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ENSAPM Département Transitions

1

PROCEDES LOW-TECH DE LIAISON DU BAMBOU

STRUCTUREL

Julien Toussainta

a Ecole Nationale Supérieure d'Architecture de Paris Malaquais, 14 rue Bonaparte, 75006 Paris, France.

julientoussaintarchi@gmail.com

RESUME

articulations à bas coût avec une résistance au glissement accrue. Des essais de traction sont réalisés sur les

matériaux afin de mieux prévoir leurs propriétés mécaniques notamment après chauffage. Divers assemblages

sont soumis à des essais de traction, de rotation et de glissemen-à-vis des sollicitations subies en situation réelle dans une structure en grille.

Les essais montrent que les plastiques des bouteilles de boissons gazeuses ont une contrainte maximale à la

mm² et offrent un meilleur serrage après rétractation par chauffage que des cordes

naturelles classiques. Les assemblages utilisant la chambre à air et le plastique sont plus résistants aux efforts de

de glissement que les assemblages avec de la corde sisal. Ils

des techniques traditionnelles pourrait permettre une bonne diffusion et une facilité de maintenance dans les pays

disposant de ce matériau de construction. Mots clés : Assemblage, Bambou, Chambre à air, Plastique, Réemploi, Tradition

1. INTRODUCTION

Le bambou est une plante faisant partie de la famille des Poacées, également appelées graminées (famille pas un arbre mais une herbe géante. Le bambou se développe naturellement sur tous les continents, dans la zone tropicale entre les latitudes 40º Nord et 40º Sud, excepté en Europe et en Antarctique [1] (figure

1.1). On peut néanmoins cultiver le bambou en

Europe, comme par exemple à la bambouseraie

Présence endémique du bambou

< à 5000 $ de 5000 $ à 25 000 $ de 25 000 $ à 100 000 $ > à 100 000 $

Figure 1.1 :

Juxtaposition de la répartition du bambou [2] et de la richesse par adulte dans le monde [3] 2 vertus écologiques. Elle permet de renforcer ou faire

émerger des économies

réputée facile [4] qui peut aider les populations défavorisées à lutter contre les crises économiques et notamment agraires (figure 1.1 page précédente). dans beaucoup de domaines différents (alimentation, médecine, construction, artisanat) et dont les débouchés économiques sont multiples. [5] Une meilleure exploitation du bambou servirait à lutter contre la déforestation en Amérique latine, Afrique et Asie et protégerait la biodiversité. [1] Sa culture

Le bambou

possède un cycle de vie court et vertueux. Une forêt traditionnelle de résineux demande un délai d'au moins 10 ans pour les premiers éclaircies et élagages puis 50 ans pour une coupe rase. [6] Le bambou lui est exploitable au bout de 3 à 4 ans, ce qui génère une matière abondante pour un impact écologique minimisé et des surfaces de production réduites. de gaz à effet de serre et la production moins de CO2 lors de son transport que des produits plus denses. Extrêmement résistant en période de de recourir à des fin de vie. Compte tenu des grandes quantités de très intéressante de bioénergie. [1] Peu d'informations relatives à d'éventuels impacts négatifs sont disponibles dans la littérature en dehors de ceux engendrés par une exploitation anthropique. Matériau écologique de référence, la plus grande acceptation du bambou dans la construction de structures conçues durablement dépend du développement et des améliorations des assemblages de bambou. [7] Cet article cherche à améliorer la jonction de chaumes

Les bouteilles en plastique

et les chambres à air usagées, matériaux peu chers et produits en grande quantité, semblent pouvoir permettre la réalisation de tel structurelles du bambou et des assemblages déjà chambres à air usagées. 2.

2.1 Propriétés mécaniques du bambou et

produits pour le BTP

Le bambou

(figure 2.1).

Le chaume se compose de cellulose, de lignine, de

résines, de tanins et de silice.

Figure 2.1 : Description du bambou [1]

On retrouve les mêmes composants que dans le bois mais dans des proportions différentes. Le chaume est intérieurement un opercule. Le bambou est en quelque sorte un matériau composite. Il est constitué résine qui sert de matrice au compactage de fibres vasculaires. Ces fibres sont plus concentrées en périphérie, et sont dirigées dans le sens longitudinal de la plante. [5] Les fibres vasculaires empaquetées ensemble fournissent la résistance structurelle au bambou. La plus grande densité (située en périphérie) résiste aux efforts de compression et de traction résultant des charges de flexion naturelles comme celles exercées par le vent. L résistance en traction des fibres. Cependant, en repris par les fibres mais la matrice joue un rôle stabilisateur très important pour empêcher que celles-ci ne flambent, la rupture survient donc par flambement local des fibres

La résine, qui sert de

matrice, assure la transmission des efforts de cisaillement, la rupture a donc lieu lorsque la contrainte limite en cisaillement de la résine est atteinte.

Chaume

Feuilles

Entre-

Opercule

3

Figure 2.2 : Coupe transversale du bambou [8]

Dans la construction, une multitude de produits dérivés du bambou sont disponibles. On rencontre les panneaux de fibre, les panneaux fibrociment, les panneaux de particules, les panneaux tressés, les panneaux en lamellés collés, les parquets en lamellés collés, les poutres en lamellés col] Mais tous ne sont pas des alternatives écologiques ou au flambage, et sont plus importants à la base de la plante, où se produisent de La comparaison des performances mécaniques du bambou à celles des bois usuels est nettement à des domaines. En effet, tous diamètres confondus, le module à la et en compression il est de 80 MPa (on note 50 MPa flexion est de 14 000 MPa, soit très légèrement supérieur au pin et au chêne (respectivement 12 000

MPa et 13 000 MPa). [8] Un tableau des

performances mécaniques comparées au béton et à deux essences de bois est présenté ci-dessous (Tableau 1).

Tableau 1 : Comparaison des

performances mécaniques [8] moins émissives de CO2 communs comme des essences de bois ou même greenwashing ». Le lamellé-collé bambou est un bon exemple de cette mascarade où environnementaux sont beaucoup plus importants Caractéristiques Bambou Chêne Pin Béton Commentaires Masse volumique (kg/m3) 580 - 700 700 530 2400 Plus la densité est élevée, plus le matériau est résistant.

Contrainte ultime en Traction

axiale (MPa)

240 90 100 2 Le bambou est presque 3 fois plus

Contrainte ultime en

Compression axiale

80 58 50 25 Sert à prévoir le comportement des

zones comprimées qui devront supporter les efforts. (Mpa)

14 000 13 000 12 000 24 000 La mesure informe sur la rigidité ou

la souplesse du matériau (ici réalisé sur 1 m de bambou). Energie de production (MJ /m3) 30 80 80 240 Production et exploitation du matériau.

Coefficient de Fail Safe

(Exprime la capacité à supporter des contraintes accidentelles fortes).

50 20 20 10 Cela se situe par exemple au niveau

des tremblements de terre. 4 pour une utilisation du bambou que pour certaines espèces de bois ». [4] de bambou non transformés. Garder les caractéristiques esthétiques et structurelles du bambou dans sa forme naturelle est un atout. Les aspects botaniques de la plante, ainsi que ses dimensions historiques et culturelles peuvent être sauvegardées et repensées pour son contexte locale. entiers dans le domaine constructif existe depuis les toutes premières cabanes de personne vivent dans des maisons en bambou. [7] tropicale regorgent

Si le bambou permet de réaliser des

constructions durables il est aussi utilisé pour réaliser des constructions éphémères comme les échafaudages. Dans l'architecture japonaise, le bambou est utilisé principalement comme accessoire ou décoration des bâtiments, tels que les clôtures, fontaines, grilles et gouttières. Des colombien Simon Velez est devenu un des représentants les plus considérés dans la mise en la liste des matériaux approuvés par le code de la construction colombien. nouveaux sys bambou comme élément structurel permanent pour des espaces publics couverts, des édifices résidentiels et commerciaux. [9] Ces dernières vu se développer tout type maison individuelle dite écologique au pavillon conçu numériquement.

2.2 Connexions entre chaumes de bambou

La conception des connecteurs dans une structure en bambou représente la partie la plus importante du design. Le profil rond et creux entraîne des problèmes géométriques difficiles. Même dans la construction en acier, l'industrie évite les connexions entre tubes malgré la possibilité de souder les éléments entre eux. Le fait que le bambou ne possède pas de fibres transversales rend la transmission de charge par l'intermédiaire des connecteurs chaume sous risque de voir apparaître des fissures. au glissement suffisamment intéressante et ce malgré une surface extérieure de chaume lisse et peu adhérente. Enfin, les connecteurs doivent être conçus pour s'adapter à la variation de diamètre des sections. [10] Une multitude de connexions ont été développées et étudiées. Janssen définit sept groupes tubulaire, nous en citerons cinq (deux des groupes [7] : Groupe 1 : la liaison entre les deux tiges de bambou se fait par contact de toute la section.

Groupe 2 : la liaison

parallèlement aux fibres. Groupe 4 : la liaison se fait par la section du chaume parallèlement aux fibres. Groupe 5 : la liaison se fait par la section du chaume perpendiculairement aux fibres.

Groupe 7 : la liaison se fa

perpendiculairement aux fibres.

Figure 2.3 mblage distingués par Jansen

[7] et schéma issu de la thèse de Pascal Toussaint [11]

Groupe 1

Groupe 2

Groupe 4

Groupe 5

Groupe 6

5 Dans cet article nous nous intéressons aux articulations à bas coût qui nécessitent peu ou pas connexions en deux catégories : les traditionnelles (nécessitant peu de moyens) et les modernes (qui ont recours à des matériaux ou des outils plus spécifiques). Les assemblages dits traditionnels se composent des matériaux bon marché et généralement naturels. la plus simple, la plus utilisée et la moins chère. Elle réalisés avec des lianes, des fibres de coco, de sisal ou de palme. Les cordes sont trempées avant l'assemblage et lors du séchage les fibres naturelles se rétrécissent et resserrent la connexion. De nos jours, les câbles en plastique sont également utilisés, ils sont plus solides et plus fiables. Les cordes peuvent simplement être nouées autour des chaumes (figure 2.4) ou passées à travers un trou foré (figure 2.5). Le croisement des cordes et la friction empêche la connexion de glisser. Des bâtons peuvent être employés pour resserrer collier est ensuite simplement apposé sur le chaume (figure 2.6). Ce type de connexion est assemblé par de pouvoir se retendre. Pour les chaumes de plus gros diamètre, ce système chevilles dans les sections transversales permet de transmettre la charge à des éléments parallèles à la tige de bambou (figure 1.17). Enfin, on peut rencontrer des éléments perpendiculaires au chaume qui transfèrent la charge depuis la section transversale par des tiges filetées et des boulons. [12] Les méthodes modernes quant à elles utilisent une panoplie de matériaux différents (acier, bois, béton). en acier. [13] Les systèm (figure 2.9) et plats ont été adapté aux chaumes. Les généralement d'un connecteur central relié au bambou à l'aide d'une plaque ou d'une tige en acier. Ces connecteurs sont utiles pour créer des formes géométriques complexes mais souvent fabriqués sur mesure pour des projets spécifiques. Les plaques (figure 2.10) sont utilisées pour relier le bambou dans le même plan et permettent de construire des fermes. Les recherches actuelles se concentrent à nouveau sur les transmissions de charges du creux intérieur du chaume à un élément parallèle par

Figure 2.5 : Attache par

corde et percement [10]quotesdbs_dbs25.pdfusesText_31

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