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m&c 146 - mars 2008
Au mois de novembre, la Sim a convié une centaine de participants à une journée technique centrée sur le thème de la pierre comme matériau de construction. Cette manifestation s’est déroulée en collaboration avec le Syndicat national des roches ornementales et l’École des Mines de Paris, dont un élève était l’initiateur de la journée. Ce fut l’occasion de dresser un panorama des idées, des techniques et des outils disponibles, et cela dans une démarche de haute qualité environnementale.
Les premières interventions ont porté sur la construction en pierre, et notamment sur les bâtiments à haute qualité environnementale, appelés aussi HQE. Luc Tamboréro, tailleur de pierre et chercheur à l’École d’architecture de Paris Mallaquais a présenté de nouvelles inventions pour bâtir sans polluer. “La construction n’a jamais arrêté de modifier la nature, les Romains déjà avaient pollué l’atmosphère par la cuisson des briques de leurs grands ouvrages. Cette pollution et son impact sont appelés énergie grise, une pollution cachée qu’il faut prendre en compte dans le choix des matériaux à utiliser.” Selon lui, la pierre n’a pas une cote fixe pour l’énergie grise, et n’est pas forcément écologique. La gare de Marseille en fourni un exemple avec ses massifs en béton, cachés par une façade en pierre.
Luc Tamboréro a aussi fait le point sur les solutions constructives pratiquées en France, dont certaines favorisent un usage raisonné de la matière première. Le logiciel LMGC90, utilisé à l’École des Mines d’Alès, est conçu pour effectuer des calculs destinés à “connaître le comportement de la pierre dans un ouvrage type”. Cet outil de recherche modélise les interactions entre corps, comme les matériaux granulaires, les édifices constitués de blocs. Il permet aussi de comprend quels matériaux peuvent être utilisés avec la pierre, comme les mortiers à base de clinker.
Dans sa conclusion, Luc Tamboréro a exhorté les maîtres d’œuvre à utiliser de la pierre de qualité, notamment en France, le pays européen qui s’en sert le moins.
Analyse du cycle de vie : du berceau à la tombe
À l’heure des chantiers HQE et des labellisations environnementales qui émergent de toute part, les carrières de la Pierre Bleue Belge ont ouvert le débat sur le positionnement de la pierre dans le développement durable. C’est Benoît Misonne, directeur qualité sécurité et environnement de cette exploitation, qui est intervenu à ce propos. Il a évoqué l’analyse de cycle de vie (ACV) qu’il a réalisée sur le pavé patrimoine, un bloc de pierre bleue mis en œuvre sur une place de Bruxelles. Cette étude constitue une première en carrière, et notamment en Belgique, où l’exploitant a souhaité démontrer par les chiffres ce que des siècles d’usage intense ont révélé par le bâti : la pierre (en l’occurrence la pierre bleue) est un matériau durable qui a toute sa place dans les programmes d’éco-conception.
“Il s’agit d’un matériaux naturel, au procédé d’extraction simple : la pierre bleue se façonne mais ne se fabrique pas, et cela sans déchet, grâce à un partenariat avec l’industrie des granulats qui réutilise les matériaux non récupérables.” En faisant des émules, cette ACV devrait permettre de “considérer la pierre dans un benchmarking de plus en plus vert, et de la positionner face à des produits de substitution, mais également face à une concurrence asiatique croissante”, a expliqué Benoît Misonne. Dans son étude, il a cherché à déterminer les impacts environnementaux, comme les flux de matière et d’énergies, les indicateurs d’impacts environnementaux, et cela à chaque étape du cycle de vie (à la fabrication, au transport, à la mise en œuvre).
Les conclusions de cette étude sont synthétisées dans une fiche de déclaration environnementale du pavé patrimoine. Elle traduit la volonté des Carrières de la Pierre Bleue Belge de poursuivre une politique de développement durable, réduire les impacts environnementaux, répondre par une collaboration transparente à ceux qui s’interrogent sur la valeur environnementale de cette pierre, et permettre aux architectes et aux prescripteurs de s’engager dans le développement durable en satisfaisant aux exigences HQE.
La pierre, matériau écologique
L’intervention de l’architecte Gilles Perraudin, qui est aussi professeur d’architecture et conférencier, a montré qu’il est encore possible de construire des bâtiments avec des blocs de pierre. Selon lui, “il est curieux d’observer que personne ne connaît les règles de construction. Ou alors que l’immense savoir accumulé au cours des siècles d’expérimentation de ces constructions est inopérant face à un arsenal de réglementations qui finissent par condamner ce qu’il y a de plus fiable au regard de l’extraordinaire durabilité de la pierre”. Pour Gilles Perraudin, la pierre est le matériau le plus écologique qui soit : “Sans produit chimique, sans émission de C02, mais capable d’en stocker pour les matériaux sédimentaires, disponible en très grande quantité, la pierre réunit toutes les conditions du matériau environnemental idéal.” Il est urgent de s’interroger sur “la nature des nos réglementations qui pourraient interdire à notre monde d’évoluer vers la recherche de solutions techniques capables au formidable défit que les transformations climatiques vont imposer à notre avenir de constructeur”, a conclu Gilles Perraudin.
Le tout jeune Centre technique des matériaux naturels de construction (CTMNC) a été présenté par son directeur général adjoint, Didier Pallix. Voulu par la profession, l’établissement est reconnu par les pouvoirs publics et s’adresse à tout professionnel de la construction. Son représentant a insisté sur l’image du métier de tailleur de pierre à défendre et sur les moyens de communication à développer pour mieux identifier la filière dans laquelle travaillent de petites entreprises, pour informer les prescripteurs, identifier les concurrents...
Des outils numériques pour le pilotage des machines
La deuxième partie de cette journée technique était centrée sur les nouveaux outils mis à la disposition des tailleurs de pierre. Sans délaisser sa massette et ses ciseaux, il a été dit que le professionnel doit savoir piloter des robots de taille de blocs pour se concentrer uniquement sur la finition. Nicolas Lardeau, de la société PicaSoft, a présenté le logiciel Mayka Expert, pouvant aider le tailleur en lui proposant un modèle à taille réelle, usiné à partir d’un dessin d’architecture en 3D et des fichiers digitalisés. La sculpture numérique du modèle supprime l’exercice de taille réalisé auparavant à partir d’une photo.
De son côté, Gaël Hamon, de la société Art Graphique et Patrimoine, a montré quels résultats il est possible d’obtenir à partir de scans laser 3D :
• modélisation de la structure architecturale d’une église à partir de relevés photogrammétriques pour appréhender la complexité des volumes de l’édifice (galerie, triple coupole), et les cheminements des fluides (électricité et eau pluviale) ;
• en carrière, numérisation des fronts de taille avant et après extraction pour calculer le volume de matériaux extraits, à confronter à la quantité de matériaux commercialisables.
La pierre précontrainte
Les ouvrages réels, en maçonnerie appareillée ne peuvent pas être considérés comme des ouvrages continus. Les “squelettes de pierre” qui forment l’ossature des constructions présentent des joints, des articulations et des discontinuités géométriques qu’il faut traiter. C’est sur ce sujet que Marc Vinches, de l’École des Mines d’Alès, est intervenu en présentant les résultats de recherches récentes : utilisation de modèles discrets pour la simulation de mise en précontrainte d’ouvrage en pierre, étude de renforcement pour des ouvrages parasismiques, et analyse du comportement statique de dynamique de structures en pierres massives.
De son côté, Philippe Loutrel, de Renofors, a présenté des solutions de renforcement de structure en pierre. Renofors, la société qu’il représente, utilise depuis 25 ans, la technique des armatures en fibre de verre (ou carbone) noyées dans une résine époxy pour renforcer ou réparer des mûrs, des voûtes, des poutres... Pour certaines pathologies, ce procédé a même été complété par une mise en tension préalable de l’armature avant coulage de la résine.
Enfin, pour illustrer le procédé de pierres précontraintes, Jean Karpel, de Rocamat, a présenté les travaux réalisés à la gare SNCF de Marseille. La nouvelle halle Honnorat comporte une façade sud-est constituée de colonnes très élancées en pierre massive. Il s’agit d’un alignement sur toute la longueur de la façade de 64 colonnes en pierre calcaire de Lens (Gard) d’une hauteur de 11,30 m à 14,90 m. La section des éléments de colonne est de forme hexagonale oblongue. Les colonnes s’appuient sur un socle en béton armé, solidaires d’un plancher constitué de poutres longitudinales et de poutres transversales anti-déversement.
Reprenant une partie des charges de l’enveloppe de la halle, les colonnes servent à la fois d’appui à la charpente métallique et à la verrière, et aussi de support à la façade vitrée. Si les charges verticales sont reprises en compression par la pierre, les efforts horizontaux de poussée et de traction ont nécessité un traitement spécifique, d’où l’idée de précontrainte permettant de conserver le principe d’un élancement des colonnes, la résultante des forces appliquées restant dans la section du poteau, même en cas de sollicitations extrêmes. Des câbles gainés ont été insérés au cœur des pierres et mis en tension entre une pièce métallique, fixée en tête de colonne et la sous-face des poutres support en béton armé.
Il s’agissait d’une technique innovante, confortée par des essais et une ATEX favorable du CSTB.
Jean-Pierre Le Port
(1) Laboratoire d’études et de recherche sur les matériaux