Soutenance mémoire
Baies
Les points de vigilance associés aux baies (hors phénomènes dus à l’eau, traités au point « fenêtres » dans la partie « façades ») sont principalement de deux types : l’ancrage des menuiseries et les risques de mouvements dus aux concentrations d’efforts et aux variations dimensionnelles du mur lors de son séchage initial. Différentes recommandations permettent de limiter les pathologies au droit des baies.
Il convient tout d’abord de bien dimensionner les pleins et les vides des façades. Le bâti traditionnel en terre crue présente généralement des baies alignées horizontalement et verticalement. Les Recommandations pour la conception des bâtiments du Village Terre**donnent quelques valeurs indicatives de dimensionnement pour les façades en terre crue ainsi percées de baies rectangulaires, toutes techniques confondues. Tout d’abord, la surface cumulée des baies d’une façade doit être inférieure au tiers de la surface pleine de mur. La longueur cumulée des ouvertures doit par ailleurs rester inférieure au tiers de la longueur du mur. Les trumeaux ont une largeur minimale de 65 centimètres pour les murs non-porteurs et de 1 mètre pour les porteurs. Ils sont également toujours plus larges que l’épaisseur du mur. Et finalement, les percements sont éloignés des angles, placés à plus d’1 mètre de l’about. Nous verrons plus loin que la typologie des murs-trumeaux permet de s’affranchir de ces règles spécifiques aux percements traditionnels édictées dans cet ouvrage.
Outre le bon dimensionnement des pleins et des vides, une bonne transmission et répartition des charges au niveau du linteau et de l’allège permettent de limiter les pathologies. On trouve dans l’architecture vernaculaire des baies sans linteau de portée inférieure à 60 cm pour la bauge et à 40 cm pour le pisé.
Pour des portées plus grandes, un arc ou un linteau est prévu.
Si les arcs peuvent être réalisés en terre crue, généralement à l’aide de briques, un autre matériau est préféré pour le linteau qui doit bien reprendre les efforts de flexion (bois, métal, pierre naturelle, béton de ciment armé). Augmenter sa longueur d’appui de part et d’autre de la baie permet de répartir au mieux les efforts et de limiter les tassements différentiels.
Un détail architectural spécifique pourra être pensé au niveau du linteau et de l’allège pour anticiper le risque de fissures dues aux tassements différentiels mais aussi au retrait de séchage du mur. La réalisation de joints de mouvements verticaux dès la mise en œuvre permet de diriger la fissuration. Ceux-ci, pour être efficaces, doivent traverser toute l’épaisseur de la paroi.
L’allège ou le linteau peut être placée en retrait de manière à masquer le joint ou la fissuration dans un angle rentrant. Cette contrainte devient l’opportunité d’un détail à dessiner.
Avec l’évolution des performances des matériaux et de nos manières d’habiter, les parois massives percées de petites ouvertures ont laissé place à des superstructures plus légères. La typologie du mur-trumeau permet d’agrandir les ouvertures limitées dans la conception traditionnelle du mur percé et d’apporter ainsi plus de lumière naturelle dans un bâtiment à l’esthétique plus contemporaine. Les baies toute hauteur solutionnent par ailleurs le problème des fissures aux angles des baies. Ces murs-trumeaux peuvent être auto-stables, prenant des formes de L, U, T,H, ou stabilisés au moyen de chaînages.
Les piédroits qui doivent reprendre des charges plus importantes que le mur courant sont généralement renforcés à l’aide de matériaux plus résistants ou stabilisés. Cette stratégie permet par ailleurs d’ancrer aisément les menuiseries au mur. Il est ainsi courant de trouver des jambages en bois, en briques cuites, en pierre ou en béton de ciment armé. Le Traité de construction en terre* préconise de harper les jambages maçonnés aux murs.
La différence de dureté et de variations dimensionnelles (notamment lors du séchage) peut cependant générer des fissures et une érosion différentielle. C’est pourquoi certains praticiens conseillent plutôt d’éviter l’harpage de matériaux différents, lui préférant une juxtaposition ou un empilement net.
Si les piédroits ne nécessitent pas de renforcement d’un point de vue structurel, pour des portées réduites par exemple, d’autres options d’ancrage des menuiseries sont possibles. Tout d’abord, des pré-cadres peuvent être mis en place avant la réalisation de la maçonnerie avec des pattes d’ancrage noyées en montant dans les joints. Un pré-cadre rigide dans un mur en terre peut cependant provoquer des fissures obliques partant des angles.
Pour les éviter, outre les joints de mouvement déjà évoqués au niveau du linteau, il convient de prévoir un espace entre le cadre et le linteau pour permettre au mur de réaliser son retrait vertical.
Le Manuel de construction : La maçonnerie en terre crue* conseille de prévoir un espace de 5 mm au-dessus d’une baie de porte dans un mur en BTC.
Une autre option, entre autres pour ancrer des menuiseries plus sollicitées, est d’intégrer des pièces d’ancrage au mur. Cellesci sont couramment réalisées en bois ou en béton de ciment.
Pour les parois maçonnées en BTC, les blocs en U permettent de sceller les ancrages dans le béton de ciment tout en conservant la continuité du rendu en façade. Ces réservations peuvent être bétonnées en montant si les cadres sont déjà placés, ou une fois la maçonnerie terminée dans le cas contraire. Elles sont alors comblées de sable mouillé lors du montage de la maçonnerie.
Une des deux ailes latérales du bloc U est ensuite délicatement cassée et le sable ôté. Les pattes de scellement peuvent finalement être placées avec la menuiserie et bétonnées. Il est important d’anticiper le placement de ces pièces d’ancrage, surtout si la maçonnerie est destinée à rester apparente. La démolition nécessaire à l’intégration d’éléments d’ancrage après mise en œuvre du mur laisserait des reprises inesthétiques.
Façades
Abords
La mise en œuvre courante aujourd’hui d’un soubassement et d’une barrière capillaire permet d’écarter les risques principaux de remontées capillaires. Le traitement adéquat des abords, capital pour les constructions vernaculaires, mérite tout de même d’être évoqué ici.
Pour éviter la stagnation d’eau ou un sol longuement détrempé aux abords de la construction, ceux-ci sont tout d’abord efficacement drainés, dans le respect des règles de l’art et notamment du NF DTU 20.1.* Toute stagnation d’eau en pied de mur en terre doit être évitée, même temporairement sur la durée de travaux.
L’idéal est ensuite d’éviter les revêtements étanches, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur des constructions. Ceux-ci ne laissent d’autre chemin d’évacuation à l’eau présente dans le sol par percolation que le mur lui-même. La présence d’une barrière capillaire limite cependant ce risque.
Les éléments susceptibles d’apporter de l’humidité au mur et de l’empêcher de sécher sont consciencieusement écartés. Il s’agit d’une part des objets posés contre les murs – tas de sable, stock de matériaux, … – mais aussi de la végétation. Cette dernière met en place un cercle vicieux, apportant au mur l’humidité dont elle a besoin pour grandir. Ses racines peuvent également fragiliser l’ouvrage. On évitera donc la disposition de parterres plantés et bacs de plantes le long des murs (qu’il faudrait, de plus, arroser !) tout comme la végétation spontanée.
Soubassement
Au niveau du pied de l’ouvrage, deux stratégies existent : la masse d’usure et le soubassement stable. La première consiste à surdimensionner la base du mur en lui adjoignant une « masse » supplémentaire. Celle-ci n’étant pas nécessaire à la stabilité de l’ouvrage, elle peut être fragilisée par l’eau et l’érosion mécanique sans le mettre en péril. Cette stratégie est répandue dans le monde mais reste peu utilisée en France aujourd’hui, même si on peut en imaginer des interprétations contemporaines intéressantes.
La deuxième stratégie, préférée en situation urbaine, consiste en une barrière capillaire horizontale et un soubassement suffisamment haut, résistant aux chocs et à l’eau. La maçonnerie de briques cuites, de pierres naturelles ou de blocs de béton de ciment ainsi que le béton de ciment banché sont des techniques adaptées à la mise en œuvre en soubassement. La barrière capillaire est réalisée telle que définie dans le NF DTU 20.1.* : feuille bitumineuse armée, feuille plastique ou élastomère, chape de mortier hydrofugé de ciment, …
L’articulation entre le soubassement et le mur en terre est un point de vigilance particulier. Il faut y éviter la stagnation ou l’action de l’eau par un détail approprié ou stabiliser les premiers lits de terre pour les renforcer.
La hauteur du soubassement respecte à minima les prescriptions du NF DTU 20.1.* et est généralement revue à la hausse, en fonction de l’exposition et du climat. Elle est souvent définie Les remontées capillaires et la condensation interne sont évitées simplement et de la même manière qu’avec d’autres matériaux. Nous avons vu que le traitement des abords et la présence d’un soubassement et d’une rupture de capillarité permettent aujourd’hui d’éviter les remontées capillaires.
Pour éviter la condensation interne par transport de vapeur d’eau par convection, le concepteur veille à une étanchéité à l’air suffisante de la finition intérieure et de tous les nœuds constructifs tels que les joints de la menuiserie à la maçonnerie. Nous avons vu que la terre crue est étanche à l’air. Un enduit intérieur en terre crue peut donc exécuter cette étanchéité. Le test d’étanchéité à l’air permet de contrôler l’atteinte des objectifs sur chantier.
Pour éviter la condensation interne par diffusion de vapeur d’eau, le concepteur étudie et adapte la composition des parois périphériques du bâtiment. Il existe des outils de vérification (qui sont aussi de bonnes aides à la conception) statiques, comme la méthode de Glaser, ou dynamiques (généralement payants).
Globalement, lorsqu’on étudie les constituants de la paroi de l’intérieur vers l’extérieur, leur perméabilité à la vapeur d’eau doit augmenter et leur conductivité thermique doit diminuer afin de minimiser les risques de condensation interne d’hiver. Cela implique trois conséquences pratiques principales. Tout d’abord, l’isolation des murs par l’intérieur est défavorable. Le concepteur lui préfère une isolation par l’extérieure perspirante. Ensuite, toute finition extérieure étanche à la vapeur d’eau et non ventilée est à proscrire. Elle aura non seulement tendance à se décoller du support, mais elle pourrait surtout engendrer une accumulation d’humidité dans le mur néfaste pour sa stabilité.
Et finalement, une finition intérieure freinant la vapeur d’eau doit être favorisée. Nous avons vu que la terre crue est perméable à la vapeur d’eau. Elle peut cependant constituer un frein-vapeur suffisant à partir d’une certaine épaisseur dans de nombreuses compositions de parois, au même titre que le plâtre. Les argiles gonflant avec l’humidité, l’enduit terre est d’autant plus étanche à la vapeur d’eau que l’humidité relative de l’air est élevée. Son comportement s’adapte donc efficacement selon le besoin, tout en permettant un stockage de l’humidité pour une restitution ultérieure à l’ambiance intérieure. Notons qu’afin d’éviter la condensation interne d’été l’application d’un pare-vapeur intérieur est proscrite au profit d’une membrane « intelligente » ou d’un enduit régulateur qui garantissent tous deux le potentiel de séchage du mur. L’enduit terre intérieur peut donc bien répondre aux contraintes d’hiver comme d’été grométriques de la terre crue lui permet de limiter les pics d’humidité relative dans le logement. Elle limite ainsi fortement les risques de condensation de surface et interne.
Ces quelques règles de l’art habituelles permettent d’éviter l’humidification du mur par capillarité ou par condensation. Nul n’est cependant jamais à l’abri d’une malfaçon ou d’un accident.
Par sécurité, et d’autant plus si des risques de présence d’humidité dans le mur sont connus, les isolants et finitions perspirants sont toujours privilégiés, de manière à permettre aux échanges d’humidité de s’effectuer librement. Garantir la durabilité d’une paroi en terre crue exposée à l’ambiance extérieure nécessite davantage de précautions. Nous avons vu tout d’abord qu’une finition étanche à la vapeur d’eau et non ventilée, qui semble renforcer la durabilité de la paroi aux intempéries, peut au contraire générer ou accentuer les remontées capillaires et la condensation. A cette approche contreproductive visant à renforcer la résistance à l’eau du matériau, le concepteur préférera une solution architecturale et contextuelle de protection de l’élément constructif.
Chaque paroi doit tout d’abord être étudiée en regard de son orientation et du climat (vent, pluviométrie, rayonnement solaire, température, etc.). Une réponse architecturale en climat relativement sec présentant des vents violents du nord ne saurait être similaire à la stratégie adoptée en région pluvieuse et peu venteuse. Si la pluviométrie y est relativement faible par rapport aux autres régions de France, les Règles professionnelles.Ces données se fondent sur la direction et vitesse du vent, la température de l’air, la quantité de pluie reçue par la paroi selon son orientation et l’humidité relative de l’air. Le calcul prend ainsi en compte la pluie battante reçue, le pouvoir asséchant de l’air et le séchage de la façade après chaque épisode pluvieux. Dans ces circonstances, le même ouvrage conseille la mise en place d’enduits à la chaux ou de parements ventilés en finition de façade en paille, en écartant les finitions en terre. En fait, les Règles professionnelles de construction en paille*, ne recommandent une finition en terre crue qu’en cas de façade « complètement protégée des intempéries ».
Le concepteur prudent limite ainsi la mise en œuvre de terre crue en finition extérieure aux parois abritées au sens du NF DTU 20.1.** Le caractère abrité de la paroi y est évalué en fonction de sa hauteur au-dessus du sol, de son orientation par rapport à la direction des vents de pluie et des écrans qui la préservent du vent tels que l’environnement bâti, la topographie, les coursives et les garde-corps. Pour une bonne application de ces règles en Île-de-France, notons que les vents dominants y viennent du Sud-Ouest. Il convient cependant d’être attentif aux microclimats générés entre autres par le bâti, la topographie et la végétation. L’effet Venturi peut par exemple totalement modifier la rose des vents localement, et exposer des façades de manière inattendue. L’observation du bâti existant et notamment des traces de lavage, des salissures, des phénomènes d’érosion et de vieillissement en façade, donne des indices qui peuvent guider le concepteur sur le bon choix d’orientation.
En Île-de-France, la stratégie à privilégier pour proposer une finition extérieure en terre crue, outre le choix judicieux de sa hauteur et de son orientation, sera donc architecturale : des écrans aux vents et à la pluie. Ceux-ci peuvent être de diverses natures.
Un bâtiment peut tout d’abord en protéger un autre. Cette stratégie est observée dans l’habitat traditionnel qui se protège des vents au moyen d’une annexe ou d’une grange en avancée. Dans une moindre mesure, des retraits et avancées de portions de façades peuvent également protéger des pans de paroi.
On retrouve également dans l’architecture traditionnelle le recours au large débord de toit. Les coursives et garde-corps endossent aujourd’hui le même rôle. En situation générale, la hauteur de paroi doit être inférieure au double de la profondeur de l’abri (soit la largeur du débord de toit ou de la coursive).
La perméabilité des garde-corps doit également être prise en compte. Poussée à l’extrême, cette stratégie mène au recours à la double-peau, minérale ou végétale, qu’elle soit perméable à l’eau et à l’air, comme un bardage ajouré, ou totalement étanche, comme un mur-rideau.
Rive contre mur et acrotère
Que ce soit au niveau d’acrotères ou de rives contre mur, les articulations entre surfaces d’écoulement des eaux et surfaces verticales en terre crue doivent faire l’objet d’une attention accrue. Idéalement, la volumétrie de l’édifice évitera les détails complexes, notamment dirigeant l’eau vers des parois de terre.
Dans tous les cas, des relevés, solins et contre-solins, doivent protéger de l’eau la base des murs au-dessus des toitures et terrasses.
Le Dossier technique lié à l’ATEx de type A n°2533****réalisé pour la mise en œuvre de BTC en Guyane* définit la hauteur minimale du solin ou de l’émergence à 20 cm. Celle-ci peut être réduite à 15 cm si la forme de pente prévient la possibilité de rétention d’eau au pied du mur.
Mur gouttereau et descente d’eau
Les murs gouttereaux sont particulièrement affectés par un défaut de conception ou d’entretien de la toiture, du chéneau, de la gouttière ou de la descente d’eau. Le concepteur doit tout d’abord être vigilant à la possibilité d’entretenir les ouvrages qu’il conçoit, et l’occupant garder l’œil ouvert sur les réparations à effectuer. Il est également particulièrement attentif en cas d’évacuation des eaux de toitures partiellement ou totalement non canalisée. En effet, le vent peut aisément rabattre sur le mur l’eau rejetée en bas de versant, par une gargouille ou en about de gouttière non raccordée à une descente d’eau. Pour cette raison, il convient d’éviter la disposition de gargouilles sur une façade exposée aux vents dominants et les descentes d’eau non canalisées (une chaîne de pluie peut constituer une canalisation suffisante).
Base des murs
Le pied des murs porteurs, comme celui des façades, doit offrir une protection contre l’eau. Un lit de maçonnerie stable garantit la protection capillaire : mortier hydrofuge, blocs de béton de ciment ou de pierre naturelle, briques de terre cuite, semelle, voire soubassement en béton de ciment par exemple. La hauteur de cette protection capillaire en base de mur est définie à 2 centimètres dans le Dossier technique lié à l’ATEx de type A n°2533* réalisé pour la mise en œuvre de BTC en Guyane.
Durant le chantier, si les dalles et murs sont mis en œuvre avant les toitures, des précautions doivent être prises pour empêcher, en cas de forte pluie, la stagnation d’eau en pied de mur. On parle communément d’effet piscine. A titre d’exemple, on peut prévoir une pente sur chape vers l’évacuation ou des solins temporaires en pied de mur. Une alternative qui nécessite une toute autre planification de chantier consiste en ne poser le plancher qu’une fois le bâtiment mis hors d’eau.
Appui de poutre
Pour éviter le phénomène de poinçonnement au droit de l’appui de poutre, le concepteur ou l’artisan veille à prévoir un asselet (ou achelet), c’est-à-dire une petite poutre dans l’épaisseur du mur qui permet de répartir sur une plus grande surface les charges ramenées dans le porteur par la poutre. Une simple planche de bois peut parfois suffire pour répartir efficacement les efforts.
De la même manière, les poutres d’un plancher en bois doivent idéalement être posées sur ou assemblées à un chaînage de répartition (en bois, pierre, béton de ciment armé, …) ou une muraillère.
Les mouvements horizontaux et verticaux des poutres, dus notamment à leur dilatation et à leur flèche, peuvent également générer des fissures et des écrasements du mur. Le bois de bout (la section d’une poutre, perpendiculaire aux fibres, à son extrémité) étant particulièrement sensible à l’humidité, les règles de l’art préconisent par ailleurs d’éviter sa mise en contact avec la terre. Un espace ménagé à l’about de chaque poutre permet de répondre à ces deux contraintes. Pour une meilleure protection du bois contre l’humidité, il peut également être protégé au moyen de bitume, d’une membrane ou d’un mortier. Ces règles sont similaires aux prescriptions applicables dans d’autres maçonneries et pas toujours appliquées en pratique.
Appui de plancher
L’appui de plancher affecte la structure portante en terre crue différemment selon qu’il est centré sur le mur ou désaxé. Un appui axé sur le mur (ou « à l’intérieur du mur ») peut, en réduisant l’épaisseur de celui-ci, générer divers phénomènes pouvant l’affaiblir. La dilatation et le fluage du plancher peuvent notamment provoquer une fissuration en façade. Les Recommandations pour la conception des bâtiments du Village Terre*détaillent des solutions possibles à ces phénomènes lorsqu’ils risquent d’être la cause d’infiltrations : marquer et remplir au mastic le joint entre plancher et maçonnerie, tramer l’enduit extérieur avec débordements de 15 cm de part et d’autre, ou Habiller extérieurement les chaînages à l’aide d’un élément en maçonnerie obligatoirement de même nature que la maçonnerie courante*, placé en fond de coffrage et d’une épaisseur inférieure au tiers de la paroi.
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Table des matières
Préambule
Introduction
Cycle Terre
Sensibilisation et formation
Caractéristiques techniques des matériaux
Énergie grise et bilan carbone
Réversibilité et durabilité à l’eau
Résistance mécanique
Qualités hygrothermiques
Propriétés acoustiques
Réaction au feu
Qualités sensibles
Dispositions constructives
Grands principes de conception
Concevoir à partir de la ressource et du milieu
Mesurer l’importance de l’eau
Proposer la simplicité au-delà de la complexité
Tirer parti des propriétés hygrothermiques
Principaux facteurs de dégradation
Sensibilité à l’eau
Résistance mécanique
Stabilité
Variation dimensionnelle
Résistance à l’arrachement
Durabilité aux chocs et frottements
Dispositions constructives par élément
Parois verticales · généralités
Façades
Murs porteurs
Cloisons et remplissages
Franchissements et finitions de sols
Stratégies d’intégration à l’échelle du bâti
Options d’intégration et leurs contraintes techniques
Données associées aux matériaux et à la filière terre crue
Enjeux stratégiques du projet
Analyse critique des options d’intégration
Avantages et inconvénients selon l’élément d’intégration
Avantages et inconvénients selon l’usage vertical
Avantages et inconvénients selon l’usage horizontal
Tableaux de synthèse
Postface · constats, améliorations, perspectives
Bibliographie
Table des illustrations
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