Structure de la terre - Earth structure

Une structure en terre est un bâtiment ou une autre structure constitué en grande partie de terre . Le sol étant un matériau largement disponible, il a été utilisé dans la construction depuis la préhistoire. Il peut être combiné avec d'autres matériaux, compressé et/ou cuit pour ajouter de la résistance. Le sol reste un matériau économique pour de nombreuses applications et peut avoir un faible impact environnemental pendant et après la construction.

Les matériaux de la structure de la terre peuvent être aussi simples que de la boue ou de la boue mélangée à de la paille pour faire de l' épi . Les habitations robustes peuvent également être construites en tourbe ou en tourbe. Le sol peut être stabilisé par l'ajout de chaux ou de ciment, et peut être compacté en pisé . La construction est plus rapide avec préformées adobe ou mudbricks , blocs de terre comprimée , earthbags ou briques cuites en argile .

Les types de structure en terre comprennent les abris en terre , où une habitation est entièrement ou partiellement enfoncée dans le sol ou encastrée dans le sol. Les loges en terre amérindiennes en sont des exemples. Les maisons d' acacia et de torchis utilisent un « wattle » de poteaux entrelacés de bâtons pour assurer la stabilité des murs de boue. Les maisons de gazon ont été construites sur la côte nord-ouest de l'Europe, et plus tard par les colons européens dans les prairies nord-américaines. Les bâtiments en pisé ou en briques crues sont construits dans le monde entier et comprennent des maisons, des immeubles d'habitation, des mosquées et des églises. Les Fujian Tulous sont de grands bâtiments fortifiés en pisé du sud-est de la Chine qui abritent jusqu'à 80 familles. D'autres types de structure en terre comprennent des monticules et des pyramides utilisés à des fins religieuses, des digues , des murs de soutènement en terre stabilisée mécaniquement , des forts, des tranchées et des barrages en remblai .

Sol

Le sol est créé à partir de roches qui ont été chimiquement ou physiquement altérées, transportées, déposées et précipitées. Les particules de sol comprennent le sable , le limon et l' argile . Les particules de sable sont les plus grosses avec un diamètre de 2 à 0,05 mm (0,0787 à 0,0020 po) et l'argile la plus petite avec un diamètre inférieur à 0,002 mm (7,9 × 10 ^-5 po  ). Le sable et le limon sont pour la plupart des particules de roche inerte, notamment du quartz , de la calcite , du feldspath et du mica .

Les argiles sont généralement des minéraux phyllosilicatés avec une structure en forme de feuille. Les très petites particules d'argile interagissent les unes avec les autres physiquement et chimiquement. Même une petite proportion d'argile affecte les propriétés physiques du sol beaucoup plus qu'on ne pourrait s'y attendre. Les argiles telles que la kaolinite ne se dilatent ou ne se contractent pas lorsqu'elles sont mouillées ou séchées et sont utiles pour la fabrication de briques. D'autres, comme les smectites , se dilatent ou se contractent considérablement lorsqu'ils sont humides ou secs et ne conviennent pas à la construction.

Le limon est un mélange de sable, de limon et d'argile dans lequel aucun ne prédomine. Les sols reçoivent des noms différents en fonction des proportions relatives de sable, de limon et d'argile tels que "Limon limoneux", "Limon argileux" et "Argile limoneuse". La construction en terre glaise, objet de cet article, appelée construction en pisé lorsqu'elle utilise des briques d'argile non cuites, est une technologie de construction ancienne. Il a été utilisé dans les premières civilisations de la Méditerranée , de l' Égypte et de la Mésopotamie , dans les vallées de l' Indus , du Gange et du fleuve Jaune , en Amérique centrale et du Sud . En 2005, environ 1,5 milliard de personnes vivaient dans des maisons construites en terre glaise.

Ces dernières années, l'intérêt pour la construction de terreau a repris dans le monde développé. Il est considéré comme un moyen de minimiser l'utilisation de combustibles fossiles et la pollution, en particulier le dioxyde de carbone, lors de la fabrication, et de créer un environnement de vie confortable grâce à la masse élevée et à l'absorption élevée du matériau. Les deux principales technologies sont la terre emboutie ou pisé, l'argile ou le loam, appelé pise de terre en français, et l' adobe , utilisant généralement des briques séchées au soleil faites d'un mélange de boue et de paille.

Matériaux

La terre nécessite généralement une sorte de traitement pour être utilisée dans la construction. Il peut être combiné avec de l'eau pour faire de la boue , de la paille peut être ajoutée, une certaine forme de matériau stabilisant comme la chaux ou le ciment peut être utilisée pour durcir la terre, et la terre peut être compactée pour augmenter sa résistance.

Boue

La construction en terre battue est l'une des plus anciennes approches de la construction de murs. La boue humide est formée à la main pour faire la base d'un mur et laissée sécher. Plus de boue est ajoutée et laissée sécher pour former des rangées successives jusqu'à ce que le mur soit terminé. Avec de la boue accumulée, une forme de boue faite à la main est remplie de boue plus humide et laissée à sécher. En Iran, les murs de boue flaques sont appelés construction à bouchains . Chaque couche mesure environ 18 à 24 pouces (460 à 610 mm) d'épaisseur et environ 18 à 24 pouces (460 à 610 mm) de hauteur. En règle générale, la technique est utilisée pour les murs de jardin mais pas pour la construction de maisons, probablement en raison de préoccupations concernant la résistance des murs fabriqués de cette manière. Un inconvénient de l'approche est que l'on peut passer beaucoup de temps à attendre que chaque plat sèche. Une autre technique, utilisée dans les régions où le bois est abondant, consiste à construire une maison à ossature de bois et à la remplir de boue, principalement pour assurer l'isolation. Dans certaines parties de l'Angleterre, une technique similaire a été utilisée avec l'épi.

Épi

Le torchis , parfois appelé « adobe monolithique », est un matériau de construction naturel fabriqué à partir de sol qui comprend de l'argile, du sable ou de petites pierres et une matière organique telle que la paille . Les murs en torchis sont généralement construits en assises, n'ont pas de joints de mortier et nécessitent 30 % ou plus d'argile dans le sol. Le torchis peut être utilisé comme remplissage dans les bâtiments à poutres et poteaux, mais il est souvent utilisé pour les murs porteurs et peut supporter jusqu'à deux étages. Un mur en torchis doit avoir une épaisseur d'au moins 16 pouces (410 mm) et le rapport largeur/hauteur ne doit pas dépasser un à dix. Il sera généralement plâtré à l'intérieur et à l'extérieur avec un mélange de chaux, de terre et de sable. L'épi est ignifuge et sa masse thermique aide à stabiliser les températures intérieures. Des tests ont montré que l'épi a une certaine résistance à l'activité sismique. Cependant, les codes du bâtiment dans le monde développé peuvent ne pas reconnaître l'épi comme un matériau approuvé.

Gazon ou gazon

Les briques de gazon coupées , appelées terrone en espagnol, peuvent être utilisées pour fabriquer des murs solides et durables. Le gazon est coupé du sol qui a un épais tapis de racines d'herbe, que l'on peut trouver au fond des rivières. Il est placé sur chant pour sécher avant d'être utilisé dans la construction. Les colons européens des Prairies nord-américaines ont découvert que le gazon le moins susceptible de se détériorer en raison du gel ou de la pluie provenait de marécages asséchés. Le gazon était autrefois largement utilisé pour les murs des maisons en Irlande, en Écosse et en Islande, où l'on peut encore trouver des maisons en gazon. Une maison en gazon peut durer cinquante ans ou plus si elle est bien entretenue dans un climat froid. Les Islandais trouvent que le gazon de la meilleure qualité est le Strengur , les 5 premiers centimètres (2,0 pouces ) du gazon en herbe.

Terre stabilisée

L'argile est généralement dure et résistante lorsqu'elle est sèche, mais devient très molle lorsqu'elle absorbe l'eau. L'argile sèche aide à maintenir un mur de terre ensemble, mais si le mur est directement exposé à la pluie ou à l'eau qui s'écoule du toit, il peut devenir saturé. La Terre peut être "stabilisée" pour la rendre plus résistante aux intempéries. La pratique de stabiliser la terre en ajoutant de la chaux brûlée est vieille de plusieurs siècles. Du ciment Portland ou du bitume peuvent également être ajoutés à la terre destinée à la construction, ce qui ajoute de la résistance, bien que la terre stabilisée ne soit pas aussi solide que l'argile cuite ou le béton. Des mélanges de ciment et de chaux, ou de pouzzolane et de chaux, peuvent également être utilisés pour la stabilisation.

De préférence, la teneur en sable du sol sera de 65 % à 75 %. Les sols à faible teneur en argile, ou avec pas plus de 15 % d'argile non expansive, conviennent à la terre stabilisée. Le pourcentage d'argile peut être réduit en ajoutant du sable, si disponible. S'il y a plus de 15 % d'argile, il faudra peut-être plus de 10 % de ciment pour stabiliser le sol, ce qui augmente le coût. Si la terre contient peu d'argile et contient 10 % ou plus de ciment, il s'agit en fait de béton. Le ciment n'est pas particulièrement respectueux de l'environnement, car le processus de fabrication génère de grandes quantités de dioxyde de carbone. La terre stabilisée à faible densité sera poreuse et faible. La terre doit donc être compactée soit par une machine à parpaings, soit à l'intérieur du mur selon la technique du « pisé en terre ».

Terre battue

Le pisé est une technique de construction de murs utilisant des matières premières naturelles telles que la terre, la craie , la chaux ou le gravier . Un mur en pisé est construit en plaçant de la terre humide sous une forme temporaire. Le sol est compacté manuellement ou mécaniquement puis la forme est retirée. La terre battue est généralement faite sans beaucoup d'eau et n'a donc pas besoin de beaucoup de temps pour sécher à mesure que le bâtiment s'élève. Il est sensible à l'humidité, il doit donc être posé sur une couche qui empêche l'humidité montante, doit être couvert ou couvert pour empêcher l'eau d'entrer en haut et peut nécessiter une protection par une sorte de plâtre, de peinture ou de revêtement.

En Chine, des murs en pisé ont été construits par le peuple Longshan en 2600-1900 avant JC, au cours de la période où les villes sont apparues pour la première fois dans la région. D'épais murs en pente en pisé sont devenus une caractéristique des monastères bouddhistes traditionnels dans tout l'Himalaya et sont devenus très courants dans les régions du nord de l'Inde comme le Sikkim . La technique s'est répandue au Moyen-Orient et en Afrique du Nord, et la ville de Carthage a été construite en pisé. De là, la technologie a été apportée en Europe par les Romains. Les structures en pisé peuvent être durables. La plus grande partie de la Grande Muraille de Chine était faite de terre battue, tout comme l' Alhambra du Royaume de Grenade . En Europe du Nord, il y a des bâtiments en pisé jusqu'à sept étages et deux cents ans.

Béton

Les Romains fabriquaient un béton durable suffisamment solide pour les murs porteurs. Le béton romain contient des décombres de briques brisées et de roches enchâssées dans du mortier. Le mortier comprenait de la chaux et de la pouzzolane , un matériau volcanique qui contribuait de manière significative à sa résistance. Des structures romaines en béton telles que le Colisée , achevé en 80 après JC, sont toujours debout. Leur longévité peut s'expliquer par le fait que les constructeurs utilisaient un mélange de mortier et de granulats relativement sec et le compactaient en le pilant pour éliminer les poches d'air. Bien que dérivées de produits en terre, les structures en béton ne sont généralement pas considérées comme des structures en terre.

Unités de construction

Brique de boue ou brique d'adobe

Les briques de boue ou les briques d'Adobe sont des unités de maçonnerie modulaires préformées de boue séchée au soleil qui ont été inventées à différentes époques dans différentes parties du monde au fur et à mesure que la civilisation se développait. La construction avec des briques évite les retards pendant que chaque couche de boue en flaques sèche. Les peintures murales montrent que les techniques de production d'adobe étaient très avancées en Égypte vers 2500 avant JC. La construction Adobe est courante dans une grande partie de l'Afrique aujourd'hui. Les briques Adobe sont traditionnellement fabriquées à partir de sable et d'argile mélangés à de l'eau jusqu'à une consistance plastique, avec de la paille ou de l'herbe comme liant. La boue est préparée, placée dans des coffrages en bois, tassée et nivelée, puis démoulée pour sécher pendant plusieurs jours. Les briques sont ensuite dressées pour durcir à l'air pendant un mois ou plus.

Dans le sud-ouest des États-Unis et du Mexique, les bâtiments en pisé avaient des murs massifs et avaient rarement plus de deux étages. Les églises de mission Adobe n'excédaient jamais environ 35 pieds (11 m). Les surfaces en pisé étant fragiles, des revêtements sont utilisés pour les protéger. Ces enduits, périodiquement renouvelés, ont inclus des enduits à la boue, à la chaux, à la chaux ou au stuc. Les murs en pisé étaient traditionnellement fabriqués en posant les briques avec du mortier de boue, qui gonfle et se rétracte au même rythme que les briques lorsqu'elles sont mouillées ou séchées, chauffées ou refroidies. L'adobe moderne peut être stabilisé avec du ciment et collé avec des mortiers de ciment, mais les mortiers de ciment détériorent les briques d'adobe non stabilisées en raison des différents taux de dilatation et de contraction thermiques.

Bloc de terre comprimée

Les blocs de terre comprimée (CEB) étaient traditionnellement fabriqués en utilisant un bâton pour enfoncer la terre dans un moule en bois. Aujourd'hui, ils sont généralement fabriqués à partir de sous-sol comprimé dans une machine manuelle ou motorisée. Dans les pays en développement, les machines manuelles peuvent être une solution rentable pour fabriquer des blocs de construction uniformes, tandis que les machines motorisées plus complexes et plus chères sont moins susceptibles de convenir. Bien que exigeante en main-d'œuvre, la construction du CEB évite les coûts d'achat et de transport des matériaux. Les machines de fabrication de blocs peuvent former des blocs qui ont des formes imbriquées pour réduire les besoins en mortier. Le bloc peut avoir des trous ou des rainures afin que des tiges telles que le bambou puissent être insérées pour améliorer la résistance aux séismes.

Une terre appropriée doit être utilisée, avec suffisamment d'argile pour maintenir le bloc ensemble et résister à l'érosion, mais pas trop d'argile expansive. Lorsque le bloc a été réalisé en terre stabilisée, qui contient du ciment, il faut laisser environ trois semaines au béton pour durcir. Pendant ce temps, les blocs doivent être empilés et empêchés de se dessécher en les aspergeant d'eau. Cela peut être un problème dans les climats chauds et secs où l'eau est rare. Empiler étroitement les blocs et les recouvrir d'une feuille de polyéthylène peut aider à réduire les pertes d'eau.

Sacs de terre

La construction en sacs de terre est une technique de construction naturelle qui a évolué à partir des techniques de construction militaires historiques pour les bunkers . Un sous-sol local de presque n'importe quelle composition peut être utilisé, bien qu'un mélange d'adobe soit préférable. Le sol est humidifié afin qu'il se compacte en une structure stable lorsqu'il est emballé dans des sacs ou des tubes en polypropylène tissé ou en toile de jute. Un treillis en plastique est parfois utilisé. Les sacs en polypropylène (pp) sont les plus courants, car ils sont durables lorsqu'ils sont couverts, bon marché et largement disponibles. Les sacs sont disposés en rangées, avec du fil de fer barbelé entre chaque rangée pour éviter de glisser. Chaque couche est bourrée après sa pose. La structure des sacs en pp est similaire à celle de l'adobe mais plus flexible. Avec des tubes en maille, la structure est comme de la terre battue. Les sacs de terre peuvent être utilisés pour fabriquer des bâtiments à parois verticales ou en forme de dôme. Avec la stabilisation du sol, ils peuvent également être utilisés pour les murs de soutènement.

Brique d'argile cuite

La technique de cuisson des briques d' argile dans un four date d'environ 3500 av. Les briques cuites étaient utilisées pour construire une maçonnerie durable à travers l'Europe, l'Asie et l'Afrique du Nord vers 1200 avant JC et restent toujours un matériau de construction important. Les briques d'argile cuites modernes sont formées à partir d'argiles ou de schistes, façonnées puis cuites dans un four pendant 8 à 12 heures à une température de 900 à 1150 °C. Le résultat est une céramique principalement composée de silice et d'alumine, avec d'autres ingrédients tels que du sable de quartz. La porosité de la brique dépend des matériaux, de la température et de la durée de cuisson. La couleur des briques peut varier en fonction de la quantité de fer et de carbonate de calcium dans les matériaux utilisés et de la quantité d'oxygène dans le four. Les briques peuvent se décomposer en raison de la cristallisation des sels sur la brique ou dans ses pores, de l'action du gel et des gaz acides.

Les briques sont posées dans des couches collées avec du mortier, une combinaison de ciment Portland, de chaux et de sable. Un mur d' une brique d'épaisseur comprendra des briques de civière avec leur côté long et étroit exposé et des briques de tête se croisant d'un côté à l'autre. Il existe divers « bonds » en maçonnerie , ou modèles de civières et de chevêtres, y compris les liens anglais, néerlandais et flamands.

Exemples

Terre à l'abri

La mise à l'abri de la terre est utilisée depuis des milliers d'années pour fabriquer des habitations économes en énergie. Il existe différentes configurations. À un extrême, une habitation abritée par la terre est complètement souterraine, avec peut-être une cour ouverte pour fournir de l'air et de la lumière. Une maison en terre peut être construite sur une pente, avec des fenêtres ou des ouvertures de porte sur un ou plusieurs de ses côtés, ou le bâtiment peut être au niveau du sol, mais avec de la terre contre les murs, et peut-être avec un toit en terre.

Les maisons à fosse construites par les agriculteurs Hohokam entre 100 et 900 après JC, dans ce qui est maintenant le sud-ouest des États-Unis, étaient des structures à bermes, partiellement encastrées dans des pentes orientées vers le sud. Leur conception réussie a été utilisée pendant des centaines d'années. À Matmata, en Tunisie , la plupart des maisons anciennes ont été construites à 12 mètres (39 pieds) sous le niveau du sol et entouraient des cours d'environ 12 mètres (39 pieds) carrés. Les maisons étaient accessibles par des tunnels. D'autres exemples d'habitations souterraines, semi-souterraines ou sur des falaises dans des climats chauds et froids se trouvent en Turquie, dans le nord de la Chine et dans l'Himalaya, ainsi que dans le sud-ouest des États-Unis. Un certain nombre de monastères bouddhistes construits à partir de terre et d'autres matériaux dans des falaises ou des grottes dans des régions himalayennes telles que le Tibet , le Bhoutan , le Népal et le nord de l'Inde sont souvent placés de manière périlleuse. À partir des années 1970, l'intérêt pour la technique a repris dans les pays développés. En mettant une maison en terre dans le sol, la maison sera plus fraîche pendant la saison chaude et plus chaude pendant la saison fraîche.

Lodge en terre amérindien

Une loge en terre est un bâtiment circulaire construit par certains des Amérindiens d'Amérique du Nord. Ils ont une construction à poteaux et poutres en bois et sont en forme de dôme. Une structure typique aurait quatre poteaux centraux ou plus plantés dans le sol et reliés au sommet par des poutres transversales. Le trou de fumée serait laissé ouvert au centre. Autour de la structure centrale, il y avait un anneau plus large de poteaux plus courts, également reliés par des poutres transversales. Des chevrons rayonnaient des poutres transversales centrales vers les poutres transversales extérieures, puis des planches ou des poutres fendues formaient les parois latérales inclinées ou verticales. La structure était recouverte de bâtons et de broussailles ou d'herbe, recouverte à son tour d'une épaisse couche de terre ou de gazon . Certains groupes ont enduit toute la structure de boue, qui a séché pour former une coquille.

Acacia et torchis

L'acacia et le torchis sont une ancienne technique de construction dans laquelle des vignes ou de plus petits bâtons sont entrelacés entre des poteaux verticaux, puis de la boue mélangée à de la paille et de l'herbe est enduite sur le mur. La technique se retrouve dans le monde entier, du delta du Nil au Japon, où le bambou était utilisé pour fabriquer l'acacia. À Cahokia , maintenant dans l'Illinois, aux États-Unis, des maisons en torchis ont été construites avec le sol abaissé de 1 à 3 pieds (0,30 à 0,91 m) sous le sol. Une variante de la technique est appelée bajareque en Colombie . Dans la Grande-Bretagne préhistorique, de simples abris circulaires en torchis et en torchis étaient construits partout où l'argile était disponible. L'acacia et le torchis se trouvent encore comme panneaux dans les bâtiments à pans de bois. En général, les murs ne sont pas structurels et, en usage intérieur, la technique du monde développé a été remplacée par des lattes et du plâtre, puis par des plaques de plâtre .

Maison en tourbe des Prairies

Les agriculteurs pionniers européens des prairies d'Amérique du Nord, où il n'y a pas de bois pour la construction, ont souvent élu domicile dans une grotte creusée au flanc d'une colline ou d'un ravin, avec une couverture sur l'entrée. Quand ils avaient le temps, ils construisaient une maison en terre . Le fermier utilisait une charrue pour couper le gazon en briques de 1 pied sur 2 (0,30 m sur 0,61 m), qui étaient ensuite empilées pour former les murs. Les bandes de gazon ont été empilées côté herbe vers le bas, décalées de la même manière que la maçonnerie, en trois rangées côte à côte, ce qui a donné un mur de plus de 3 pieds (0,91 m) d'épaisseur. Le mur de gazon était construit autour des cadres de portes et de fenêtres, et les coins du mur étaient fixés par des tiges enfoncées verticalement à travers eux. Le toit était fait de poteaux ou de broussailles, recouvert d'herbe des prairies, puis scellé avec une couche de gazon. Les maisons en terre étaient solides et duraient souvent de nombreuses années, mais elles étaient humides et sales à moins que les murs intérieurs ne soient enduits de plâtre. Les toits avaient tendance à fuir et s'effondraient parfois lors d'une tempête de pluie.

Bâtiments en briques de boue

Il existe d'innombrables exemples de construction en briques crues ou en pisé dans le monde. La ville fortifiée de Shibam au Yémen, désignée site du patrimoine mondial en 1982, est connue pour ses bâtiments en briques de boue non renforcés de dix étages. La mosquée Djinguereber de Tombouctou , au Mali, a été construite pour la première fois au début du 14ème siècle après JC (8ème siècle de l'hégire) à partir de briques de boue rondes et d'un mélange de pierre et de boue, et a été reconstruite plusieurs fois par la suite, augmentant régulièrement en taille. Plus au sud au Mali, la Grande Mosquée de Djenné , un exemple dramatique de l'architecture en brique crue du Sahel. a été construite en 1907, sur la base de la conception d'une ancienne grande mosquée construite pour la première fois sur le site en 1280. La brique de boue nécessite un entretien, et le dirigeant fondamentaliste Seku Amadu avait laissé la mosquée précédente s'effondrer.

Les ruines de la Casa Grande , maintenant un monument national en Arizona protégé par un toit moderne, sont une structure massive en adobe de quatre étages construite par le peuple Hohokam entre 1200 et 1450 après JC. Le premier Européen à enregistrer la grande maison fut un prêtre jésuite, le père Eusebio Kino , qui visita le site en 1694. A cette époque, il était depuis longtemps abandonné. Au moment où un toit temporaire a été installé en 1903, le bâtiment en adobe était vide et non entretenu depuis des centaines d'années.

Huaca de la Luna dans ce qui est maintenant le nord du Pérou est un grand temple d'adobe construit par le peuple Moche . Le bâtiment a traversé une série de phases de construction, atteignant finalement une hauteur d'environ 32 mètres (105 pieds), avec trois plates-formes principales, quatre places et de nombreuses salles et enceintes plus petites. Les murs étaient recouverts de fresques et de frises multicolores saisissantes; ceux visibles aujourd'hui datent d'environ 400-610 après JC.

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  Immeubles de grande hauteur en briques de boue à Shibam

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  Mur de boue et mosquée à Tombouctou

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  Vieilles habitations de boue et mosquée de boue moderne au Mali

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  Grande Mosquée de Djenné , Mali, en 1972

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  Monument national des ruines de la Casa Grande en Arizona

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  Église de la mission de San Francisco de Asis à Ranchos de Taos, Nouveau-Mexique

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  Intérieur de Huaca de la Luna , Trujillo, Pérou

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  L'art sur un bâtiment en adobe à l'Université Shantiniketan, Bolpur , West Bengal

Toulouse

Un Fujian Tulou est un type d'habitation rurale du peuple Hakka dans les régions montagneuses du sud-est du Fujian , en Chine. Ils ont été construits pour la plupart entre le XIIIe et le XXe siècle. Un tulou est un grand bâtiment en terre clos et fortifié, rectangulaire ou circulaire, avec des murs porteurs en terre battue très épais entre trois et cinq étages. Un toulou peut abriter jusqu'à 80 familles. Les petits bâtiments intérieurs sont souvent entourés de ces immenses murs périphériques qui peuvent contenir des halls, des entrepôts, des puits et des espaces de vie. La structure ressemble à une petite ville fortifiée. Les murs sont formés en compactant de la terre mélangée à de la pierre, du bambou, du bois et d'autres matériaux facilement disponibles, et ont une épaisseur de 6 pieds (1,8 m). Le résultat est un bâtiment bien éclairé, bien ventilé, coupe-vent et antisismique, chaud en hiver et frais en été.

Monticules et pyramides

Les ziggourats étaient des temples surélevés construits par les Sumériens entre la fin du 4ème millénaire avant JC et le 2ème millénaire avant JC, s'élevant en une série de terrasses jusqu'à un temple jusqu'à 200 pieds (61 m) au-dessus du niveau du sol. La Ziggourat d'Ur contenait environ trois millions de briques, aucune de plus de 15 pouces (380 mm) de long, donc la construction aurait été un projet énorme. La plus grande ziggourat se trouvait à Babylone, et certains pensent qu'il s'agit de la tour de Babel mentionnée dans la Bible . Il a été détruit par Alexandre le Grand et il ne reste que les fondations, mais à l'origine, il mesurait 300 pieds (91 m) de haut sur une base d'environ 660 pieds (200 m) carré. Des briques séchées au soleil ont été utilisées pour l'intérieur et des briques cuites au four pour le parement. Les briques étaient maintenues ensemble par de l'argile ou du bitume.

De nombreuses sociétés amérindiennes précolombiennes de l'ancienne Amérique du Nord ont construit de grandes structures pyramidales en terre connues sous le nom de monticules de plate-forme . Parmi les plus grandes et les plus connues de ces structures se trouve Monks Mound sur le site de Cahokia dans ce qui est devenu l'Illinois, achevé vers 1100 après JC, qui a une base plus grande que celle de la Grande Pyramide de Gizeh. De nombreux monticules ont subi de multiples épisodes de construction de monticules à intervalles périodiques, certains devenant assez grands. On pense qu'ils ont joué un rôle central dans la vie religieuse des peuples bâtisseurs de monticules et les utilisations documentées comprennent les plates-formes semi-publiques de la maison du chef , les plates-formes des temples publics, les plates- formes mortuaires , les plates-formes des charniers, les plates-formes de la maison en terre / maison de ville, la résidence plates-formes, plates-formes au sol carré et en rotonde, et plates-formes de danse.

La pyramide du Soleil de 207 pieds (63 m) à Teotihuacan , au Mexique, a été commencée en 100 après JC. La structure en pierre contient deux millions de tonnes de terre battue.

Travaux de terrassement

Les terrassements sont des ouvrages d'ingénierie créés en déplaçant ou en traitant des quantités de sol ou de roche non formée. Le matériau peut être déplacé vers un autre emplacement et formé dans une forme souhaitée dans un but précis. Les digues , remblais et barrages sont des types de terrassement. Une digue, un talus ou un talus est une crête naturelle allongée ou un mur de remblai en terre artificiellement construit qui régule les niveaux d'eau. Il est généralement en terre et longe souvent le cours d'une rivière dans sa plaine inondable ou le long des côtes basses.

Des murs de soutènement en terre stabilisée mécaniquement (MSE) peuvent être utilisés pour les remblais. Les murs MSE combinent une dalle de nivellement en béton, des panneaux de parement, une margelle, un renforcement du sol et un remblai sélectionné. Une variété de conceptions de panneaux de revêtement mural peuvent être utilisées. Une fois la dalle de nivellement posée et la première rangée de panneaux posée et contreventée, la première couche de remblai en terre est amenée derrière le mur et compactée. Le premier ensemble de renforts est ensuite posé sur la terre. Les renforts, qui peuvent être des bandes ou des grilles en polymère tendu ou en métal galvanisé, sont fixés aux panneaux de parement. Ce processus est répété avec des couches successives de panneaux, de terre et d'armatures. Les panneaux sont ainsi noués dans le remblai de terre pour former une structure stable avec des contraintes équilibrées.

Bien que la construction utilisant les principes de base du MSE ait une longue histoire, le MSE a été développé sous sa forme actuelle dans les années 1960. Les éléments de renforcement utilisés peuvent varier mais comprennent de l' acier et des géosynthétiques . Le terme MSE est généralement utilisé aux États-Unis pour le distinguer de "Reinforced Earth", un nom commercial de Reinforced Earth Company, mais ailleurs, Reinforced Soil est le terme généralement accepté. La construction de MPE est relativement rapide et peu coûteuse, et bien qu'elle demande beaucoup de main-d'œuvre, elle n'exige pas de hauts niveaux de compétence. Il convient donc aussi bien aux pays en développement qu'aux pays développés.

Forts et tranchées

La terre a été utilisée pour construire des fortifications pendant des milliers d'années, y compris des forteresses et des murs, souvent protégés par des fossés. La photographie aérienne en Europe a révélé des traces de fortifications en terre de l'époque romaine, et plus tard à l'époque médiévale. Offa's Dyke est un immense terrassement qui s'étend le long de la frontière contestée entre l'Angleterre et le Pays de Galles. On sait peu de choses sur la période ou le constructeur, le roi Offa de Mercie , décédé en 796 après JC. Une fortification ancienne en bois et en terre pourrait plus tard être remplacée par une structure en briques ou en pierre sur le même site.

Les tranchées étaient utilisées par les forces assiégeantes pour s'approcher d'une fortification tout en étant protégées des missiles. Les sapeurs construisaient des "sèves", ou tranchées, qui zigzaguaient vers la forteresse attaquée. Ils ont empilé la terre excavée pour faire un mur de protection ou un gabion. La profondeur combinée de la tranchée et la hauteur du gabion peuvent être de 8 à 10 pieds (2,4 à 3,0 m). Parfois, la sève était un tunnel, creusé à plusieurs mètres sous la surface. Les sapeurs étaient hautement qualifiés et bien payés en raison du danger extrême de leur travail.

Pendant la guerre de Sécession (1861−1865), les tranchées ont été utilisées pour des positions défensives tout au long de la lutte, mais ont joué un rôle de plus en plus important dans les campagnes des deux dernières années. Les travaux de terrassement militaires ont peut-être abouti au vaste réseau de tranchées construit pendant la Première Guerre mondiale (1914-1918) qui s'étendait de la Suisse à la mer du Nord à la fin de 1914. Les deux rangées de tranchées se faisaient face, occupées par des soldats vivant dans des conditions épouvantables. de froid, d'humidité et de saleté. Les conditions étaient pires dans les tranchées alliées. Les Allemands étaient plus disposés à accepter les tranchées comme des positions à long terme et ont utilisé des blocs de béton pour construire des abris sécurisés profondément sous terre, souvent avec un éclairage et un chauffage électriques.

Barrages en remblai

Un barrage en remblai est une barrière d'eau artificielle massive . Il est généralement créé par la mise en place et le compactage d'un monticule semi- plastique complexe de diverses compositions de sol, de sable, d'argile et/ou de roche. Il a un revêtement imperméable naturel semi-permanent pour sa surface et un noyau dense et imperméable. Cela rend un tel barrage imperméable à l' érosion de surface ou d' infiltration . La force de la retenue crée une poussée vers le bas sur la masse du barrage, augmentant considérablement le poids du barrage sur sa fondation. Cette force supplémentaire scelle et imperméabilise efficacement la fondation sous-jacente du barrage, à l'interface entre le barrage et le lit du cours d'eau . Un tel barrage est composé de particules matérielles indépendantes fragmentées. Le frottement et l'interaction des particules lie les particules ensemble en une masse stable plutôt que par l'utilisation d'une substance de cimentation.

Le digue de résidus Syncrude Mildred Lake en Alberta , Canada, est un barrage en remblai d'environ 18 kilomètres (11 mi) de long et de 40 à 88 mètres (131 à 289 pieds) de haut. En volume de remblai, en 2001, on croyait qu'il s'agissait de la plus grande structure en terre au monde.

Problèmes structurels

Concevoir pour les tremblements de terre

Les régions à faible risque sismique sont sûres pour la plupart des bâtiments en terre, mais les techniques de construction historiques ne peuvent souvent pas résister efficacement, même à des niveaux de tremblement de terre moyens, en raison des trois qualités hautement indésirables des bâtiments en terre en tant que matériau de construction sismique : être relativement « faible, lourd et cassant ». Cependant, les bâtiments en terre peuvent être construits pour résister aux charges sismiques.

Les facteurs clés de l'amélioration des performances sismiques sont la résistance du sol, la qualité de la construction, la conception robuste et le renforcement sismique.

Des sols plus solides font des murs plus solides. Les constructeurs Adobe peuvent tester la résistance des blocs durcis en les faisant tomber d'une hauteur spécifique ou en les cassant avec un levier. Les constructeurs utilisant des techniques immédiates comme le sac de terre, l'épi ou la terre battue peuvent préférer des tests de concassage approximatifs sur des échantillons plus petits qui peuvent être séchés au four et broyés sous un petit levier.

Les constructeurs doivent comprendre les processus de construction et être capables de produire une qualité constante pour des bâtiments solides.

Une disposition robuste signifie des bâtiments plus carrés qu'allongés et symétriques et non en forme de L, ainsi qu'aucun premier étage « doux » (étages avec de grandes fenêtres, bâtiments sur des colonnes non contreventées). Les directives de construction en terre de la Nouvelle-Zélande vérifient une longueur de mur de contreventement suffisante dans chacune des deux directions principales, en fonction de l'épaisseur du mur, de la hauteur de l'étage, de l'espacement des murs de contreventement et du poids du toit, du grenier et du deuxième étage au-dessus des murs en terre.

Techniques de construction résistantes aux séismes

Les techniques de construction qui sont plus ductiles que cassantes, comme le type de terre contenue de sacs de terre, ou les murs de pneus de vaisseaux terrestres, peuvent mieux éviter l'effondrement que la terre cassante non renforcée. Les couches de base en gravier confiné peuvent ajouter un potentiel d' isolation de la base .

Le confinement des murs peut être ajouté à des techniques telles que l'adobe pour résister à la perte de matériau qui conduit à l'effondrement. La maçonnerie confinée est efficace pour l'adobe contre des forces de tremblement de 0,3 g peut être utile avec la maçonnerie en terre.

De nombreux types de renforcement peuvent augmenter la résistance des murs, tels que le plastique ou le treillis métallique et les tiges de renforcement en acier, en fibre de verre ou en bambou. La terre résiste bien à la compression mais est faible lorsqu'elle est tordue. Le renforcement de traction doit couvrir les points de dommages potentiels et être bien ancré pour augmenter la stabilité hors plan. Les poutres de liaison au sommet des murs sont vitales et doivent être bien fixées aux murs.

Les constructeurs doivent être conscients que les renforts organiques encastrés dans les murs peuvent être détruits avant que le bâtiment ne soit retiré. Les détails de fixation du renfort sont essentiels pour résister à des forces plus élevées. La meilleure résistance au cisaillement d'adobe provenait d'un renforcement horizontal attaché directement à des barres d'armature verticales allant de la semelle à la poutre de liaison.

Le bois entrelacé dans les murs en terre réduit les dommages causés par le séisme si le bois n'est pas endommagé par la pourriture sèche ou les insectes. Timberlacing comprend des Dhajji finement palmés et d'autres types.

Voir également

Les références

Remarques

Citations

Sources