Murs en paille porteuse : contribution à la qualification en tant que solution constructive

Load-bearing straw walls : contribution to qualification as a construction solution

• Auteur / Autrice : Julie Lossignol
• Direction : Jérôme Quirant, Julien Averseng
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique, génie civil et architecture
• Date : Soutenance le 17/11/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Bonnet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Jullien
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Evelyne Toussaint, Thibaut Lecompte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Fluage

Fibres végétales (matériaux de construction)

Murs porteurs

Constructions en ballots de paille

Construction durable

Mots clés libres

Eco-construction

Botte de paille

Mur porteur

Structure

Fluage

Eco-Construction

Straw bale

Load-Bearing wall

Structure

Creep

Résumé

La construction en paille porteuse est apparue au Nebraska (Etats-Unis) à la fin du XIXème siècle avec l’invention de la botteleuse. Cette méthode constructive, appelée également paille structurelle ou technique Nebraska, intéresse aujourd’hui de plus en plus les auto-constructeurs mais aussi les professionnels conscients de l’appauvrissement des ressources, sensibles aux valeurs associées à l’écoconstruction et souhaitant valoriser l’utilisation de matériaux bio-sourcés.Cette redécouverte de la paille comme solution constructive n’est cependant toujours pas accompagnée de norme officielle en France. En 2012, le Réseau Français de la Construction Paille a publié un ensemble de règles professionnelles qui sert de référence en se focalisant essentiellement sur la paille en tant qu’isolant et support d’enduit. A la manière d’un DTU, cet ouvrage répertorie ainsi des méthodes de mise en œuvre et des détails techniques. Au-delà, rares sont les travaux pour qualifier la paille en tant qu’élément porteur, et ceux portant sur la technique Nebraska le sont davantage. Des études expérimentales ont certes été menées sur bottes ou murs, notamment en compression, mais celles faisant cas de phénomènes complexes tels que le flambement, le fluage, la relaxation, etc. sont quasi-inexistantes.Ainsi, les travaux réalisés dans cette thèse ont pour but de poser les premières bases pour une qualification des murs en paille porteuse en tant que solution constructive. Par une approche expérimentale à différentes échelles, de la botte de paille isolée au mur assemblé selon la technique Nebraska, les différents paramètres régissant le comportement mécanique à court, moyen et long terme ont été caractérisés : densité des bottes, niveau de précontrainte, rôle de l’enduit…Pour l’acquisition de données sur de longues de durées, des dispositifs expérimentaux spécifiques ont été développés, couplés à des outils d’analyse par corrélation d’images pour le suivi notamment du fluage. Les premiers modèles tirés de ces résultats permettent d’envisager un dimensionnement assurant résistance et durabilité de la solution constructive paille porteuse. Au-delà des résultats obtenus, ces travaux montrent la pertinence de cette technique en tant qu’alternative économique et performante environnementalement par rapport aux solutions traditionnelles.

Load-bearing straw construction emerged in Nebraska (USA) at the end of the 19th century with the invention of the straw-baling machine. Today, this construction method, also known as straw-bale or the Nebraska technique, is of growing interest to self-builders, as well as to professionals aware of the depletion of resources, sensitive to the values associated with eco-construction and keen to promote the use of bio-sourced materials.However, this rediscovery of straw as a constructive solution has yet to be accompanied by an official standard in France. In 2012, the Réseau Français de la Construction Paille published a set of professional rules that serve as a reference, focusing essentially on straw as an insulator and rendered support, listing installation methods and technical details. Beyond that, there are few works qualifying straw as a load-bearing element, and those dealing with the Nebraska technique are even fewer. While experimental studies have been carried out on bales or walls, particularly in compression, those involving complex phenomena such as buckling, creep, relaxation, etc. are virtually non-existent.The aim of the work carried out in this thesis is to lay the foundations for the qualification of load-bearing straw walls as a constructive solution. Using an experimental approach at various scales, from the straw bale to the wall assembled using the Nebraska technique, the various parameters governing short-, medium- and long-term mechanical behavior were characterized: density of the bales, level of prestressing, role of the plaster...To acquire data over long periods, specific experimental devices were developed, coupled with image correlation analysis tools to monitor creep.The initial models derived from these results enable us to propose a design method ensuring the strength and durability of the load-bearing straw construction solution.Over and above the results obtained, this work demonstrates the relevance of this technique as an economic and sustainable alternative to traditional solutions.