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DESCRIPTIONLe Béton de Terre Allégé sur Ossature Bois est un système de construction qui intègre un isolant dans la structure d'un bâtiment. Les techniques de mise en oeuvre sont similaires au béton armé, mais les matériaux employés sont naturels et souvent disponibles dans l'environnement immédiat.Il à une valeur isolante d'à peu près la moitié de celle du laine de verre (lambda = ~0.07). Une toiture de 40 cm d'épaisseur possède un résistance thermique (R) de 6 ou 7. Sa résistance au feu est de l'ordre de M1 ou M2 et sa durée de vie sera supérieure à 10 ans. Ses avantages écologiques sont énormes par rapport à des alternatives disponibles sur le marché. La préparation des matériaux employés s'effectue sans chauffage et leur disponibilité réduit la nécessité des transports. Sa forte valeur isolante va nous aider à vivre avec le réchauffement climatique inévitable. Le taux d'argile dans le BTA assurera sa stabilité structurel, sa résistance au feu, sa flexibilité face au séismes et chocs mécaniques et sa capacité de contrôler l'hygrométrie de l'air à proximité. C'est ce dernier qui rend les maisons en terre si confortable en été et en hiver. Son éventuelle démolition ne présente aucun problème. C'est un système encore en développement et je vous invite à vous exprimer - sur mon site, ou au moins de faire un lien vers votre site. Dernières Nouvelles Mars 2008 Béton de Terre
Allégé sur ossature bois
Auteur :
Peter
LORIEN
Réf : http://lorien.free.fr/BTAOB.htm
Principes théoriques et pratiques du projet Le Béton de Terre Allégé (BTA) est un matériau composite, fait de copeaux de bois, ou d’une autre matière végétale, mélangés à une base d’argile kaolinitique, en proportions variables. On l’applique en le moulant entre des coffrages autour d’une structure en ossature bois, calculée pour pouvoir soutenir le bâtiment.. Cette ossature bois est constituée de lambourdes de bois, assemblées en plusieurs couches pour constituer une armature solide. Dans la pratique, j’ai expérimenté ce principe dans des proportions d’argile, en poids sec, variant de 10 à 25%. Les mélanges avec 10% d’argile ont des qualités isolantes, mais sont plus fragiles. Ceux avec 25% d’argile ont une meilleure tenue, et une bon pouvoir d’inertie thermique. Observations à partir d’une structure expérimentale Avantages : J’ai vécu dans une structure expérimentale construite sur ce principe pendant plusieurs années, et j’ai pu apprécier un bon niveau de confort thermique, en été comme en hiver. Quelle que soit la proportion d’argile, le mélanges, à moins de 20% d’humidité relative, sont résistants au feu, mais aussi aux moisissures et aux insectes. Les mélanges maigres favorisent au contraire l’apparition de mammifères, d’insectes, ou d’oiseaux qui viennent nicher. Une humidification prolongée ne dégrade pas la matière en BTA, mais provoque la dégradation de la structure en ossature bois (épicéa non traité) par moisissure et invasion d’insectes xylophages. Après démolition, le béton de terre est entièrement recyclable, ainsi que les vis d’assemblage. Inconvénients et solutions : Les inconvénients du BTA rencontrés sont d’une part le temps de séchage, de quelques mois pour une épaisseur de 30 à 40 cm ; et d’autre part sa tendance à coller au coffrage quand celui-ci n’est pas enlevé avant le séchage complet (ce qui est impossible en situation horizontale). Ce dernier problème est résolu par l’utilisation de coffrage en grillage. Pour ce qui est du temps de séchage, mes réflexions m’ont amené à envisager de projeter le mélange sec en arrosant la floue, ce qui donne une matière qui se colle au contact de la matière déjà déposée. Cela permet par ailleurs l’usage d’un coffrage mono-face. Cette technique, appelée « gunite », est utilisée couramment avec des bétons de ciment, ou de chanvre-chaux. Elle implique que la préparation du BTA soit ou bien en mélange sec, ou bien en copeaux enrobés d’argile. Conclusion et demande d’aide, de collaboration Pour avancer dans mes recherches, j’aurais besoin de partenaires afin de mener à bien les étapes suivantes : -l’emploi d’une machine pour projeter le BTA afin d’élaborer des murs et des toitures expérimentaux, ce que je peux faire chez moi. Cela permettrait de confirmer la validité de cette technique, et de tester les temps de séchage. -la participation de scientifiques pour mesurer les caractéristiques thermiques (chaleur spécifique, conductivité thermique par rapport aux différentes masses volumiques), et éventuellement acoustiques du BTA. -la collaboration avec une entreprise ayant l’expérience de l’enrobage, pour mettre au point les copeaux enrobés d’argile HISTORIQUELe début
Tout
a débuté face à une situation imprévu.
J'étais propriétaire de vieilles granges qui tombaient en
ruines, sans les revenues adéquats pour les remettre en
état. |
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La Terre CrueUn ami, Paulo, m'a recommandé un stage en construction en terre crue avec Alain Klein d'Inventerre après quoi j'ai pu remplacer les vieux murs en planches pourries par des pannes de colombages fait de châtaignier, qui venait des taillis de ma forêt et taillés à l'herminette; remplis avec un torchis fait de ma terre et en ajoutant de la paille. |
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Résistance au feuPuis en 1994 il y a eu l'incendie. J'ai perdu mon atelier et la plus part de mes outils de menuiserie mais j'ai appris un chose qui m'était utile. Un bout de mur et un bout de toiture était isolés avec de la terre-paille, ce qui fut parmi mes premières expériences avec ce matériau, ont résisté au feu; malgré les températures supérieures à 800°C. J'étais sur le chemin d'un système de construction qui emploie ce matériau 'magique'. |
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Charpente au bois carréLes charpentes que je faisais étais faites en bois de brin taillés qui donne toujours des sections plus ou moins carrées. La mécanique nous montre que les sections rectangulaires sont plus efficaces, pour la pose à l'horizontale. La réflection sur ces deux constats m'a poussée à observer qu'une charpente de toiture traditionnelle était faite de section carré en plusieurs couches; liteaux, chevrons, pannes, arbalétriers. J'ai déterminé que nous gagnons en efficacité si chaque élément de couche supérieure est fixée à chaque intersection à l'élément de la couche inférieure de manière à partager les charges. |
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Charpente
à ossature multicouche J'imaginais une structure construite d'une quantité de couches de bois, tous de la même taille. J'ai calculé la résistance des lambourdes(ou solivettes) employées et j'ai vite conclu que la distribution maximale, et la possibilité de concentrer les supports ou on à besoin, s'obtient avec des lambourdes plus petites sur plus de couches. Par contre le temps pour les fixer augmente avec le nombre d'éléments. Un équilibre entre ces deux considérations s'impose et donc le nécessité de calculs plus poussés. La taille optimale tombait à 4cm x 4cm. Les lambourdes de cette taille peuvent être facilement fixées avec des vis à bois autoperçantes. C'est la naissance d'une charpente à ossature multicouche. |
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Remplissage
en béton de terre allégé Le risque d'incendie grave est évident avec une telle charpente, mais son remplissage avec une matière à la fois isolante et ignifuge fera l'affaire. A partir de la terre paille j'ai expérimenté avec des copeaux de toutes sortes pour remplacer la paille afin d'obtenir une meilleure régularité de remplissage. Ce que m'ont donné les menuiseries de la région convenait parfaitement. J'avais ce que je cherchais - Le Béton de Terre Allégé sur Ossature Bois. |
DÉCLARATION PUBLIQUE
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Peter Lorien, inventeur du système, qu'il offre gratuitement au monde | N©n . |
Ceci est un système freeware,
soutenez-le en participant à son développement et à sa diffusion. |
Démonstrations, assistance technique & stages, disponibles sur demande. | |
Site : http://lorien.free.fr
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Mail : lorien@free.fr | |
Déclaration dans le domaine public | 15 février 2001 | |
QUELLE EST LA DÉSIGNATION TECHNIQUE DE L'INVENTION ? Béton de terre allégé sur ossature bois, (BTAOB). Un système de construction qui comprend une ossature en bois et son remplissage en béton de terre allégé. |
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La construction d'éléments de bâtiment dont les surfaces sont plus ou moins planes ; murs, planchers, pans de toiture. |
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QUEL PROBLÈME SE PROPOSE-T-ELLE DE RÉSOUDRE ? Elle répond
à deux natures de problèmes différents
rencontrés dans la construction
de bâtiments. • La première est qu'il existe des contradictions entre les besoins structurels et les besoins protecteurs d'un bâtiment. La structure d'un bâtiment est un support pour les éléments protecteurs tels que l'isolation thermique, l'isolation acoustique, l'imperméabilité aux précipitations et au vent, la stabilité du niveau hygrométrique de l'atmosphère en zone confort. Elle doit être d'une part assez solide pour supporter sa propre masse ainsi que celles des occupants et du mobilier et d'autre part assez forte pour résister aux sollicitations des forces externes prévisibles. La réponse à ces problèmes nous amenent souvent à faire des compromis ou à concevoir des structures complexes. Je
détaillerai plus précisément ces compromis pour
les solutions
existantes. |
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Concernant les murs : La contradiction entre la solidité d'une structure et son isolation thermique est marquée dans le cas des structures maçonnées ou fabriquées en béton de ciment. Les solutions proposées sont l'utilisation des briques creuses, du béton sans fines, du béton cellulaire ou avec des isolants ajoutés. Les bois, scellés dans du ciment ou de la chaux, sont sujets aux attaques des champignons. Les maçonneries, surtout si elles sont recouvertes de plâtre, dessèchent l'atmosphère. Elles sont complexes à réaliser pour résister aux séismes. De plus, les matières premières, demandant beaucoup d'énergie lors de leur fabrication et de leur transport, ont un coût écologique élevé. Les
structures composites à base d'ossature bois tels que le
système PEPS
arrivent à résoudre cette contradiction par un
système d'assemblage
complexe de couches multiples successives de matériaux
différents. Il demeure des
problèmes d'étanchéité, de
condensation et d'isolation acoustique qui ne sont pas parfaitement
résolus. Dans le bilan écologique, il ne faut pas
négliger les
émanations de produits chimiques nécessaires à la
protection du bois et
des fibres venant des isolants lors de la fabrication, l'occupation, de
la démolition et du recyclage de ces structures complexes. • Concernant
les toitures : La charpente traditionnelle utilise une quantité excessive de bois puisqu'elle se base sur le principe que chaque couche repose sur celles en dessous et ne supporte que celles au-dessus et elle-même. Ce type de charpente n'a pas de redondance au niveau des assemblages et demande le travail d'un expert pour sa réalisation. Elle est difficilement isolable. La charpente
en fermettes n'est pas plus facilement isolable en grande
épaisseur. Sa
masse ne suffit pas, en elle-même, pour retenir la toiture en cas
de
grands vents. Là encore, les remarques concernant la protection
du bois
s'appliquent. • Concernant
les planchers : Les planchers en poutrelles et hourdis ont besoin d'un isolant supplémentaire et ils tombent en cas de séisme. Voir les remarques sur les murs maçonnés. Les
planchers à solives en bois présentent des
problèmes d'isolation
acoustique et de résistance au feu ; De plus, ils ont besoin
d'être
protégés par des produits chimiques. • Concernant
l'incendie : Malgré l'adhésion aux normes, les structures classiques de toitures et de planchers s'effondrent parfois rapidement. Une résistance prolongée des bâtiments au feu n'est que souhaitable. |
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figure 1 Exemple typique d'un élément plus ou moins horizontal en 10 couches. |
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figure 2 Exemple typique d'un élément vertical en 7 couches. s L'armature est un treillis constitué de couches superposées de lambourdes parallèles et de même dimension ; chaque couche étant posée à un angle différent de la précédente. |
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Les lambourdes peuvent être en bois, en bambou ou en gerbes de tiges fines de section plus ou moins carré ou ronde. Les couches sont fixées ensemble à chaque intersection au moyen de boulons, vis, clous, chevilles ou rivets en métal, en matières plastiques, en cuir cru ou au moyen de cordes(et clips métalliques, serre-cables). Ces assemblages multiples apportent une grande redondance qui assure la stabilité en cas de dommages. Le nombre de lambourdes, leurs dimensions et leur espacement sont calculés pour supporter les sollicitations prévues dans l'épaisseur totale choisie. Cette épaisseur est sélectionnée en fonction de la valeur d'isolation thermique recherchée et de la résistance thermique du matériau de remplissage. |
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Un chaînage horizontal fixé aux fondations est réalisé en bas des murs, ainsi que au dessous et au dessus des ouvertures et aux liaisons entre les murs, les planchers et la toiture ; Il se place dans l'épaisseur des couches diagonales et avec les mêmes lambourdes. L'une ou deux
couches
extérieures peuvent être en colombages classiques,
existants ou
fabriqués sur mesure ; le coffrage est posé à
l'extérieur du colombage
avec une épaisseur de mousse élastomère afin de
réaliser le retrait
pour l'enduit. Cette couche de mousse peut être remplacée
par des
panneaux de polystyrène, de contre-plaqué ou de fibre,
découpés entres
les colombages. L'armature étant solidaire du remplissage, aucun
lattis (clayonage)
n'est nécessaire dans le colombage. Pour
améliorer l'isolation
acoustique, la structure peut être
désolidarisée par entreposage de
blocs de matériau mou, comme du liège ou des panneaux de
fibre entre
deux couches adjacentes. Les gaines et
tuyaux nécessaires
sont posés à l'intérieur de l'armature avant la
pose du coffrage. Elle peut aussi être
coffrée par un
banchage en panneaux de bois ou de métal, plein et recouvert de
papier(kraft)
pour empêcher le collage ou en grillage, fixés à
l'armature au moyen de
vis, de clous ou de tirants qui traversent l'élément ou
supporté par
des étais pour les surfaces plus ou moins horizontales. Ce
banchage est
enlevé lorsque que le matériau de remplissage est
solidifié. En prévision d'une finition
enduite, le
coffrage peut être espacé de l'armature au moyen de blocs
d'espacement
posés sur les fixations du coffrage entre l'armature et le
coffrage
pour ne laisser aucun bois apparent. L'armature ainsi coffrée est remplie d'un béton de terre allégé fabriquée à partir d'une barbotine de terre argileuse chargée en petits morceaux de matières cellulosiques comme de la paille, du papier, des fibres hachées, des copeaux de bois, ou d'autres matières isolantes telles que de l'argile expansée, la vermiculite ou des matières plastiques. La charge en matière cellulosique peut être hydrofugée par traitement aux silicones ou à la cire pour accélérer le séchage du béton de terre et rendre le matériau résistant à l'eau. Elle est posée manuellement ou par soufflage et compactée par vibration. Le degré de compaction et les proportions de barbotine et de charge déterminent la solidité et inversement la valeur isolante thermique de l'élément. La variété de tailles
des morceaux dans
la charge influe sur sa solidité et son isolation acoustique
à des
fréquences spécifiques. Une fois le béton de terre solidifié, le banchage est enlevé et après un séchage complet, une finition en plâtre, en enduit à la chaux ou en terre est appliqué sur le béton de terre exposé ; ou bien des plaques de lambris, bardage ou d'autres matières sont fixées à l'armature sur les murs et plafonds. En toiture, des plaques, des tuiles, des ardoises, des tavaillons ou du chaume sont posés par des moyens classiques, la dernière couche d'armature faisant office de lattis, ou scellés dans un mortier à la chaux ou en terre. Pour les sols et planchers, des parquets ou plaques classiques conviennent. On peut aussi réaliser une chape en terre battue, ou à la chaux pour la pose de carrelages. Aucun film hydrofuge tels que pare vapeur ou pare pluie n'est nécessaire puisque le béton de terre, étant perméable à la vapeur de l'eau, nécessite une respiration de chaque côté. Il est donc important que la finition extérieure soit imperméable aux infiltrations de l'eau liquide mais ventilée si elle n'est pas perméable à la vapeur. |
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Le système proposé convient pour la construction de tout élément plan dans le bâtiment, même pour les panneaux de dômes géodésiques et de zomes ainsi que pour construire des colonnes et voûtes. Il est aussi possible de réaliser des formes courbes. Ce système est construit avec lambourdes de dimension identique sans aucun assemblage complexe. Il satisfait à la fois les demandes structurelles et les besoins en isolation thermique. Il est facilement mis en application sans recours à un outillage ou à une main d'œuvre spécialisée, avec des matériaux localement disponibles partout dans le monde. Sa perméabilité à la vapeur évite l'emploi de produits imperméables éliminant des problèmes de condensation et le besoin de déshumidificateurs. Il n'y a pas des ponts thermiques. Il atteint un bon niveau d'isolation acoustique tant pour les bruits aériens que pour les bruits de chocs. Constitué de multiples chaînages, il est résistant aux séismes. Le remplissage en béton de terre présente une bonne résistance au feu en protégeant le bois pendant plusieurs heures. Il résiste aussi aux attaques d'insectes xylophages ou de champignons, à l'exception des termites. Il faut le protéger au niveau des fondations contre les attaques des termites dans les zones affectées. |
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L'avantage de ce système de construction réside dans sa simplicité de mise en œuvre, dans la disponibilité locale des matières premières partout dans le monde ainsi que dans leurs qualités naturelles. C'est peut être la façon la moins cher pour construire des bâtiments. Pour les éléments horizontaux, il y a économie de bois puisque les couches supérieures sont solidement fixées aux couches inférieures et contribuent à leur support. Ce système peut servir à construire toutes les formes imaginables, même des courbes complexes et des bâtiments de grande taille ou à plusieurs étages. Il satisfait toutes les contraintes que doivent respecter les bâtiments en matière de structure et d'isolation acoustique et thermique (étant donné l'épaisseur de l'isolant qui traverse l'élément, il présente la qualité de super isolation qui permet le zéro chauffage dans les conditions climatiques française). L'emploi de l'argile, par sa perméabilité à la vapeur, contribue au contrôle d'hygrométrie du bâtiment. Elle est résistante au feu (plus encore si on utilise un bois ignifugé), aux séismes, aux tempêtes et aux inondations via une charge hydrofuge. Le bois n'étant pas exposé à l'air apporte sa résistance aux insectes et aux champignons sans nécessiter l'emploi de matières nocives ou toxiques. Le système est facilement démontable et ses éléments d'armature sont recyclables dans une autre structure. Le béton de terre peut être ramolli et réutilisé, ou tout simplement jeté, les matières cellulosiques formant alors du compost avec la terre argileuse. |