Guide complet sur la maçonnerie fourrée

Découvrez la maçonnerie fourrée : une technique de construction intemporelle. Avantages, inconvénients, techniques de renforcement et exemples

La maçonnerie fourrée est une technique de construction fascinante qui a traversé des siècles d’évolution. Dans ce guide complet, nous explorerons en profondeur la maçonnerie fourrée, en commençant par sa définition technique, puis en analysant comment elle est construite, quels matériaux sont utilisés, et dans quels contextes cette technique est particulièrement adaptée.

Définition technique de la maçonnerie fourrée

La maçonnerie fourrée est un système de construction qui doit son nom à sa structure particulière. Elle est composée de deux murs de soutènement, souvent réalisés en briques pleines ou en pierre, placés parallèlement à une certaine distance l’un de l’autre et reliés transversalement par des diatons. Cette disposition crée une sorte de « sac » entre les deux murs, un espace vide réel qui est généralement rempli de matériaux de récupération tels que des morceaux de briques et de gravier, solidement liés par du mortier de chaux ou de ciment. Cette combinaison de matériaux, si elle est correctement réalisée, crée une structure cohésive et résistante, prête à faire face aux défis du temps.
La maçonnerie fourrée n’est certainement pas une nouveauté dans l’architecture moderne, elle a des racines anciennes. Les Égyptiens et les Grecs, par exemple, l’utilisaient largement dans leurs systèmes de défense et leurs structures de construction. Cette technique a prouvé sa fiabilité au fil des siècles et est toujours appréciée pour sa solidité et sa durabilité.

Exemple de maçonnerie fourrée

Types de maçonnerie fourrée

La maçonnerie fourrée peut être réalisée en utilisant différents matériaux à la fois pour les murs de soutènement et pour le remplissage. Les matériaux les plus courants comprennent les briques, la pierre, le tuf et le béton. Le choix du matériau influence à la fois les performances et l’esthétique de la maçonnerie de moellons en fondation, il est donc essentiel d’évaluer attentivement celui qui convient le mieux aux besoins spécifiques du projet. Les types les plus courants de maçonnerie de moellons en fondation sont les suivants :

briques : les briques sont parmi les matériaux les plus couramment utilisés dans la maçonnerie fourrée. Elles sont connues pour leur durabilité et peuvent être disposées dans différentes configurations pour obtenir différentes textures et motifs ;
pierre : la pierre naturelle confère un aspect rustique et charmant à la maçonnerie fourrée. Elle est souvent utilisée dans les projets de restauration et les constructions historiques ;
tuf : le tuf est un matériau poreux et léger, idéal surtout dans les zones sismiques. Sa porosité permet d’absorber et de dissiper efficacement l’énergie sismique ;
béton de granulats : dans la maçonnerie fourrée contemporaine, le béton de granulats, armé ou non, est couramment utilisé pour le remplissage. Ce choix offre une plus grande résistance et durabilité dans le temps.

Comment représenter les couches d’une maçonnerie fourrée avec un logiciel BIM

Dans un projet de restauration ou de récupération des éléments existants, tout comme dans un projet de nouvelle construction, il est nécessaire de produire des graphiques détaillés, complets avec des informations sur l’état actuel et les travaux à réaliser. Il est donc nécessaire de représenter correctement toute la maçonnerie composant la structure d’un bâtiment, en mettant en évidence toutes les couches qui la composent et leurs caractéristiques respectives (type de matériau, résistance mécanique des différentes couches, état de conservation, etc.).

Création destratigraphie dans Edificius

Dans ce contexte, il peut être très utile de créer le modèle 3D du bâtiment en utilisant un logiciel BIM pour la conception architecturale. Avec un logiciel BIM, vous pouvez attribuer une stratigraphie à chaque enveloppe et caractériser toutes les couches de la maçonnerie fourrée avec des épaisseurs, des matériaux, des motifs, mais aussi avec les propriétés physiques des matériaux individuels (masse, transmission thermique, etc.). De plus, vous pouvez visualiser les murs et les stratigraphies en 2D et en 3D, et extraire automatiquement des plans, des coupes et des élévations détaillées et toujours à jour.

Construction de la maçonnerie fourrée

Les méthodes de construction de la maçonnerie fourrée n’ont pas beaucoup changé au fil des siècles. Les Romains utilisaient déjà des pierres ou des briques de différentes tailles, en fonction de la disponibilité locale et du type de construction. Les pierres ou les briques étaient soigneusement sélectionnées pour assurer une bonne adhérence avec le mortier. Le mortier était un mélange de sable, de chaux et d’eau. Les Romains étaient réputés pour la qualité de leur chaux, qui conférait de la durabilité aux structures. Dans certains cas, comme dans les ouvrages hydrauliques, le béton de chaux, un mélange de chaux, de pouzzolane et de gravier, était utilisé. Deux murs extérieurs en pierre ou en briques étaient construits parallèlement avec un espace entre eux, qui accueillerait le remplissage. Une certaine habileté était nécessaire pour organiser les briques ou les pierres en schémas géométriques afin d’obtenir une disposition uniforme et stable. À l’intérieur de l’espace entre les deux murs extérieurs, un coulage de mortier, de béton de chaux ou d’autres matériaux à remplir était effectué. Ce matériau était coulé avec soin pour éviter les bulles d’air et assurer une liaison solide entre les murs extérieurs. Pendant le coulage, le matériau était nivelé et compacté pour assurer une surface uniforme et la plus grande densité. Après le remplissage, les murs extérieurs étaient nivelés pour créer une surface uniforme. Cette phase nécessitait une attention particulière pour garantir que la structure finale soit solide et stable. Après la construction, la maçonnerie de moellons en fondation nécessitait une période de stabilisation pendant laquelle le matériau interne durcissait et devenait solide. Ce processus pouvait prendre plusieurs jours ou semaines, en fonction des conditions et des matériaux utilisés.
Actuellement, les deux murs, généralement en briques, sont érigés jusqu’à une hauteur d’environ 60 cm, à l’intérieur desquels est placée l’armature métallique. Ensuite, on procède au coulage du béton de granulats. Ce processus est répété jusqu’à atteindre la hauteur souhaitée. Pendant le coulage, il est essentiel de raidir et de contreventer les murs en briques pour contrer les poussées générées par le poids du béton.

L’évolution de la maçonnerie fourrée : contexte historique

La maçonnerie fourrée, également connue sous le nom d' »emplecton » chez les anciens Grecs, a une histoire qui remonte à des millénaires. Sa première apparition enregistrée remonte à 2900-2600 av. J.-C., avec l’imposant barrage de Sadd el-Khafara situé près d’Helwan, en Égypte. Ce barrage antique, haut de 14 mètres, a été construit en utilisant la technique de la maçonnerie fourrée pour assurer une résistance structurelle remarquable. Dans ce contexte, le revêtement de planches, de pierres ou de briques servait à protéger le remblai sous-jacent et à dissuader les attaques ennemies.
Les anciens Grecs, célèbres pour leurs exploits architecturaux, utilisaient largement la maçonnerie fourrée dans la construction des murs défensifs de leurs cités. Cette technique est devenue un élément clé dans la protection des anciennes cités-États grecques.

L’utilisation de la maçonnerie fourrée a traversé les siècles et reste pertinente jusqu’à nos jours. Au cours du Moyen Âge, les murs défensifs médiévaux étaient souvent construits en utilisant cette technique, démontrant ainsi sa durabilité et sa résistance au fil du temps.

L’innovation dans la construction a conduit à une version «moderne» de la maçonnerie fourrée. Dans cette variante contemporaine, les murs sont construits avec une coulée de béton sans éléments résiduels et renforcés internement avec de l’acier. Cette approche confère une plus grande élasticité, une résistance statique et sismique remarquable, tout en maintenant l’unité entre la forme extérieure et la structure interne typique des constructions à murs porteurs externes. Ces murs en moellons modernes permettent une distribution plus efficace des charges structurelles, libérant ainsi les espaces intérieurs des contraintes et offrant une plus grande flexibilité dans l’aménagement intérieur.

Consolidation de la maçonnerie fourrée

Dans le domaine de la construction, la maçonnerie fourrée représente une technique fascinante mais complexe. Cette méthode de construction nécessite une analyse structurelle minutieuse pour garantir sa solidité et sa fiabilité à long terme.
Un des principaux défis de la maçonnerie fourrée est son manque de comportement monolithique. Les deux murs extérieurs et le matériau de remplissage interne ne collaborent pas toujours de manière cohérente. La mortier de liaison, si elle est présente, ne permet souvent pas une adhérence parfaite entre le matériau de remplissage et les murs extérieurs en pierre ou en briques.

D’un point de vue structurel, lorsqu’on travaille avec des épaisseurs de murs importantes (plus de 100 cm), il est important de considérer que, en l’absence de données précises sur la résistance du matériau de remplissage, la capacité portante de la maçonnerie fourrée devrait reposer principalement sur les murs extérieurs.

Lors de la construction d’une maçonnerie fourrée, des plans de séparation se produisent souvent entre le matériau de remplissage et les murs extérieurs. Ces plans peuvent être causés par une quantité insuffisante de mortier de liaison, parfois complètement absent ou réduit en poussière au fil des ans, par rapport à la partie inerte du matériau de remplissage. De plus, des phénomènes tels que le retrait ou la compaction naturelle du matériau peuvent contribuer à ces plans de séparation.

En particulier, la compaction du matériau de remplissage peut entraîner des comportements statiques différents dans la partie centrale de la maçonnerie. En raison de sa faible qualité, cette partie peut subir des compressions qui transmettent des tensions d’expansion aux murs extérieurs, mettant en danger l’intégrité de l’ensemble du système de maçonnerie.

Pour faire face à ces défis structurels, une consolidation appropriée de la maçonnerie fourrée est essentielle. Une méthode efficace consiste en la saturation des vides par l’injection de coulis totalement exempts de chaux libres, à la consistance super fluide et dimensionnellement stables, de préférence à base de pouzzolane ou de ciment. Ce type d’intervention, s’il est réalisé avec compétence, peut considérablement améliorer la résistance à la compression du matériau de remplissage, le préparant pour des interventions ultérieures telles que les enduits armés, les renforts structurels, et plus encore. L’objectif de l’injection est de restaurer la continuité interne du matériau, en corrigeant les fissures et les déconnexions. Ce processus renforce le mur et améliore son comportement dans le plan.

Ce qui rend l’injection de matériau encore plus intéressante, c’est qu’elle représente une méthode de consolidation « passive ». Cela signifie que l’intervention se déroule à l’intérieur de la structure elle-même, sans nécessiter de modifications extérieures. Les mélanges consolidants les plus adaptés à cet effet sont souvent des mortiers fluides à base de chaux hydraulique naturelle qui sont injectés jusqu’au refus, dans des trous spécialement percés régulièrement dans la maçonnerie à une certaine distance les uns des autres. Le processus commence de bas en haut. Ces mélanges contribuent à augmenter la résistance des maçonneries sans altérer significativement leur rigidité.

Cependant, l’injection de mortier n’exclut pas la possibilité d’interventions de renforcement de surface. Ces interventions, souvent complémentaires aux injections, peuvent inclure l’application de treillis en fibre de verre (ou d’autres matériaux) pour améliorer la compacité et la cohérence du noyau de la maçonnerie, avant d’autres renforcements.

Une autre forme d’intervention de consolidation peut être le rejointoiement des joints de mortier entre les pierres. Après un dé jointoiement approfondi et un nettoyage des résidus incohérents, le joint de mortier entre les pierres de la maçonnerie est restauré pour rétablir sa compacité.

Le rejointoiement peut être réalisé en utilisant un mortier à base de chaux formulé pour assurer la compatibilité chimique et chromatique maximale avec les maçonneries historiques, tout en améliorant leurs caractéristiques mécaniques, tout en conservant leur apparence extérieure.

Exemples d’architectes contemporains

Pour démontrer l’applicabilité de la maçonnerie fourrée dans l’architecture moderne, nous pouvons mentionner quelques architectes contemporains de renom qui l’ont utilisée avec succès dans leurs projets. Parmi eux figurent Louis Kahn, Rafael Moneo, Julio La Fuente et Massimo Carmassi. Chacun d’entre eux a contribué à revitaliser cette ancienne technique, démontrant qu’elle peut être utilisée de manière innovante et toujours actuelle.

Le rôle du BIM dans la conception et la restauration de la maçonnerie fourrée

La méthodologie BIM et les logiciels de conception architecturale sont une ressource inestimable pour les concepteurs impliqués dans la rénovation, la restauration et la conception de maçonnerie fourrée. Elle offre une plateforme complète pour la conception, l’analyse, la gestion des matériaux et la collaboration, permettant des interventions plus précises, efficaces et efficaces. Voici quelques exemples :

modélisation des détails constructifs : l’une des caractéristiques principales du BIM est la capacité à créer des modèles 3D détaillés et réalistes des bâtiments existants, y compris des maçonneries fourrées. Ces modèles peuvent capturer chaque élément structurel, les stratigraphies, les surfaces et même les détails décoratifs des maçonneries. Cette représentation virtuelle offre au concepteur une vue complète du bâtiment avant le début des travaux de restauration ;
analyse structurelle : les logiciels BIM pour le calcul structurel partent du modèle 3D de la structure porteuse pour effectuer des analyses structurelles avancées des maçonneries fourrées existantes. Ces analyses peuvent détecter les points faibles, les zones nécessitant une intervention et fournir des données sur la stabilité structurelle. Cela aide le concepteur à planifier les opérations de restauration de manière plus précise ;
analyses énergétiques : à travers les logiciels BIM la simulation énergétique, il est possible de simuler le comportement des maçonneries fourrées dans différentes conditions. Il est également possible d’évaluer la transmission de chaleur, la formation de condensation interstitielle, etc. Cela aide à prévoir comment les maçonneries réagiront à différentes situations et permet au concepteur d’évaluer d’éventuelles améliorations ;
analyse de la détérioration et des fissures : avec un logiciel HBIM, le modèle 3D BIM peut être utilisé pour une analyse détaillée des phénomènes de détérioration, selon le lexique NOR.MA.L. et pour identifier et classifier les fissures, en utilisant une ortho photo des maçonneries ;
gestion des matériaux : le BIM permet une gestion efficace des matériaux nécessaires à la restauration. Cela comprend la quantité de briques, de pierres, de mortier et d’autres matériaux spécifiques utilisés dans les maçonneries fourrées. Une gestion précise des matériaux aide à éviter les gaspillages et à maîtriser les coûts ;
collaboration intégrée : le BIM favorise la collaboration intégrée entre les différents professionnels impliqués dans le projet de restauration, notamment les architectes, les ingénieurs structurels, les géomètres, les historiens de l’art, etc. Tous peuvent travailler sur le même modèle, partager des informations et apporter des modifications en temps réel. Cela améliore la communication et la coordination entre les membres de l’équipe ;
documentation complète : le BIM peut générer automatiquement une documentation complète pour le projet de restauration, y compris des plans, des coupes, des élévations et des listes détaillées de matériaux. Cette documentation est essentielle pour obtenir les autorisations nécessaires et pour la réalisation pratique de la restauration ;
planification temporelle : le BIM permet de planifier de manière détaillée le programme de restauration, en tenant compte des différentes phases et des délais nécessaires pour chaque opération. Cela est crucial pour respecter les échéances et gérer efficacement la main-d’œuvre ;
coûts et budgets : le BIM facilite la gestion des coûts en fournissant une estimation précise des coûts basée sur le modèle 3D et les données sur les matériaux. Cela aide le concepteur à planifier un budget réaliste et à éviter les surprises lors de la mise en œuvre du projet.

Conclusions

En conclusion, la maçonnerie fourrée est une technique de construction fascinante qui allie histoire et modernité. Le choix des matériaux, une planification précise et une connaissance des techniques de consolidation des maçonneries existantes sont essentiels pour le succès d’un projet de maçonnerie fourrée. Cette technique offre de nombreux avantages, mais il est important d’en examiner attentivement les aspects positifs et négatifs avant de se lancer dans un projet. Avec la préparation adéquate, la maçonnerie en moellons peut créer des bâtiments solides, résistants et séduisants qui résistent à l’épreuve du temps.