ETUDE DU COMPORTEMENT EN FLEXION SIMPLE D’UN PLANCHER MIXTE ARME DE RONIER ET DE ROTIN :

(1)

Sous la direction de :

Prof. Edmond C. ADJOVI

Professeur Titulaire des Universités du CAMES Enseignant chercheur à L’EPAC/UAC

Prof. Emmanuel OLODO

Maître de conférences des Universités du CAMES

Enseignant chercheur à L’EPAC/UAC

Dr. Valéry K. DOKO

Enseignant chercheur à L’EPAC/UAC MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA

RECHERCHE SCIENTIFIQUE

UNIVERSITÉ D’ABOMEY – CALAVI (UAC)

ÉCOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY – CALAVI (EPAC) DÉPARTEMENT DE GÉNIE CIVIL

OPTION : Bâtiments et Travaux Publics

MÉMOIRE DE FIN DE FORMATION EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR DE CONCEPTION

THEME :

ETUDE DU COMPORTEMENT EN FLEXION SIMPLE D’UN PLANCHER MIXTE ARME DE RONIER ET DE ROTIN: ANALYSE NUMERIQUE ET

SIMULATION

9

^ème

Promotion

Année académique : 2015-2016 COMPOSITION DU JURY

Président :

Prof. Félicien AVLESSI Membres :

Prof. Victor GBAGUIDI Prof. Edmond C. ADJOVI Ing. Joseph AHISSOU Dr. Valéry K. DOKO

Réalisé par : Eyitayo M-B. Alégria KAKPO

(2)

Réalisé par Eyitayo Marie-Bernardin Alégria KAKPO

i

EPAC/ UAC

DEDICACE

A mes parents Louis KAKPO et Charlotte SAKPE KAKPO,

que Dieu vous donne la grâce de jouir des fruits de vos efforts.

(3)

ii

EPAC/ UAC

REMERCIEMENTS

Nous ne pourrions entamer ce document sans remercier Dieu pour tous Ses bienfaits. Sans cesse à nos soins, il nous donne de rencontrer des personnes par le biais desquelles il agit. Le présent document a été réalisé grâce au soutien indéfectible et à la collaboration de nombre de celles-ci. A cet effet, nous tenons à exprimer notre profonde gratitude :

 au Professeur Mohamed M. SOUMANOU, Directeur de l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) ;

 au Directeur Adjoint de l’EPAC, le Docteur Clément AHOUANNOU et à tout le personnel de l’administration de l’EPAC, pour l’excellence du cadre de travail mis à notre disposition et pour les moyens mobilisés pour notre formation ;

 au Professeur Félicien AVLESSI, ancien Directeur de l’EPAC et son équipe, pour avoir rendus nos premières années d’études agréables ;

 au Docteur Gossou Jean HOUINOU, Chef du Département de Génie Civil de l’EPAC, pour l’entrain et le dévouement au travail qu’il nous a transmis ;

 au Professeur Edmond ADJOVI, Professeur titulaire à l’UAC (Université d’Abomey-Calavi), notre maître de mémoire, pour l’encadrement et l’orientation dont nous avons bénéficié tout au long de notre travail. Ce document n’aurait pu être réalisé sans vos sages conseils, votre disponibilité, et la confiance que vous avez placée en nous ;

 au Professeur Emmanuel OLODO Maître de Conférences des Universités, notre co-maître, pour sa disponibilité, et son suivi tout au long du travail effectué ;

 au Dr. Valery K. DOKO, enseignant chercheur à l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi, notre co-maître, dont la disponibilité, le soutien et le suivi nous ont accompagnés durant l’élaboration de ce mémoire ;

 à tous les enseignants de l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi, en particulier ceux du Département de Génie Civil qui, par leur encadrement et leur passion pour le travail bien fait, nous ont inspirés durant notre cursus. A vous:

- Pr. Aïssè Gérard GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités,

spécialiste en matériaux de construction, Directeur de

VERECHAGUINE A. K. ;

(4)

iii

EPAC/ UAC

- Pr. Victor GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en matériaux de construction,

- Pr. Mohamed GIBIGAYE, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en béton armé ;

- Pr. François de Paule CODO, Maître de Conférences des Universités

;

- Pr. Adolphe TCHEHOUALI, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en matériaux de construction ;

- Dr. Ezéchiel ALLOBA, Maître Assistant des Universités, spécialiste en routes ;

- Dr. Mathias SAVY, Maître Assistant des Universités, spécialiste en calcul des ouvrages d’art ;

- Dr. Léopold DEGBEGNON, Maître Assistant des Universités, spécialiste en Géodésie ;

- Dr. Agathe HOUINOU, spécialiste en mécanique des sols

- Dr. Codjo Luc ZINSOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en mécanique des sols ;

- Dr. Taoﬁc BACHAROU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en hydraulique ;

- Dr Tonalémi Epiphane Sonon WANKPO, Docteur Ingénieur en Hydraulique ;

- Dr Crépin ZEVOUNOU, Maître Assistant des Universités ; - Dr Gédéon CHAFFA, Maître-Assistant des Universités ; - M. Prosper ZOHOUNGBOGBO, Ingénieur en Génie Civil - Mme Elena AHONONGA, Ingénieur en Génie Civil ;

- Messieurs BOCOVO Mariano et YABI Crépin, ingénieurs en Génie civil ;

- Messieurs Daniel AGOSSOU et Thomas EKPO, ingénieurs en Génie Civil, pour leur accompagnement dans le cadre du présent document.

Nous pensons de façon particulière :

 à Jean-Patient et Lionel KAKPO, merci à vous, mes frères, pour votre soutien sans pareil et pour votre spontanéité à toujours me pousser à aller plus loin ;

 à Laureinda GUEDOU KAKPO, merci chère sœur pour tout ;

 à Charbelle KAKPO, merci pour ton soutien inconditionnel ;

 à Serge KANCHEMEY, pour avoir été toujours présent ;

(5)

iv

EPAC/ UAC

 aux camarades de la 9

^ème

Promotion des ingénieurs de Conception en Génie Civil, je garde en souvenir d’agréables moments passés avec chacun ;

 à tous ceux qui de près ou de loin nous ont soutenus, infiniment

merci.

(6)

v

EPAC/ UAC

HOMMAGES

Au président du jury,

nous sommes très sensibles à l’honneur que vous nous faites en acceptant de présider le jury en charge de nous évaluer.

Aux membres du jury,

vous nous faites un grand honneur en acceptant de juger ce travail. Nous

sommes persuadée que vos remarques et critiques contribueront à

l’amélioration de la qualité scientifique du travail.

(7)

vi

EPAC/ UAC

RESUME

La raréfaction des matériaux de construction, en particulier l’acier, et la forte production de gaz à effet de serres qui en résulte, ont conduit à la mise au point d’ouvrages constitués de fibres végétales. C’est dans ce cadre que nous avons étudié le plancher mixte. Sa table de compression est en graveleux latéritique armé de rotin et les nervures sont en béton ayant pour armatures longitudinales le rônier et pour armatures transversales les lianes de rotin. Avant de prévoir une interactivité entre les armatures et le béton, nous avions effectué un essai d’arrachement sur une tige de rônier et avions obtenus une contrainte d’adhérence _s 1, 03MPa. Les essais de traction sur le rotin ont révélés qu’il faut choisir les tiges de rotin avec délicatesse car les caractéristiques du rotin varient considérablement selon la provenance et l’âge.

La modélisation en plaque raidie du plancher a permis de déterminer la flèche maximale lorsqu’il est sollicité en flexion. Pour ce faire, nous avions déterminé les caractéristiques mécaniques équivalentes du plancher ainsi que sa matrice de rigidité.

Les fonctions polynômiales ayant satisfait les conditions aux limites, ont permis de résoudre par la méthode de RITZ l’équation de la déflexion. Ainsi, nous avions obtenus w_{0 max} 0,00000383m, cette valeur est inférieure à la valeur de la flèche admissible prévue par la norme NBN B 03-003 pour un plancher.

Enfin, une simulation dans ANSYS 14.5 a confirmé le bon fonctionnement du plancher mixte en flexion simple.

Mots clés : plancher mixte-plaque-flèche-simulation

(8)

vii

EPAC/ UAC

ABSTRACT

The scarcity of building materials, particularly steel and the resulting high greenhouse gas production, led to the development of structures made with plant fibers. It is in this context that we studied the mixed floor. Its compression table is in lateritic gravelly reinforced with rattan and the ribs are of concrete having for longitudinal reinforcements the borassus and for transverse frameworks the lianas of rattan.

Before we envisaged interactivity between the reinforcements and the concrete, we carried out a tearing test on a rod of the borassus and obtained a strain of adhesion

1, 03

s MPa

  . The test was carried out on a single sample, the results are to be used with tweezers.

The rigid plate modeling of the floor made it possible to determine the maximum deflection when subjected to bending stress. To do this, we had to determine the equivalent mechanical characteristics of the floor as well as its stiffness matrix. The polynomial functions having satisfied the boundary conditions solved the equation of the deflection by the RITZ method. Thus we had obtained w_{0 max} 0.00000383 m, this value is lower than the value of the allowable boom provided by standard NBN B03- 003 for a floor.

Finally, a simulation in ANSYS 14.5 confirmed the smooth operation of the composite floor in flexion.

Key words: mixed floor-plate-arrow-simulation

(9)

viii

Réalisé par Eyitayo Marie-Bernardin Alégria KAKPO EPAC/ UAC

LISTES DES FIGURES

Figure 2-1 : Illustration du Stipe chez le mâle et la femelle ... 13

Figure 2-2 : Diverses formes d’utilisation du bois de rônier ... Figure 2-3 : Raclage du rotin ... 24

Figure 2-4 : Répartition des latérites dans le monde ... 27

Figure 2-5 : Eprouvette pour l’essai d’arrachement sur le bambou ... 35

Figure 2-6 : Lanière de bambou crénelée ... 35

Figure 2-7 : Structure périodique de confinement ... 36

Figure 3-1 : Différents modes de rupture lors d’un essai d’arrachement ... 45

Figure 3-2 : Courbes d’évolution des contraintes de traction en fonction des déformations ... 52

Figure 3-3 : Courbes de tendance ... 52

Figure 3-4 : Courbe de tendance de l’essai d’arrachement sur une tige de rônier non traitée et circulaire ... 54

Figure 4-1 : Illustration de la méthode du grillage de poutres ... 59

Figure 4-2 : Illustration de la méthode des supers éléments ... 60

Figure 4-3 : Illustration de la méthode des éléments de plaque excentrés ... 61

Figure 4-4 : Illustration des éléments de poutre excentrés ... 61

Figure 4-5 : Illustration d’un matériau orthotrope ... 67

Figure 4-6 : Illustration d’un matériau transversalement isotrope... 68

Figure 4-7 : Plaque ondulée en 2D ... 71

Figure 4-8 : plaque renforcée avec des nervures en croix ... 72

Figure 4-9 : Plaque avec des nervures équidistantes ... 72

Figure 4-10 : Poutrelle en T avec nervures croisées ... 73

Figure 4-11 : Plaque en matériaux composites ... 73

Figure 4-12 : Plaque dans un repère (o,x,y,z) ... 74

Figure 4-13 : Déformation d’une plaque mince ... 75

Figure 5-1 : Coupe transversale du plancher mixte ... 85

Figure 5-2 : plancher mixte modélisé en plaque raidie ... 101

Figure 5-3 : Poutrelle en T d’une dalle raidie avec les dimensions ... 102

Figure 5-4 : Plaque rectangulaire soumise à une charge répartie ... 106

(10)

ix

EPAC/ UAC

LISTE DES PHOTOS

Photo 2-1 : Quelques éléments de la morphologie du rônier ... 8

Photo 2-2 : Coupe transversale d’un tronc de rônier ... 13

Photo 2-3 : Dessous d’un plancher en bois montrant la disposition des poutres en bois de borassus ... 14

Photo 2-4 : Charpente en bois de borassus ... 15

Photo 2-5 : Linteau en bois de borassus... 15

Photo 2-6 : Utilisation du borassus comme poteau incorporé dans le mur ... 16

Photo 2-7 : Exemple de forêt de rotin ... 21

Photo 2-8 : Stipe du rotin avec ses épines... 23

Photo 2-9 : Petite terrasse jardin en meubles en rotin ... 24

Photo 5-1 : Montage d’un prototype du plancher mixte ... 83

Photo 5-2 : Plancher mixte ... 83

Photo 5-3 : Répartition des armatures transversales ... 94

Photo 6-1 : Interface de travail... 119

Photo 6-2 : Interface de la structure statique avec géométrie du modèle ... 120

Photo 6-3 : Interface de la base des données des matériaux ... 120

Photo 6-4 : Interface illustrant l’effet de la pression sur le plancher. ... 121

Photo 6-5 : Cartographie du déplacement directionnel... 121

Photo 6-6 : Cartographie des déformations principales maximales... 122

Photo 6-7 : Cartographie des contraintes normales suivant l’axe X ... 122

Photo 6-8 : Cartographie des contraintes normales suivant l’axe Y ... 123

Photo 6-9 : Cartographie des contraintes normales suivant l’axe Y ... 123

Photo 6-10 : Cartographie des contraintes tangentielles suivant l’axe (XY) ... 124

(11)

x

EPAC/ UAC

LISTES DES TABLEAUX

Tableau I : Disponibilité du borassus aethiopum dans la zone d’étude ... 11 Tableau II: Les différents usages des éléments de l’espèce ... 12 Tableau III : Quelques caractéristiques physiques et mécaniques du Borassus aethiopum .... 18 Tableau IV : Caractéristiques mécaniques des éléments constitutifs du plancher ... 84

(12)

xi

EPAC/ UAC

ABREVIATIONS

SYMBOLES /SIGLES DESIGNATION

𝜈 Coefficient de Poisson

 Contrainte

 Contrainte d’adhérence

 Déformation

 Rotation des sections

w Flèche

h Epaisseur

E Module d’Young

G Module de cisaillement

D

IJ

Coefficient matrice de rigidité

glc Graveleux latéritique

amélioré au ciment

(13)

xii

EPAC/ UAC

TABLE DES MATIERES

DEDICACE ... i

REMERCIEMENTS ... ii

HOMMAGES ... v

RESUME ... vi

ABSTRACT ... vii

LISTES DES FIGURES... viii

LISTE DES PHOTOS ... ix

LISTES DES TABLEAUX ... x

ABREVIATIONS ... xi

TABLE DES MATIERES... xii

1. INTRODUCTION ... 1

1.1. CONTEXTE ET JUSTIFICATION ... 2

1.2. HYPOTHESES DE RECHERCHE ... 3

1.3. OBJECTIFS ... 3

1.3.1. Objectif général ... 3

1.3.2. Objectifs spécifiques... 3

1.4. RESULTATS ATTENDUS ... 4

2. GENERALITES ET REVUE DE LA LITTERATURE ... 5

2.1. LE BORASSUS AETHIOPUM ... 7

2.1.1. Généralités ... 7

2.1.2. Description du borassus ... 7

2.1.2. Ecologie et caractéristiques botaniques ... 8

2.1.3.1. Ecologie ... 8

2.1.3.2 Caractéristiques botaniques ... 9

2.1.3.2.1. Les racines ... 9

2.1.3.2.2. Le stipe ... 9

2.1.3.2.3. Les feuilles ... 9

2.1.3.2.4. Les fleurs et rameaux inflorescentiels ... 10

2.1.3.2.5. Les fruits ... 10

2.1.4. Disponibilité et usage du borassus aethiopum ... 11

2.1.4.1. Disponibilité du borassus aethiopum ... 11

2.1.4.2. Usage du borassus aethiopum ... 11

2.1.4.3. Utilisation dans l’architecture des bâtiments traditionnels ... 13

2.1.5. Le béton armé de borassus aethiopum ... 16

2.2. LE ROTIN ... 21

2.2.2. Description du rotin ... 22

2.2.3. Anatomie et qualité ... 22

2.2.4. Usage du rotin ... 23

2.2.5. Utilisation du rotin dans le bâtiment ... 25

2.3. LE GRAVELEUX LATERITIQUE ... 26

(14)

xiii

Réalisé par Eyitayo Marie-Bernardin Alégria KAKPO EPAC/ UAC

2.3.2. Formation... 27

2.3.3. Les caractéristiques morphologiques des sols latéritiques... 28

2.3.3.1. La structure ... 28

2.3.3.2 .L’induration ... 29

2.3.3.3. La couleur ... 30

2.3.3.4. La densité... 31

2.3.4. Usage du graveleux latéritique ... 32

2.4. ASSOCIATION BETON-BOIS ... 33

2.4.1. Travaux effectués pour étudier l’adhérence entre le béton et le bois ... 33

2.4.2. Quelques ouvrages en béton armé de bois ... 37

3. ETUDE DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES DU RÔNIER ET DU ROTIN ... 40

3.1. MATERIELS ET METHODES ... 42

3.1.1. Détermination du taux d’humidité (Norme NFB-51-004) ... 42

3.1.1.1. But ... 42

3.1.1.2. Principe ... 42

3.1.1.3. Matériels ... 42

3.1.1.4. Méthodologie ... 42

3.1.2. Essai de traction ... 43

3.1.2.1. But ... 43

3.1.2.2. Principe ... 43

3.1.2.3. Matériels ... 43

3.1.3. Essai d’adhérence béton-rônier ... 45

3.1.3.1. But ... 45

3.1.3.2. Principe ... 45

3.1.3.3. Matériels ... 46

3.1.3.5. Formulation du béton utilisé pour les essais ... 48

3.2. RESULTATS ET DISCUSSIONS ... 52

3.2.1. Essai de traction sur le rotin ... 52

3.2.2. Essai d’adhérence (tige circulaire) ... 54

4. MODELISATION DES PLAQUES ... 55

4.1. NOTION DE MODELISATION ... 57

4.2. MODELISATION DES PLAQUES NERVUREES ... 58

4.2.1. Méthode du grillage de poutres ... 58

4.2.2. Méthode des super-éléments ... 59

4.2.3. Méthode des éléments de plaque excentrés... 60

4.2.4. Méthode des éléments de poutre excentrés ... 61

4.2.5. Méthode de la plaque orthotrope ... 61

4.3. THEORIE D’ELASTICITE ... 62

4.3.1. Théorie de l’élasticité linéaire ... 62

4.3.2. Matériau anisotrope ... 66

4.3.3. Matériau isotrope ... 66

4.3.4. Matériau orthotrope ... 67

4.3.5. Matériau transversalement isotrope ... 68

4.4. PLAQUES ORTHOTROPES ... 69

4.4.1. Les différents types de plaques orthotropes ... 70

(15)

xiv

EPAC/ UAC 4.4.2. La plaque ondulée ... 70

4.4.3. La plaque renforcée ... 71

4.4.4. Plaque en matériau composite ... 73

4.5. LA THEORIE DES PLAQUES ... 74

4.6. LA FLEXION DES PLAQUES MINCES ... 75

4.6.1. Déformations et déplacements dans la plaque ... 76

4.6.2. Les contraintes dans la plaque ... 77

5. MODELISATION DU PLANCHER MIXTE ... 81

5.1. DESCRIPTION DU PLANCHER MIXTE ... 83

5.2. CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES ELEMENTS CONSTITUTIFS DU PLANCHER ... 84

5.3. DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DE LA STRUCTURE ... 85

5.3.1. Table de compression ... 86

5.3.2. Nervures ... 88

5.4. DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES MECANIQUES EQUIVALENTES ... 95

5.4.1. Les fractions volumiques au niveau de la table de compression ... 96

5.4.2. Fractions volumiques au niveau de la poutrelle ... 97

5.4.3. Les caractéristiques équivalentes du plancher ... 98

5.5. MODELISATION DU PLANCHER MIXTE ... 101

5.5.1. Hypothèses de calculs ... 101

5.5.2. Calcul des coefficients de la matrice de rigidité ... 102

5.5.3. Comportement de la plaque en flexion ... 105

5.6. MODELISATION DU MÊME TYPE DE PLANCHER EN BETON ARME D’ACIER ... 111

5.6.1. Déterminons la matrice de rigidité du plancher béton armé d’acier ... 112

5.6.2. Calcul de la flèche maximale ... 112

6. SIMULATION NUMERIQUE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DU PLANCHER MIXTE . 115 6.1. NOTIONS DE SIMULATION NUMERIQUE ... 117

6.2. PRESENTATION DU LOGICIEL DE SIMULATION ANSYS ... 117

6.3. PREPARATION DU MODELE ... 119

6.4. RESULTATS ... 121

CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES ... 125

BIBLIOGRAPHIE ... 127

WEBOGRAPHIE ... 132

ANNEXES ... 133

(16)

Réalisé par Eyitayo Marie-Bernardin Alégria KAKPO EPAC/ UAC

1 1. INTRODUCTION

(17)

2 1.1. CONTEXTE ET JUSTIFICATION

Le réchauffement climatique est l’un des principaux problèmes autour duquel tous les états s’attèlent, car il prend une dimension inquiétante. Dans son 5^ème rapport remis en 2014, le groupe d’experts du GIEC (Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat) explique que le réchauffement climatique est « sans équivoque » et sans précédent au cours du dernier millénaire. De même, le COP21 de Novembre 2015 s’est fixé comme objectif de stabiliser le réchauffement climatique dû aux activités humaines à la surface de la terre. Ce rassemblement de 195 états a conclu un engagement afin de réduire leurs émissions de gaz, tout en mettant l’accent sur le gaz le plus répandu : le dioxyde de Carbone (CO2).

Toutes les institutions sont donc unanimes sur la réduction de l’émission de CO2 dont le secteur du bâtiment est l’un des plus grands producteurs. Il faut alors introduire des matériaux respectant les prescriptions environnementales.

C’est ainsi que la quête de matériaux répondant non seulement aux préoccupations environnementales et techniques, mais aussi facile d’accès a vu le jour. Les études menées dans ce sens ont conduit à la possibilité d’utiliser le béton armé de fibres végétales. Cette nouvelle technologie s’avère être une solution aux différentes difficultés.

En effet, le Bénin par exemple, est un pays ayant une végétation très dense avec une diversité remarquable d’espèces. Ainsi, nous pouvons distinguer entre autres le rônier et le rotin qui sont deux espèces parmi les plus répandues et qui du fait de leurs caractéristiques pourraient substituer l’acier. L’utilisation de ces armatures renouvelables, disponibles, et moins coûteuses, résoudrait le problème écologique.

Néanmoins, l’utilisation du béton hydraulique reste un handicap aux nouveaux défis du secteur du bâtiment du fait de la quantité importante de ciment utilisée. C’est ainsi que le géobéton est devenu un substitut du béton hydraulique, pour la mise en œuvre de certains ouvrages, à cause de sa disponibilité et du faible taux de ciment qu’il contient. Geobéton et fibres végétales sont désormais des alternatives dont le comportement mécanique fait toujours objet de réflexion.

(18)

3

C’est dans ce cadre que s’inscrit notre étude qui se penchera sur le comportement en flexion simple d’un plancher mixte essentiellement constitué de géobéton et armé de fibres de rônier et de rotin

1.2. HYPOTHESES DE RECHERCHE

- Il y aurait une bonne adhérence entre le rônier et le béton ;

- le béton de graveleux latéritique travaillerait ensemble avec le rotin et le rônier ; - la charge d’exploitation applicable au plancher serait de 2500 N/m²;

- les caractéristiques mécaniques et physiques des matériaux constituants le plancher sont connus ;

- les matériaux utilisés n’affectent pas le fonctionnement du plancher en flexion simple.

1.3. OBJECTIFS

1.3.1. Objectif général

L’objectif général visé par notre étude est de valider, analytiquement, le fonctionnement en flexion simple d’un plancher à base de matériaux locaux afin de résoudre, aussi bien les préoccupations environnementales que techniques.

1.3.2. Objectifs spécifiques

De l’objectif général formulé un peu plus haut découlent les objectifs spécifiques ci-après :

 établir un modèle mathématique du comportement mécanique du plancher en considérant ce dernier comme une plaque raidie;

 déterminer la matrice de rigidité de la plaque ;

 déterminer la flèche maximale au niveau du plancher associé au modèle mathématique ;

(19)

4

 procéder à une simulation numérique par Eléments Finis du comportement mécanique du plancher à base du logiciel ANSYS ;

1.4. RESULTATS ATTENDUS

 la modélisation du comportement mécanique du plancher mixte selon le principe de la théorie des plaques minces est maîtrisée ;

 la flèche maximale engendrée par les charges appliquées au plancher est calculée ;

 La cartographie des contraintes, déformations et déplacements est réalisée dans le logiciel ANSYS.14.5.

(20)

5 2. GENERALITES ET REVUE DE LA LITTERATURE

(21)

6

Le plancher objet de notre étude est constitué d’une diversité de matériaux. Avant tout emploi de ces matériaux, nous devons avoir une connaissance approfondie sur eux.

Le présent chapitre fait le point des différents documents exploités dans cet objectif.

Afin de mieux s’approprier les connaissances sur le rônier, le rotin et le graveleux latéritique, la démarche suivante a été suivie pour chacun des matériaux : une généralité renseignant sur le nom, la découverte du matériau et les différents genres ; une description du matériau ; écologie du matériau ; sa disponibilité et son usage ; et enfin son emploi en structure. Une partie sera également consacrée à l’association du béton et du bois.

(22)

7 2.1. LE BORASSUS AETHIOPUM

2.1.1. Généralités

Découvert vers 1750 au Sénégal par le botaniste ADAMSON qui le baptisa « Ron » comme les Ouolofs, mot qui ultérieurement fut transformé en « rônier », le Borassus aethiopum est une espèce végétale poussant dans des régions d’Afrique tropicale, dans le sud de l’Asie, dans les îles du Pacifique et de l’Océan Indien. Le rônier (Borassus aethiopum) est un genre de palmier qui comprend neuf espèces (Borassus aethiopum, Borassus dichotomus, Borassus deleb, Borassus heinean, Borassus flabellifer, Borassus madagascariensis, Borassus sambiranensis, Borassus sundaica, Borassus tunicata, Borassus akeassii).

Au Bénin, l’espèce la plus répandue est le borassus aethiopum connue sous le nom de « agontin » en langue fongbé.

2.1.2. Description du borassus

Le rônier est l’un des palmiers les plus remarquables d’Afrique. Les critères d’identification de l’espèce sont les feuilles, les fruits, le tronc et un stipe lisse et gris pouvant atteindre 30 mètres de hauteur. A l’âge adulte, ce stipe peut présenter jusqu’à trois renflements en fonction de son âge. Le premier débute entre 7 et 9 mètres de hauteur et peut se prolonger jusqu’à 10 ou 11 mètres à 20 ou 30ans, le deuxième vers 90ans et le troisième à 120ans. Le rônier peut posséder plus d’un seul tronc. Les feuilles longues, pouvant mesurer jusqu’à deux ou trois mètres de long, sont en éventail et flabelliformes. La floraison se passe sur des sujets séparés donnant lieu à des fruits de forme ovoïde, lisse et de couleur jaune marron ou orange comestibles sous forme de grappe.

(23)

8

Photo 2-1 : Quelques éléments de la morphologie du rônier Source : AGOSSOU, 2008

2.1.2. Ecologie et caractéristiques botaniques

2.1.3.1. Ecologie

Le rônier s’adapte à tous les types de sols mais se retrouve habituellement sur les sols alluvionnaires dont la nappe phréatique n’est pas très profonde ou sur les sols sablo-limoneux, sur une pluviométrie annuelle allant de 400 à 600mm. C’est un arbre qui indique la présence d’eau et tient indéfiniment dans les dépressions inondées, sur les terrains marécageux, au bord des fleuves et des rivières. Il forme parfois la lisière des forêts denses.

Les études de LUBEIT révèlent que le rônier est un arbre d’une grande plasticité capable de résister à la sécheresse, à l’humidité, à l’inondation et à d’autres violentes intempéries. Le borassus aethiopum supporte une température de 25 à 35°C et nécessite une lumière intense pour son développement.

(24)

9

2.1.3.2 Caractéristiques botaniques

2.1.3.2.1. Les racines

Les racines du rônier sont nombreuses, cylindriques, minces. Elles sont fasciculées, entremêlées et situées à une très faible profondeur. Elles sont groupées près du stipe. Le rônier possède un système racinaire très développé ce qui lui permet d’aspirer une grande quantité d’eau destinée à être stockée dans le stipe (CABANNES Y. et CHANTRY G, 1987). Sur les sols à faible pouvoir de rétention d’eau, les racines portent des radicelles pour une meilleure utilisation de l’eau dans ce type de sol (MAIGNIEN, 1965). Ces radicelles ne sont pas observées sur les rôniers dans des zones très humides.

2.1.3.2.2. Le stipe

Le rônier est un arbre à port érigé qui a un stipe droit, lisse et gris. Le tronc atteint 20 à 25 m de hauteur. Le diamètre à la base varie entre 50 à 70 cm. Le stipe à l’âge adulte présente 1, 2 ou 3 renflements suivant l’âge. Le premier débute entre 7 et 9 mètres de hauteur et peut se prolonger jusqu’à 10 ou 11 mètres à 20 ou 30ans, le deuxième vers 90ans et le troisième à 120ans. La partie centrale de la colonne pourrit rapidement et ne présente aucun intérêt technologique. La couronne extérieure quant à elle présente une structure très serrée, résistante, imputrescible, inattaquée par les insectes et les mollusques. La zone extérieure de la couronne s’étend sur 7à 10cm de part et d’autre du diamètre chez les sujets mâles, sur 4 à 5cm chez les femelles et va de la base du tronc au milieu du premier renflement. Au-delà, le bois est peu durable et sans valeur mécanique.

2.1.3.2.3. Les feuilles

Le feuillage du borassus aethiopum est très persistant. Chaque feuille a la forme d’un large éventail (pouvant atteindre 3 à 4m d’envergure) et comprend trois parties : la gaine, le pétiole et le limbe. Ensemble, les feuilles forment une couronne atteignant 8m de diamètre. Elles sont réparties tout au long de la tige chez les jeunes sujets.

Sur l’arbre adulte, elles sont regroupées au sommet de stipe en un bouquet plus ou moins développé formé de cinq colonnes plus ou distinctes (THIONE. L, 2000).

(25)

10

- le limbe : le limbe épanoui peut avoir une envergure de 1,80m. Il est formé de 70 à 80 folioles effilées, vert luisant, soudées par leurs bords sur près de la moitié de leur longueur. Ces folioles de 1,50m de long et 6cm de large, sont pliées en « V » donnant à la feuille l’allure d’éventail (THIONE. L, 2000) ;

- le pétiole : le pétiole est la partie rétrécie de la feuille qui lui sert de support. Il est plat sur la partie supérieure et connexe sur la partie inférieure et mesure 1,5 à 2 m de longueur. Le pétiole s’insère sur le tronc à l’aide de ses deux bases pétiolaires (CABANNES Y. et CHANTRY G, 1987) et est parcouru d’épines sur les bords. Les jeunes écorces sont couvertes des restes de pétioles gris de 30 à 40 cm de long qui vont se désagréger au fil du temps pour donner une écorce grise et lisse.

2.1.3.2.4. Les fleurs et rameaux inflorescentiels

Le borassus aethiopum est une espèce dioïque qui présente des fleurs mâles et les fleurs femelles sur des pieds différents. Les rameaux et épis florifères sont enveloppés dans des spathes ligneuses. Insérés à l’aisselle des feuilles, au sommet du tronc, les épis sont épais, enveloppés de plusieurs spathes incomplètes. Les fleurs mâles nombreuses sont très petites (0,6 à 0,7cm de haut), soutenues par deux bractées et sont regroupées en cincinnis (THIONE. L, 2000). Elles sont composées chacune de trois sépales, de trois pétales et de plusieurs étamines avec des pistils court et stériles.

Le pollen est très abondant. Les fleurs femelles sont solitaires et entourées de deux bractéoles de 2cm de haut et de 4cm de large. Les inflorescences femelles sont des épis non ramifiés et courts. Elles mesurent environ 180cm de longueur. Les fleurs femelles sont sessiles en ordre spirale ou distique. Le périanthe est formé de 2 à 3 pièces membraneuses ou scarieuses libres ou soudées. Ces fleurs sont courtes de 1 cm de longueur non ramifiées avec un ovaire sycarpe et un seul ovule par loge. La pollinisation des fleurs se fait par les insectes (AGOSSOU, 2008).

2.1.3.2.5. Les fruits

Le fruit est une drupe ovoïde de 15cm sur 12cm (VANDER BERGHEN, 1988). Vert foncé au début, il devient jaune orangé, tâché de brun lorsqu’il est mûr et dégage une forte odeur de térébenthine (SAMBOU, 1989). Les fruits sessiles sont regroupés en épis serrés de 40 à 50 pesant 25 à 50kg.

(26)

11 2.1.4. Disponibilité et usage du borassus aethiopum

2.1.4.1. Disponibilité du borassus aethiopum

D’après les études de (AGOSSOU, 2008) sur la typologie de l’espèce végétale Borassus et l’état des connaissances sur son utilisation endogène comme bois d’œuvre, il ressort que les populations dans la zone d’étude qui est le sud du Bénin reconnaissent que l’arbre est disponible. Le tableau ci-dessous résume la répartition géographique du borassus aethiopum :

Tableau I : Disponibilité du borassus aethiopum dans la zone d’étude

Source : AGOSSOU, 2008

Il conclut ainsi que l’espèce est donc disponible à 56,63% au sud Bénin et fait partie des essences forestières protégées.

2.1.4.2. Usage du borassus aethiopum

Le borassus aethiopum est utilisé à de multiples fins et chacun de ses éléments sert à quelque chose. Le tableau ci-après présente les différents usages des différents éléments de l’espèce.

Porto-

Novo Ouidah Savè Abomey Ensemble Disponible - 77,78% 90% 58,33% 56,53%

Pas

disponible 100% 22,22% 10% 41,67% 43,47%

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12

Tableau II: Les différents usages des éléments de l’espèce

Source : Document technique sur la problématique de la gestion durable du rônier dans la sous-région Ouest-africaine (DIALLO et al, 1998)

ELEMENTS USAGES

Le Noyau

La Résine Elle favorise la poussée dentaire chez les enfants.

Les Fleurs mâles

Leur poudre est utilisée pour assaisonner la sauce du tôt. Elle est aussi mélangée avec le beurre de karité pour guérir les escarres. Elles sont utilisées dans le traitement des maladies sexuelles.

Le Stipe Les racines

Le cotylédon de la noix en germination est spongieux, onctueux et succulent. Si la noix en germination n'est pas prématurément exploitée, il se développe une jeune plantule dont la première feuille souterraine est charnue, tendre, et très nourrissante. La coque du noyau est utilisée dans l'artisanat et comme bois de feu.

Sucrée ou alcoolisée, elle est une boisson très appréciée. Elle est un bon stimulant, et présente des propriétés aphrodisiaques. Elle lutte également contre la méningite, les maux de ventre, les maux d'yeux.

Les Pétioles

Les Feuilles

Le Bourgeon

La Sève Les Fruits

Elles servent à la confection des filets. Les radicelles sont grillées et mangées. La décoction des radicelles lutte contre les troubles respiratoires et est donnée comme boisson aux nouveau-nés. La décoction des racines est utilisée comme remède contre les ténias.

Elle soigne les œdèmes, les maux de ventre, les maux de gorge, la constipation, la bronchite, la syphilis et serait également un bon vomitif.

Le tronc au-dessous du renflement sert :à la construction des toits des maisons et cases, de charpente, des portes et fenêtres, de piliers et traverses de ponts, à la construction de hangar, poteaux de clôture, à la construction des pistes pour les parties inondées, de support des murs, à la fabrication de pirogues et des meubles, de bois de feu, de ruches d'abeilles pour les troncs creux, de sièges dans les places publiques, d'abri pour les animaux domestiques. Le renflement et le dessus du renflement pourrissent ou sont brûlés par les cultivateurs.

Clôture, bois de feu, balai, gouttière pour recueillir la sève, leurs fibres servent à corder des calebasses fêlées, leurs nervures servent à fabriquer des cordes.

Confection de nattes, paniers, corbeilles, sacs, cadre de tamis, éventails, chapeaux, balais, etc. toiture des cases, confection de palissades, fabrication de cordes, de filasses utilisées pour les bains corporels et le lavage d'ustensiles domestique et comme combustible

La base du bourgeon terminal communément appelée

"chou palmiste" est comestible crue ou cuite. Le bourgeon est utilisé pour attacher les ruches d'abeille.

Le jeune albumen du fruit vert est une gelée nourrissante très appréciée. A maturité, le mésocarpe peut être consommé cru, grillé ou bouillie mélangée à du sucre ou à du miel. Ce mésocarpe est un stimulant et une sorte de "sérum antitétanique". Il est très efficace contre les parasitoses intestinales.

(28)

13

2.1.4.3. Utilisation dans l’architecture des bâtiments traditionnels

Le bois de borassus est un bois au cœur tendre. Par sa morphologie, seule la couronne extérieure du stipe présente une valeur mécanique. La partie centrale est spongieuse et pourrit rapidement. Elle est de très faible densité; c’est pour cette raison qu’on l’enlève (SOUROU, 2011).

Photo 2-2 : Coupe transversale d’un tronc de rônier Source : AHOUANDJINOU A., 2009

Le borassus aethiopum est un bois imputrescible qui résiste à l’attaque des termites et des xylophages (DIALLO A.K, Juillet 1998). La couronne extérieure, de très forte densité, a une épaisseur de 7 à 8 cm chez les borassus mâles et de 4 à 5 cm chez les femelles. La figure ci-dessous montre la morphologie du stipe à travers ses coupes longitudinale et transversale pour le mâle et la femelle.

Figure 2-1 : Illustration du Stipe chez le mâle et la femelle Source : CABANNES Y. et CHANTRY G., 1987

(29)

14

Ces propriétés encouragent les populations locales à l’utiliser de diverses manières.

En effet, les études de (AGOSSOU, 2008) révèlent que les bâtiments d’architecture traditionnelle sont dans leur grande partie utilisateurs du bois de Borassus comme bois de charpente, poutre mais très peu comme poteau. Le graphe ci-après présente différents modes d’utilisation du bois de borassus dans la construction au Bénin.

Source : AGOSSOU D., 2008

 Utilisation comme poutre

Les planchers des anciens bâtiments de l’époque coloniale à Porto-Novo, Ouidah et Abomey sont réalisés avec des poutres en bois de borassus et des poutrelles en bois d’iroko comme le montre la photo 2-3. Ces poutres en bois de borassus sont disposées à des intervalles réguliers. Les espacements remarqués sont : 1m, 0,95m, 0,85m, 0,7m 0,6met 0,55m.

Photo 2-3 : Dessous d’un plancher en bois montrant la disposition des poutres en bois de borassus

Source : AGOSSOU D., 2008

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

Poutre Charpente Linteau Poteau Autres

Figure 2-2 : Différents modes d’utilisation du bois de borassus au Bénin

(30)

15

 Utilisation comme bois de charpente

Les bâtiments d’architecture traditionnelle sont dans leur grande partie utilisateurs du bois de Borassus comme bois de charpente. Les sections les plus utilisées sont : 4x7, 5x8, 5x10, 6x8, 6x8, 7x7, 8x12, 6x10. La Photo 2-4 montre une charpente de toiture faite de bois Borassus dans la ville de Ouidah.

Photo 2-4 : Charpente en bois de borassus Source : AGOSSOU D., 2008

 Utilisation comme linteau

Dans les constructions en terre, pour assurer la continuité des murs après la réalisation des ouvertures de portes et de fenêtres, on pose des chevrons de bois de borassus. Ce bois est préférentiellement choisi et utilisé pour ses qualités.

Photo 2-5 : Linteau en bois de borassus Source : AGOSSOU D., 2008

 Utilisation comme poteau

Le bois de Borassus est très peu utilisé comme poteau dans les constructions.

L’utilisation du bois de borassus sous forme de poteau s’observe le plus souvent dans la construction des paillotes et des garages. Mais par manque de moyens, certains paysans préfèrent faire supporter la toiture de leur construction par du bois de Borassus puis dès que les conditions seront réunies, ils mettent le remplissage qui est

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le plus souvent en terre. Dans les villages lacustres de notre pays, il est utilisé dans la construction des maisons sur pilotis.

Photo 2-6 : Utilisation du borassus comme poteau incorporé dans le mur Source : AGOSSOU D., 2008

Ces usages du borassus aethiopum ne sont pas optimaux car les travaux de (GBAGUIDI et al, 2010) sont arrivés à la conclusion selon laquelle il est possible d’utiliser le borassus aethiopum comme armature dans le béton.

2.1.5. Le béton armé de borassus aethiopum

L’expérimentation a eu lieu en 1996 suite à la demande de MÄNTELE ENWEANI B., une ressortissante Allemande résidant au Bénin qui, pour des raisons de santé, ne devait pas vivre dans une villa construite avec la technologie béton - acier. Le cabinet SECCARTS du Dr. GBAGUIDI A. G. lui proposa alors une architecture de terre dont les murs sont en blocs de terre comprimée et les éléments de structure utilisent la technologie béton-bois, plus particulièrement bois de borassus aethiopum. De plus en plus, la nouvelle technologie prenait corps. GBAGUIDI A. G. et al se sont intéressés au comportement du bois de rônier dans le béton par rapport à l’adhérence et au transfert d’humidité. Des essais de flexion 4 points ont été effectués sur dix-huit poutres à 28 jours d’âge. Les résultats obtenus ont permis de confirmer que le rônier peut être utilisé comme armature dans les éléments de structure en béton armé. Cette conclusion ouvrait ainsi les perspectives d’un nouveau champ de recherches quant à l’étude du comportement du bois de rônier dans le béton. La première orientation des travaux concernait la détermination des caractéristiques physiques et mécaniques du bois de rônier.

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17

C’est dans ce cadre que (AHONOU & HOUINSOU, 2004) se sont intéressés aux caractéristiques physiques et mécaniques. Ils ont étudié principalement la résistance à la flexion et à la compression, le gonflement, le retrait et l’infra-densité de ce bois à un taux d’humidité de 20%. Ils ont également pour leurs travaux, réalisé l’essai de flexion en trois points afin de déterminer le module de YOUNG en flexion simple. Ils ont conclu au terme de leurs travaux que, certains paramètres doivent être revus afin d’améliorer les résultats obtenus. Ces paramètres sont notamment le module de YOUNG en flexion et compression ; le coefficient de poisson, la côte de cisaillement.

L’année suivante, (KANTCHEDE & TOUSSE, 2005) se sont appesantis sur certaines caractéristiques. Ils ont étudié le gonflement et le retrait suivant les trois directions de l’éprouvette. En ce qui concerne les caractéristiques mécaniques, ils ont aussi réalisé l’essai de flexion trois points et ont obtenu un module en flexion simple de 13015 Mpa.

La composition chimique du borassus aethiopum a fait l’objet des travaux de (BARMINAS et al, 2006). Il en ressort la composition suivante : 0,08% de cendres, 0,18% de protéines brutes, 0,26% de fibres brutes, 0,09% de lipides, et 26,18%

d’amylose. Plus tard, (ADJIBOLA, 2008) a étudié la résistance à la flexion 4 points de quelques poutres en béton armé de Borassus avec ou sans crénelures, traité ou non avec du bitume. Elle a remarqué d’une part, que la contrainte de rupture des poutres non armées est inférieure à la contrainte de rupture de toutes les poutres armées de Borassus. Ce qui révèle que la présence des armatures de Borassus a augmenté la résistance de la poutre. Il en ressort que le bois peut donc tenir lieu d’armature tendue dans une poutre en béton armé. D’autre part, elle a remarqué que les poutres en béton armé de Borassus de section rectangulaire avec des crénelures et non traitées avec le bitume offraient une meilleure résistance à la rupture et à la fissuration que toutes les autres poutres. Elle a conclu que les crénelures créées sur les sections ont permis d’améliorer l’adhérence entre le béton et le Borassus. La même année, (BOUSSARI A., 2008) a déterminé quelques caractéristiques mécaniques du borassus à un taux d’humidité d’environ 12%. Ces résultats ont été vérifiés par GBAGUIDI V. S. et al qui ont dressé le tableau des caractéristiques du bois de rônier à 12% d’humidité.

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18

Tableau III : Quelques caractéristiques physiques et mécaniques du Borassus aethiopum

Source : GBAGUIDI V. S. et al.

(AHOUANDJINOU A., 2009) a comparé les résistances à la flexion 4 points de pièces en béton armé de borassus de sections carrée et circulaire. Il est arrivé à la conclusion

Densité basale

Densité à 12% d’humidité

Contrainte de cisaillement parallèle aux fibres

Contrainte de rupture en flexion 4 points parallèle aux fibres

Module d’Young en flexion 4 points parallèle aux fibres

Contrainte de cisaillement perpendiculaire aux fibres Contrainte de rupture en traction parallèle aux fibres

Contrainte de rupture en compression parallèle aux fibres

Contrainte de rupture en compression perpendiculaire aux fibres

Taux de retrait radial total Taux de retrait volumique total

Contrainte limite élastique en traction parallèle aux fibres

Taux de retrait longitudinal total nul Taux de retrait tangentiel total

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selon laquelle les sections circulaires et carrées (pour les poutres en béton armé de borassus) offrent des résistances très voisines.

Suivant le même sens, (HOUNGBO L., 2010) a étudié le comportement de deux types de sections de rônier dans des plaques horizontalement chargées. Il a conclu que les armatures de borassus de section rectangulaire (par rapport à celles de section carrée) confèrent aux plaques une meilleure résistance à la flexion 3 points.

Dans le cadre d’approfondir les études, (AHOUSSINOU I. et OROUNLA M., 2010) ont cherché à déterminer les sections de bois à mettre en œuvre dans une poutre en béton armé de borassus et simplement fléchie, connaissant les charges à appliquer.

Ils ont alors calculé deux poutres et mis en évidence les charges prévisionnelles qu’elles peuvent recevoir à l’état limite ultime de résistance. Dans la partie expérimentale, ils ont obtenu les résultats suivants pour le bois de rônier soumis à la traction parallèle aux fibres: résistance à la limite élastique 𝑓_𝑒¹²= 224 𝑀𝑃𝑎 avec un écart- type de 38 𝑀𝑃𝑎, résistance à la rupture 𝜎_𝑟¹² = 303 𝑀𝑃𝑎 avec un écart-type de 37 𝑀𝑃𝑎, allongement limite 𝜀_𝑏𝑏¹² = 10‰ et module d’élasticité longitudinal 𝐸_𝐿¹² = 17796,85 𝑀𝑃𝑎.

Après calcul, il ressort que les charges de rupture expérimentales des poutres calculées sont nettement supérieures à celles théoriques avec des coefficients de sécurité de l’ordre de 1,35. Ils en sont arrivés à la conclusion que les crénelures en rainures alternées offrent une meilleure adhérence béton-bois rônier que les crénelures en entailles V.

(DANDJINOU A.,2011) a élaboré une méthode de dimensionnement à l’ELU des sections d’armatures de poutres armées de bois de borassus en s’inspirant de la méthode classique de dimensionnement des sections d’armatures des poutres en béton armé d’acier, selon les règlements BAEL. Elle a appliqué cette méthode à des poutres des planchers d’une villa de type F4. De même, (SOUROU, 2011) a mis au point une méthode de dimensionnement de la section théorique d’armatures dans un poteau en béton armé de borassus et faiblement chargé en compression simple. Il ressort de son étude qu’on observe une augmentation de résistance de 19,78%

lorsqu’on utilise des poteaux en béton armé de borassus comparativement aux poteaux en béton non armé.

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20

Toujours dans le cadre du béton armé de borassus, (PORIMATE, 2015) a étudié une poutrelle en armatures de rônier et de rotin dans la zone tendue du béton. Cette poutrelle sera partie intégrante de notre étude.

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21 2.2. LE ROTIN

2.2.1. Généralités

De son nom scientifique « Calamus », le rotin est un palmier à lianes épineuses provenant de la famille des Arecaceae. Le mot « rotin » vient du malais rotan, qui veut dire palmier grimpant, nom justifié car il possède au bout de ses feuilles un flagelle appelé cirre (ou vrille) dont les crochets lui permettent de ramper sur les arbres. Les rotangs sont donc des palmiers grimpants épineux qui poussent dans les régions tropicales et semi-tropicales du vieux monde, et sont exploités pour leurs tiges flexibles (Dransfield John, 1992).

Photo 2-7 : Exemple de forêt de rotin Source John Dransfield, 1992

Il existe une très grande variété de rotins. En effet, la diversité de la forme et la croissance des rotins permet d’en distinguer environ 600 espèces répartis en 13 genres.

Parmi cette multitude, vingt (20) d’entre elles sont endémiques en Afrique. Le diamètre de leurs tiges varie de 3mm à plus de 20cm, leur longueur allant de quelques mètres à plus de 200m. On distingue deux groupes de rotin, en rapport avec les usages et le diamètre de la canne : les rotins à gros diamètres telle l’espèce Laccosperma secundiflorum et ceux à petit diamètre encore appelés lianes, tels que L’Erenospatha maccrocarpa. Le rotin peut se récolter et se cultiver de façon durable grâce à sa croissance rapide, à sa capacité d’adaptation et à ses conditions écologiques très variées.

(37)

22 2.2.2. Description du rotin

Les vingt espèces de rotins africains sont réparties en quatre genres que sont : le Calamus et trois autres genres endémiques (Laccosperma, Eremospatha et Oncocalamus). Ces quatre genres sont facilement différenciables. Ces palmiers qui appartiennent à la sous-famille des Calamoidae grimpent à l’aide de l’un des deux organes que sont le flagelle et un cirre.

Le flagelle est une pousse sortant directement de la gaine et considérée comme une fleur modifiée. Il n’est présent que dans certaines espèces de Calamus tel que Calamus deërratus. Le cirre est une extension en forme de fouet placée avant la feuille et garnie d’épines courtes et arquées qui rappellent souvent la griffe d’un chat. Il se distingue très nettement dans les trois genres de rotin endémiques de celui des Calamoideae (en particulier celles d’origine asiatique), se présentant comme une excroissance au milieu de feuillets réduits et en forme d’épines dits anthophylles.

2.2.3. Anatomie et qualité

Les facteurs déterminants pour la qualité du rotin présentent des différences marquées au niveau de chaque genre africain (OTENG-AMOAKO et EBANYELE, 2001). Ces facteurs déterminants sont entre autres l’épaisseur des parois fibreuses, le pourcentage de tissu fibreux et le diamètre du vaisseau du méta xylème.

Les espèces de Laccosperma ont un taux relativement élevé de fibres épaisses, des vaisseaux à diamètre plutôt étroit et donc une densité plus élevée que les cannes des autres genres. Leur résistance est donc meilleure et elles présentent une bonne durabilité. Cette anatomie est semblable à celle des espèces de Calamus deërratus et d’Eremospatha à quelques différences près.

En effet, les cannes des espèces de Calamus deërratus et d’Eremospatha ont un pourcentage de fibres minces majeur et un diamètre des vaisseaux de méta xylène plus large, ce qui accroît les espaces vides à l’intérieur des tiges tout en diminuant la densité et la résistance.

Les cannes des espèces Oncocalamus sont particulièrement très faibles et fragiles (PROFIZI, 1986 ; DEFO, 1999 ; SUNDERLAND, 1999). Elles ont des parois fibreuses très minces et les vaisseaux du méta xylème sont d’un très grand diamètre. Sa densité

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23

et sa résistance font de l’Oncocalamus, le genre le moins recherché de tous les genres africains.

Photo 2-8 : Stipe du rotin avec ses épines

2.2.4. Usage du rotin

D’après les statistiques, dans de nombreuses régions d’Afrique, le rotin fait l’objet d’une demande croissante et le nombre de cannes transformées est beaucoup plus élevé qu’il y a cinq ou dix ans (SUNDERLAND et al, 2001). En effet, le rotin revêt une grande importance économique et écologique sans compter le fait qu’il contribue fortement à la satisfaction des besoins des peuples. Dans le monde, plus de 700millions de personnes commercialisent le rotin pour de multiples usages.

Le rotin intervient le plus fréquemment dans la confection des meubles. Cependant, il est utilisé à d’autres fins tels que la fabrication de cannes, manches de parapluie, articles sportifs, chapeaux, cordes, cordages, nattes, paniers etc…

Afin de le mettre sous forme exploitable, le rotin subit une série d’étapes. Il s’agit de :

 déterminer le modèle à fabriquer et sélectionner les tiges appropriées ;

 racler le rotin à l’aide d’un couteau pour ôter l’écorce et ressortir la canne ;

 redresser les cannes ;

 sécher les cannes pendant trois à sept jours pour réduire la teneur en eau et permettre une meilleure conservation ;

(39)

24

 couper les tiges aux dimensions requises.

Figure 2-3 : Raclage du rotin

Source : (E. Lionelle Ngo-Samnick)

Chaque partie de l’élément est utilisé pour un objectif précis. C’est ainsi que le cœur de palmier (sommet végétatif) est souvent récolté à des fins alimentaires. Les feuilles servent à confectionner des toitures de chaume.

Les pétioles (tiges foliaires) et les rachis (axes centraux des feuilles) de certaines espèces robustes à tiges courtes peuvent même servir de cannes à pêche. Les fruits et les feuilles sont parfois utilisés en médecine traditionnelle.

Les folioles (petites feuilles formant une feuille composée) de quelques espèces servent de papier à cigarette, alors que les gaines foliaires d'autres espèces font office de brosses à dents.

Photo 2-9 : Petite terrasse jardin en meubles en rotin

(40)

25 2.2.5. Utilisation du rotin dans le bâtiment

Pour ce qui est des caractéristiques physiques et mécaniques du rotin, (NGOUADJEU, 1992) s’est penché sur les possibilités techniques d’utilisation du gros rotin (Laccosperma secundiflorum) dans le béton pour les constructions. De ses travaux, il ressort que l’utilisation du rotin comme armature dans les éléments faiblement chargés et les poutres de petite portée est possible. L’approche consiste à utiliser des cadres (armatures principales dont les deux bouts se prolongent dans la partie comprimée de la poutre) pour reprendre le moment fléchissant.

Plus récemment (AGBATAN, 2015) a fait l’étude d’une dalle de compression en armatures de rotin. Des essais réalisés sur le rotin, il ressort que la densité du rotin est de 0,253 et que sa résistance à la traction est de 32 MPa. De même les résultats obtenus pour le gonflement et le retrait indiquent que l’instabilité dimensionnelle du rotin serait à craindre au vue des valeurs obtenus si l’on fait une comparaison avec celles admises pour le bambou.

(41)

26 2.3. LE GRAVELEUX LATERITIQUE

2.3.1. Généralités

Le terme « latérite » fait son apparition dans la littérature scientifique au début du 19^ème siècle pour désigner un matériau servant dans la construction dans la région de Malabar (Inde). Ce terme vient du latin « Later » (brique), et a été employé pour la première fois par Buchanan en 1807 pour désigner les dépôts ferrugineux recouvrant de vastes surfaces dans les régions montagneuses de Malabar. La latérite est une roche résiduelle issue d’un processus d’altération de roches silico-alumineuses avec le départ de la silice.

Les nombreux travaux sur les latérites depuis les années 1950 ont conduit à une multitude de définitions ou concepts de la latérite, qui créent une certaine confusion sur le sens réel et la définition de ces sols. (AUTRET, 1983) a recensé un nombre important d’ouvrages consacré à la formation des latérites. Il ressort de cette étude les types de latérites suivants:

 les sols fins ferralitiques (ou latérite) ;

 les graveleux latéritiques, utilisés le plus souvent en construction routière comme couche de forme, couche de fondation ou de base ;

 la carapace (ou horizon) latéritique, très dure mais pouvant être détruite par un engin de terrassement ou à la pioche, etc. ;

 la cuirasse latéritique, qui est une couche très dure de matériau aggloméré ressemblant à des scories, difficilement destructible par des engins à lame, parfois naturellement fragmenté.

Les latérites sont largement répandues à travers le monde, mais plus particulièrement dans les régions intertropicales d’Afrique, d’Australie, de l’Inde du sud-est asiatique et d’Amérique du Sud. Il faut noter que la répartition de ces sols ne correspond pas nécessairement aux conditions actuelles de genèse car même en région intertropicales, ces formations sont des fossiles.