carnet bilan final pierre

A GAI 10 O2/ 22/ 2/10 0 26/

Module pierre bilan collectif

maison ĂŠconome

presentation de la construction pierre

conclusion

taille de pierre

visites

chanvre

chantier

sommaire

Dans le cadre de la première année de Master en studio « Architecture, Environnement et Cultures Constructives », nous avons grâce à des visites, à des cours théoriques, et à des expérimentations d’une semaine aux Grands Ateliers de L’Isle d’Abeau, pu avoir une approche riche en découvertes du matériau Pierre.

Encadrés par Elisabeth Polzella, architecte associé au sein de l’agence Perraudin Architectes, nous nous sommes d’abord rendus dans une carrière de pierre dans le Gard, et avons pu visiter deux projets réalisés par l’agence : un centre de formation des apprentis à Marguerittes ainsi qu’un chai viticole à Solan.

Ensuite, de retour à l’école nous avons commencé à concevoir un projet de petite habitation que nous avons poursuivi et finalement construit en atelier.

Aujourd’hui, et depuis une quinzaine d’années, la pierre sous forme de bloc de 210 x 105 x 50 cm (dimensions variables selon les carrières) connaît une part grandissante dans son utilisation en architecture. En effet, elle dispose de grandes qualités qui sont propres à son utilisation : un matériau local et français disponible en quantité, un aspect brut noble et élégant, une mise en œuvre rapide et simple, une forte inertie thermique due à la masse du matériau, une conception architecturale pensée comme un jeu de Lego, un dimensionnement du bloc adapté aux standards du logement, Toutes ces caractéristiques particulières ne peuvent être délaissées par les architectes, mais en France trop peu nombreux sont ceux qui exploitent le potentiel de la pierre du Gard.

A travers ce bilan du module Pierre, que nous avons mené durant le mois de février 2010, nous allons retranscrire notre travail ainsi que toutes les découvertes et surprises que nous avons rencontré dans notre apprentissage.

introduction

1/presentation de la construction pierre

L'agence Perraudin Architectes a été créée en 1980. Président et fondateur de l’association Académie de la Pierre et avec une équipe d’architectes, son agence s’intéresse à une architecture soucieuse des problèmes environnementaux, en se préoccupent des processus de production d’un bâtiment et des matériaux utilisés.

L’équipe poursuit inlassablement ses recherches sur la voie de solutions pour l’amélioration et la conservation de conditions de vie sur terre ; au risque de poursuivre des voies singulières, comme celle d’utiliser des matériaux comme la pierre massive.

Au dessous, quelques-uns des projets développés par l’agence.

Perraudin architectes

1//presentation de la construction pierre

carrière de Vers//30

2/visites

Les pierres calcaires des carrières de la commune de Montalieu, Isère.

Montalieu se situe au nord de l’Isère, a 60km à l’est de lyon et à 70 km à l’ouest de Chambéry.

Le sous sol de cette commune est constitué d'un immense gisement de calcaire propice à la taille, en raison de sa dureté et de la régularité de son grain.

Ce gisement s'étend aussi dans le département voisin de l'Ain. C'est pourquoi la pierre de Montalieu et Porcieu est plus connue sous le nom de pierre de Villebois. L'exploitation de ce gisement est ancienne ; en effet la pierre de Villebois aurait servi à bâtir les piles du pont de la Guillotière datant du XII ème siècle.

carrière de Montalieu//38

2//visites

L'extraction en roche massive.

Dans le cas d’un gisement compact, l’extraction des roches nécessite l’emploi d’explosifs. Les tirs de mines sont réalisés par des spécialistes (les mineurs « boutefeux ») et aujourd’hui optimisés par ajustement d’un plan de tir d’une très grande précision.

Les tirs de mines provoquent le foisonnement d’une grande quantité de matériaux (jusqu’à plusieurs dizaines de milliers de tonnes de roche par opération).

Les fragments (dont les plus importants peuvent être réduits sur place) sont chargés et acheminés vers la zone de traitement.

Disposition des explosifs et plan de tir.

Les explosifs, d'une nature et d'une puissance adaptés, sont disposés en colonnes dans des trous réalisés par forage et correspondant à la hauteur de roche à abattre.

Des détonateurs électriques, placés en fonds de trous, sont réglés avec des micro-retards, les charges peuvent être mono ou bi-étagées - autant de paramètres qui permettent d'échelonner et de coordonner le déclenchement des ondes de choc pour en répartir et en optimiser l'impact. Le bourrage constitué en haut de colonne empêche la libération verticale des gaz.

carrière de Montalieu//38

2//visites

Le traitement des blocs de pierre. (tof 1, tof 2, tof 6, tof 7) • Reprise : Une pelle hydraulique ou un chargeur à pneu récupère la roche abattue et la charge dans un engin de transport.

• Roulage : Un engin, plus rarement un convoyeur à bande, achemine les matériaux grossiers jusqu'à l'installation de traitement.

• HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Concassage" \o "Concassage" Concassage primaire : Les matériaux grossiers sont cassés par une action mécanique directe, par exemple la fermeture de deux machoires verticales ou la projection violente sur un écran métallique. On cherche généralement à obtenir des matériaux allant de 0 à 250 mm.

• Coupure des Blocs : Les blocs sont en suite coupés horizontalement en blocs de différents dimensions.

carrière de Montalieu//38

2//visites

Visite du CFA de Nîmes Marguerittes Nous avons visité le centre de Formation des Apprentis de Nîmes Marguerittes construit entièrement en pierres de Vers/Pont du Gard.

Le projet s’inspire de la façon dont les camps romains étaient construits. On trouve donc plusieurs bâtiments répartis sur une base carrée séparés par des allées non couvertes plantées d’oliviers.

Les murs du bâtiment sont constitués de pierres retaillées à 50cm d’épaisseur, doublées par un isolant pour des questions de norme.

Ce bâtiment était intéressant à visiter puisqu’il a été construit en 1999. On peut donc voir la façon dont les pierres ont évolué au cours de ces dix ans.

Nous avons visité ce bâtiment juste après la carrière et nous avons pu voir la façon dont on peut mettre en œuvre les pierres que nous avions vues précédemment. source : www.perraudinarchitectes.com

CFA à Marguerittes//30

2///visites

Programme : chai viticole, atelier de préparation, stockage Maîtrise d’ouvrage : communauté religieuse de Solan Surfaces : 2 000 m².

Le projet de Solan réussit à combiner l’échelle monumentale avec l’échelle domestique : la production du vin en grande quantité avoisine l’atelier de production de confitures, d’encens, le séchoir à fruits, les petites unités de travail en groupe et un espace d’accueil pour les vendangeurs. Le même matériau, le même langage se trouve également approprié à la grande qu’à la petite échelle.

A cette robustesse rapporté à l’échelle vient s’ajouter la flexibilité de l’emploi, car tel qu’on peut le voir sur les images, à coté des activités agricoles, viticoles et plus largement alimentaires peuvent s’ajouter des événements culturels, accueillis sous le même toit.

Le module de pierre utilisé rejoint par ses dimensions individuelles la taille humaine, pendant que par l’assemblage il s’élance vers l’échelle monumentale.

D’où aussi une de ses limitations : la pureté du concept se marie difficilement avec les rigueurs du climat : la pierre apparente autant à l’extérieur qu’à l’intérieur exclue l’utilisation d’un isolant, les vitrages sont souvent simples, avec des menuiseries à basse performance thermique, les solutions de chauffage sont ponctuelles et sans intégration réelle avec le projet architectural.

Une autre particularité du projet est sa réalisation en auto-construction : la priorité a été de réduire autant que possible le budget, tout en restant flexible sur le temps de construction.

Une conséquence de cette démarche est une vision plus informelle du fonctionnement du bâtiment, qui exclut la présence des ingénieurs et de leurs calculs thermiques au profit du confort thermique ressenti. Avec les limites que cela implique, quand il s’agit de trancher entre deux visions subjectives d’une même réalité, et sans pouvoir avoir recours à une autorité extérieure.

En conclusion, la joie de religieuses et leur fierté pendant la visite du chai sont une preuve de son succès.

Cave Monastère de Solan//30

2////visites

Cave Monastère de Solan//30

2////visites

Cave Monastère de Solan//30

2////visites

Halle médiévale//Crémieu//38

2/////visites

L’arc en anse de panier L’arc plein cintre

L’arc brisé

La croisée d’ogive

Les arcs

L’arc outrepassé

les arcs

3/taille de pierres

Les instruments du tracé règle graduée, équerre, compas, crayon, cordeau à tracer (cordelette imprégnée de poudre de craie colorée), pointe à tracer

PIERRE TENDRE (Gard)PIERRE DURE taillée à la taillée au ciseau disqueuse

Les outils de la pose - des cales en bois de 1 cm x 8 ou 5 mm d'épaisseur, des coins en bois

- le cintres en bois (gabarit en bois utilisé pour soutenir un arc ou une voûte jusqu’à ce que toutes les pierres soient posées, ils sont posés sur des coins en bois pour être retirés facilement)

Ciseaux, gradine, chasse, pointe, massette, chemin de fer, boucharde, équerre, disqueuse (pour les initiés !)

les outils

3//taille de pierres

Phase 1 : Tracé de l’épure au sol Détail du tracé au sol (p=portée) : 1- On détermine la hauteur minimale de la plate-bande 2- On divise la base de la platebande en un nombre impair de claveaux (Thalès) Attention, il faut prendre en compte les dimensions de la pierre pour déterminer le nombre de divisions !!

3- Tracé des claveaux

Phase 2 : Tracé et taille du claveau Tracé du claveau sur le bloc de pierre : - forme de la pierre tracée sur un calque (d’après l’épure) puis reportée sur une face de la pierre - contour du calque gravé sur le bloc avec une pointe à tracer - traits prolongés sur toutes les faces de la pierre en s’assurant du bon équerrage- traçage sur la face arrière, prenant garde que les verticales correspondent bien

Taille du claveau : - arrêtes dégagées au ciseau en suivant le tracé sur la pierre. Ceci permet de préserver la géométrie de la pierre.

- on enlève les gros éléments à la chasse puis on continue une taille grossière avec la gradine afin d’enlever le plus de matière.

- taille de précision au le ciseau - finition au chemin de fer Difficultés : vérifier sans cesse l’équerrage, faire des faces planes, être précis dans les redents de la pierre (comme les crossettes), se servir du bon outil.

savoir-faire, la plate-bande

3//taille de pierres

Phase 3 : Montage de la plate-bande - un gabarit horizontal est construit sous la plate bande, posé sur des cales et des coins en bois - les pierres sont posées sur le gabarit, puis les cales sont enlevées.

- il est nécessaire de charger les sommiers pour compenser les poussées de la plate-bande vers l’extérieur

montage de la plate-bande

3//taille de pierres

manipulation des petites briques Afin de manipuler facilement les éléments de construction dont nous allions disposer, et ceci sans passer directement à la modélisation 3D, nous avions à disposition des briques en bois au 1/100°. Cela nous a permis de mieux appréhender les différentes possibilités d'assemblage et de se confronter aux règles générales de la construction en pierre.

regles d’empilement/ traitement des angles HAUTEUR MAXIMALE AUTORISÉE: 3,15M 3 pierres horizontales 1 verticale+2horizontales Pour une meilleur rigidité de l'ensemble, il est préférable de croiser les pierres au niveau des angles.

TRAITEMENT DES PORTES-A-FAUX:1/4 de la pierre

manipulation et constraintes

4/maison econome

Poursuite en 4 groupes, manipulation avec des briques au 1/10 Nous avons développé 4 familles de projets ayant chacune des caractéristiques différentes tant au niveau des volumétries que dans les dispositions des pierres.

Cette exercice nous a permis de cerner plusieurs choses;

les espaces; l'échelle du 1/10 permet de mieux visionner les volumes produits, de ce fait les espaces proposés antérieurement en petites briques ont beaucoup évolué, ils se sont agrandi.

le poids; la manipulation de ces briques à ajouté la notion du poids des pierres que nous allions mettre en œuvre. On s'est rendu compte que des mise en place que nous nous sommes s'est permis ( mise en équilibre,porte à faux...) avec les petites briques au départ, ne marchait pas quand nous avons voulu les tester avec les brique au 1/10, vu le poids des éléments.

manipulations briques 1/10

4//maison econome

Il propose un jeu sur les dispositions verticales et horizontale formant un volume proposant plusieurs espaces intĂŠrieurs et extĂŠrieurs, et des variations de hauteurs plus ou moins grande.

Projet 1

4//maison econome

Proposition d’un long volume rectangulaire avec deux blocs fermés de part et d’autre, reliés par un corridor jouant sur la pose des pierres verticales. Cela forme un espace assez vaste.

Projet 2

4//maison econome

Volume plus ou moins carrĂŠ, avec un espace assez grand, expĂŠrimentant la pose des pierres dans les deux sens afin de multiplier les effets visuels.

Projet 3

4//maison econome

Volumétrie importante, proposant deux espaces séparés par une traversée, restant sur des petites hauteur sauf pour une façade ou une variation de hauteur est mise en place. On observe une tendance forte pour la disposition à la verticale des pierres.

Projet 4

4//maison econome

Ce projet de logement économique d'une surface de 74 m” conception bioclimatique :

est organisé selon une

Les espaces de vie s'ouvrent largement au sud tandis au nord, que les espaces de nuit et les services font office de tampon.

Une bande active articulant les espaces de vie et de nuit est insérée dans l‚épaisseur de 110 cm des modules de pierres massives intégrant les différents services support au logement (WC, équipement SDB; rangement...).

L‚un des enjeux majeurs a été de tirer le meilleur parti des pierres disponibles pour avoir un calepinage optimal tout en libérant des grandes surfaces de vie.

Dans un deuxième temps, le projet a été réaménagé aux grands ateliers, le ramenant à une surface de 50 m”, cloisonnant plus fortement les espaces intérieurs tout en intégrant une pergola au logement.

choix d’un projet

4///maison econome

choix d’un projet

4///maison econome

choix d’un projet

4///maison econome

L’envol Le profil de la toiture a été choisi de manière à rendre la structure plus légère ; celle-ci fend l'air comme pourrait le faire une aile d'avion.

Le contraste entre la toiture légère et et la pierre lourde est ainsi amplifié.

L'un met en valeur l'autre.

Il a aussi été choisi de décoller la toiture des pierres, pour aller dans ce sens, mais aussi pour rendre le volume du salon plus généreux et pour permettre à la lumière de rentrer côté Sud et Nord.

Le choix de la double courbure vient du matériel disponible aux G.A.Ï.A. (des tasseaux de section 5 x 2,5 cm). La structure plus résistante du fait de sa forme absorbe plus facilement les efforts extérieurs et admet donc d'être composée de tasseaux.

approfondissement du projet

4////maison econome

Montage Le tout (fermettes+couverture+fixations) à été assemblé au sol puis fixé ensuite sur la maison. Il a fallut consolider temporairement la structure pour le transport. (j'ai pas de photo du montage donc si vous en avez...)

- Les fixations aux pierres n'ont pas été réfléchis (le tout à juste été posé) (photo 2) - La toiture ajouré côté Nord et Sud ne fonctionne pas très bien. Les tasseaux ne sont pas assez serrés. (photo 1) - La toiture devait être un volume bien défini, avec une couverture OSB sur le dessus et de la toile ferrari au dessous. Finalement il a été décidé de laisser la structure apparente en ne mettant pas de toile en sous face.

approfondissement du projet

4////maison econome

toiture plate

approfondissement du projet

4/////maison econome

Le tracĂŠ en utilisant pitagore.

4 3

La pince prend la pierre au milieu.

5

pose des pierres

5/chantier

toiture plate 1- fixation de poutres en bordures à l’axe des blocs de pierre, puis fixation des tasseaux pour pouvoir emboiter les solives dessus.

2 - mise en place des solives avec entraxe variable selon ce qu’elles supportent: blocs de chanvre, petites briques ou plaques d’OSB. 3 - placement des plaques OSB en toiture.

4 - les briques sont posées comme échantillon sur une portion de toiture.

5 - puis les blocs de chanvre.

6 - et enfin l’isolation est installée sur les plaques OSB.

mise en oeuvre toiture

5//chantier

toiture plate 7 - des ouvertures zénithales sont intégrées à la toiture sous forme de fenêtres caissons en plaques d’OSB. 8 - la pergola centrale est mise en place par l’addition successive de solives sur les poutres de bordure. Aucune couverture, elle restera ajourée.

mise en oeuvre toiture

5//chantier

finitions

5///chantier

Intervenants : CHANVRIBLOC et TRADICAL BCB (chaux aérienne) Ainsi que Bernard, un compagnon maçon.

Les conférences sur le chanvre nous ont permis de s’ouvrir sur un nouveau matériau connu pour ses qualités isolantes. Malgré l’approche plutôt commerciale (et peut-être pas assez technique), nous avons pu voir différentes possibilités du chanvre.

Il existe sous différentes formes, en fibre volatile (A) ou en brique compressée (B). Il s’utilise donc de différentes manières, pour faire un béton de chanvre lorsqu’il est mélangé avec de la chaux, ou simplement en enduit.

Les briques de chanvre, ou le projeté de chanvre, permettent de faire une sur-isolation dans la rénovation (intérieure ou extérieure) ou le remplissage dans une structure bois (C) à l’aide de joints à la chaux (surtout pas avec du ciment). Il permet également de faire des cloisons intérieures avec de bonnes qualités acoustiques. (D) Il n’a absolument pas de qualité structurelle, la brique n’est pas porteuse.

Le chanvre peut s’utiliser aussi bien sur les murs qu’en toiture ou en plancher.

Ce matériau a de grandes propriétés thermiques, il permet une enveloppe continue sans rupture thermique et a un lambda plutôt faible (0,07).

Il réagit très bien à l’humidité, étanche et respirant à la fois. On n’a plus besoin ni de pare-pluie ni de pare-vapeur (à prioris…)

Il a également une très bonne résistance au feu.

Il s’agit également d’un matériau très élastique, ce qui permet une certaine malléabilité mais des défauts de stabilités (ou de fixation d’étagère) Malgré ces bonnes performances, le chanvre a un coût plutôt élevé, jusqu’à 20% plus cher qu’une construction traditionnelle. On peut compter 70€/m² de matière et 50€/m² pour la pose, soit environ 120 €/m². Cette utilisation s’inscrit donc dans une démarche complète, avec la volonté d’utiliser ce matériau. Pour la réalisation d’une maison, l’exploitation de chanvre représente environ un hectare.

L’utilisation de chanvre s’accompagne de l’utilisation de la chaux, matériau

très employé avant, mais dont le savoir faire et la production ont petit à petit disparu des constructions. On la voit réapparaître aujourd’hui.

- résistance thermique - résistance au feu - bonne propriété acoustique - rapidité de montage et de remplissage - résistance mécanique (non porteur, et on peut pas fixer d’étagères) - coûteux

conférences

6/Le chanvre

Intervenants : compagnons maçons et bob le maçon. Archi et apprentis

E

F

I

J

Les conférences se sont accompagnées d’une expérimentation directe sur le chantier avec des artisans maçons. Des coffrages ont été réalisés pour accueillir des murs en béton de chanvre. (E). Cette réalisation a permis de créer un bar.

(F) Plusieurs cloisons entre les pierres de la tranche intérieure ont été construites.

Cela a permis de créer concrètement certains espaces intérieurs de la maison.

Le calpinage est dessiné à l’avance. (Yolaine doit vous envoyer un croquis du calpinage) Le montage est plutôt rapide, avec l’utilisation de la chaux en mortier.(G montage et H montage et I mur fini) La stabilité n’est pas assurée tant que le mortier n’est pas sec, le matériau reste plutôt élastique. (I bis joint) G

H

I’

mise en oeuvre: cloisons

6/Le chanvre

Le chanvre et la chaux ont également été expérimentés en enduit sur la façade Nord, avec différentes finitions : lisse ou « à l’éponge ». Sur deux finitions, le chanvre restait apparent, tandis que sur la troisième, seule la couleur de la chaux ressortait.(J, K) (matière : L,M, N si tu as la place)

L

M

N

J

K

mise en oeuvre: enduits

6/Le chanvre

La quatrième expérience a été de poser des briques de chanvre en toiture.

Dans un souci de cohérence, les briques ont été recoupées dans l’épaisseur (et dans la largeur pour le calpinage) permettant ainsi de ne pas dépasser de l’épaisseur de la charpente. (O découpe ; P pose) Par conséquent, la solidité n’a pas été assurée car lors du sciage de la brique, la compression donnée pour son maintien a disparu. Pour cette expérience, il aurait peut-être été judicieux de poser en sous face une plaque d’OSB.

O

Rapide à monter Expérimentation des différents procédés de mises en œuvre.

Qualité de rendu textural plutôt bonne (chacun ses goûts) ∼ odeur, ça sent bon ou mauvais ?

Matériau plutôt fragile

P

mise en oeuvre: toiture

6/Le chanvre

7/conclusion