquie

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Emplacement des sĂŠismes rĂŠcents et plaques tectoniques, source : Le Monde

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LE PISÉ, UN MATERIAU ECOLOGIQUE Par sa nature, le matériau n’entre pas dans un cycle de dégénérescence.

LES 4 PRINCIPALES PHASES D’UTILISATION DU PISÉ EXTRACTION

CONSTRUCTION

USAGE

RECYCLAGE

Phase d’extraction: Après avoir décapée la couche de terre végétale, la terre est extraite directement sur le terrain de construction. Elle est employée sans cuisson, ni transformation chimique.

Phase de construction: la terre humide et pulvérulente est transportée pour ensuite être versée dans les coffrage. Elle est étalée en fine couche et compactée afin d’assurer une meilleure stabilité.

Phase d’usage: des protections sont mises en places : soubassement, toitures, afin de protéger le mur en pisé de l’érosion dut à l’eau

Phase de recyclage: la terre n’ayant pas était traité, ni transformée, elle peut être réutilisée pour la construction d’un autre bâtiment, ou bien retourner au sol dont elle provient.

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EXTRACTION ET COMPOSITION DE LA TERRE Terre organique réservée à l’agriculture Autres couches destinées à la construction

Mélange des particules dans la couche superficielle aux matériaux organiques issus de la décomposition du monde vivant

Organique Active

Pierre

Gravier

Limons

Sable

Argile

Liant

Squelette

PROPRIETE DE LA TERRE

Plasticité

Cohésion

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Compactage

QUELLE TERRE CHOISIR ?

- LA TERRE À TORCHIS - LA TERRE À ADOBE - LA TERRE À PISÉ

La terre, en tant que matériau, est issue de l’érosion chimique et mécanique de la roche.

Celle-ci se décompose en particules minérales de taille variable, allant du cailloux aux poudres argileuses.

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LA TERRE A TORCHIS C’est une terre très fine avec peu de graviers, de cailloux et de sable. Elle se colle bien mais des fissures peuvent apparaître au séchage. Pour éviter cette fissuration, de la paille ou du sable peuvent être ajoutés pendant le mélange.

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LA TERRE A ADOBE Elle contient moins de caillous et de graviers que la terre à pisé.

Elle est facile à modeler et à travailler à la main. La proportion de sable permet au matériau de ne pas se fissurer quand il est mis à l’état plastique. On l’utilise principalement en formant des briques d’adobe moulées.

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LA TERRE A PISE Contient un mélange de cailloux, graviers, sables, silts et argile, en proportions équilibrées. C’est un véritable béton naturel, très dur.

L’argile facilite la cohésion et lui ajoute suffisamment de grains pour que le matériau obtenu soit rigide et ne se fissure pas. Dans sa construction, on utilise plutôt un système de coffrage pour obtenir des murs en pisé.

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LE CHOIX D’UNE CONSTRUCTION EN PISÉ

...QUALITES ET INCONVENIENTS

«Le pisé est un procédé d’après lequel on construit les maisons avec de la terre sans la soutenir par aucune pièce de bois, et sans la mélanger de paille ni de bourre. Il consiste à battre, lit par lit, entre des planches, à l’épaisseur des murs ordinaires, de la terre préparée à cet effet. Ainsi battue, elle se lie, prend de la consistance, et forme un mélange homogène qui peut être élevée à toutes les hauteurs données pour les habitations..»

François Cointeraux

SES QUALITÉS Qualités thermiques - régularisation des températures internes grâce à une bonne inertie - en été, les murs épais forment un bon isolant - en hiver, le gonflement de l’argile dû à l’humidité réimperméabilise le mur

Qualités environnementales - ressource inépuisable et qui ne nécessite pas de transformation (économie d’énergie), pas de déchêts - utilisation sur place des terres extraites lors du terrassement Qualités économiques - beaucoup moins onéreux que les matériaux transformés

Conductivité : 0,75 W/m°C Chaleur spécifique ; 900 J/kg°C Capacité thermique : pour un pisé de 2000kg/m3, 1800 kJ/ m3°C

+ Bonne résistance aux incendies + Mur solide et autoporteur grâce à sa masse volumique imQualités accoustiques portante.

- la masse et l’épaisseur du mur + Résistance à la compression forment un bon isolant phonique d’environ 2 MPa (20kg/cm2) 14

SES INCONVÉNIENTS - sensible à la pluie et à l’humidité et au mécanisme gel/dégel - mauvais isolant pour les ouvertures, on préconise des cadres en bois

LA TENEUR EN EAU : ELEMENT FONDAMENTAL - peut absorber jusqu’à 3% de son poids en vapeur d’eau (évolution de sa teneur en eau de 4% à 7%, ce qui permet d’avoir une inertie « hydrique « non négligeable en ce qui concerne le confort) - évite le manque d’humidité qui provoque des problèmes oculaires, inflammatoires et respiratoires.

LE TEST DE LA BOULE

1

2

3

HUMIDE/COMPACTE : Pisé PLASTIQUE/ TASSE : Bauge, Torchis, Adobe VISQUEUX/LIQUIDE : Enduit et Mortier 15

1

Trop sèche

2

Bonne humidité

3

Trop humide

LE COFFRAGE

PHASE COMPLEXE DU PISÉ La banche, ou coffrage est indispensable pour la construction en pisé.

On distingue deux types, les coffrages traditionnels et les coffrage plus modernes à fouloir pneumatique.

La terre est coulée à l‘intérieur, puis compactée.

Le coffrage traditionnel (Banche) Une fois extraite du sol, la terre est versée dans un coffrage en bois grâce à des sauts. Les planches du coffrage sont renforcées par des chevrons, maintenant par de solides traverses appelées clées afin de résister à la poussée horizontale de la terre pendant la compaction. L’intérieur est rabotté avec un pissoir afin afin d’obtenir un mur lisse. Lorsque le coffrage est plein, il est déplacé à l’horizontal le long du mur.

5 4

90

6

50

3

1

Banche

2

Clé

3

5

Montant Joug Coin

6

Renvoi

4

1

2

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Le coffrage moderne : coffrage grimpant avec fouloir pneumatique Le coffrage à fouloir pneumatique fait partie des grandes évolutions issus de l’industrie du béton. Impact de sa fréquence est de 700 coups par minutes, ce qui permet une plus grande précision et rapidité. Cette rapidité est assurée par une progression verticale, plus efficace que la progression horizontale traditionnelle. C’est ce mode de coffrage que nous souhaitons utiliser.

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10

LES ETAPES DE COMPACTAGE L’étape de compactage est la plus importante pour la résistance du mur.

Pendant cette phase, les poussées horizontales sont très importantes, elle nécessite donc que les coffrages soient conçus pour répondre à cette pression.

3

1

- Une partie des efforts de tassement disparaît dans les coffrages

- Nécessité de fines couches pour mieux compacter - Lignes horizontales correspondant aux couches compactées

2

4 - Très dense et compacté en eau en haut - Moins dense et contenant de l’air à la base

- Bas de la couche, toujours moins tassé

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SOLUTIONS AUX INCONVENIENTS DU PISÉ

...SENSIBILITÉ À L’HUMIDITÉ - Stagnation d’eau sur les surfaces horizontales

Chapeau Protection

Sillon destructeur

Soubassement

- Le soubassement Protège des éclaboussures et des remontées d’eau par capilarité Cas de notre projet :

Géotextile Epaisseur 0,55mm Gabion Béton

Zoom

Soubassement et dalle béton, recouvert de gabion. Le mur en pisé vient s’appuyer sur ces élements. Le gabion, en plus d’être peu coûteux, est facilement agencable et détournable. Il a de bonnes propriétés phoniques et environnementales.

Le géotextile permet de former une couche protectrice entre les deux matériaux, très différents par leur granulométrie. Ainsi il permet à chacun de conserver leurs propriétés.

Ce type de produit est facile à mettre en oeuvre, peu couteux. Il permet de séparer sans empecher la circulation des fluides.

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- La toiture

Pendant la phase de construction, la toiture doit être rapidement montée et avec peu d’interruption. S’il pleut, le haut des murs doivent être bien protégés.

Il faut toujours prévoir une défaillance et prévoir une protection permanente pour le haut des murs. La pente doit être calculée de manière à ne pas causer de problème de drainage de l’eau et d’infiltration.

Chapeau depassant de 1 m

CHARGES ET POUSSÉE Afin d’assurer une stabilité obtimum de la toiture, il faut supprimer ou reprendre les efforts horizontaux. Ces derniers peuvent entrainer des fissures ou des flambements. Cela passe par une répartition uniforme des charges sur les chainages et un renforcement des pignons de contructions des murs.

L’ANCRAGE DE LA TOITURE

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L’ancrage des toitures inclinées est indispensable pour empêcher les risques de déformation de la toiture et le soulèvement dut aux vents forts.

Les solutions doivent être solides et bien dimensionnées. Les toitures doivent être accrochées au mur de façade, les cadrage en bois qui encercle le pisé sont une bonne solution à ces problèmes d‘ancrage.

SOLUTIONS AUX INCONVENIENTS DU PISÉ

...L’ISOLATION

- L’isolant : enduit de chaux Isoler le mur par un système d’isolation collée au mur en pisé, tout en offrant les mêmes qualités perspirantes (thermiques et phoniques) que le mur pour ne pas perturber les échanges d’humidité et éviter les phénomènes de points de rosée.

Pour éviter les problèmes de condensation, l’isolant doit être en contact direct et continu avec le mur, tout en ayant un fort pouvoir de capilarité et de perspiration.

- Le type de terre pour l’enduit Il est nécessaire d’avoir une isolation compatible avec le matériau. Dans ce cas, nous avons choisi de la chaux mélangée à de la fibre telle que le chanvre.

La terre à enduit ne contient ni cailloux, ni graviers. L’argile, le sable et le silts sont en quantités équilibrées. La présence du sable en quantité importante permet d’éviter la fissuration même si la terre est mélangée avec beaucoup d’eau.

La terre est mise en oeuvre à l’état visqueux.

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- L’érosion des angles TECHNIQUES DE RENFORCEMENT

Technique du filet

Il est important d’assurer une bonne liaison structurelle entre les murs et les angles, afin d’obtenir une bonne stabilité de l’ouvrage.

Pour le pisé, l’angle est harpé des deux cotés. Ainsi, il est coffré d’une seule pièce avec un coffrager spécial en L. L’érosion est d’autant plus importante à cet endroit que l’on utilise une technique Technique de la brique de renforcement en déposant un filet de chaux de part et d’autres de l’angle.

- Cerclage du pisé CADRANT EN BOIS LAMELLE-COLLE Pour assurer la stabilité et pour permettre l’ancrage de la toiture et le bon fonctionnement des ouvertures, il est nécessaire de consolider le mur en pisé avec des planches de bois.

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REFERENCES ARCHITECTURALES

UNE CONSTRUCTION TRADITIONNELLE QUI SE MODERNISE - Boris BOUCHET, Espace rural de proximité à Marsac-en-Livradrois (2013) Le volume simple superpose un niveau en bois au socle en pisé, le plan en L laissant un jardin et un parking à l’arrière et une petite place plantée, surlargeur de la traverse, devant le commerce et l’entrée des locaux de santé. Entre rue et jardin, le projet est marqué par l’opposition de registre entre les façades Est et Ouest. A l’arrière, posé sur le grand mur en pisé au dos du commerce, des cadres épais, massifs, en bois matérialisent des cadrages de vue sur l’église du village et les monts du Forez. Sur la place, la façade en bois est un ensemble de grandes traverses verticales et ajourées formant des filtres assurant l’équilibre entre intimité et lumière pour les salles d’attente.

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- Martin RAUCH, Hopital régional de Feldkirch en Autriche (1992) Le sculpteur et céramiste allemand, Martin Rauch a donné une autre dimension à la texture et à la technique du pisé. L’hôpital régionale de Feldkirch en Autriche, s’est vu investi par une oeuvre d’art monumentale : un mur courbe de 133 m de longueur, 6 mètre de haut et de 35 cm d’épaisseur, décorant le vestibule.

Ce mur est placé derrière une serre, le protégeant des attaques extérieures, il agit comme un régulateur thermique. En été, le surplus de chaleur est limitée par les persiennes métalliques placées derrière la surface vitrée de la serre et par la ventilation. En hiver, la chaleur du rayonnement solaire est stockée dans le sol et dans le mur.

L’artiste a souhaité mettre en valeur la texture horizontale des lignes du pisé, en compactant des couches de terre de couleurs nuancées. Le mur prend l’aspect d’une roche sédimentaire renvoyant au cycle géologique de la matière minérale.

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- ENSA Grenoble, Solar décathlon (2010) Le slogan «Low tech - high tech», résume parfaitement le principe de basse consommation énergétique. Cette maison de 75 m2 n’exploite que le soleil comme source d’énergie. Ce projet répond aux problématiques de construire en terre crue dans des régions froides et tempérées, en associant un matériau isolant. La terre amortie les variations thermiques extérieure dut à son inertie.

L’isolant empêche la chaleur de sortir.

L’idée était d’utiliser la terre crue pour ses fonctions régulatrices des écarts de température entre le jour et la nuit, en l’associant à des matériaux isolants et des dispositifs captant l’énergie solaire.

Principe 1 - Un noyau centrale préfabriqué en terre nommé «core» est destinée à accueillir toutes les machineries et les fluides de la maison.

2 - L’enveloppe thermique nommée «skin» est associée à des matériaux isolants à la terre, qui écrête les pics de températures entre le jour et la nuit.

3 - Le «shell» ou bouclier protecteur et capteur d’énergie solaire vient recouvrir l’enveloppe thermique.

Ce principe de construction offre un bâtiment à énergie zéro. Les dispositifs mobiles mis en place, modulent la lumière et la façonnent au gré de l’habitant, afin d’assurer un confort climatique optimale.

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P6 - Une ĂŠcole Ă Gaziantep

Pascal Gontier / Jean-Elie Tanguy Anne Lemieuvre Camille Lemonnier Johanna Mattsson