Conception et calcul d’un laboratoire de recherche en banco avec utilisation du banco pour la réalisation de la toiture au campus d’Abomey-Calavi

MINISTERE D’ETAT CHARGE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

---

UNIVERSITE D’ABOMEY- CALAVI (UAC) ---

ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY- CALAVI (EPAC) ---

SECTEUR INDUSTRIEL (SI) ---

DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL (GC) ---

OPTION : BATIMENTS ET TRAVAUX PUBLICS (BTP)

MEMOIRE DE FIN DE FORMATION POUR L’OBTENTIONDU DIPLOME D’INGENIEUR DE CONCEPTION

Travail réalisé par : Superviseur:

Malwane SEIDOU Prof. Ing Mohamed GIBIGAYE

Maître de conférences des Universités du CAMES Soutenu le mardi 08 décembre 2015 devant le jury composé comme suit :

Président :

 Pr Malahimi ANJORIN Enseignent à l’EPAC

Membres :

 Pr Mohamed GIBIGAYE Enseignent à l’EPAC

 Mr Victorin HONVOH Invité

8^ème Promotion

Année académique : 2014-2015

Thème: Conception et calcul d’un laboratoire de recherche en banco avec utilisation du banco pour la réalisation de la toiture au campus d’Abomey-Calavi

que leur ont légué leurs occupants culturels lesquels faisaient peu de cas du climat ou de la culture, et revenir à une architecture qui leur soit propre, moderne, enracinée, sans être entravée par le passé. »

Jana Revedin

SOMMAIRE

SOMMAIRE... i

DEDICACES... ii

REMERCIEMENTS ... iii

RESUME ... v

ABSTRACT... vi

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS... vii

LISTE DES FIGURES... ix

LISTE DES TABLEAUX ... xi

INTRODUCTION ... xii

1. CHAPITRE 1 : CONTEXTE- PROBLEMATIQUE-OBJECTIFS... 1

1.1.Contexte et justification de l’étude... 1

1.2.Objectifs de l’étude... 4

2. Chapitre 2 : GENERALITE ET SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE... 7

2.1.Le sable argileux ... 7

2.2.Généralité sur les constructions en terre... 14

2.3.Hypothèses sur la technique de construction en banco avec toiture en voûte ... 31

2.4.Synthèse des travaux sur la construction en terre... 33

3. CHAPITRE 3: PRESENTATION DU MILIEU D’ETUDE ... 39

3.1.Situation géographique... 39

3.2.Données climatique... 40

3.3.Relief... 41

3.4.Présentation de quelques milieux adoptant la voûte en terre comme couverture de bâtiment ... 42

4. CHAPITRE 4 : CARACTERISTIQUES PHYSICO-MECANIQUES ET THERMIQUES DU MATERIAU BANCO D’ABOMEY-CALAVI ... 49

4.1. But ... 49

4.2. Essais de laboratoire sur le matériau composite banco ... 49

5. CHAPITRE 5 : MODELISATION DE LA TOITURE EN BANCO ET METHODE DE CALCUL DES OUVRAGES ELEMENTAIRES DE LA STRUCTURE PORTANTE ... 58

5.1. Définition de la forme idéale d’une voûte ... 58

5.2. Approche mathématique... 61

5.3. Approche physique de l’étude de la voûte ... 63

5.4. Détermination des paramètres de la voûte... 70

5. 5. Approche géométrique ... 74

5.6. Etude des murs porteurs ... 76

6. CHAPITRE 6 : ETUDE DE CAS, APPLICATION DE LA TECHNIQUE DE CONSTRUCTION AVEC TOITURE EN BANCO POUR LA CONSTRUCTION D’UN LABORATOIRE DE RECHERCHE DU GENIE CIVIL AU CAMPUS D’ABOMEY-CALAVI... 83

6.1. Présentation de l’ouvrage à réaliser... 83

6.2. Vérification de la stabilité des ouvrages élémentaire de la structure ... 88

6.3. Etude du confort intérieur... 110

6.4. Devis estimatif détaillé de l’ouvrage ... 113

6.5. Technique de construction... 116

CONCLUSION ET PERSPECTIVES ... 120

ANNEXES ... 125

TABLE DES MATIERES... 153

DEDICACES

A mes parents Zénabou ABOUDOU DAKARA et Alassane SEIDOU.

« Vous n’avez ménagé aucun effort pour m’inculquer l’amour du travail, la persévérance dans les études me rappelant constamment que seul le travail bien fait libère son homme. Recevez ici le fruit de temps d’années d’efforts. Puisse Dieu, vous procurer santé et longévité afin que vous jouissiez des fruits de vos efforts. »

REMERCIEMENTS

A Toi le Maître de l’Univers, l’Alpha et l’Omega, le Créateur, notre Protecteur. Tu as guidé mes pas dans mon ignorance, Tu as été toujours là pour moi, Tu as rempli mon cœur d’espoir tout au long de ces années. Merci à Toi le Détenteur de toutes les sciences.

Nos sincères remerciements :

 au Professeur Mohamed GIBIGAYE, notre maître de mémoire, pour l’encadrement et l’orientation dont nous avons bénéficié tout au long de notre travail. Vous avez dirigé ce travail avec abnégation et tact ;

 au Professeur Félicien AVLESSI, Directeur de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi pour le cadre et les moyens mobilisés pour notre formation;

 au Directeur adjoint, le Docteur Clément BONOU et à tout le personnel de l’administration de l’EPAC, pour le cadre et les moyens mobilisés pour notre formation ;

 au Dr Gossou Jean HOUINOU, Docteur Ingénieur en Génie Minier et Topographie; Chef du Département de Génie Civil de l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi, pour l’entrain et le dévouement au travail qu’il nous a transmis ;

A tous les enseignants de l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi, et en particulier à ceux du Département de Génie Civil qui ne se sont aucunement ménagés pour développer et enrichir notre savoir. Pour la qualité de la formation reçue, je vous rends un hommage sincère et plus que mérité. Il s’agit en particulier de:  Pr. Edmond ADJOVI, professeur titulaire ; Directeur de l’ESTBR

d’Abomey

 Dr. Mathias SAVY, Maître Assistant des Universités ;

 Dr. Ezéchiel ALLOBA, Maître Assistant des Universités ;

 Dr. Taofic BACHAROU, Maître Assistant des Universités ;

 Dr. Noël DIOGO, Docteur architecte ;

 Dr. François de Paule CODO, Maître de Conférences des Universités;

 Dr. Léopold DEGBEGNON, Maître Assistant des Universités ;

 Pr. Gérard Aïssè GBAGUIDI, Maître de conférences des Universités;

 Pr. Victor S. GBAGUIDI, Maître de conférences des Universités ;

 Pr. Mohamed GIBIGAYE, Maître de Conférences des Universités ;

 Dr. Gossou Jean HOUINOU, Docteur Ingénieur en Génie Minier et Topographie ;

 Dr. Adolphe TCHEHOUALI, Maître de conférences des Universités;

 Dr. Tonalémi Epiphane Sonon WANKPO, Maître Assistant des Universités ;

 Dr. Crépin ZEVOUNOU, Maître Assistant des Universités ;

 Dr. Codjo Luc ZINSOU, Docteur Ingénieur en Génie Civil ;

 Dr. Agathe HOUINOU, Maître Assistant des Universités;

 Dr. Gédéon CHAFFA, Maître Assistant des Universités ;

 Dr. David T. OLODO, Docteur Ingénieur;

 Pr. Emmanuel OLODO, Maître de conférences des Universités;

 Dr. Villevo ADANHOUME, Maître de conférences des Universités;

 Dr. Etienne SIMICLAH, Docteur en droit ;

 Pr. Dominique SOHOUNHOULE, Maître de conférences des Universités;

 Mr. Prosper ZOHOUNGBOGBO, Ingénieur en Génie Civil ;

 Mr. Cosme SEWANOUDE, professeur de comptabilité ;

 Mme. Elena AHONONGA, Ingénieur en Génie Civil ;

 Mr. Maximin D’ALMEIDA, Ingénieur en Génie Civil ;

 Mr. Cyprien LAADE, Agent du LERGC.

Et à leurs assistants, entre autres Messieurs Mariano BOCOVO, Yvette AGOSSOU et Daniel AGOSSOU.

Nos sincères remerciements vont également à Mr Clément LABINTAN, Mr Gildas GODONOU et Mr Prudence Crespin YABI.

Je n’oublie pas de montrer toute ma gratitude:

 aux familles SEIDOU et ABDOU DAKARA pour la chaleur familiale dont nous bénéficions, à mes sœurs, Hayath, Anisha, Rachida et Moussoulimath pour l’amour et l’attachement quotidien que vous me témoignez ;

 à tous mes camarades de promotion et des années préparatoires, pour avoir constitué une si belle famille pour moi et pour avoir su si bien rendre agréable mon cadre de travail ; en particulier Fernand, Arsène, Romain, Romaric, Mounirou, Talouth, Anicet, Prosper, Mérite, Cancius.

 à tout mon groupe de recherche qui a été un creuset de solidarité pour une bonne évolution des travaux. Merci à Joël KOTI, Christian ADADJA, Christian ANAGO, Reine KATTE.

La liste n’est certainement pas exhaustive. De ce fait, j’exprime mes vifs remerciements à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué de quelque manière que ce soit, à l’édification de ma personne et à l’aboutissement de ce mémoire.

RESUME

Notre travail a porté sur la conception et le calcul d’un laboratoire de recherche du génie civil en banco avec une toiture réalisée en banco sans coffrage ni armature. En effet, la recherche sur la valorisation des matériaux locaux en particulier, celle du matériau Banco dans la construction est actuellement un des thèmes de recherche au sein de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC). Face à la pauvreté indépendamment du milieu et aux prix élevés sans cesse croissants des matériaux de construction conventionnels (ciment, sable, fer à béton), la marge de manœuvre d’une grande partie de la population dans son accès à un habitat décent est réduite. Les objectifs visés par ces recherches sont entre autres, construire des habitats entièrement en Banco, offrir par ce fait une alternative contributive à la construction de logement décent, confortable, à coût modéré destiné aux populations à moyens limités tout en valorisant le matériau banco.

La terre de barre qui constitue le matériau principal du banco est disponible dans la commune d’Abomey, notre milieu d’étude. De plus, les conditions climatiques du milieu d’étude, sont favorables pour cette technique de construction. Nous avons donc exploité la bonne résistance à la compression du banco pour son utilisation dans la réalisation de toiture en recherchant la forme optimale qui ne soumettra le matériau qu’à l’effort normale de compression. La forme de la chainette a été retenue pour la toiture en banco. La contrainte maximale de compression pour une voûte en banco de portée 6m et de 2,5m de hauteur (les plus grandes dimensions de notre laboratoire) est 0,07094MPa et est inférieur à la contrainte admissible à la compression de la paroi de la voûte en banco qui est de 0,36MPa. De plus la grande épaisseur des murs porteurs confère aux constructions en voûte un grand déphasage thermique compte tenu de la grande résistance thermique du mur en banco.

Mots clé: Banco, Voûte, contrainte de compression, résistance thermique.

ABSTRACT

Our work has focused on the design and calculation of a civil engineering research laboratory of banco with a roof made of mud without form or frame. Indeed, research on the development of local materials in particular, that of banco material in construction is currently one of the research themes within the Polytechnic School of Abomey-Calavi (EPAC). Faced with poverty regardless of the medium and high prices ever rising conventional building materials (cement, sand, concrete iron), the flexibility of a large part of the population in their access to decent housing is reduced. The objectives of this research are, among others, build entirely in banco habitats, thereby, offer a contributory alternative to decent housing construction, comfortable, low-cost designed for people with limited resources while enhancing the banco material.

The bar of land which is the main material of the banco is available in the town of Abomey-Calavi, our study medium. Furthermore, the climatic conditions of study environment are favorable for this construction technique. We therefore used the resistance to compression of the banco for use in making roofing searching the optimal shape shall subject the material to the normal compressive stress. The shape of the small chain was selected for the roof of adobe. The maximum compressive stress to a vault mud reach 6m and 2.5m in height (the largest dimensions of the laboratory) is 0,07094MPa and is less than the allowable stress in compression of the wall of the vault banco which is 0,36MPa. Furthermore the thick bearing walls gives a great vault constructions thermal phase shift given the high thermal resistance of the wall of mud.

Keywords: Banco, arch, compressive stress, thermal resistance.

LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS

EPAC : Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi

OMD : Objectifs du Millénaire pour le Développement ONU : Organisation des Nations Unies

CNERTP : Centre National d’Etudes et de Recherches des Travaux Pratiques ASECNA : Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne

AVN : Association Voûte Nubienne NF : Norme française

AG: Analyse Granulométrique

WL: Limite de Liquidité (%)

WP: Limite de Plasticité (%)

Ip: Indice de plasticité (%)

γ

Wopt: Teneur en eau optimum (%)

Mth: Masse totale humide (kg)

Me : Masse d’eau totale de gâchage (kg)

Mpaille: Masse de la paille (kg)

M: Masse sèche de sol argileux (kg)





C: Cohésion (°)

φ : Angle de frottement (KN/m )

a : Paramètre de la courbe décrivant la chainette

h: hauteur de la chainette (m)

l: mesure de la demi portée de la chainette (m)

S: longueur curviligne de la demi-chainette (m)

t : Epaisseur de la voûte (m)

µ : poids linéaire de la chainette (KN/m)

Ɣ: poids volumique de l’élément de la chainette d’épaisseur t (KN/m )

T

: Tension dans la chainette (KN)

P

: poids de la chainette (KN)

Th: Composante horizontale de la tension dans la chainette Tv: composante verticale de la tension dans la chainette

α: angle entre la tangente à la chainette et la composante horizontale de la tension (°)

N: effort normale de compression de la voûte (KN/m)

H: Poussée de la voûte ou composante horizontale de l’effort normal dans la voûte (KN/m)

V: Composante verticale de l’effort normale dans la voûte (KN/m)

λ : Elancement

: Contrainte admissible (KN/m )

R: résistance nominale à l’écrasement du banco (KN/m )

W: poids du mur (KN)

b: Epaisseur du mur (m)

h’: hauteur du mur (m)

L: longueur du mur ou de la voûte (m)

R: Résistance thermique du mûr (°C/W)

λ:Conductivité thermique du banco (W/m.°C)

e: Epaisseur du mûr pour l’étude thermique (m)

S: Surface latérale du mur (m )

φ: Flux de chaleur (W)

T1: Température à l’extérieur du bâtiment (°C)

T2: Température à l’intérieur du bâtiment (°C)

r1: Rayon intérieur du cylindre considéré pour l’étude thermique (m) r2: Rayon extérieur du cylindre considéré pour l’étude thermique (m)

LISTE DES FIGURES

FIGURE 2-1: REPARTITION DES MINERAUX ARGILEUX DANS LE DAHOMEY (IN M.

SLANSKY-1959)………...………9

FIGURE 2-2 : SHEMA MORPHOLOGIQUE (SOURCE M. SLANSKY, CONTRIBUTION A L’ETUDE GEOLOGIQUE DU BASSIN SEDIMENTAIRE COTIER DU DAHOMEY ET DU TOGO. TECHNIP-PARIS., 1962………..….11

FIGURE 2-3 :BRIQUE DE BANCO………..16

FIGURE 2-4 :EXTRACTION, PETRISSAGE ET MOULAGE DE LA TERRE CRUE...……….16

FIGURE 2-5 :OSSATURE EN BOIE ET REMPLISSAGE………..17

FIGURE 2-6 :EMPILEMENT DES COUCHES ET ARASEMENT DU MUR……….18

FIGURE 2-7 :COFFRAGE ET COMPACTAGE DES MURS EN PISE……….19

FIGURE 2-8 :ENTREVOUS EN BANCO………..…..21

FIGURE 2-9 :DEUX PAYSANS EGYPTIENS AJUSTANT LA FORME DE VOÛTE………..23

FIGURE 2-10 :FABRICATION DES BRIQUETTES SERVANT DANS LA CONSTRUCTION DES VOÛTES NUBIENNES………..………..……24

FIGURE 2-11 :POSE OU MONTAGE DE BRIQUETTES………..………….25

FIGURE 2-12 :ESQUISSE D’UN HABITAT EN VN……….25

FIGURE 2-13 :FIBRE DE PAILLE………...……….………29

FIGURE 2-14 :PANICULES ET GRAINS DE NERE………30

FIGURE 3-1 :SITUATION DE LA ZONZ D’ETUDE………..………..39

FIGURE 3-2 :VARIATIONS DE LA TEMPERATURE DANS LA COMMUNE D’ABOMEY CALAVI DE 2003 A 2013……….…….41

FIGURE 3-3 : VARIATIONS MENSUELLES DE LA PLUVIOM2TRIE DANS LA COMMUNE D’ABOMEY CALAVI DE 2003 A 2013………..41

FIGURE 3-4 : LES ZONES CLIMATIQUES DU BURKINA FASO (DIRECTION DE LA METROLOGIE, 1998)………..…….43

FIGURE 5-1 :ANALOGIE ENTRE ARC FUNICULAIRE ET CÂBLE……….59

FIGURE 5-2 :POSITION DE L4EFFORT NORMAL DE COMPRESSION DANS LA VOÛTE PAR RAPPORT AU TIERS CENTRAL DE LA MATIERE……….…………60

FIGURE 5-3 : FISSURATION CREEE DANS LA MATIERE LORSQUE L’EFFORT NORMAL PASSE EN DEHORS DU TIERS CENTRAL………..60

FIGURE 5-4 :PEPRESENTATION DE LA CHAINETTE………...………....61

FIGURE 5-5 :REPRESENTATION DE LA PARABOLE………..………61

FIGURE 5-6 :COURBE DE LA CHAINETTE (a=2)………..62

FIGURE 5-7 :COURBE DE LA CHAINETTE INVERSEE (a=2 ; h=3)……….………63

FIGURE 5-8 :DIFFERENTS PARAMETRE DE LA VOÛTE………..70

FIGURE 5-9 : RAPPORT DES POUSSEES ENTRE ARC SURHAUSSE ET UN ARC SURBAISSE………...……….71

FIGURE 5-10 :TRACE DE LA COURBE FUNICULAIRE………..75

FIGURE 5-11 :FORCES AGISSANTS SUR UN ELEMENT DE MUR………77

FIGURE 5-12 :RENVERSEMENT DU MUR...78

FIGURE 5-13 :VERIFICATION D’UN MUR AU RENVERSEMENT………..78

FIGURE 5-14 :GLISSEMENT D’UNE PARTIE DU MUR SUR UNE AUTRE………79

FIGURE 5-15 :ECRASEMENT DE LA PARTIE INFERIEUR DU MUR………80

FIGURE 5-16 :MUR SOUMIS A DIFFERENTS CAS DE CHARGEMENT………...….…80

FIGURE 6-1 :NORME SUR CIRCULATION INTERIEURE DANS UN LABORATOIRE…….….84

FIGURE 6-2 :DISTANCE ATTRIBUEE PAR PERSONNE SUR UNE PAILLASSE……….84

FIGURE 6-3 :REPRESENTATION DES DIFFERENTS OUVRAGES ELEMENTAIRES…….….88

FIGURE 6-4 :STRUCTURE DES VOÛTES 1 ET 3………91

FIGURE 6-5 :TRACE DU POLYGONE FUNICULAIRE DES VOÛTES 1 ET 3………95

FIGURE 6-6 :TRACE DE LA LIGNE DES CENTRES DE PRESSIONS DES VOÛTES 1 ET 3...96

FIGURE 6-7 :STRUCTURE DE LA VOÛTE 2……….………..99

FIGURE 6-8 :TRACE DU POLYGONE FUNICULAIRE DE LA VOÛTE 2……….….………102

FIGURE 6-9 :TRACE DE LA LIGNE DES CENTRES DE PRESSIONS DE LA VOÛTE 2……..103

FIGURE 6-10 :STRUCTION DES MURS……….…....104

FIGURE 6-11 :FORCES AGISSANTS SUR LE MUR 1………..…..105

FIGURE 6-12 :FORCES AGISSANTS EN TÊTE DU MUR 2………..107

FIGURE 6-13 :CAS DEFAVORABLE DE CHARGEMENT DU MUR 2……….………..……108

LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU 2-1 :LES MINERAUX LOURDS PRESENTS DANS LA TERRE DE BARRE………..13 TABLEAU 3-1 :CARACTERISTIQUES DES ZONES CLIMATIQUES DU BURKINA-FASO.….43 TABLEAU 3-2 :RECAPITULATIF DES SAISONS EN FONCTION DE LA LOCALITE AU COURS DE L’ANNEE………..……….46 TABLEAU 4-1 :LA QUANTITE DES CONSTITUANTS DU COMPOSITE POUR 1 m : CAS DE LA PREMIERE METHODE………...….54 TABLEAU 4-2 :VALEURS DES PROPRIETES TEHERMIQUES EN BANCO…………..………..56 TABLEAU 6-1 :CALCUL DES CHARGES SURFACIQUES DES DIFFERENTES COUCHES DE LA TOITURE EN VOÛTE………..…….92 TABLEAU 6-2 : RECAPITULATIFS DES CHARGES LINEAIRES DES DIFFERENTES COUCHES DES VOÛTES 1 ET 3 SUR LES MURS PORTEURS 1, 2, 3 ET 4………...……94 TABLEAU 6-3 :CALCUL DES CHARGES SURFACIQUES DE LA TOITURE EN VOÛTE…..100 TABLEAU 6-4 :RECAPITULATIF DES CHARGES LINEAIRES DES DIFFERENTES COUCHES DE LA VOÛTE 2 SUR LES MURS PORTEURS 2 ET 3………..………..…101 TABLEAU 6-5 :EVALUATION DES CHARGES SURFACIQUES SUR MURS……….104

INTRODUCTION

Le secteur de la construction constitue un puissant levier pour les politiques de développement. Cependant, il impacte fortement l’environnement par l’extraction des différents matériaux qu’il nécessite. En effet la forte utilisation des matériaux classiques comme le béton, le mortier, à base de différents granulats et de ciment réduit considérablement les gisements de pierres naturelles, ce qui endommage l’environnement provoquant ainsi un déséquilibre écologique (Kinniburgh, 1978). La réduction de ces gisements face à la forte demande conduit à une augmentation des coûts de construction. Dans ce climat, le revenu très faible des populations ainsi que le budget très modeste des collectivités locales constituent des handicaps à l’essor de l’industrie de la construction. Ces populations sont alors contraintes à vivre dans des habitations précaires exposant ainsi leurs vies aux microbes, pollutions et intempéries de tout genre. L’accès aux logements décents garantissant le minimum de confort et de sécurité devient alors quasi impossible au vue du coût de revient des constructions en matériaux classiques.

L’accroissement de la population mondiale et aussi de la population urbaine, fait que le nombre d’habitant des bidon villes est en augmentation. Un milliard de personnes sur la planète vivaient dans les bidonvilles en 2008 (Article on Mike Davi's book Planet of slums) et les prévisions sont de deux milliards pour 2030 (report, April 2007). L’Afrique est le continent avec la croissance urbaine annuelle la plus élevée au monde, environ 3% selon l’ONU. La croissance urbaine non maîtrisée a favorisé la naissance et l’extension des bidonvilles. En 2006, plus de 50% de la population subsaharienne (entre 50 et 70 millions de personnes) n’avait pas accès à des conditions d’habitat durable et décent (UN-habitat, 2006).

La population vivant dans les bidonvilles en Afrique subsaharienne a plus que doublé entre 1990 et 2012, passant de 102 à 213 millions selon UNCHS. Simon Walley (Walley) estime que la demande annuelle en logement en Afrique est d’au moins quatre millions depuis 2012 et atteindra le seuil de cinq millions dès 2020.

Cette situation ne favorise pas l’atteinte des Objectifs du Millénaire pour le Développement (OMD) qui prennent fin cette année et qui ne sont pas atteints à ce jour. Le chapitre 7 des OMD vise comme objectif : « Assurer un environnement durable à toute la population mondiale » et a prévu à sa cible N°4 de « Réussir d’ici 2020, à améliorer sensiblement la vie d’au moins 100 millions d’habitants de taudis ».

La colonisation relayée par la mondialisation a introduit le ciment, liant hydraulique, qui est le principal élément de liaison entre les granulats dans la formulation du béton et du mortier. Très rapidement le béton a été alors retenu comme étant le seul matériau durable, dévalorisant ainsi nos matériaux traditionnels qui sont désormais vus d’un mauvais œil. Dès lors, que les citadins acquièrent une parcelle, ils rêvent d’y construire « en dur ». Il s’agit aujourd’hui de rompre avec l’idée généralisée que le parpaing de ciment et la toiture en tôle ou en dalle de béton sont plus avantageux tant aux yeux de la population qu’aux yeux des décideurs politiques en montrant que des alternatives sont possibles.

La diversification des matériaux de constructions par l’exploration et l’exploitation des matériaux locaux ainsi que la diversification des techniques de constructions par l’exploration et la mise en œuvre des techniques traditionnelles de constructions peuvent palier au besoin sans cesse grandissant de logement et permettre à tous un habitat décent à coût réduit. Au nombre des matériaux locaux pouvant être valorisés, nous avons le banco. Le matériau banco est un matériau composite, formé d’un mélange de terre argileuse ou terre de barre pétrie à laquelle s’ajoutent des brins de paillettes végétales (de fonio, de riz ou autres tiges), le mélange étant assuré par de l’eau auquel on ajoute si possible de l’infusion de néré. Le banco est un matériau de construction fortement utilisé au nord-Bénin dans l’habitat et dans la construction des greniers. Le banco est un matériau économique. L’extraction et l’acheminement de la terre de barre ne nécessite pas de moyens technologiques et économiques importants puisque disponible en quantité.

Les matériaux locaux font l’objet d’études, de recherches, d’expérimentations, de projets pilotes et s’articulent autour des problématiques

« matériaux appropriés à la construction économique » dans certains pays africains notamment au Bénin. A cet effet, nous pouvons citer entre autres le Prof Mohamed GIBIGAYE qui a commencé par aborder le matériau banco depuis 2002 et qui a réalisé plusieurs travaux à cet effet, le Prof Gérard GBAGUIDI qui a travaillé sur les blocs de terres comprimées, le Dr Adolphe TCHEHOUALI qui a travaillé sur les blocs de terres crues, et le Prof Edmond ADJOVI et d’autres chercheurs qui ont également travaillé sur les matériaux locaux. Plusieurs études antérieurement réalisées au Bénin se sont intéressées au matériau banco, notamment celle de l’Ir Issakou AMBARKA (AMBARKA, 2010), de l’Ir Adéoumi Clément LABINTAN (LABINTAN, 2012) de l’Ir Franck AKPO (AKPO Jovite, 2013) et de l’Ir Mariette T. ADAGBE (ADAGBE Mariette, 2014) sous la direction du Prof Mohamed GIBIGAYE.

Des bâtiments peuvent être entièrement réalisés en banco. L’une des spécificités de ces types de construction réside dans la mise en œuvre de la toiture réalisée en forme de voûte uniquement avec le matériau banco. Historiquement inconnue en Afrique subsaharienne, cette technique est originaire de Nubie, une région du sud de l’Egypte. Les voûtes sont uniquement faites en briques de banco moulées et séchées au soleil et de mortier en terre argileuse sans pailles. Ces voûtes sont faciles à mettre en œuvre car elles ne nécessitent pas de coffrage mais dès lors nécessitent un grand savoir-faire. Les constructions en banco garantissent une certaine qualité de vie et marque du point de vue architectural l’ingéniosité constructive en harmonie avec notre environnement.

Mais à ce jour, cette technique n’est utilisée que dans les pays subsahariens ou des dimensions limitatives ont été fixées afin de permettre l’appropriation de la méthode par les populations. Cette situation ne permet pas d’étendre le procédé à des constructions urbaines de grandes portées (église, salle de classe, salle de conférence…).

Dans l’objectif de construire uniquement en banco et d’utiliser la toiture en forme de voûte également en banco à Abomey Calavi,notre travail s’appesantira d’une part sur l’étude des conditions climatiques à Abomey Calavi afin d’apprécier si elles sont favorables à l’importation de cette technique dans la construction d’un ouvrage test. Ensuite, il s’agira de comparer les caractéristiques physiques et mécaniques du matériau banco obtenu avec la terre de barre de la commune d’Abomey-Calavi par rapport aux caractéristiques requises pour assurer la résistance de l’ouvrage test.

Chapitre 1

CONTEXTE-PROBLEMATIQUE-

OBJECTIFS

1.1. Contexte et justification de l’étude

« Pour parvenir à un développement durable, la protection de l'environnement doit faire partie intégrante du processus de développement et ne peut être considérée isolément », ainsi s’énonce le troisième principe de la déclaration deRio sur l’environnement et le développement (United Nation, 2012) qui traduit la volonté des nations du monde à faire face aux problèmes environnementaux qui menacent l’existence de notre planète. Les différents acteurs du développement sont alors appelés à réduire les charges polluantes (notamment l’émission de gaz à effet de serre) liées à leurs activités respectives et à préserver les ressources naturelles.

Des études statistiques révèlent que le domaine de la construction est responsable de plus d'un tiers des émissions de dioxyde de carbone, ce qui fait du secteur du bâtiment le deuxième plus grand émetteur de dioxyde de carbone après l'industrie (NGUYEN, 2010). Il faut noter que le dioxyde de carbone est l’un des principaux gaz à effet de serre responsables du réchauffement planétaire ; Il est actuellement estimé que le dioxyde de carbone (CO2) contribue à hauteur de 50%

environ à l'effet de serre. C’est pourquoi le secteur du bâtiment est souvent considéré comme une “mine d’or” pour réduire ce phénomène.

De nos jours le modernisme et le snobisme poussent la plupart de nos concitoyens, à construire en ‘’dur’’ avec des agglomérés de sable et de ciment ou du béton classique et à utiliser comme matériaux de couverture les dalles en béton armé, les tôles et les tuiles. 90% des constructions sont en Béton armé et donc à base de ciment et de fer à béton qui coûtent très chers. La forte croissance du coût de ces matériaux entrave considérablement le développement du logement et d’autres infrastructures dans les « pays en voie de développement ». Il s’impose donc la nécessité de faire recours à nos matériaux de base moins couteux,

disponibles localement et capables de répondre efficacement à l’un des besoins essentiels de la population qui est de se loger.

Depuis quelques années, ces matériaux font l’objet d’études, de recherches, d’expérimentation^s, de projet pilotes et s’articulent autour des problématiques

«matériaux appropriés à la construction économique » dans certains pays africains notamment auBénin. Face aux problèmes économiques et sociaux que connaît le pays, nombreux sont les chercheurs qui réclament une véritable promotion de ses ressources naturelles.

Parmi les matériaux locaux beaucoup ont montré leur efficacité dans le temps. C’est le cas du banco utilisé entre autres dans la construction des greniers au nord du Bénin qui assure à ces ouvrages de stockage une longévité de près de 50ans. Le banco est un matériau de construction qui associe la terre aux résidus agricoles sans autres ajouts, notamment sans stabilisation. C’est un matériau de base de nombreuses habitations de l’Afrique. Ce matériau présente l’avantage que la terre soit disponible.

En effet, la promotion du banco comme matériau de construction et des techniques appropriées peut être intéressante dans le cas du Bénin pour les raisons suivantes:

 lutter contre la pauvreté par la valorisation des ressources naturelles ;

 répondre à la demande de l’habitat par la production des matériaux à base de ressources naturelles ;

 lutter contre la précarité de l’habitat par le renforcement des compétences, l’amélioration des produits et l’utilisation de nouvelles techniques de construction;

De plus, les préoccupations environnementales permettent de redécouvrir les nombreuses qualités du matériau banco. Ce matériau est :

 écologique, il nécessite peu d'énergie et d'eau pour sa mise en œuvre et son élimination. Issu d’une ressource locale, abondante , il réduit les problèmes liés à son transport. Son utilisation ne participe pas à l’augmentation des pollutions (eau, air, sol) et des déchets, ni aux modifications biologiques. Il est également réutilisable,

 économique et local, il ne demande pas de transformation coûteuse. Il est un prolongement du sol et, à ce titre, participe à l’identité paysagère et architecturale du territoire dont il est issu. Il est mis en œuvre par des savoir-faire et emplois locaux,

 sain, il n’est pas nocif à la réalisation, ni à l’usage du bâtiment. Il participe à rendre l'air ambiant sain, en régulant l’hygrothermie, en absorbant les odeurs et en filtrant certains polluants,

 utilisé en mur et en toiture, il participe à l’isolation phonique. En enduit, il améliore confort acoustique en diminuant la réverbération sonore.

L’incorporation de la paille confère à ce matériau une masse volumique relativement faible (en fonction du pourcentage de paille). Ce qui pourrait réduire les charges en terme de poids propre de la toiture en banco.

De plus, les toitures voûtées en banco procure des avantages tels que La décoration, l’architecture peu ordinaire, l’espace, la lumière, la qualité acoustique qu’on ne saurait trouver ailleurs. La construction de toit en terre permet entre autre d’éviter l’utilisation de produits d’importation tels que des tôles, et ainsi de maintenir cet argent dans le circuit local. Le fait de n’utiliser que de la terre, que ce soit pour l’élévation des murs ou celle du toit, s’inscrit donc bien dans un contexte écologique et économique.

Très peu de bois est utilisé pour dresser une voûte en banco, les matériaux sont tous locaux et l’énergie employée est essentiellement humaine. Un autre avantage de cette technique est qu’elle évite la tendance qui est de remplacer les anciens toits de bois mélangés à de la terre par des tôles ondulées, dalles et tuiles

(moins confortables) qui sont des techniques importées. Une importante participation des populations bénéficiaires au coût de construction sous forme de main d’œuvre non qualifiée est à souligner. Tout ceci conduit alors à une réinjection du coût de la construction dans l’économie locale (main d’œuvre) et des achats de matériaux d’importation largement diminués. Ces constructions présentent des qualités de durabilité et de confort accrus.

 Le banco étant connu comme ayant une bonne résistance en compression et une résistance en traction négligeable, quelle serait la forme la plus adaptée pour la toiture en banco?

 Quelle est la formulation du mélange qui donnerait les meilleures caractéristiques mécaniques possibles à ce matériau?

 Quels sont les efforts auxquels les éléments porteurs résistent dans une construction avec toiture en banco

 Quelle est la technologie pour la réalisation d’un bâtiment en banco avec toiture de voûte en banco ?

Voilà une liste non exhaustive d’interrogations et de raisons qui justifientle choix de ce thème intitulé :«Conception et calcul d’un laboratoire de recherche en banco avec utilisation du banco pour la réalisation de la toiture au campus d’Abomey- Calavi».

1.2. Objectifs de l’étude

1.2.1. Objectif générale de l’étude

L’objectif général visé à travers ce modeste travail est d’apporter notre contribution à la valorisation et à une utilisation rationnelle du matériau «banco»

dans la technologie du bâtiment plus précisément pour la toiture afin de sortir les populations de la précarité des habitations en leur assurant un cadre de vie meilleur à moindre coût d’exécution.

1.2.2. Objectifs spécifiques de l’étude Comme objectifs spécifiques, nous devons :

 Déterminer la forme exacte que doit avoir la toiture en terre compte tenu de sa bonne résistance en compression et de sa résistance en traction négligeable

 Déterminer les efforts dans la toiture et dans ses éléments porteurs

 Dimensionner la voûte et les éléments porteurs pour la construction d’un laboratoire de génie civil au campus d’Abomey Calavi.

Chapitre 2

GENERALITE ET SYNTHESE

BIBLIOGRAPHIQUE

2.1. Le sable argileux

2.1.1. Origines du sable argileux : cas du bénin -Paléographique

La reconstitution de l’histoire géologique du bassin permet de suivre aisément plusieurs mouvements de la mer, qui se traduisent par des variations des séquences sédimentaires.

-Au maestrichtien

La mer envahit progressivement le bassin alimenté par des matériaux arrachés au socle septentrional ; la sédimentation est de manière permanente essentiellement détritique, localement grossière.

-Au paléocène inférieur

Les faciès du paléocène inférieur restent en parties détritiques d’abord avec des passées gréso-calcaires. Mais le caractère chimique de la sédimentation ne fait que s’affirmer : dès la base du paléocène inférieur la montmorillonite constitue la moitié de la phase argileuse.

-Le paléocène supérieur

Marqué à la base par un niveau glauconieux et phosphaté, le paléocène supérieur est à dominance argileuse.

Il s’agit d’abord d’argilites à attapulgite et à montmorillonite dont l’épaisseur augmente progressivement du nord vers le sud.

Vers le sommet de la formation, l’attapulgite disparaît au profit de la montmorillonite et de la kaolinite; les nummulites apparaissent localement.

Cette séquence négative est interprétée comme régressive, le continental émergé est alors caractérisé par la biostasie.

-A l’yprésien

Dans la sédimentation encore nettement argileuse, l’attapulgite réapparait au détriment de la kaolinite. La séquence redevient donc positive ; une transgression est vraisemblable. Vers le sommet, des passés sporadiques de phosphate, de glauconie et de calcaire témoignent peut-être d’une régression progressive.

-Au lutétien

La kaolinite prend la place de l’attapulgite, puis de la montmorillonite. La séquence, maintenant négative, traduit bien la régression amorcée à la fin de l’yprésien.

-Période postérieur au lutétien: le continental terminal.

Des dépôts sablo-argileux fins glauconieux arrivent en discordance sur le lutétien; mais le faciès devient aussitôt franchement continental. Il est alors caractérisé par des dépôts sableux, sablo-argileux et argileux. La phase argileuse est essentiellement de la kaolinite.

-Période postérieur au continental terminal

Après les dépôts du continental terminal, commence la période ayant aboutie au modelé actuel du bassin.

Figure 2-1: Répartition des minéraux argileux dans le Dahomey (in M.

SLANSKY-1959).

Source: (ADAGBE Mariette, 2014)

Au terme de cet aperçu paléogéographique, il ressort que la nature et la répartition des minéraux argileux sont caractéristiques des différentes divisions stratigraphiques.

 Le Maestrichtien est marqué par la kaolinite.

 Le Paléocène inferieur est caractérisé par l’association montmorillonite kaolinite.

 Le Paléocène supérieur et l’Yprésien montrent l’association attapulgite montmorillonite, avec toutefois, une éclipse de l’attapulgite au bénéfice de la kaolinite à la partie supérieure du Paléocène et à la base de l’Yprésien.

 Le Lutétien marque la disparition de l’attapulgite tandis que la montmorillonite domine.

 Au Continental terminal, la kaolinite constitue l’essentiel de la phase argileuse.

2.1.2. La terre de barre

2.1.2.1. Diverses définitions de la terre de barre

Diverses définitions sont adoptées par les chercheurs.Guilchers (1959)est l’un des premiers à étudier la terre de barre ; il définit la terre de barre qui recouvre le plateau, en arrière du complexe côtier, comme une formation meuble, rouge foncé, de texture argilo-sableuse. La terminologie terre de barre est héritée du portugais « barral » qui signifie argile. Les analyses granulométriques, morphoscopiques et l’étude des minéraux argileux indiquent que la terre de barre est formée d’un matériau hétérométrique, mis en place sous des conditions subaériennes tropicales, avec des consolidations sporadiques.

Guilchers (1959)conclut que ce matériel forme le couronnement de la série sédimentaire du bassin côtier du Bénin.

SelonFuron (1964),le continental terminal du Dahomey est caractérisé par des formations argilo-sableuse connues sous le nom de « terre de barre ».

Elles peuvent atteindre une centaine de mètre de puissance et contenir à la base des niveaux ligniteux.

Fauck (1972) attribue, lui le terme de « terre de barre » aux sols rouges développés sur les roches-mères que représente le continental terminal du Bénin.

Slansky (1959) décrivant les plateaux du bassin sédimentaire qualifie de sol la terre de barre ; ses caractéristiques essentielles sont ; mélange meuble de sable et d’argile, de couleur brun rouge. La proportion d’argile ferrugineuse et de sable est très variable. Il pense qu’il s’agit simplement de l’évolution latéritique des niveaux sous-jacents.

2.1.2.2. Répartition géographique de la terre de barre

Développée sur les six plateaux du sud Bénin comme le montre la figure 1 (plateau d’Aplahoué, d’Allada, d’Abomey, de Zangnanado, de Sakété et de Kétou), la terre de barre se localise entre 6°20’ et 7°20’ de latitude Nord puis les méridiens 1°40’ de longitude Est et couvre une superficie d'environ 10.500 km².

Figure 2-2: Schéma morphologique source (SLANSKY M. Contribution à l’étude géologique du bassin sédimentaire côtier du DAHOMEY et du TOGO.

Technip-Paris. Paris., 1962.

Les dépôts du Continental du plateau d’Allada sont des dépôts détritiques terrigènes structurés en trois couche de granulométrie différente (BOUKARI M., 1998). Ces trois couches identifiées sont de haut en bas :

- Une couronne de terre de barre de 15 à 20 m d’épaisseur,

- Une couche sablo-argileuse d’épaisseur très variable passant de quelques mètres à des cinquantaines de mètres et enfin,

- Une couche franchement sableuse.

Pour notre étude, nous avons fait nos prélèvements de terre de barre à l’université de la commune d’Abomey Calavi.

La terre de barre est définit comme étant une formation plus ou moins meuble, de couleur rouge à brun rouge ; humide, elle est légèrement ‘’collante’’.

Elle ne contient jamais de débris de roches ou de galets de diamètre supérieur à 1 cm. Lorsque la formation est faiblement indurée, elle présente des fentes de dessiccation.

La terre de barre du sud Bénin décrite par WILLIAME et VOLKOFF en 1966 présente les caractéristiques physiques et chimiques suivantes: 15,3%

d'Argile; 5,4% de limon; 77,3% de sable et 0,05% d'Azote total; la teneur en matières organiques est de 2,64%.

L’analyse minéralogique a permis de distinguer deux catégories de matériaux par leur densité :

- Les minéraux légers : constitués essentiellement de quartz et quelques paillettes de micas;

- Les minéraux lourds : constitués de zircon, tourmaline, rutile, disthène, épidote (clinozoïte, pistachite, staurotide et sphène)

Tableau 2-1: Les minéraux lourds présents dans la terre de barre

Types caractéristiques

Zircon Rose ou incolore, très roulé ou avec sa

forme cristalline nette.

Tourmaline Brune, noire ou verte, se présente sous

des formes très diverses.

Rutile Rouge, rouge-jaune, rarement bien

usé.

Disthène Grand cristaux allongés et aplaties,

généralement anguleux, cassure irrégulière en marche d’escalier.

Staurotide Brun jaune, toujours non usé, grain en

général irrégulier à cassure en dents de scies

Sphène Fragment de cristaux ou en grain

irréguliers, plus ou moins usés, de couleur marron à gris

Epidote Clinozoïte Transparent, presque incolore, avec des clivages parallèle à l’allongement du grain, cassures irrégulières.

Pistachite Couleur jaune sous forme cristalline.

Source: (ADAGBE Mariette, 2014)

2.2. Généralité sur les constructions en terre

2.2.1. La terre, un matériau utilisé depuis des millénaires

L’emploi de la terre en construction a été développé dans les principaux foyers connus de civilisation : dans les plaines du Tigre et l’Euphrate, en Mésopotamie ; en Egypte, le long du Nil, du Delta à la Basse-Nubie ; au Pakistan (Baloutchistan), le long des rives de l’Indus et de la Harka ; en Chine, sur des plateaux dominant le fleuve Jaune (Houang-Ho). Mais aussi en Amérique du sud, sur le littoral désertique de l’océan Pacifique drainé par les rios andins, en Amérique centrale, et bien sûr en Afrique.

Simultanément ou à des époques successives, les régions fertiles propices à l’installation des communautés de chasseurs invitaient les hommes à bâtir leurs premiers abris sédentaires en terre (PROJET GE 12, 2000). Les sols d’alluvions sableuses et argileuses des plaines fluviales, mêlés à la paille des céréales cultivées, fournissent alors un matériau de construction de premier choix (PROJET GE 12, 2000).

D’après les études de (SAADI, 2011), les recherches archéologiques semblent mettre en évidence une séquence temporelle, universelle, d’une évolution à partir de mode de construction en matériaux végétaux vers des solutions mixtes (torchis), puis avec un degré plus avancé de sédentarisation de l’homme, vers la bauge, la brique crue et le pisé répondant à l’exigence d’un habitat plus solide et durable.

2.2.2. Différentes formes de construction à base de sol argileux 2.2.2.1. Le banco

L’adobe (ou banco) est la brique de terre crue, séchée au soleil, et utilisée comme matériau de construction (MEKHERMECHE Abdessalem, 2012). Ces briques sont obtenues à partir d'un mélange d'argile, d'eau et éventuellement d'une charge utilisée en petite quantité : de la paille hachée par exemple. Le tout malaxé

traditionnellement avec les pieds ou mécaniquement jusqu’à atteindre une bonne plasticité. Il est mise en œuvre sous différentes formes selon le pays ou la localité considéré. Il s'agit d'un des premiers matériaux de construction : les premières villes connues étaient construites en briques de terre crue. Ce matériau est encore l'un des plus utilisés au monde.

Les structures montées en adobe peuvent inclure des renforts de bois, qui peuvent également servir d'amélioration de l'isolation. Selon (MEKHERMECHE Abdessalem, 2012) la plus grande structure construite en adobe étaitl'Argé- Bam, la citadelle de Bam en Iran, qui a subi d'importants dommages lors du tremblement de terre du 26 décembre 2003. D'autres constructions de grande taille sont présentes par exemple au Pérou : la Huaca de Sol avec 100 millions de briques, et Chan Chan.

Plusieurs mosquées d'Afrique occidentale sont réalisées en adobe : par exemple à Tombouctou et la grande mosquée de Djennéau Mali.

2.2.2.1.1. Technique de mise en œuvre du banco - Brique de terre

Après le pétrissage, les briques de banco sont coulées dans un cadre ouvert, un rectangle dont les dimensions sont variables et que l'on rencontre en différentes tailles. Le moule est retiré, et les brique sont mises à sécher quelques heures, puis elles sont tournées sur leur tranche pour terminer le séchage. Lors du séchage, les briques peuvent être placées à l'ombre pour éviter l'apparition de fissures.

L’assemblage des briques en banco se fait soit avec un mortier d’argile et d’eau soit avec un mortier de ciment ordinaire.

Figure 2-3 :Brique de banco

Source: (AkPO Jovite, 2013) - Boule de terre crue façonnée à la main

Dans ce cas, après le pétrissage, la terre est façonnée en boule par les artisans. Les murs en banco sont alors construits par empilement des boules de terre.

Figure 2-4 :Extraction, pétrissage et moulage de la terre crue Source : (AkPO Jovite, 2013)

2.2.2.2^. Le torchis

Le torchis est considéré comme le premier matériau composite de l'histoire, car il est composé d'une matrice plastique (terre) et de renforts (fibres végétales), et était le matériau de construction des habitations dès le néolithique. Il était utilisé par les Celtes pour la construction des murs. L'essor de cette technique a principalement été du XIVe au XVIe siècle, mais a perduré jusqu'au lendemain de la seconde guerre mondiale avec un colombage plus simple. Le torchis est une

technique de construction du type ossature-remplissage. Traditionnellement, l'ossature porteuse principale est constituée de colombes de bois, complétée par un clayonnage à base de bois, petits morceaux de bois de châtaignier ou noisetier appelés fuseaux, éclisses, jonc, roseau ou bambou.

Figure 2-5 :Ossature en bois et remplissage.

Source: (PROJET GE 12, 2000)

La terre à torchis est une terre assez argileuse, mouillée, et à laquelle sont souvent ajoutées fibres végétales ou animales. Cette terre est avant tout malaxée (traditionnellement avec les pieds) puis une première couche est posée, enroulée à la main, autour des fuseaux de bois. La deuxième couche elle, recouvre l’ensemble du mur. L'outil approprié, pour projeter puis lisser le torchis est appelé unlittré qui est une longue palette munie d'un manche recourbé.

2.2.2.3. Bauge

La bauge est un système constructif monolithique en terre crue empilée. La terre est dans un état plastique, généralement mélangée à des fibres végétales ou animales. Les surfaces verticales sont dressées par découpe après un court temps de séchage, alors que le matériau n'est pas trop dur.

La terre est généralement extraite sur le lieu de la construction (d'où les nombreuses mares autour des maisons en bauge) sous la couche de terre végétale.

Cette terre doit être moyennement argileuse: suffisamment pour qu'elle possède une bonne cohésion, pas trop pour qu'elle ne fissure pas. La terre est ensuite piétinée par les hommes ou des animaux afin d'y incorporer les végétaux (paille, bruyère, ajonc, fougère, etc.).

Une fois ce mélange réalisé, on dresse des couches successives sur le mur qui sont tassées au fur et à mesure à coup de trique (sorte de manche en bois). Ces couches dépassent largement la largeur finie du mur. On réalise ainsi une "levée"

d'environ 60 cm de hauteur.

Figure 2-6 : Empilement des couches et arasement du mur.

Source: (PROJET GE 12, 2000) 2.2.2.4. Le pisé

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

La terre à piser est généralement prélevée à proximité du chantier. Elle est débarrassée de ses impuretés (matière végétale), légèrement hydratée puis

malaxée. Ensuite on déverse de la terre ni trop sèche ni trop humide, dans un coffrage, en couches successives d’égale épaisseur de 15 à 20 cm maximum.

Figure 2-7 :Coffrage et compactage des murs en pisé.

Source: (PROJET GE 12, 2000)

Ces couches de terre sont compactées, à l’aide d’un pisoir et ramenées à moitié d’épaisseur, de 7 à 10 cm. Ces “lits” de terre forment une masse dure et homogène constituant à chaque décoffrage une portion de mur porteur monolithique.

Pour faire une pleine hauteur de « banchée », de 80 à 90 cm, il faut une bonne dizaine de couches de terre compactée. Le pisé est en fait le mode de construction en terre le plus pur et le plus direct. Il existe traditionnellement dans de nombreux pays dans le monde. En France c’est principalement en région Rhône-Alpes que l’on trouve un patrimoine en pisé.

Notons que dans d’autres pays américains, européens et asiatiques, le banco est appelé Adobe.

2.2.2.5. Les blocs de terre comprimée (BTC)

Cette version moderne du bloc de terre crue moulée, ou adobe, emploie des terres aux caractéristiques assez proches de celles du pisé mais pouvant être plus

argileuses (jusqu'à 25%) et écrêtées de leurs plus gros éléments (diamètre

>20mm). La fraction sableuse (gros sables) doit être dominante et la fraction graveleuse (petits graviers) peut être moindre. Le matériau ainsi composé, d'une granulométrie assez uniforme est compacté à un état hydrique peu humide au moyen de presses de type et de registre de performance très divers. La fameuse presse manuelle "Cinva-Ram" mise au point en 1956 en Colombie par l'ingénieur Raul Ramirez fut la première à être fabriquée industriellement et largement diffusée dans le Monde entier. En France, les établissements "Japy" en assuraient la diffusion vers les pays européens et d'Afrique de l'Ouest. Elle fut rapidement et très largement adoptée et contribua au Développement de cette technique de construction en blocs de terre comprimée (MEKHERMECHE Abdessalem, 2012). Cette petite presse manuelle est aujourd'hui dépassée par une nouvelle génération de matériel plus performant, presses manuelles ou semi-mécaniques, mécaniques motorisées, hydrauliques, à compression statique, dynamique ou à vibration, unités foraines mobiles et unités industrielles lourdes, fixes. Les blocs de terre comprimée non stabilisés (ou stabilisés par l'ajout d'un faible pourcentage de liant hydraulique du type ciment ou chaux) sont des matériaux dotés d'excellentes performances et d'une grande souplesse d'emploi qui caractérise par nature la maçonnerie en petits éléments (HOUBEN et VERNEY, 1987).

2.2.2.6. Confection des entrevous pour les planchers à corps creux et à poutrelles en banco

Pour la réalisation des planchers à corps creux et à poutrelles, des entrevous de 40, 50 et 60cm de long, de 20cm de largeur et de 15 cm de hauteur en matériaux composite banco peuvent être utilisés.

Figure 2-8 : Entrevous en banco

Source: (AkPO Jovite, 2013)

Des essais de poinçonnement flexion selon la norme NF EN 15037 sur des échantillons d’entrevous ont permis de conclure sur les avantages coffre ces entrevous en terme de résistance.

À 7 jours d’âge, les entrevous de longueur 40 et 50 cm présentent des résistances respectivement égales à 160,262daN et 144,637daN. Les entrevous de 60 cm à 7 jours d’âge présentent une résistance inférieure à 130daN.

À 28 jours déjà les entrevous ont atteint leur maturité et les résistances varient faiblement. La résistance obtenue respectivement pour les entrevous de longueur 40, 50 et 60 cm est de187,76 ; 170,012 et 123,887daN.

Les valeurs minimales recommandées par la norme NF EN 15037 pour les entrevous non résistants est de 130daNet les entrevous faiblement résistants150 daN.

Après 7 jours d’âge, nous remarquons que les résistances des entrevous de longueur 40 et 50 cm sont supérieures à130daN(valeur minimale de la résistance au poinçonnement-flexion d’un entrevous non résistant selon la norme NF EN 15037).

À 28 jours d’âge, les résistances obtenues des entrevous de 40 et 50cm sont supérieurs à 150daN (valeur minimale de la résistance au poinçonnement-flexion d’un entrevous faiblement résistant selon la norme NF EN 15037)

Par ailleurs, malgré l’évolution dans le temps de la résistance des entrevous de longueur 60 cm, celles-ci restent inférieures à 130daN. On peut donc conclure qu’à cause du mode de sollicitation des entrevous (flexion), plus la longueur augmente les résistances diminuent.

Toutes les valeurs des résistances obtenues pour les entrevous en matériaux composite banco sont restées inférieures à 200 daN (valeur minimale de la résistance des entrevous semi résistants selon la norme NF EN 15037).

Il faut noter également que le poids apparent des entrevous en ciment est supérieur à celui des entrevous en banco. Cela est dû à la présence des paillettes de riz dans le matériau composite. Ce qui nous donne une réduction de 20,2% ; 18,9% et 21,7% respectivement pour les longueurs 40 cm, 50 cm et 60 cm.

Les entrevous de longueur 40 et 50cm peuvent alors servir pour le coffrage simple (non résistants et semi résistants) dans les planchers à corps creux et à poutrelles.

2.2.2.7. Toitures en forme de voute réalisée en banco

Le banco est un matériau qui n’offre pas une bonne résistance aux efforts de traction contrairement aux efforts de compression auxquels elle résiste bien.

Néanmoins, elle peut être utilisée pour la couverture des habitations. Les toitures en banco prennent alors une allure voûtée dans le but d’éviter de soumettre le matériau aux efforts de traction.

Historiquement inconnue de l’Afrique de l’ouest, cette technique ancestrale est originaire de Nubie, une région du sud de l’Egypte d’où le terme éponyme

‘’voûte nubienne’’ désignant cette technique. Cette technique consiste à utiliser de la terre comme le faisaient les égyptiens vers 1300 avant JC sous le règne de Ramsès II.

Uniquement faites de briques de terre crue moulées et séchées au soleil, ces voûtes sont faciles à mettre en œuvre car elles ne nécessitent pas de coffrage.

Figure 2-9 : Deux paysans-maçons égyptiens ajustant la forme de la voûte Source: (Hager Ben Lakhal et al, 2009)

La technique nubienne a été reprise et développée par l’architecte égyptien Hassan Fathy, qui a fait renaître les constructions en arcs, voûtes et dômes. En effet, dès les années 1930, Hassan Fathy s’intéresse aux traditions indigènes de son pays, à l’authenticité culturelle du monde rural. Il jugeait peu adapter les modèles de l’occident aux pays en développement, c’est pourquoi il a défendu très tôt le principe de l’auto construction avec la participation active des populations pauvres à l’édification de leur village.

On en retient notamment la construction du village de New Gourna près de Lou xor, relatée dans son livre Architecture for the poor.

Plus tard, suite au constat suivant, effectué en 1997 : les habitats sahéliens sont inadaptés au climat et aux moyens financiers de la population locale ; Thomas

GRANIER (maçon de formation) et Séri YOULOU

(cultivateur originaire du Burkina Faso) décident de créer dès les années 1998 l’association « Voûte Nubienne ».

Cette dernière propose de répondre à la problématique des pays Sahéliens en vulgarisant la technique de la voûte nubienne pour la rendre accessible et acceptable par les autochtones. A cet effet, des limitations sur les dimensions des constructions en voûtes nubienne sont observées afin de rendre la technique la plus simple possible pour qu’elle soit accessible à une large couche de la population. La forme de la voûte doit rester simple et le procédé de construction

doit être facilement compréhensible pour tout maçon car dans la plus part des cas, ces maçons ne possèdent pas d’instruments suffisamment précis pour disposer d’une voûte parfaite. L’association ‘’voûte nubienne’’ tente alors de s’en approcher le plus possible à l’aide de procédés simples. L’association voûtes nubienne, vise à préserver le bois qui est une denrée rare dans les pays du sahel, à l’autonomisation des populations, à assurer le confort de l’habitat, à développer l’économie local.

Les voûtes nubiennes sont réalisées par poses successives de petites briques de 12*4*24cm généralement reposant sur les murs porteurs. Au cours de la construction, la voute est légèrement incliné sur un mur pignon pour assurer sa stabilité.

Figure 2-10: Fabrication des briquettes servant dans la construction des voûtes nubiennes

Source: (Hager Ben Lakhal et al, 2009)

Figure 2-11: Pose ou montage de briquettes

Source: (Hager Ben Lakhal et al, 2009)

Figure 2-12: Esquisse d’un habitat en VN, caractère modulaire ; Association

« La Voûte Nubienne ».

Source: (Urs Wyss, octobre 2005) 2.2.3. Avantages de la construction en terre

Le choix d’adoption de ce matériau est principalement lié à sa capacité thermique importante prenant en compte les deux phénomènes d’inertie de

transmission et d’absorption concernant les régimes thermiques variables entre la température extérieure et celle de l’intérieure (SAADI, 2011). Grâce à une capacité thermique importante, le banco rendra l’habitat proche d’un état stationnaire selon les flux de chaleur périodiques et climatiques. Il permettra de stabiliser les écarts de température et favorisera l’apport ou le stockage calorifique dans l’habitat. Exemple pour le confort dans les pays tropicaux, le phénomène de stockage-restitution réduit considérablement la probabilité de surchauffe.

L’apport solaire est emmagasiné sans causer de surchauffe et est restituer durant la nuit. La capacité thermique et hygrométrique du banco favorisent une ventilation naturelle et limitent la condensation et les moisissures. Les flux de vapeur et de chaleur n’étant pas stationnaires mais variables, le matériau possède des qualités d’absorption capillaire et d’hygroscopie. Combiner les qualités d’inertie et de régulation hygrométrique de l’argile avec le caractère isolant de la paille apporterait un grand confort dans le bâtiment (CAPO-CHICHI, 1985).

En résumé, les principaux avantages du matériau banco sont :

 Les avantages du point de vue environnement

+ La terre absorbe et restitue l’humidité donc est un bon régulateur Hygrothermique

+ Le mélange (terre + fibre) régule la température par inertie thermique.

+ Le mélange (terre + fibre) est un très bon isolant phonique (MEKHERMECHE Abdessalem, 2012).

 Les avantages écologiques

+ La terre utilise peu d’eau en phase de transformation + La terre et la paille sont des ressources locales abondantes

+ La terre à des vertus thérapeutiques, soigne les affections de la peau, détruit les bactéries et les acariens.

+ La construction en terre crue n’utilise que 3% de l’énergie employée dans une construction en béton.

+ Pas de dégagements toxiques en œuvre, ni en cas d’incendie ;

+ Capacité de blocage de la propagation des ondes électromagnétiques.

2.2.4. Les inconvénients d’utilisation des briques en terre

La main d’œuvre nécessaire à toute construction en terre est souvent importante même une petite structure représente 15 tonnes de terre à travailler. Il faut aussi bien avoir conscience que le financement de ce type de maison n’est pas conventionnel, en effet il vous sera difficile d’obtenir un prêt hypothécaire pour ce genre d’habitation (MEKHERMECHE Abdessalem, 2012).

2.2.5. Différentes composantes du banco 2.2.5.1. L’argile

L’argile est le principal élément du matériau banco. Il est mélangé à de l’eau jusqu'à obtenir une consistance souple, manipulée à la main ou aux pieds. Il était traditionnellement malaxé avec un peu de paille. La stabilisation n’est pas une obligation mais elle peut être utile. Elle peut offrir une amélioration de la résistance du matériau. L’extrait de néré est l’un des produits utilisés comme stabilisant.

2.2.5.1.1. Granulométrie

La pratique usuelle des paysans est de rechercher d’abord de l’argile de bonne qualité. L’argile de bonne qualité s’identifie comme suit :

 Prélèvement d’une partie de cette terre ;

 Ajout d’une petite quantité d’eau ;

 Malaxage du bout des doigts.

Si l’argile ainsi malaxée devient immédiatement élastique et compacte, alors il s’agit d’une argile de bonne qualité. Mais si par contre cette terre met du temps avant de devenir élastique, c’est une terre de mauvaise qualité. Il ressort