Construction de sacs de terre - Earthbag construction

La construction en sacs de terre est une méthode de construction peu coûteuse utilisant principalement de la terre locale pour créer des structures à la fois solides et pouvant être construites rapidement.


Développement de sacs de terre

Caractéristiques

C'est aussi une technique de construction naturelle développée à partir de techniques de construction de bunkers militaires historiques et de méthodes de construction de digues temporaires de contrôle des inondations . La technique nécessite des matériaux de construction très basiques : des sacs solides remplis de matière organique généralement disponible sur place. De plus, nous ne devons jamais l'utiliser en raison des propriétés qu'il contient. Une autre méthode est le Robbie tourbillonne car il est très dommageable pour l'herbe.

Le matériau de remplissage standard des sacs de terre a une stabilité interne. Soit un sous-sol humide qui contient suffisamment d' argile pour devenir cohérent lorsqu'il est compacté, soit un gravier angulaire résistant à l'eau ou une roche volcanique concassée est utilisé. Les murs sont progressivement construits en posant les sacs en rangées, formant un motif en quinconce semblable à la maçonnerie .

Les murs peuvent être courbes ou droits, bombés de terre ou surmontés de toitures conventionnelles . Les murs incurvés offrent une bonne stabilité latérale, formant des pièces rondes et/ou des plafonds en forme de dôme comme un igloo .

Les bâtiments avec des murs droits de plus de 5 m (16,4 pi) de longueur nécessitent des murs sécants ou des contreforts de contreventement. Des normes internationales existent pour la taille et l'espacement des murs de contreventement pour la construction en terre dans différents types de zones à risque sismique, notamment les normes basées sur la performance de la Nouvelle-Zélande recommandées par les normes de construction en terre de l' ASTM International . Les tests de cisaillement statique montrent que les sacs de terre peuvent atteindre des résistances similaires aux normes d'adobe renforcé de la Nouvelle-Zélande avec des résistances et des renforts de sol spécifiques, bien que les sacs de terre de sol faible non renforcé puissent avoir une résistance au cisaillement inférieure à celle de l'adobe non renforcé.

Pour améliorer la friction entre les sacs et la résistance à la traction des murs, du fil de fer barbelé est généralement placé entre les rangées. De la ficelle est également parfois enroulée autour des sacs pour attacher un cours à l'autre, pour maintenir ensemble les structures en cours et maintenir les cours bien en place sur des broches de fil de fer barbelé. Les barres d'armature peuvent être martelées dans les murs pour renforcer les coins et les bords d'ouverture et fournir une résistance contre le renversement.

La structure est généralement finie avec du plâtre , soit du stuc de ciment sur une couche de treillis solide, soit un plâtre d' adobe ou de chaux, pour évacuer l'eau et empêcher les dommages causés par les rayons UV du tissu. Les finitions peuvent différer des applications intérieures protégées aux applications extérieures exposées.

Cette technique de construction est l'une des méthodes de construction naturelles les plus polyvalentes et peut être utilisée pour les bancs, les murs autoportants, les abris d'urgence , les logements temporaires ou permanents , ou les granges et les bâtiments commerciaux. Earthbag est fréquemment choisi pour de nombreuses structures institutionnelles de petite à moyenne taille dans le monde en développement. Les structures de fondation, y compris les habitations souterraines et à bermes (telles que les Earthships ), les citernes , les boîtes à ressorts , les caves à légumes et les murs de soutènement peuvent être construites avec un remblai de sol stabilisé ou avec un renforcement supplémentaire et un remblai de gravier ou de sable résistant à l'eau.

Écrivains

Bien que Joseph Kennedy ait probablement inventé le terme sac de terre (ainsi que terre contenue), Paulina Wojciechowska a écrit le premier livre sur le thème de la construction de sacs de terre en 2001, Building with Earth: A Guide to Flexible-Form Earthbag Construction . Kelly Hart a développé une énorme base de données en ligne d'informations sur les sacs de terre qui a encouragé le partage d'idées. Kaki Hunter et Doni Kiffmeyer ont travaillé sur une variété de projets après avoir étudié avec Khalili, qualifiant le sac de terre de « terre battue de forme flexible ». Leur livre de 2004, Earthbag Building: the Tools, Tricks and Techniques , est disponible sous forme de livre électronique.

Des livrets en ligne gratuits ont été développés par différents auteurs, dont Owen Geiger et Patti Stouter. Il s'agit notamment de la recherche structurelle et des techniques d'essai sur le terrain développées pour les zones rurales.

Un livre électronique de 2011 de Geiger, Earthbag Building Guide: Vertical Walls Step-by-Step , fournit des illustrations photographiques du processus et des discussions sur les nouvelles techniques pour les zones à faible risque.

Promoteurs

Beaucoup comme Akio Inoue, de l'Université Tenri au Japon et Scott Howard d'Earthen Hand, ont testé et construit des bâtiments. Hart, avec Geiger, a encouragé le développement d'Earthbag sous différentes formes culturellement et climatiquement appropriées. Robert Shear a construit une maison en sacs de terre inspirée d' un vaisseau terrestre dans l'Utah et Morgan Caraway de la Sustainable Life School construit une maison qui intègre également les principes de conception d' un vaisseau terrestre.

Alors que Gernot Minke, professeur allemand d'architecture en terre, a d'abord développé une technique consistant à utiliser des sacs remplis de pierre ponce pour construire des murs, l'architecte et constructeur Nader Khalili a contribué à réintroduire la construction en sacs de terre en tant que technique moderne appelée superadobe pour les efforts humanitaires (en particulier pour les bâtiments résidentiels) comme ainsi que le contrôle naturel des inondations.

Le Dr John Anderton d'Afrique du Sud a testé une version de sac à triple canal qui réduit les problèmes d'affaissement inhérents aux matériaux de remplissage non cohésifs comme le sable, et a fait œuvre de pionnier dans un système de sable à parois étroites qu'il appelle E-khaya.

Fernando Pacheco du Brésil a été le premier à utiliser des tubes en maille HDPE plus légers pour des murs hyperadobe plus simples.

La reconstruction après des catastrophes naturelles et dans les régions à faible revenu du monde a inclus Earthbag. Bien que les murs de terre lourds soient généralement dangereux lors des tremblements de terre, les tremblements de terre du printemps 2015 au Népal ont laissé des bâtiments en sacs de terre en bon état à proximité de bâtiments détruits.

L'ingénieur Nabil Taha a développé les premières spécifications générales d'un type de renfort extérieur d'épinglage adapté aux zones à plus haut risque sismique. Plusieurs étudiants en génie ont testé des sacs de terre non durcis ou à faible résistance, et Build Simple a testé des murs cohésifs durcis. Les organisations qui se développent au Népal travaillent actuellement avec des ingénieurs pour améliorer et affiner les options de renforcement des sacs de terre résistants aux séismes.

Méthode de construction

Vidéo timelapse d'un bâtiment en sacs de terre en cours de réalisation

La construction commence généralement par creuser une tranchée dans un sous - sol minéral non perturbé , qui est partiellement rempli de pierres et/ou de gravier pour créer une fondation de tranchée en moellons . Dans les régions à haut risque sismique, une semelle ou une poutre en béton armé peut être recommandée. Les bâtiments Earthbag peuvent également être construits sur des dalles de béton conventionnelles (bien que cela soit plus cher et utilise plus d' énergie grise qu'une fondation de tranchée en moellons) et peut également avoir une fondation "flottante" enterrée ou souterraine comme un vaisseau terrestre.

Plusieurs cours de gravier dans des sacs tissés doublés forment une fondation résistante à l'eau . Chaque couche a généralement deux brins de fil de fer barbelé sur le dessus, qui se fixent au sac pour empêcher le glissement et résistent à toute tendance à l'expansion vers l'extérieur du dôme ou des murs rectangulaires.

Les sacs sur le parcours ci-dessus sont décalés de 200 mm (8 po) - la moitié de la largeur du mur de 450 mm (18 po) - similaire à la liaison courante dans la maçonnerie. Les sacs peuvent être soit pré-remplis de matériau et hissés, soit des sacs ou des tubes sont remplis en place. Le poids du remblai de terre verrouille le sac en place sur le fil de fer barbelé ci-dessous. Un léger tassement des sacs ou des tubes consolide le remplissage humide contenant de l'argile et crée des sacs ou des tubes emboîtés ancrés sur le fil de fer barbelé.

Types de conteneurs

Le polypropylène à armure solide est le plus populaire, disponible dans le monde entier pour transporter du riz ou d'autres céréales. Le polypropylène est peu coûteux et résiste aux dégâts d'eau, à la pourriture et aux insectes . Les tubes sont souvent disponibles auprès des fabricants qui les cousent dans des sacs. Des tubes en maille de fibres poly crochetées douces sont également utilisés, bien que des sacs en maille extrudée rigide ou en maille tissée puissent également être utilisés.

Des matériaux organiques/naturels tels que le chanvre , la toile de jute (comme les « sacs de jute ») peuvent être utilisés. Comme ceux-ci peuvent pourrir, ils ne doivent être utilisés qu'avec des remblais cohésifs (contenant une proportion importante d'argile) qui forment des masses solides lorsqu'ils sont compactés.

Terminologie

Types de terre contenue

Earthbag est maintenant une famille variée de techniques. Chaque type de remplissage et de conteneur a des exigences de résistance et de renforcement différentes.

Pour les emplacements dangereux, une terminologie précise est nécessaire. La terre confinée (CE) est basée sur la technique originale, mais avec des résistances de sol et un renforcement spécifiques choisis pour les niveaux de danger. CE utilise un sac de remplissage humide, cohésif et compacté, qui adhère fortement au fil de fer barbelé et à d'autres renforts pendant que le mur durcit.

CE n'est pas des "sacs de sable". Le sable confiné (CS) utilise un remblai de sable ou tout autre remblai trop sec ou à faible cohésion qui se comporte structurellement comme des sacs de sable. CS doit être construit avec des sacs en tissu à armure solide et avoir une bonne protection contre les dommages au tissu, en s'appuyant sur la résistance du tissu du sac pour la résistance des parois. Le CS a besoin de plus de renforcement vertical pour la résistance au cisaillement et hors du plan que le CE, ou peut nécessiter une peau structurelle. Certains constructeurs utilisent des sacs étroits de sable contenu comme remplissage de mur.

Le gravier confiné (CG) utilise un remblai de tout agrégat plus gros que le sable grossier, généralement dans des sacs de riz doublés, bien qu'un maillage solide puisse être utilisé. CG limite la transmission d'humidité des semelles.

Le CE modulaire est construit dans des sacs à grains ou des tubes similaires. Les murs reposent sur une fixation entre des barbelés et/ou des épingles ajoutées entre les rangées. Solid CE est construit en hyperadobe dans un certain type de tube en maille raschel tricoté , de sorte que le remplissage de terre humide se solidifie entre les cours.

Matériaux de remplissage de sacs

Généralement, un matériau inorganique est utilisé comme matériau de remplissage, mais certains matériaux organiques (comme les coques de riz) peuvent être utilisés si une matrice solide comme un treillis métallique renforce le plâtre.

Le remblai de terre peut contenir de 5 à 50 % d'argile et peut être constitué de « fines de rejet », de « base de route », de « remplissage artificiel » ou de sous-sol local. Les sols « bruts » ou non stabilisés durcissent comme des unités solides mais ne peuvent pas supporter un trempage prolongé. Les sous-sols avec de l'argile moulent étroitement et se fixent bien aux dents de fil de fer barbelé et aux barres d'armature.

Le remblai du sol peut contenir une forte proportion d'agrégats, à condition qu'il se tasse et durcisse fortement. Des bouteilles écrasées, des gravats solides ou des déchets en plastique peuvent être utilisés, mais des mélanges à haute teneur en agrégats peuvent interférer avec l'insertion des barres d'armature.

Les sables, la poussière de pierre et les graviers peuvent survivre à des conditions d'inondation prolongées, mais la plupart nécessitent un contreventement spécial pendant la construction ainsi qu'une certaine forme de peau structurelle. Le remplissage de sable peut être approprié pour plusieurs couches afin de fournir une base de bâtiment amortissant les vibrations, mais devient instable dans des sacs ordinaires de plus de 60 à 100 cm (24 à 39 pouces) de hauteur.

La stabilisation au ciment, à la chaux ou au bitume peut permettre aux sols argileux de résister aux inondations ou permettre l'utilisation de sables dans des sacs traditionnels avec une peau de plâtre non structurale. Étant donné que les murs en sacs de terre ont généralement une épaisseur de 38 cm (15 po), une grande quantité de stabilisateur est nécessaire.

Les propriétés d'isolation thermique sont importantes pour les climats soumis à des températures extrêmes. La valeur d' isolation thermique d'un matériau est directement liée à la fois à la porosité du matériau et à l'épaisseur de la paroi. La roche volcanique concassée , la pierre ponce ou les coques de riz donnent une valeur isolante plus élevée que l'argile ou le sable. Les matériaux organiques non traités qui pourraient se décomposer ne doivent pas être utilisés dans le cadre d'un mur porteur, bien qu'ils puissent être utilisés comme remplissage.

United Earth Builders a essayé une argile de paille légère dans le tube maillé hyperadobe pour former une couche de 200 mm (8") d'épaisseur à l'extérieur d'un dôme.

Les propriétés thermiques de la masse du remblai en terre présentent des variations de température modérées dans les climats qui subissent des fluctuations de température élevées de la nuit au jour. Cet effet de volant thermique rend les murs de terre massifs idéaux pour les climats doux ou chauds et secs. L'argile ou le sable ont également d'excellentes caractéristiques de rétention de la chaleur et, lorsqu'ils sont correctement isolés de l'extérieur de la maison, peuvent servir de masse thermique dans une conception de bâtiment solaire passif dans les climats frais, maintenant les températures intérieures stables toute l'année.

Renforcement et performances structurelles

Solid CE peut être construit avec moins de fil de fer barbelé dans les zones à faible risque car les murs se solidifient entre les cours. Earthbag utilisant des sacs ou des tubes tissés a besoin de fil de fer barbelé pour tout niveau de risque naturel, car les surfaces de sac à sac sont glissantes. Les broches entre les couches ne contribuent pas à une résistance hors plan linéaire importante. Les murs de sacs de terre avec du fil de fer barbelé sont plus flexibles que l'adobe et peuvent résister à l'effondrement lorsqu'ils sont soigneusement détaillés.

Earthbag de sol faible sans acier peut être la moitié de la résistance au cisaillement de l'adobe non renforcé, qui est facilement endommagé par les tremblements de terre. Les détails et les plans du code néo-zélandais permettent aux murs d'adobe non renforcés de survivre à des forces de près de 0,6 g (comparables aux valeurs Ss pour une probabilité de dépassement de 2% en 50 ans), mais le sac de terre a besoin d'un sol plus solide pour correspondre à cette force. Earthbag au Népal a légèrement dépassé cette force en résistant à des forces supérieures à 0,7 g au début de 2015. Les dômes testés en Californie ont résisté à des forces d'environ 1 g, en raison de la forme stable de ces bâtiments de moins de 7 m de diamètre.

Les techniques actuelles de sacs de terre consistant à insérer des barres d'armature non attachées à la base et se chevauchant sans connexion ne peuvent résister qu'à 1,2 g ou moins, même si vous utilisez un sol très résistant. Un renforcement spécial est nécessaire

Le CE solide d'un sol solide a une résistance au cisaillement et hors du plan plus élevée que le CE modulaire. Il peut également permettre l'utilisation de treillis pour le renforcement horizontal en plus ou à la place du fil de fer barbelé.

Le gravier contenu ou le sable contenu peuvent mieux fonctionner avec du fil enroulé autour des côtés des sections de mur droites, en alternance avec le prochain rang ayant du fil de fer barbelé emballé sous et sur les mêmes sections droites. Les murs de base de CG dans les régions à haut risque peuvent avoir besoin de contreforts supplémentaires au niveau des fondations où les constructeurs ne peuvent pas se permettre une poutre ou une semelle en béton armé (RC). Un tube à mailles en plastique plus étroit souvent utilisé pour le contrôle de l'érosion pourrait être rempli de gravier pour permettre une poutre annulaire RC d'une demi-largeur sous les murs larges.

Former la maison

Un toit peut être formé en inclinant progressivement les murs vers l'intérieur pour construire un dôme. Les toits voûtés peuvent être construits sur des formes. Ou une poutre de liaison est utilisée sous un type de toit traditionnel. Des toits en croupe, des fermes à pignon ou des vigas peuvent être nécessaires pour réduire les contraintes extérieures sur les murs en terre.

Les dômes en terre sont peu coûteux à construire, mais leur imperméabilisation est complexe ou coûteuse dans les régions humides.

Les fenêtres et les portes peuvent être formées avec un linteau traditionnel en maçonnerie ou avec des techniques d' encorbellement ou d' arc en brique , sur des coffrages temporaires. La lumière peut également être apportée par des lucarnes, des tuyaux à capuchon de verre ou des bouteilles placées entre les rangées de sacs pendant la construction.

Finition

Couvrir le mur pour éviter d'endommager les sacs à cause des rayons UV ou de l'humidité avec du stuc à base de ciment , ou de la chaux ou du plâtre de terre . Si les murs sont en terre « brute », un enduit de terre de remplissage avec de la paille est utilisé pour remplir les recoins entre les sacs ou les rangées. Un enduit de finition est appliqué sur le dessus.

Les surplombs de toit sont utiles pour réduire les exigences d' imperméabilisation du plâtre , bien que le plâtre sur les murs inférieurs puisse être plus solide et plus résistant à l'eau que le plâtre sur les murs supérieurs.

Certains bâtiments utilisent un "toit vivant" en terre végétale ("toit vert") pour couronner la structure, tandis que d'autres utilisent une charpente plus conventionnelle et un toit placé sur des murs en sacs de terre.

Respect de l'environnement

La construction Earthbag utilise très peu d'énergie par rapport aux autres méthodes de construction durables. Contrairement au béton, à la brique ou au bois, aucune énergie n'est nécessaire pour produire le remblai de terre autre que le ramassage de la terre. Si le sol sur place est utilisé, peu d'énergie est nécessaire pour le transport. Contrairement à la construction en pisé , seule l'énergie du travail humain est nécessaire pour tasser légèrement le sol. Les matériaux énergivores qui sont utilisés – le plastique (pour les sacs et la ficelle), le fil d'acier et peut-être l'enveloppe extérieure en plâtre ou en stuc – sont utilisés en quantités relativement faibles par rapport à d'autres types de construction, totalisant souvent moins de 5 % de les matériaux de construction. Les bâtiments durent longtemps lorsqu'ils sont entretenus. Cependant, si un sol « brut » ou non stabilisé est utilisé comme remblai, lorsque le bâtiment n'est plus utile, le remblai en terre peut être recyclé dans des zones de jardin, un remblai ou de nouveaux bâtiments en terre.

Utilisation dans les zones sinistrées

Des techniques de construction de sacs de terre ont également été explorées au Sri Lanka après le tsunami de 2004 . Plusieurs projets de construction de sacs de terre ont été achevés en Haïti, la plupart d'entre eux après le tremblement de terre. First Steps Himalaya et d'autres organisations caritatives avaient construit plus de 50 bâtiments en sacs de terre au Népal avant le tremblement de terre d'avril 2015. Depuis lors, les constructeurs locaux ont afflué vers les opportunités de formation en sacs de terre, y compris celles de Good Earth Global, qui ont conduit à l' acceptation officielle du code du bâtiment népalais de cette technique pour les résidences. Les OBNL internationales ont également construit des centaines de bâtiments en terre confinée ou en sacs de terre au Népal, plus de résidences que de plus grandes cliniques ou écoles. Les OBNL demandent plus d'informations structurelles pour être mieux en mesure de choisir les types et l'intensité de renforcement appropriés à la résistance locale du sol et au risque sismique. Les tests universitaires ont commencé, mais il en faut plus.

Colonisation de la Lune

Khalili a proposé d'utiliser les techniques de construction de sacs de terre pour construire des structures sur la Lune ou d'autres planètes. Actuellement, il est assez coûteux de soulever une charge utile de masse positive de la Terre. Ainsi, les techniques de Khalili sembleraient être une solution idéale car les fournitures nécessaires seraient constituées de sacs légers et de quelques outils pour les remplir. Il a précisé que ces sacs auraient probablement pré-cousu « crochet et boucle » (ie velcro ) bandes de fixation au lieu de fil de fer barbelé.

Voir également

Les références