Pierre naturelle

Bâtiments
en pierre naturelle

Pierre naturelle

Bâtiments en pierre naturelle

Maçonnerie

Règles de construction parasismique

Pierres attachées

Performances thermiques

Règlementation incendie

Maçonnerie

Règles de construction parasismique

Pierres attachées

Performances thermiques

Règlementation incendie

Pour encourager la construction de maisons en pierre, le CTMNC analyse la mise en œuvre traditionnelle pour en trouver les points forts et les points faibles. Un inventaire des solutions innovantes, autant en France qu’à l’étranger, est recherché. Avec les professionnels, des améliorations aux techniques traditionnelles, ainsi que de nouveaux procédés sont développés.

DIMAPIERRE-6 : un outil de conception pour la maçonnerie en pierre naturelle

Le dimensionnement des ouvrages de maçonnerie en pierre naturelle dépend de l’Eurocode 6 pour les calculs de structure, et de l’Eurocode 8 pour la prise en compte des aléas sismiques. En 2013, le CTMNC a conçu, à l’adresse des professionnels, un outil simple d’utilisation permettant d’assurer la prise en compte de l’Eurocode 6, baptisé DIMAPIERRE-6.

Ce logiciel est régulièrement amélioré et complété. Ses principales nouveautés sont :

  • une interface simplifiée et intuitive,
  • un plus grand choix de calculs (cloison, mur porteur, charges combinées, linteau…),
  • l’édition d’une note de calcul de pré-dimensionnement (format Word et/ou PDF).

Le Guide d’utilisation de DIMAPIERRE-6 est également révisé régulièrement, et augmenté d’exemples pratiques.

Attention : DIMAPIERRE-6 ne prend pas en compte l’aléa sismique.

Télécharger

Développement du mur double en pierre naturelle

La mise en œuvre des pierres naturelles s’effectue en France principalement suivant le principe du mur simple à isolation rapportée, à la différence des pays d’Europe du Nord. Dans ces pays se généralise la maçonnerie du mur double de 8 à 11 cm d’épaisseur avec isolation par l’extérieur.

Cette solution est une bonne réponse aux exigences de la nouvelle règlementation thermique et environnementale, notamment pour la réhabilitation. Un inventaire des solutions constructives en France ou à l’étranger, et une analyse des accessoires nécessaires a été réalisé. Un guide de détails d’exécution sur les supports en bois est en préparation pour la brique et la pierre, et devrait prendre la forme de nouvelles recommandations professionnelles dans le cadre d’un projet en cours avec MECD.

Une meilleure prise en compte de la résistance mécanique des pierres

L’annexe nationale de l’Eurocode 6 propose des coefficients de calcul pour la résistance à la compression des maçonneries qui peuvent être pénalisants dans le cas des pierres naturelles.

Le CTMNC a réalisé deux campagnes d’essais en 2011 et en 2014, sur des maçonneries montées à joints épais (en collaboration avec le CSTB) et sur celles montées à joints minces, afin de déterminer expérimentalement les meilleurs coefficients pour le calcul de la résistance caractéristique à la compression.

Le rapport d’analyse a proposé d’autres coefficients permettant de mieux valoriser la résistance des maçonneries de pierre naturelle. Ces résultats ont été présentés aux Commissions P10A et P10B et ont pu être intégrés aux programmes de travail du NF DTU 20.1 et de l’Eurocode 6.

Pour encourager la construction de maisons en pierre, le CTMNC analyse la mise en œuvre traditionnelle pour en trouver les points forts et les points faibles. Un inventaire des solutions innovantes, autant en France qu’à l’étranger, est recherché. Avec les professionnels, des améliorations aux techniques traditionnelles, ainsi que de nouveaux procédés sont développés.

DIMAPIERRE-6 : un outil de conception pour la maçonnerie en pierre naturelle

Le dimensionnement des ouvrages de maçonnerie en pierre naturelle dépend de l’Eurocode 6 pour les calculs de structure, et de l’Eurocode 8 pour la prise en compte des aléas sismiques. En 2013, le CTMNC a conçu, à l’adresse des professionnels, un outil simple d’utilisation permettant d’assurer la prise en compte de l’Eurocode 6, baptisé DIMAPIERRE-6.

Ce logiciel est régulièrement amélioré et complété. Ses principales nouveautés sont :

  • une interface simplifiée et intuitive,
  • un plus grand choix de calculs (cloison, mur porteur, charges combinées, linteau…),
  • l’édition d’une note de calcul de pré-dimensionnement (format Word et/ou PDF).

Le Guide d’utilisation de DIMAPIERRE-6 est également révisé régulièrement, et augmenté d’exemples pratiques.

Attention : DIMAPIERRE-6 ne prend pas en compte l’aléa sismique.

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Développement du mur double en pierre naturelle

La mise en œuvre des pierres naturelles s’effectue en France principalement suivant le principe du mur simple à isolation rapportée, à la différence des pays d’Europe du Nord. Dans ces pays se généralise la maçonnerie du mur double de 8 à 11 cm d’épaisseur avec isolation par l’extérieur.

Cette solution est une bonne réponse aux exigences de la nouvelle règlementation thermique et environnementale, notamment pour la réhabilitation. Un inventaire des solutions constructives en France ou à l’étranger, et une analyse des accessoires nécessaires a été réalisé. Un guide de détails d’exécution sur les supports en bois est en préparation pour la brique et la pierre, et devrait prendre la forme de nouvelles recommandations professionnelles dans le cadre d’un projet en cours avec MECD.

Une meilleure prise en compte de la résistance mécanique des pierres

L’annexe nationale de l’Eurocode 6 propose des coefficients de calcul pour la résistance à la compression des maçonneries qui peuvent être pénalisants dans le cas des pierres naturelles.

Le CTMNC a réalisé deux campagnes d’essais en 2011 et en 2014, sur des maçonneries montées à joints épais (en collaboration avec le CSTB) et sur celles montées à joints minces, afin de déterminer expérimentalement les meilleurs coefficients pour le calcul de la résistance caractéristique à la compression.

Le rapport d’analyse a proposé d’autres coefficients permettant de mieux valoriser la résistance des maçonneries de pierre naturelle. Ces résultats ont été présentés aux Commissions P10A et P10B et ont pu être intégrés aux programmes de travail du NF DTU 20.1 et de l’Eurocode 6.

Une pierre toujours bien attachée malgré les secousses

Le DTU 55.2 « Revêtements muraux attachés en pierre mince » (2014) ne vise pas la mise en œuvre en zones sismiques. Le sujet étant réglementaire, l’incorporation d’une annexe parasismique dans le DTU n’est pas autorisée.

Un Groupe de travail issu de la Commission P65A a permis l’élaboration, et la publication en mars 2015, de Règles pour la conception et la mise en œuvre de revêtements muraux attachés en pierre mince en zones sismiques. Le texte présenté est l’aboutissement d’un travail qui s’est étendue sur deux années et qui a rassemblé des représentants de la filière pierre naturelle, des fabricants d’attaches, d’organismes de contrôle et des représentants de la CAPEB-UNA des métiers de la pierre et de l’UMGO-FFB.

L’utilisation de ce document est une étape importante pour la justification de ces revêtements utilisant la pierre naturelle en situation sismique.

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Une pierre toujours bien attachée malgré les secousses

Le DTU 55.2 « Revêtements muraux attachés en pierre mince » (2014) ne vise pas la mise en œuvre en zones sismiques. Le sujet étant réglementaire, l’incorporation d’une annexe parasismique dans le DTU n’est pas autorisée.

Un Groupe de travail issu de la Commission P65A a permis l’élaboration, et la publication en mars 2015, de Règles pour la conception et la mise en œuvre de revêtements muraux attachés en pierre mince en zones sismiques. Le texte présenté est l’aboutissement d’un travail qui s’est étendue sur deux années et qui a rassemblé des représentants de la filière pierre naturelle, des fabricants d’attaches, d’organismes de contrôle et des représentants de la CAPEB-UNA des métiers de la pierre et de l’UMGO-FFB.

L’utilisation de ce document est une étape importante pour la justification de ces revêtements utilisant la pierre naturelle en situation sismique.

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En 2014, le CTMNC a participé à l’élaboration du DTU 55.2, qui définit les prescriptions techniques pour la mise en œuvre des revêtements muraux en pierre mince. Ce DTU est en cours de révision, et il intègrera les dernières règles de dimensionnement des attaches au vent.

Le Centre technique a également développé un logiciel de dimensionnement des attaches au vent, appelé DIMAPIERRE-attachée.

Pour aider les intervenants dans la construction des bâtiments en pierre naturelle, notamment les revêtements muraux attachés en pierre mince, la nouvelle version de DIMAPIERRE-Attachée est un outil simple et intuitif conforme au DTU 55.2 et aux règles de calcul de l’Eurocode 1 Partie 1-4 (actions du vent).

DIMAPIERRE-Attachée présente :

  • une interface unique intuitive qui regroupe toutes les spécificités à saisir (propriétés mécaniques des matériaux ; dimensions des plaques de pierre, hauteur du bâtiment…),
  • la vérification de la résistance à la flexion et aux attaches soit en partie courante soit en rive de bâtiment,
  • l’édition d’une note de calcul de pré-dimensionnement (au format Word et/ou PDF).

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En 2014, le CTMNC a participé à l’élaboration du DTU 55.2, qui définit les prescriptions techniques pour la mise en œuvre des revêtements muraux en pierre mince. Ce DTU est en cours de révision, et il intègrera les dernières règles de dimensionnement des attaches au vent.

Le Centre technique a également développé un logiciel de dimensionnement des attaches au vent, appelé DIMAPIERRE-attachée.

Pour aider les intervenants dans la construction des bâtiments en pierre naturelle, notamment les revêtements muraux attachés en pierre mince, la nouvelle version de DIMAPIERRE-Attachée est un outil simple et intuitif conforme au DTU 55.2 et aux règles de calcul de l’Eurocode 1 Partie 1-4 (actions du vent).

DIMAPIERRE-Attachée présente :

  • une interface unique intuitive qui regroupe toutes les spécificités à saisir (propriétés mécaniques des matériaux ; dimensions des plaques de pierre, hauteur du bâtiment…),
  • la vérification de la résistance à la flexion et aux attaches soit en partie courante soit en rive de bâtiment,
  • l’édition d’une note de calcul de pré-dimensionnement (au format Word et/ou PDF).

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La pierre relève le défi de la RE 2020

La nouvelle réglementation thermique et environnementale RE 2020 et ses futurs seuils nécessitent de nouvelles dispositions constructives et une bonne connaissance de leurs performances thermiques et environnementales. Le CTMNC a mis en place une évaluation des performances des systèmes constructifs permettant de se conformer aux exigences de la réglementation.

Le plan de développement, qui en a découlé, s’est décomposé en trois actions :

  • Une thèse de doctorat (2017-2021) sur « La pierre naturelle dans un contexte d’évolution réglementaire environnemental de la construction, études des propriétés de transferts hygrothermiques au sein de composants d’enveloppes de bâtiments »,

  • Une journée technique dédiée au sujet de la RE2020,

  • Un guide sur les solutions permettant de respecter les seuils tout en minimisant les risques dû à l’humidité et en maximisant le confort des usagers (solutions constructives pour le neuf et la rénovation).

La pierre, un matériau chaleureux

L’inertie thermique : une caractéristique de la pierre naturelle qui doit être valorisée.

Dans ce cadre, le CTMNC a mené une étude sur une habitation existante en pierre de taille, dont l’objectif était de :

  • quantifier l’inertie,
  • mettre en évidence le stockage de chaleur dans la paroi,
  • estimer le déphasage entre la chaleur reçue sur la face extérieure et celle restituée à l’intérieur.

Actuellement, les recherches du CTMNC s’orientent sur les moyens à déployer pour recourir à ce « régulateur » de chaleur naturelle dans une construction qu’est l’inertie thermique.

Grâce à ses propriétés de régulation hydrique et thermique, le bâti en pierre naturelle participe également à la sensation de bien-être d’une habitation. Ces propriétés doivent donc être valorisées.

Certaines réponses ont été apportées par la thèse de Tristan Pestre (CTMNC) « La pierre naturelle dans un contexte d’évolution réglementaire environnemental de la construction, études des propriétés de transferts hygrothermiques au sein de composants d’enveloppes de bâtiments », mais le sujet mérite de nouvelles investigations, notamment sur le confort en période chaude et les gains de climatisations potentiels liés au matériau.

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La pierre relève le défi de la RE 2020

La nouvelle réglementation thermique et environnementale RE 2020 et ses futurs seuils nécessitent de nouvelles dispositions constructives et une bonne connaissance de leurs performances thermiques et environnementales. Le CTMNC a mis en place une évaluation des performances des systèmes constructifs permettant de se conformer aux exigences de la réglementation.

Le plan de développement, qui en a découlé, s’est décomposé en trois actions :

  • Une thèse de doctorat (2017-2021) sur « La pierre naturelle dans un contexte d’évolution réglementaire environnemental de la construction, études des propriétés de transferts hygrothermiques au sein de composants d’enveloppes de bâtiments »,

  • Une journée technique dédiée au sujet de la RE2020,

  • Un guide sur les solutions permettant de respecter les seuils tout en minimisant les risques dû à l’humidité et en maximisant le confort des usagers (solutions constructives pour le neuf et la rénovation).

La pierre,
un matériau chaleureux

L’inertie thermique :
une caractéristique de la pierre naturelle qui doit être valorisée.

Dans ce cadre, le CTMNC a mené une étude sur une habitation existante en pierre de taille, dont l’objectif était de :

  • quantifier l’inertie,
  • mettre en évidence le stockage de chaleur dans la paroi,
  • estimer le déphasage entre la chaleur reçue sur la face extérieure et celle restituée à l’intérieur.

Actuellement, les recherches du CTMNC s’orientent sur les moyens à déployer pour recourir à ce « régulateur » de chaleur naturelle dans une construction qu’est l’inertie thermique.

Grâce à ses propriétés de régulation hydrique et thermique, le bâti en pierre naturelle participe également à la sensation de bien-être d’une habitation. Ces propriétés doivent donc être valorisées.

Certaines réponses ont été apportées par la thèse de Tristan Pestre (CTMNC) « La pierre naturelle dans un contexte d’évolution réglementaire environnemental de la construction, études des propriétés de transferts hygrothermiques au sein de composants d’enveloppes de bâtiments », mais le sujet mérite de nouvelles investigations, notamment sur le confort en période chaude et les gains de climatisations potentiels liés au matériau.

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Le CTMNC a réalisé un guide de préconisations, après avoir conduit un essai de comportement au feu d’un système traditionnel de revêtement mural attaché en pierre mince (selon le NF DTU 55.2), réalisé par le laboratoire agréé en réaction et en résistance au feu Efectis France, le 6 mai 2022.

Cet essai LEPIR2 a fait l’objet d’une Appréciation de Laboratoire.

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Le CTMNC a réalisé un guide de préconisations, après avoir conduit un essai de comportement au feu d’un système traditionnel de revêtement mural attaché en pierre mince (selon le NF DTU 55.2), réalisé par le laboratoire agréé en réaction et en résistance au feu Efectis France, le 6 mai 2022.

Cet essai LEPIR2 a fait l’objet d’une Appréciation de Laboratoire.

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Questions/Réponses Parasismique

Depuis 2010, les règles parasismiques ont évolué. Une nouvelle carte du zonage sismique et de nouveaux textes sont apparus. Parmi ceux-là, il existe un guide rédigé par la DHUP visant les Ensembles Non Structuraux (ENS), dont font partie les pierres attachées.

Vous pouvez télécharger librement ce guide.

Il rappelle les principales exigences à respecter et les explicitent, sans pour autant rentrer dans les détails spécifiques aux différents ENS.

Un document complémentaire est en cours d’élaboration et visera spécifiquement les pierres attachées en zone sismique. Il est rédigé par un groupe de travail issu de la commission de normalisation P65A, chargé notamment de la révision du DTU 55.2.

Les règles de pose traditionnelles des pierres attachées font l’objet du DTU 55.2. Ce DTU ne traite pas de la pose en zone sismique. Ce qui signifie que pour être utilisé le système de fixation doit faire l’objet d’un ATex, ou que son emploi en zone sismique est autorisé dans son ATec s’il existe.

Le fabricant sera votre meilleur interlocuteur pour vous renseigner sur l’aptitude de son système à résister aux efforts sismiques.

Une fois trouvé votre système de fixations compatible en zone sismique, il vous faudra respecter encore 3 dispositions :

      –  les joints entre les pierres doivent être laissés vides,

      –  les joints entre les pierres doivent être d’une épaisseur
         suffisante pour que ces  dernières ne s’entrechoquent pas
         sous l’effet de l’action sismique,

        et le système de fixation doit être placé dans les chants
          horizontaux des pierres.

Des essais au CSTB ont montré que la plupart des systèmes traditionnels décrit dans le DTU 55.2 ne résistaient qu’à des efforts sismiques faibles. En zone sismique, les pattes de fixation devront donc être renforcées.

Rappelons qu’il existe également des systèmes avec des ossatures secondaires pour la fixation des pierres, dont leur utilisation en zone sismique ont pour certains déjà été validée en zone sismique.

L’effort sismique introduit pour la pierre un effort comparable à celui de la pression due au vent. Cela signifie que les plaques de pierre du revêtement devront être vérifiées à la flexion sous l’effet d’un séisme. La résistance aux ergots devra être également vérifiée, de la même façon que pour le vent.

En règle générale, l’effort sismique est inférieur à l’effort dû à la pression de vent. Les exigences sur les caractéristiques mécaniques de la pierre devraient donc être peu modifiées. Mais cela n’exempte évidemment pas de réaliser un calcul de vérification, qui sera de toute façon demandé.

Le CTMNC est en train de mettre au point un logiciel de dimensionnement des plaques de pierre d’un revêtement en pierre attachée, sous l’effet du vent et sous l’effet d’un séisme, appelé « RocVent ».

Pour la construction des maisons individuelles, on peut citer le guide de la Construction Parasismique des Maisons Individuelles (ou guide CPMI), publié par la DHUP, qui traite de manière simplifiée des règles parasismiques relative à ce type d’habitation.

Pour les autres types de bâtiment dits à « risque normal », l’arrêté de 2010 précise qu’à la date du 1er janvier 2014, la norme EN 1998-1 (ou Eurocode 8-1) accompagnée de son annexe nationale devienne le texte de référence pour les constructions neuves en zone sismique. Le chapitre 9 du document détaille les dispositions à adopter pour les maçonneries.

Trois types de construction en pierre massive sont autorisés en zone sismique :

      o  Les maçonneries avec des chainages horizontaux, sans chainages verticaux, et sans justifications de la tenue au séisme.

Ces maçonneries sont possibles sous plusieurs conditions :

     –  La hauteur de la construction n’excède pas 6 m à la sablière,

     –  Les murs en pierre massive ont une épaisseur minimale
de 35 cm,

     –  Le projet se situe en zone de sismicité faible (zone 2).

Ces conditions permettent, par exemple, de construire un collège en pierre massive de la même façon que le même projet hors zone sismique (sous réserve qu’il remplisse les conditions énoncées ci-avant).

      o  Les maçonneries avec des chainages horizontaux, sans chaînages verticaux, mais avec justifications à la tenue au séisme.

Ces justifications sont à mener conformément à la norme NF EN 1998-1. Là-aussi, ce type de construction est possible sous certaines conditions (cependant moins contraignantes que pour les maçonneries précédentes) :

     –  Les murs en pierre massive ont une épaisseur minimale
de 35 cm,

     –  L’accélération sismique sur site est inférieure à 2,0 m/s². Cela correspond à une maison d’habitation en zone 3 sur un sol de classe E, ou un collège en zone 3 sur un sol de classe C.

      o  Les maçonneries avec des chainages verticaux.

Ces maçonneries sont valables quelles que soient les conditions de forme du bâtiment ou d’épaisseur des murs. Notons qu’il existe une démarche simplifiée des justifications pour les « bâtiments simples de maçonnerie », comme les maisons individuelles.

Pour celles-ci, il suffit de respecter une aire minimale de murs de contreventement pour justifier la tenue au séisme. Vis-à-vis des chaînages, il faut prévoir :

     –  Chainages horizontaux : à tous les étages ou tous les 4 m,

     –  Chainages verticaux : à tous les bords libres, autour des ouvertures > 1,5 m², tous les 5 m, et à chaque intersection de murs (s’il n’y a déjà pas un autre chainage vertical à moins de 1,5 m).

Les chainages horizontaux sont dans tous les cas présents à tous les étages ou tous les 4 m de hauteur. En fonction de la localisation et des caractéristiques du projet, il faut se rattacher à l’un de ces 3 types de maçonnerie afin de connaître les exigences en termes de chaînage vertical.

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