C6 – Voûte en Berceau

Arts de bâtir:
C6 – Voûte en Berceau
Pays:
Tunisie
PRÉSENTATION
Emprise Géographique
Définition
Voûte en Berceau
- Ossature horizontale maçonnée de forme
semi-cylindrique reposant sur des murs
porteurs
- Pour la mise en œuvre, utilisation ou non
d’un coffrage ou d’un étaiement.
- Utilisation comme franchissement ou
comme couvrement (dans ce cas l'extrados
est protégé par un enduit).
Milieu
On retrouve la voûte en berceau dans la plupart des pays du bassin méditerranéen étudiés.
Cette structure est couramment utilisée dans tous types de milieux : urbain, rural, en plaine, en montagne ou en bord de mer.
Etages Associés :
Les voûtes en berceau sont destinées aux sous -sols, entresols et rez-de-chaussée des équipements et des habitations. Cette technique est
parfois utilisée pour réaliser les différents étages que compte la construction.
En Tunisie, on retrouve la voûte en berceau en pierre aussi bien en ville qu’en milieu rural. Son utilisation est courante en plaine et en bord de
mer mais reste cependant exceptionnelle en montagne. La voûte en berceau en briques est couramment utilisée dans tout type de milieux sauf
en montagne. La voûte surbaissée (Dh’ar Fakroun) est couramment utilisée dans tout type de milieux.
Etages Associés :
En Tunisie, cette technique constructive est utilisée pour réaliser les caves, les sous -sols, les citernes appelées « fesqiya », les rez-de-chaussée,
et les premiers étages appelés « ghorfa ». On peut retrouver la voûte surbaissée au dernier étage ainsi que la voûte en briques.
Illustrations
Vues générales :
Vues de détail :
Ce projet est fina ncé par le programme MEDA de l'Union Européenne. Les opinions exprimées dans le présent document ne reflètent pas nécessairement la position de l'Union Européenne ou de ses Etats membres.
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PRINCIPE CONSTRUCTIF
Matériaux
Illustrations
Nature et Disponibilité (sous quelle forme)
Pour la construction de la voûte en berceau, les matériaux les plus souvent utilisés dans tous
les pays étudiés sont la pierre calcaire et la brique de terre cuite. D’autres natures de pierres
sont aussi utilisées suivant les disponibilités locales en matériaux ( pierres de schiste et
granite...). Les matériaux ajoutés pour le remplissage des interstices de l’extrados, ou pour la
composition des mortiers d’hourdage, sont des débris de briques, de la chaux, du plâtre, du
gravier ou encore des morceaux de pots cassés et des débris de charbon de bois.
En Tunisie, la terre et la pierre sont les matériaux utilisés pour réaliser les voûtes en berceau
en pierre. Les matériaux de remplissage sont le plâtre, le mortier de chaux et les débris de
charbon de bois. La voûte de briques est construite avec des briques en terre cuite pleines,
du plâtre, un mortier de chaux et des briques creuses. La voûte en Dh’ar Fakroun est réalisée
avec les mêmes matériaux que la précédente.
Modules, Dimensions, Dosages
La voûte en berceau est une maçonnerie hourdée, montée par assemblage de modules les
uns contre les autres suivant un plan incliné déterminé par un fil rayonnant, qui du centre de
l’arc donne le degré d’inclinaison de chaque pièce depuis le départ de la voûte jusqu’à sa clé.
Les modules de pierre ou de briques qui composent la voûte, peuvent être taillés de manière
à former un claveau spécifique à la voûte (2 faces inclinées formant lit de pose et d'attente).
Ils sont très souvent à peine ébauchés dans une pierre plate, le mortier de hourdage
compensant alors les irrégularités des surfaces.
Voûte en berceau en pierre
Type de pose
Type de pose, Utilisation d'un coffrage, d'étaiement
La pose de la voûte se fait le plus souvent avec le recours à un coffrage généralement réalisé
en bois. Celui -ci se compose d’au moins deux fermes( section de la voûte) sur lesquelles on
fixe des lattes de bois (couchis) dont la face extérieure correspond à l’intrados de la voûte. Le
coffrage peut aussi donner une forme approximative, qui est ensuite corrigée par un lit de
terre, de sable,… Parfois, le coffrage est réalisé par un remplissage du volume de la pièce par
des matériaux de construction, la forme étant définie par de la terre.
Ancré directement dans les murs (poutre transversale, éclipsable) ou supporté par des
corbeaux (pierres saillantes laissées en place après la pose), cet ensemble constituant "le
coffrage" est supporté par des étais. La pose des pierres et briques se fait depuis les
sommiers jusqu'à la clé en équilibrant les charges de part et d'autre de l'axe de la voûte.
Dans l'espace Méditerranéen, on trouve des techniques qui s'affranchissent de ce dispositif
de coffrage (faibles ressources en bois ?, encombrement de l'outillage ?, savoirs-faire
particuliers et locaux ?…). La pose sans coffrage est possible avec des matériaux de module
régulier (briques de terre cuite, taillées ou non), des mortiers bien étudiés (adhérence aux
briques, rapidité de prise, ...) et avec une méthode de pose particulière. Cette dernière
cherche à limiter le porte à faux d'un empilement de claveau en créant des joints d'appuis
intermédiaire, en inclinant l'axe de pose (sommier/claveau/clé) vers les murs de refonds.
En Tunisie, les voûtes en berceau dont la longueur peut atteindre les six mètres, sont posées
au mortier au moyen d’un coffrage «construit à blanc » sur toute leur longueur, avec des
pièces en bois, de la pierre superposée, du tout venant et du sable pour ajuster la forme.
La voûte en berceau de briques peut être construite sans coffrage si on utilise le plâtre
comme liant ou avec coffrage si le liant est un mortier de chaux.
Les voûtes surbaissées Dh’har Fakroun (traduction littérale : dos de tortue), dont le tracé est
un arc ayant une flèche inférieure à la demi portée, se construisent avec ou sans coffrage
selon la nature du liant. Détails de pose dans la "Description de mise œuvre".
Voûte en berceau en sous sol
Mosquée de la Kasba (Sfax)
Outils
Outre les outils traditionnels du maçon, aucun outil particulier n’est nécessaire à la mise en
œuvre de la voûte dans l’ensemble des pays étudiés.
Physique ( portée...) Espace couvert de
voûtes en berceau au souk des éttoffes
Ce projet est fina ncé par le programme MEDA de l'Union Européenne. Les opinions exprimées dans le présent document ne reflètent pas nécessairement la position de l'Union Européenne ou de ses Etats membres.
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PRINCIPE CONSTRUCTIF (Suite)
Métiers
Illustrations
Métier, Nombre de personnes nécessaires
La voûte en berceau est exclusivement réalisée par des hommes de l'art, maçon,
maçon/tailleur de pierre ou tailleur de pierre entouré d'aides (manutention importante, mortier
à préparer,…), et assisté parfois d'un charpentier pour la réalisation du coffrage.
En Tunisie, la voûte en berceau est réalisée par un maçon aidé de deux ouvriers.
Performances
Physique (portée…)
Cette technique constructive conduit à franchir des portées qui s’échelonnent de 1 à 7 mètres
pour une épaisseur à la base qui varie de 30 à 50 centimètres et peut même atteindre 1 mètre
sur les bords de la voûte en Tunisie.
En Tunisie, la portée habituelle des voûtes en berceau de pierre qu’on rencontre dans
différents types de construction (cave, chambre, boutique, ghorfa à l’étage) est comprise
entre 2 et 3 mètres. Quant à l’épaisseur de cette ossature, elle est de l’ordre de 40 cm au
niveau de l’axe de la voûte et peut atteindre 1 mètre sur ses bords.
La distance courante de franchissement des voûtes surbaissées et des voûtes en berceau de
briques est comprise entre 3 et 6 mètres, son épaisseur moyenne étant de l’ordre de 25 cm.
Principe constructif : technique de réalisation
d’une voûte sans coffrage
Thermique – Acoustique
La construction en pierre, notamment calcaire, présente des performances thermiques et
acoustiques renseignées comme étant assez bonnes à excellentes par l’ensemble des pays
concernés. Au vu de la masse importante de la voûte, de son épaisseur, des matériaux
utilisés dans sa construction, cet ouvrage offre de remarquables qualités d’isolations
thermique et acoustique.
En Tunisie, cette énorme masse horizontale, mais relativement légère grâc e aux poteries
vides qui comblent ses ailes, encadrée par une «Nasriya » en maçonnerie en moellons
hourdés au mortier de chaux, assure une excellente performance thermique et acoustique.
Elle est considérée comme la meilleure solution technique dans les régions concernées.
Voûte en berceau de brique sans coffrage
Principe constructif : thermique - acoustique
Principe constructif : matériaux, thermiqueacoustique - coupe verticale
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ASPECT, PATHOLOGIE
Aspect
Illustrations
Finition, couverture associée
L'intrados de la voûte est généralement recouvert d'un enduit. Cependant, dans le cas des
voûtes en pierres de taille ou en briques à l'appareillage soigné, le parement peut être laissé
en l'état. Dans le cas d’une voûte de franchissement, l'extrados de la voûte ne reçoit
généralement pas de traitement particulier ; fréquemment les reins de la voûte sont remplis
de matériaux divers (tous venants, résidus de chantier), l'ensemble recevant un dispositif
fermant le sol. Dans le cas d’une voûte de couvrement, l'extrados de la voûte présente un
dessin régulier, il reçoit un enduit élaboré d'étanchéité.
En Tunisie, la voûte en berceau n’est pas toujours apparente à l’extérieur. Elle est souvent
protégée par une terrasse plate dite « S’tah ». Celle-ci est d’abord entourée d’un mur
d’enceinte appelé « Nasriya ». On remblaie ensuite les ailes de la voûte avec des poteries
inutilisables de dimensions variées qui contribuent à alléger considérablement le poids de la
toiture terrasse. On procède ensuite à la réalisation de la forme de la pente avec trois
couches successives de sable d’oued, de béton de chaux et enfin une couche d’enduit lissé.
Deux types de revêtements sont connu pour la voûte en berceau de briques : soit elle reçoit
un enduit de revoirage qui laisse sa forme apparente à l’extérieur, soit elle est complètement
remblayée et la toiture est transformée ainsi en terrasse plate.
En ce qui concerne la voûte surbaissée, sa forme contribue à la protection et l’étanchéité en
permettant l’écoulement des eaux de pluie, mais cette étanchéité est également assurée par
deux à trois couches de lait de chaux appliquées sur la deuxième couche de pierres ou de
briques. Cette opération est renouvelée chaque année, mais on peut aussi transformer la
toiture en terrasse plate par un remblais de terre ou de « tout-venant » léger et on procède
ensuite à la pose des couches de mortier du plancher de l’étage ou de la forme de pente si
cette toiture sert comme organe de superstructure.
Pathologie de vieillissement
Pathologie de vieillissement
Liée au matériau et aux conditions climatiques :
Comme pour les maçonneries de pierres ou de briques, les pathologies liées aux matériaux
ont pour origine l'eau (remontées capillaires, infiltrations, condensation...) qui dissous les
mortiers et les fragilise. Le contrôle des infiltrations d'eau est plus important dans le cas des
voûtes ; au-delà de la dissolution des mortiers il faut noter l'érosion directe qui peut se
produire sur les mortiers de hourdage.
En Tunisie, on a rarement rencontré une voûte en berceau totalement effondrée, ce qui est en
soi une preuve de sa grande résistance. Mais l’affaissement des murs porteurs ou le manque
d’entretien des terrasses sont des facteurs qui peuvent entraîner la dégradation et la
destruction partielle de la voûte. L’affaissement des murs porteurs peut découler d’une fuite
d’eau à leur base, d’un vice dans leur construction (poussée de la voûte) ou d’un tassement
des lits d’assise.
Percements formant puits de lumiére
Liée à la technique :
Les voûtes produisent des poussées latérales, qui sont faibles dans le cas des voûtes en
berceau. Cependant, la non prise en compte de ces efforts pour le dimensionnement des
murs supports conduit à de fréquentes fissurations des voûtes, voire à leur écroulement.
En Tunisie, aucune pathologie de vieillissement liée spécifiquement à la technique de
construction de la voûte n’a été signalée.
OUVRAGES ASSOCIÉS
Percements
Des petites ouvertures peuvent être prévues pour ventiler les pièces (en Palestine et en
Israël) ou pour assurer l'éclairage, notamment dans les souks (Tunisie). Les ouvertures de
formes rectangulaires mesurent entre 0,5 et 1 mètre.
Un cadre périphérique (chevêtre) permet de répartir les efforts.
En Tunisie, les percements restent toutefois rares et limités à certains cas, n’offrant pas
d’autres solutions d’aération ou d’éclairage. Ainsi les exemples les plus connus se limitent aux
souks qui peuvent présenter des ouvertures de forme rectangulaire et de dimensions se
situant entre 0,5 et 1 mètre, ou encore des bouches de citernes qui sont généralement
carrées de 0,6 mètre de côté.
Liaison Ossature - Structure Verticale (mur)
Liaison ossature – structure verticale
En Tunisie, aucun type de liaison n’a été signalé : la voûte est montée dans la continuité des
murs, en même temps et par les mêmes personnes. Les deux ouvrages sont indissociables.
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DESCRIPTION DE MISE EN OEUVRE
En Tunisie :
Les voûtes en berceau, dont la longueur peut atteindre les six mètres, sont posées au mortier au moyen d’un coffrage « construit à blanc » sur
toute leur longueur (ou partie) avec des pièces en bois, de la pierre superposée, du tout venant et du sable pour ajuster la forme. En achevant la
construction des murs porteurs, le maçon prend soin de ne pas liaisonner au mortier les moellons constituant la dernière rangée interne de ces
murs. Ces moellons restent ainsi libres mais parfaitement stabilisés au moyen de petits cailloux. Le coffrage est construit en plaçant les planches
en bois sur les moellons libres. On procédera ensuite à la superposition des pierres (sans liant) de moins en moins espacées au fur et à mesure
que se dessine le profil de la voûte . Les vides entre les pierres des couches supérieures sont comblés par du tout-venant. Une couche de sable
fin et tamisé est enfin étendue sur le coffrage pour lui donner une forme régulière. La première couche de la voûte proprement dite est une
couche de plâtre coulée sur le coffrage. Après la prise du plâtre, on entreprend la construction, par dessus, de la voûte avec du mortier de chaux
et en blocage de pierres disposées verticalement et en quinconce pour assurer à l’ensemble la meilleure cohésion possible. Après un long
séchage, on retire les moellons laissés libres et sans liant sous le coffrage, la voûte présente à l’intérieur une surface lisse et régulière, aucun
enduit ni aucune autre forme de finition ne lui est nécessaire.
La voûte en berceau de briques peut être construite sans coffrage si on utilise le plâtre comme liant ou avec coffrage si le liant est un mortier de
chaux.
Nous rencontrons les voûtes surbaissées Dh’har Fakroun (traduction littérale : dos de tortue) essentiellement dans la région du Cap Bon, mais
aussi dans d’autres régions et notamment dans les montagnes du sud-est Tunisien. Le tracé de cette voûte est un arc ayant une flèche inférieure
à la demi portée, et elle se construit avec ou sans coffrage selon la nature du liant. Dans les exemples du sud-est tunisien, les voûtes surbaissées
sont exécutées avec un coffrage assez sommaire fait de bois de palmier. Pour améliorer son allure, on couvre ce coffrage de nattes, elles mêmes
recouvertes de sable. On construit ensuite la voûte proprement dite au moyen de lamelles de pierres posées sur un lit d’enduit,
perpendiculairement à la courbe de la voûte, l’étanchéité étant assurée par une deuxième couche d’enduit. Dans la région du Cap Bon, Cette
voûte est constituée par une première couche faite de briques en guise de coffrage perdu. Celles-ci sont à trois trous dans les exemples datés du
XXème siècle, ce qui contribue à un allégement considérable de la voûte. Ces briques sont assises sur les murs porteurs latéraux ou sur des
poutres et sont assemblées par un mortier de plâtre appliqué à la main sur les deux champs de la brique. Pour maintenir la linéarité horizontale
de la voûte, le maçon se sert d’une ficelle accrochée au bout des deux tampons opposés de l’espace à couv rir, cette ficelle mobile servant à
dessiner la forme de l’arc de cercle au fur et à mesure de l’avancement des travaux. Une fois la voûte terminée, on pose une couche d’enduit de
chaux et on laisse sécher pendant quelques jours pour procéder ensuite à la mise en œuvre de la deuxième couche : celle-ci est constituée soit
de lamelles de pierres de 5x10 cm posées sur champ perpendiculairement à la courbe de la voûte en briques, soit de briques de six par trois
mises à plat.
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USAGE, EVOLUTION ET TRANSFORMAT ION
Usage
Types de bâtiments
Cette ossature sert pour tous types de construction : habitat, monuments et bâtiments publics, équipements ( mosquées, souks, hammam,
commerces, industries artisanales, caravansérails )
En Tunisie, la voûte en berceau de briques est utilisée pour les espaces particulièrement longs ou profonds tel que souks ou Maskabât (travées)
ou balâlât (nef) de salle de prière de mosquées. La voûte contribue dans ces derniers cas au système d’orientation des espaces culturels.
Période d’apparition de la technique / Période d’emploi de la technique – Usage contemporain ou disparu
Cette technique de construction est employée depuis l’antiquité. Elle est partout en voie de disparition, sinon totalement disparue.
Elle est toutefois pratiquée dans quelques travaux de restauration, pour certains édifices.
En Tunisie, les exemples les plus anciens encore visibles à Sfax, à Borj Gannouri, datent de 1700 environ. En ce qui concerne la voûte en
berceau de briques ou la voûte surbaissée, ces tec hniques paraissent dater de plusieurs siècles en Tunisie. Au Cap Bon, elles semblent avoir été
introduites par les Andalous dès le XVIème siècle au même titre que les autres techniques liées à la brique.
Raisons de la disparition ou de la modification de la technique
Les raisons évoquées par tous les pays concernés sont principalement le coût relativement cher, la lenteur du travail et la spécialisation de la
main d’œuvre, la régression du savoir faire relatif à cette technique.
Evolution / Transformation
Les matériaux
La voûte en berceau n’est plus pratiquée que dans quelques travaux de restauration. Elle a été remplacée par des planchers à corps creux, en
utilisant des poutrelles en béton armé, hourdis, treillis soudé, Ciment. Tous ces nouveaux matériaux remplacent, sur les circuits commerciaux, les
matériaux traditionnels utilisée dans la mise en œuvre de la maçonnerie hourdée. Dans certains cas, nous pouvons considérer qu’elle n’est pas
totalement disparue en tant que forme de couverture et qu’elle a simplement connu une mutation par le changement du module de base.
En Tunisie, la voûte en berceau en moellons hourdés au mortier de chaux n’est pratiquée que dans quelques rares travaux de restauration. Nous
pouvons considérer qu’elle n’est pas totalement perdue en tant que forme de couverture et qu’elle a simplement connu une mutation grâce à
l’apparition de la brique, surtout la brique creuse, qui a remplacé les moellons, et dont l’usage est assez généralisé.
La voûte surbaissée a été perfectionnée au courant du XXème siècle, notamment grâce à l’introduction de la brique industrielle trouée qui a permis
un allégement considérable de la voûte. L’introduction du ciment et des techniques du béton armé ont également été bénéfiques pour cette
ossature, le recours au chaînage par exemple permettant de mieux contenir les efforts latéraux et d’éviter de grossir les murs porteurs ou de
recourir à des contreforts. Sa présence reste toutefois assez modeste en comparaison avec les autres voûtes connues en Tunisie.
Les aspects techniques
Le plancher en corps creux est la méthode de couvrement qui remplace la voûte en berceau. Cette dernière est maçonnée en continuité des murs
porteurs contrairement aux nouveaux planchers où les poutrelles en béton armé ne sont pas encastrées dans les murs : ils ne sont que de
simples murs de remplissage, maçonnés à l’aide de briques creuses et ne jouent aucun rôle structurel. L’encastrement des poutrelles est donc
préconisé avec les poutres, il est assuré par le recouvrement des aciers, leur attachement avec des épingles et le coulage non interrompu du
béton armé pour l’ensemble de l’ossature du plancher.
Evaluation des matériaux et des techniques de remplacement
- Au niveau économique et au vu de la rapidité de production, l’utilisation des poutrelles en béton armé est amplement satisfaisante
- Les poutrelles en béton armé présentent des phénomènes de dilatation assez importants sous l'effet des écarts de température
- Les matériaux de remplacement sont plus vulnérables face aux infiltrations d'eau, et moins résistants dans le temps
- Sur le plan esthétique, l'aspect de finition des voûtes contemporaines en béton armé est totalement différent de ce que présentent les voûtes en
berceau traditionnelles en pierres.
- Mécaniquement, l'ossature du plancher en béton armé, travaille à la traction ce qui n'est pas compatible avec les structures portantes en
maçonnerie qui travaillent à la compression, d'où l'apparition de fissures au contact des deux structures.
Ce projet est financé par le programme MEDA de l'Unio n Européenne. Les opinions exprimées dans le présent document ne reflètent pas nécessairement la position de l'Union Européenne ou de ses Etats membres.
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