Projection sur tissu extensible tendu

Tricot Mouans QW22.jpgmodif
Essai  lors d’un stage avec Antti Lovag à Mouans-Sartoux.

Les bases du procédé

Les techniques de construction sur tissu tendu reposent sur le principe de la projection de matériaux sur un tissu extensible mis en forme par des supports. Le ferraillage — par rapport au ferrociment — sera remplacé par des fibres incorporées au mortier.

Cliquer sur les illustrations pour un meilleur affichage.

Bande dessinnée cadre
Bande dessinée pour expliquer le principe d’un essai de cette technique (dessins de Guy Cattuti).

Des constructions ont été réalisées avec cette méthode, mais n’ayant pas d’informations suffisantes, nous ne les analyserons pas. Afin d’illustrer les explications, nous partirons sur les essais lors de stage et sur deux réalisations d’Antti Lovag, celle que l’on appelle « l’arc-en-ciel » (un petit hangar) à Tourrettes-sur-Loup et la maison de gardien, villa Bernard, à Théoules-sur-Mer.

Comme toutes constructions en double courbure, elles doivent s’appuyer sur des fondations stables. Les fondations seront du même type que pour n’importe quelle construction traditionnelle en fonction des charges et du terrain. Il en va de même pour la dalle. Elle reprendra les efforts du voile de béton et des aménagements intérieurs. Après ces bases réalisées de façon conventionnelle, la technique du tissu tendu peut commencer.

La mise en forme

La première étape est d’installer des supports pour donner des formes au tissu. Ces formes vont être les ébauches des espaces intérieurs de la maison. Elles donneront au tissu la forme qui deviendra celle de la coque.

maquette tissu
Maquette d’Antti Lovag pour une exposition, l’une des premières études de ce type de procédé. Des améliorations ont ensuite été apportées notamment pour les contours de coque au niveau du sol et pour le rayon de courbure de l’entrée (peu adaptée au passage ici).

Pour la réalisation de l’arc en ciel qui ressemble à un petit hangar d’avion, la mise en forme a été faite par des tuyaux de pompiers gonflés d’air et posés en cintres parrallèles.

Pour la maison de gardien, des meubles et des supports-gabarits ont été installés, puis des gros ballons mous en voile de bateau ont été gonflés entre eux (basse pression, >0,5 bar). D’autres volumes ont été réalisés par des ballons durs en caoutchouc ou bâche de camion (haute pression de 0,5 à 2 bars).

Les meubles y ont été conçus pour soutenir et reprendre le poids du plafond. Les gabarits de fenêtres et de portes sont mis en place à cette étape.

La seconde étape est la mise en forme du tissu. Elle consiste à recouvrir les supports avec le tissu, puis de le tendre. La tension doit être réalisée sur plusieurs axes, le tissu doit se déformer sans faire de plis. Pour « l’arc en ciel » et la maison de gardien, de nombreux lais de tissus ont été cousus ensembles, à coutures spéciales jersey, pour avoir un morceau suffisamment grand afin de recouvrir la surface de l’édifice.

Workshop (Photo Lucie Bitunjac)_modifié-1
Espace de l’art concret en 2002, à Mouans-Sartoux

Le maillage retenu est un tissu jersey extensible à mailles hexagonales. Il peut se tendre et se déformer suivant toutes les directions. La matière du tissu n’a pas beaucoup d’importance, si ce n’est le coût; du polyester ou du coton sont largement envisageables. Les textiles avec fibres étirables, type lycra ou élasthane (tissu actuel de maillots de bain) présentent l’avantage de prendre facilement les formes, mais sont souples et s’étirent lors de l’étape de la projection. Ils doivent être encollés pour stopper l’élasticité. Il est possible de se procurer dans des usines des tissus déclassés, avec des défauts d’aspect sans importance pour cet usage.

Pour tendre le tissu, outre les supports divers, plusieurs méthodes ont été utilisées, elles relèvent du talent d’improvisation des intervenants :

  • Le caillou emballé dans le tissu, puis ficellé. La ficelle ( ou fil de fer) sert de tendeur.
  • La balle de ping pong et l’anneau, sur le même principe que le caillou. On passe le tissu dans l’anneau, puis on emballe la balle. La ficelle est nouée sur l’anneau.
  • Le coinceur à drapé est utilisé par le monde du spectacle ; il s’agit d’un petit triangle sur lequel un anneau est fixé, puis vient coulisser dans un trou cônique. Pareillement, on entoure le triangle de tissu, puis on le bloque dans le cône. Cela permet d’accrocher la ficelle sur l’anneau qui dépasse du système.
Workshop 2
Workshop à Mouans-Sartoux (Photo Lucie Bitunjac)
stage 1
Démonstration de tricot tendu sans utilisation de ballon. La recherche de formes vise à réduire le nombre de supports pour si possible se limiter aux gabarits d’ouvertures : portes, fenêtres et passages entre coques. L’orientation des skydomes doit s’adapter bien sûr à l’ensoleillement selon les saisons pour réduire l’effet de serre en été, même si les skydomes sont ouvrants, comme il convient.

Pour la fixation au sol du tissu, des formes en bois sont préparées, puis fixées au sol. Le tissu est tendu et agrafé sur le bois. On peut faire passer le tissu sous les formes de bois, puis les fixer et enfin agrafer le tissu. Le passage du tissu par rapport aux formes en bois, va dépendre de l’étape de projection. Le tissu au sol doit être à l’extérieur du voile de béton, pour que le béton ou le plâtre soit en contact direct avec la dalle. La tension du tissu doit être suffisante pour qu’il n’y ait pas de déformation quand on chargera l’ensemble de mortier. Différents axes de tension sur le tissu vont donner des formes différentes à partir des même bases.

La projection

Cette étape est la plus délicate. Elle consiste à recouvrir le tissu d’un mortier ou de plâtre, avec l’incorporation de fibres.

Pour fixer l’étirement d’un tissu avec lycra ou élasthane (avant la projection  de mortier), un enrobage de résine passée au rouleau à peinture a été utilisé lors d’un stage à Tourrettes-sur-Loup. Il est possible d’employer un autre encollage pour bloquer l’élasticité du textile.

Tissu Tourrettes
Essai, en 2004 à Tourrettes-sur-Loup, d’un tissu contenant de l’elasthane, tendu et encollé avec une résine époxy pour bloquer l’élasticité, C’était du tissu de maillots de bain. Les formes sont obtenues uniquement avec des gabarits d’ouverture.

Les fibres remplaceront le ferraillage utilisé dans la construction en courbure. Ces fibres pourront être de diverses matières : métalliques, carbone, polyamide ou fibres de verre alcali-résistantes. Il faudra bien les choisir. Les fibres métalliques sont très résistantes, mais difficile à mettre en oeuvre (risque de bourrage dans les tuyaux des machines de projection). Antti avait utilisé des fibres de verre. À l’époque, les premières fibres de verre résistantes aux alcalis venaient d’être trouvées. Il n’existait pas de procédés de mise en oeuvre adapté à la projection, c’était Mario qui projetait du plâtre pendant que Pino jetait les fibres régulièrement. Maintenant, il existe de nombreux systèmes de projection de fibres, il suffit de contacter un fournisseur de machines de projection.

Les deux mélanges employés ont été basés sur le ciment pour » l’arc en ciel » et le plâtre pour la maison de gardien. La structure formant le voile porteur obtenue est d’un centimètre d’épaisseur pour « l’arc en ciel » et de moins de deux centimètres en plâtre pour la maison de gardien.

Il est important de pouvoir maîtriser l’apport de fibres dans le mélange. La première couche en contact avec le tissu doit pouvoir l’enrober et doit être suffisament pâteuse pour ne pas passer au travers. Il faut éviter de mettre les fibres en contact avec le tissu,  elle risque de dépasser et devenir incommodantes pour les utilisateurs des lieux et pour le ponçage.

La projection commencera par le bas et les creux. Puis suivra les élévations. Il est important d’obtenir une couche homogène et régulière. Utiliser des témoins si besoins.

Le démoulage

maison de gardien 1
Maison de gardien après finition et aménagement (Théoule-sur-Mer)

On retire les ballons une fois la prise finie. Tous les éléments de mise en forme retirés, le tissu a bien souvent tendance à se décoler, d’ou la nécessité de bien contrôler la consistance du mélange projeté en fonction du résultat désiré. On peut vouloir une finition aspect tissu et l’on choisira donc un mélange relativement pénétrant. Il y a également la possibilité d’obtenir une surface lisse.

L’avantage d’utiliser un mélange à base de plâtre permet de pouvoir retirer le tissu et de poncer la granulométrie imprimé par le tissu dans la paroi pour obtenir les finitions.

Une base en ciment permet également de retirer le tissu après la prise, mais ne pourra pas être poncée, il faudra lisser la paroi avec un enduit. Il ne s’agit pas de l’étape de redressage que tout constructeur en voile de béton sur ferraillage redoute. Ce lissage est juste un remplissage de la rugosité de surface. Cette rugosité est régulière et peu profonde. Une raclette souple, une éponge et de l’enduit de lissage suffisent à rendre la paroi lisse et régulière.

Etape très importante, les joints de refend. La structure du voile porteur va subir des efforts internes générés par son propre poids et le report de ses propres charges. Il est important de scier des joints de dilatation, leurs emplacements seront déterminés par calcul et aussi par estimation, pour choisir leur emplacement idéal. Sur la maison de gardien, des découpes ont été faites par estimation des efforts, mais cela n’a pas empêché l’apparition de fissures avec l’évolution de la résistance du voile porteur. Ces fissures n’ont pas évoluées après la prise complète du voile ( environ une trentaine d’année à ce jour).

La pose des accessoires

Une fois le démoulage effectué la pose en encastré des boites électriques se fera sans percussion. De préférence, il faut toujours éviter les chocs et vibrations sur un voile jeune. Les gaines seront passées en extérieur avant la pose de l’isolation. Les tuyaux d’alimentation seront soit dans la dalle, puis remonteront le long des parois en intérieur ou extérieur ou bien seront courant sur le voile avant de rejoindre l’intérieur. L’avantage de les poser en extérieur sur le voile est qu’il suffit de quelques plots de mortier pour les fixer.

La fixation d’éléments suspendus se fait sur des réservations prévues avant la projection ou sur des surépaisseurs obtenues à la projection. Il faut toutefois tenir compte de la charge des éléments suspendus lors de la conception du voile. La réalisation de nervures dans le voile décuple sa résistance, elles seront placées pour soutenir les charges accrochées.

Les finitions extérieures

Pour les finitions, un isolant en mousse projetée suivi d’un mat d’étanchéité ont été posés sur la maison de gardien et rien sur « l’arc en ciel ». De nos jours, compte tenu de l’évolution des matériaux disponibles, la mousse de polyuréthane n’est plus la seule alternative. Des morceaux de polystyrène collés, un mortier célulaire ou un béton de chanvre peuvent être imaginés. La seule limite aux choix de l’isolant va être son mode de mise en oeuvre et ses besoins d’étanchéité.

L’évolution dans le temps

L’arc en ciel est resté simplement nu, exposé aux éléments et aux malmenages d’un hangard. Des travaux de rénovation ont été réalisés réçemment. Après plusieurs décénies, la maison de gardien avait besoin d’entretien, comme toute maison bulle. L’isolant et l’étanchéité ont été dégradés avec le temps et le manque d’entretien, mais la structure, est, quant à elle, restée intacte. Les moyens actuels regorgent de solutions pour l’isolation et l’étanchéité. Il faudra les choisir en tenant compte de leur capacité à prendre les formes, leur mise en œuvre et leur compatibilité.

« L’arc en ciel »a été réalisé pour tester cette technique. Son viellissement peut être décrit, surtout qu’il n’est constitué que du voile en ciment fibré. Ce petit hangar qui a été peint à l’intérieur de plusieurs couleurs (d’où son nom) a subit l’assaut du soleil et des hivers des Pré-Alpes. Sa surface extérieure est brute de projection, qui est irrégulière, et des fibres pointent dans tous les sens, hors du mortier. Cette surface irrégulière, a permis à l’eau de s’agglutiner et de geler autour des fibres. Après plus de trente ans, la structure laisse passer l’eau par endroit. La rencontre avec plusieurs camionnettes de chantier et l’appui d’un stock très important de divers matériaux, ont fini par perturber la structure et créer des désordres dans la maçonnerie.

Les désordres présents sont dûs à des découpes sauvages et à la persévérance de la végétation, qui ont créé des ruptures de charges préjudiciables à la partie arrière du hangar. Mais la structure même de ce type de construction limite les propagations des désordres (fissures, etc…) Seul le fond de la première arche a fini par être usé et laisser passer le jour et le vent. Un autre endroit présente une forte déformation, elle fut créée par le recul de la camionnette du chantier. La paroi à été emboutie sur près de quinze centimètres de profondeur. Les séquelles de cet accident, ont laissé une forte déformation localisée sur quelques centimètres, sans que l’arche ne présente d’autres signes de déformation. Les bords du trou sont formés de pans entièrement déformés sans présenter de signes de propagation de fissures entre eux.

Arc-en-ciel
Hangar « Arc-en-ciel » à Tourrettes-sur-Loup.

La structure en ciment renforcé de fibres présente l’inconvénient au bout de trente ans d’être dégradée suite à un manque de protection (pas d’étanchéité), mais s’est révélée ductile (pouvant être déformée) et résiliante aux efforts. Suite à une pression de plusieurs tonnes de matériaux, sur un seul de ses côtés, l’arc en ciel s’est déformé, mais n’a pas cédé. Cette pression d’un poids certain, fut le résultat d’une expérience de stockage de bouteille en verre. Expérience n’ayant pas aboutie…

Avantages du procédé

Rapidité – En une journée, trois personnes finissent le gros-œuvre d’un espace de 50m². Le jour suivant, on implante les gaines et réseaux avant de commencer l’isolation. Puis on fera l’étanchéité. Une semaine pour une maison finie est envisageable. La réalisation de maquette est toute aussi rapide.

Légèreté – Le procédé nécessite des épaisseurs de 4 à 10mm. Tout effort de manutention est éliminé. La projection limite également les manutentions de matériaux. Ce procédé permet de s’accrocher sur toutes formes de terrain, ce qui limite les mouvements de terre.

Solidité – Les structures obtenues travaillent comme des coques, c’est-à-dire qu’elles offrent une grande résistance. On peut sans problème les charger de terre. Cette résistance est décuplée si l’on prévoit des nervures judicieusement placées. La coque résiste parfaitement aux secousses sismiques. Ce procédé à base de plâtres armé de fibres de verre, avec une épaisseurs maximum d’un centimètre autorise des portées de 15m, voir plus si on détermine des nervures. La même projection avec une base ciment pemet des portées de 30m, toujours avec 1cm d’épaisseur.

La facilité des formes – Ce système rend accessible des formes organiques, ainsi que des courbes subtiles.  Il permet un champ très vaste de possibilités. La mise en place des tricots n’étant définitive qu’une fois la projection effectuée, on peut ajuster les formes sur place. Cela permet de les adapter à l’habitat, en fonction du terrain ou des futures propriétaires.

Performance énergétique – Le voile étant continu, les performances énergétiques sont renforcées. La présence de pont thermique est supprimée et l’étanchéité à l’air est exellente. L’isolation par l’extérieur améliore les performances de chauffage. Les formes obtenues, selon les besoins déterminés par la simulation, réduissent les zones inutiles à chauffer.

Recyclage – Le démantèlement se fait par découpe du voile. L’absence de ferraillage facilite les découpes. La réalisation par couche permet un tri correct des matériaux en vue de leur revalorisation.

Documentation de Numa Lovag-Cuisin

5 réflexions sur “ Projection sur tissu extensible tendu ”

  1. mais c’est absolument génial ! j’aimerai utiliser cette technologie pour mouler une maison d’abord en platre, puis armature d’acier puis béton, puis entérée façon umbrella pahs. comment je m’y prend pour trouver le tissu ? des idées, des conseils de nos architectes préférés ?

    1. Vous trouverez sur le site, rubrique Constructeurs, les noms d’architectes et de designers qui pourront vous aider. Si vous souhaitez plus de précisions, vous pouvez nous passer un message sur Contact.

  2. Bonjour A.3D,
    En complément du work shop Antti LOVAG que nous avions monté grâce au soutien de Camille de Singly à l’espace de l’art concret en 2002.
    L’ archive de Philippe Mousset à Fleurus qu’ Antti, tout en roulant sa pipe entre ses doigts, le sourire aux lévres aimait nous montrer sur sa vieille VHS fatiguée en précisant que le tissu venait d’un atelier de confection de bonnet de soutien gorges.
    http://www.sonuma.com/archive/la-maison-bulle-%C3%A0-fleurus
    et cette application militaire de shelter d’urgence
    http://share9.damn.com/this-cool-technology-will-blow-you-away-wait-til-you-see-what-this-thing-can-do-genius/
    @+
    Jérôme

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Vous pouvez utiliser ces balises et attributs HTML : <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>