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CONSTRUCTION D'UN ABRI ASTRONOMIQUE A TOIT ROULANT A PARTIR D'UN ABRI DE JARDIN

De nombreux exemples d'abris astronomiques peuvent être consultés sur le Web, en particulier grâce au site de Bill Arnett (voir en bas de page).   

La construction d'un abri représente un souhait que formulent beaucoup d'amateurs, mais que peu concrétisent, en partie à cause de l'apparente complexité de sa réalisation. 

Si vous avez la chance d'avoir un terrain dégagé, ces quelques lignes peuvent vous encourager à en réaliser un. 

Il faut un peu de temps (4 ou 5 week-end pleins si l'on est tout seul), un peu d'outillage (perceuse, visseuse, scie égoïne, scie sauteuse, rabot électrique, jeu de clefs, boite à outils complète, forets à métaux et à béton qualité "utilisation intensive", niveau à bulle), et savoir gâcher du mortier (ou connaître un maçon).

1/   Le choix du modèle: 

L'exemple qui suit est réalisé à partir d'un solide abri de jardin en sapin du nord, de marque VERHAEGHE, que l'on trouve entre autres dans certaines grandes surfaces dédiées au bricolage. Parmi les nombreux modèles proposés, j'ai retenu le modèle Brussel (ref: CH 28. 300x270 DR),d'une surface hors tout de 3,00m x 2,70m, d'une surface interne utile de 2,70m x 2,40m, et d'un poids de 450 kg (sans le plancher), livré en kit. Les parois sont constituées de madriers à emboîter, de 28 mm d'épaisseur. La disponibilité du modèle est variable selon la saison, et il faut compter entre 1 et 8 semaines. 

Son coût dans une grande surface de bricolage est de 800 (promo) à 900 Euros (hors promo). Il faudra ajouter le coût du béton, de la visserie supplémentaire, des éléments en bois supplémentaires, du plancher éventuel, des rails et roues, des produits de protection (Xylophène ou équivalent, lasure, enduit et peinture béton, imperméabilisant toiture).

Ce type d'abri présente plusieurs avantages déterminants: 
- une bonne épaisseur des parois (28 mm), qui assurera une bonne solidité à l'ensemble,
- un usinage d'assemblage à mi-bois prés de chaque extrémité des madriers, qui par emboîtement confère une excellente stabilité,
- un montage simultané des 4 parois, qui facilitera les modifications nécessaires,
- une séparation facile entre les 4 parois et le toit (constitué de 2 pignons solidarisés par 3 pannes de bonnes dimensions , lesquelles supporteront 6 panneaux de bois traité hydrofuge et une couverture de toile bitumée).
- la possibilité de positionner la porte à gauche ou à droite, 
- la facilité de combler l'espace de la fenêtre.

Un plancher (en sapin cloué sur lambourdes), proposé en option, sera utile bien que non indispensable. Il sera posé seulement à la fin du montage.

Le bois de ce modèle n'étant pas traité, il faut préalablement traiter les éléments au mieux avant leur montage, par du Xylophène (qui sèche quasi instantanément). En fin de montage, une ou plusieurs couches de lasure, teintée ou non, sera indispensable au moins pour les faces extérieures, afin de protéger le bois et de limiter les déformations du bois induites par l'humidité (en effet, après une journée pluvieuse, mon abri pas encore protégé a grandi de 1,5 cm et n'a récupéré ses dimensions initiales que plusieurs jours après retour d'un temps sec).

2/   Les fondations: 

La première étape consiste à couler une dalle de béton qui assurera la meilleure garantie de stabilité et d'isolation. Cela consiste à gâcher du mortier à la pelle ou à la bétonnière pour ceux qui sont équipés, et à le couler sur un ferraillage de treillis soudé déposé sur une surface de terre bien aplanie (niveau à bulle indispensable) délimités par 4 longues cales de bois, sur une épaisseur de 7 à 10 cm. Il faudra si possible donner une légère pente du centre de la dalle vers les bords, à la taloche,  afin d'éviter la stagnation d'une éventuelle eau d'infiltration. Après séchage, une sous couche (spéciale ciment extérieur) puis une couche de peinture de protection seront utiles. 

La construction d'un pied en béton n'est pas indispensable mais permettra de garder une mise en station rigoureuse. Il est coulé dans un cylindre de Sonotube de 25 à 30 cm de diamètre et armé par un ferraillage. Ce pied est découplé de la dalle en ce sens qu'il est coulé en premier, sur un socle enfoui en dessous de la dalle de béton et séparé d'elle par une épaisseur de quelques centimètres de sable. La colonne est elle même séparée de la dalle par un espace d'un centimètre comblé par du polystyrène expansé. Cette disposition évitera toute transmission de vibrations entre la dalle et la colonne. Sur la partie haute de la colonne sera boulonnée la monture (dans mon cas une monture équatoriale allemande) sur des tiges filetées cimentées (ciment prompt ou colle chimique) dans des trous de 16 mm de diamètre creusés à la perceuse à percussion (une grande précision dans l'espacement des trous est nécessaire).

3/  Le montage: 

Après quelques jours de séchage, on peut alors commencer à monter les murs: l'emboîtement des madriers est très facile et cette étape est certainement la plus agréable.

Ci dessous, les faces avant et arrière, d'origine, avant modifications. 

Par rapport à ces plans, dans mon exemple, l'abri est surbaissé de la hauteur d'un madrier  ( soit - 13,5 cm) d'une part pour éviter d'avoir des parois trop hautes pouvant gêner la viser d'astres bas sur l'horizon, d'autre part pour récupérer des madriers destinés à combler l'espace de la fenêtre, laquelle serait plus gênante qu'utile dans ce cas d'abri astronomique. On peut ainsi remplacer quelques madriers courts par les deux madriers longs de 2,70 m récupérés sur les cotés puis raccourcis. 

Par ailleurs, un madrier long  de 2,97m est enlevé de la face arrière et passe sur la face avant, en dessous du pignon, ce qui permet de solidariser les parois de part et d'autre de la porte, et par là de solidariser l'ensemble des 4 parois en dessous de la partie toiture. Le revers de la médaille est un espace de porte surbaissé, dont la hauteur est réduite à 1,48 m (bosses assurées les premiers temps, puis on se méfie..) et qui implique que l'on retaille également la porte en hauteur. 

Le madrier supérieur de chaque petit coté sera scié sur toute sa longueur : la partie inférieure restera solidaire de la paroi, la partie supérieure sera solidaire de la toiture et tiendra lieu de panne sablière. 

Les chants du dessus des deux derniers madriers des faces avant et arrière seront rabotés en biseau afin de recevoir chacun une cornière en acier (posée arête vers le haut) qui fera office de rail sur lequel roulera le toit ouvrant de l'abri. Les cornières seront vissées en permettant si possible une éventuelle dilatation du métal sous l'effet de la chaleur d'une journée d'été.

Le toit mobile roulera sur les cornières grâce à 6 roues à gorge de 80 mm de diamètre montées sur roulement à billes (ce sont des roues qui servent habituellement à construire un portail roulant, qui sont d'une solidité à toute épreuve, et dont le dessin de la gorge s'adapte parfaitement à l'arête de la cornière).  Les roues sont fixées sur le bord inférieur du madrier inférieur de chaque pignon (3 roues sous chaque pignon),  après découpe à la scie sauteuse d'une encoche circulaire de 9 à 10 cm de diamètre, par l'intermédiaire de 2 plaques perforée dont le trou central aura été agrandi à la dimension de l'axe de la roue. Les deux plaques prendront en sandwich l'épaisseur du madrier auquel elles seront fixées par des boulons de 8 / 50 mm. 

Il est indispensable de monter les roues sur les deux pignons avant l'assemblage du toit. Il faut ensuite poser les deux pignons sur les rails fixés aux madriers porteurs puis poser les pannes du toit dans les encoches prévues à cet effet.  

Ci dessous: le montage d'une roue, vu de l'intérieur de l'abri (à gauche) et de l'extérieur (à droite).

L'épaisseur de la roue (35 mm) étant ici supérieure à celle des madriers (28 mm), il suffit de légèrement plier chaque plaque métallique à 4 endroits, en s'aidant d'un étau de large dimension ou d'un solide établi, pour augmenter l'écartement nécessaire au montage de la roue.

Le toit de l'abri pèse environ 170 kg.  Lors de son ouverture, il roulera sur des cornières fixées au sommet des deux madriers porteurs, cornières qui se prolongeront sur une construction annexe destinée à supporter le toit ouvert. Cette construction est faite d'éléments de bois traité autoclave, disponibles dans les grandes surfaces de bricolage: 2 pannes de 34x90 mm de section et de 2,40 m de long, dans le prolongement du bord supérieur des deux madriers porteurs, supportés par 4 piliers de 70x70 mm  de section fichés dans 4 trous creusés dans le sol et remplis de mortier. Les extrémités distales des deux pannes seront reliées entre elles par une troisième panne assurant à l'ensemble une rigidité et une solidité suffisante. Les extrémités proximales seront fixées aux madriers porteurs, dans le prolongement des rails, par l'intermédiaire de plaques métalliques perforés vissées.

L'ouverture du toit d'un abri astronomique se fait habituellement  vers le nord. La plupart des exemples rencontrés sur le Web montrent des constructions dont les pignons sont orientés nord-sud et qui s'ouvrent en poussant le pignon nord vers le nord. Dans notre cas, les pignons sont orientés est-ouest, et les pentes de toit orientées nord-sud. L'ouverture du toit se fera donc en poussant la pente du toit nord vers le nord. Cela présente deux avantages et un inconvénient:  d'une part l'angle mort vers l'horizon nord provoqué par la présence du pignon est supprimé (rendant possible la visée d'astres bas sur l'horizon nord), d'autre part la rigidité de la partie toiture est déjà excellente (ce qui permet d'éviter l'ajout de pièces de charpente type entrait, poinçon ou contre-fiche, que requiert souvent l'autre configuration car la toiture s'en trouve davantage fragilisée); comme inconvénient, il faut parfois déneiger la pente sud du toit avant de l'ouvrir pour ne pas risquer une décharge de toiture dans l'abri !.  Pour ma part, les avantages me sont apparus plus déterminants que cet inconvénient. La photo ci dessous montre que la visée vers le nord n'est pas gênée par le pignon, même dans une position extrême de la monture..

Cette disposition permet également de profiter, si on le désire,  d'un auvent constitué par la pente du toit, de taille variable, ne gênant pas davantage la visée vers le nord.

Les plaques de bois traitées (autoclave) hydrofuges qui couvrent le toit seront plutôt vissées aux pannes que clouées, afin de renforcer la solidité de toute la partie toiture. La rigidité de la toiture, bien que paraissant suffisante (son montage m'a fait passer une demi journée à califourchon dessus sans problème), peut être renforcée par deux grosses équerres sous les extrémités de la panne faîtière :

Les 4 coins de l'abri, coté intérieur, seront renforcés par des cornières métalliques à gorges verticales permettant au bois de jouer suffisamment, sans désolidariser les madriers, en fonction du degré d'humidité. Afin d'offrir un jeu suffisant au gonflement du bois, il faut percer les trous (destinés à faire passer les boulons)  plutôt prés de l'extrémité inférieure des gorges verticales si le temps est sec lors du montage (ainsi les parois pourront "grandir" lorsque le temps deviendra humide) et plutôt prés de l'extrémité supérieure des gorges verticales si le temps est humide lors du montage (ainsi les parois pourront "diminuer de hauteur" lorsque le temps deviendra sec). Si l'on a un doute, il vaut mieux boulonner prés de l'extrémité supérieure des gorges verticales, car le bois livré est souvent trop "vert" et n'a pas encore bien séché. En effet, les variations maximales de taille mesurées pour mon abri ont été facilement de plusieurs centimètres, pour une hauteur de paroi d'environ 178 cm.  

L'extrémité inférieure de chaque cornière est boulonnée à une équerre métallique elle même chevillée à la dalle de béton. L'abri est ainsi solidement fixé au sol. Pour éviter l'infiltration d'eau entre l'abri et la dalle de béton, il suffit de déposer un joint de mastic incolore aux silicones (pour "extérieur") dans l'angle extérieur formé par chaque madrier inférieur et la dalle de béton.

La porte doit être diminuée en hauteur. Pour cela, il faut d'abord détacher la barre supérieure qui est clouée et légèrement collée au corps de la porte, puis scier les lames sur toute la largeur de la porte, ainsi que les barres verticales, et l'écharpe supérieure, puis refixer la barre supérieure en respectant le débordement initial des lames au dessus de la barre supérieure. La porte est ensuite fixée par des charnières. Les 3 charnières d'origine ayant trop de jeu latéral, on peut les remplacer par deux solides charnières sans jeu. On peut par ailleurs choisir un montage permettant l'ouverture soit vers la gauche en tirant, soit vers la droite en tirant. On termine en montant les poignées et la serrure.  

Pour éviter les courants d'air s'engouffrant sous la toiture en position ouverte, on peut réaliser un volet basculant (fabriqué ici par un morceau de lambris en PVC de 25 cm de large) fixé à la paroi de l'abri par 3 charnières. Ci dessous le volet en position ouverte (à gauche) et fermée (à droite):

Le toit est recouvert d'une toile bitumée qu'il faut clouer en respectant les indications pour bénéficier d'une bonne étanchéité. Cette toile tolère mal d'être froissée ou pliée, et elle se déchire facilement sous des rafales de vent si les bords ne sont pas fixés sous les lames de rive prévues à cet effet. Il faut toutefois remplacer les deux lames de rive d'origine qui terminent les deux pentes du toit par deux tasseaux plus petits, de 24x24 de section, qui ne frottent pas contre les rails lors du déplacement du toit. Après montage, on peut pulvériser (au pulvérisateur de jardin) un produit imperméabilisant pour toiture (par exemple "DIP toiture", incolore, hydrofuge et durcissant) pour renforcer l'étanchéité de l'ensemble..

Le plancher est monté en dernier, après traitement au Xylophène. Le modèle proposé en option pour cet abri est prédécoupé aux dimensions. Il faut le clouer sur lambourdes afin de ménager un petit "vide sanitaire" qui évitera la persistance d'une éventuelle humidité. La seule petite difficulté est le découpage à la scie sauteuse du passage de la colonne du pied. On peut éventuellement remplacer le plancher par une moquette d'extérieur (aiguilleté de couleur verte) imputrescible mais qui a l'inconvénient d'être difficile à nettoyer, ou même mettre les deux. Il peut être utile de prévoir une gaine sous le plancher pour permettre le passage de fils électriques entre la base de la colonne et le bord périphérique du plancher.

Il ne reste plus qu'a faire l'aménagement intérieur en fonction du matériel de chacun. Pour des raisons évidentes de sécurité et de variations importantes de température et d'hygrométrie, je déconseille d'y entreposer de façon permanente du matériel sensible (optiques et matériel informatique).

4/ Remarques formulées après plusieurs mois d'utilisation:

1)  Les éléments en bois qui sont livrés, ne sont pas suffisamment "secs", et il faut s'attendre à un tassement de l'ensemble de l'abri d'au moins 3 cm au bout de 6 à 8 mois, soit 2% de la hauteur de l'abri, indépendamment du degré d'humidité ou de sécheresse du moment. Le tassement est important dans le sens perpendiculaire aux fibres du bois, et peu important dans le sens des fibres du bois. Dans mon exemple, cela a eu deux conséquences:  
- Au niveau de la porte d'une part, il faut prévoir de laisser un espace suffisant entre les renforts internes inférieur et supérieur de la porte et son chambranle, sous peine d'avoir des difficultés pour l'ouvrir ou la fermer.
- Au niveau de l'horizontalité des rails qui reposent en partie sur les parois de l'abri (qui se tassent en séchant) et en partie sur les pannes que soutiennent les 4 piquets (qui se tassent peu), et il faut définir au départ quelle est la taille minimale acceptable et la taille maximale acceptable pour éviter un défaut de contact des roues sur les rails au cours des manœuvres d'ouverture et de fermeture du toit roulant, sous peine de déraillement. Pour cela, les cornières métalliques à gorge verticales sont efficaces, mais il m'a fallu repercer dans les madriers quelques trous qui n'étaient pas à la bonne hauteur initialement (dans mon exemple, j'ai boulonné d'abord un madrier sur 4 puis après plusieurs mois un madrier sur 2 aux gorges verticales de la cornière métallique). De cette façon, chaque madrier présente un jeu possible de 1 à 4 mm avec celui du dessus et celui du dessous (sans conséquence quant à l'étanchéité grâce au profil particulier des madriers qui permet leur emboîtement). Si au bout de quelques mois le jeu parait plus important entre certains madriers, il suffit de donner quelques coups de maillet sur la partie supérieure ou inférieure de l'extrémité du madrier non boulonné pour le recaler correctement, quitte à le boulonner lui aussi quand il aura trouvé sa place définitive.

2)  En saisons froides, particulièrement en cas de température nocturne négative, le froid emmagasiné la nuit par la masse du pilier en béton (et la monture métallique pour peu qu'elle soit massive), est générateur de formation de condensation d'eau dés que la température de l'air ambiante remonte, phénomène surtout constaté en cours de matinée ensoleillée, avec ruissellement d'eau le long du pilier, et augmentation de l'humidité à l'intérieur de l'abri. Je ne peux que proposer des solutions imparfaites:  a/  ventilation électrique par extracteur d'air de salle de bains (pas toujours suffisante) que l'on peut déclencher grâce à un programmateur horaire;  b/ carrément ouverture de la porte ou du toit en matinée, plus efficace mais moins pratique; c/ et surtout résistance chauffante autour du pilier ou radiateur hors-gel (solution retenue par un amateur, Jacques Dorchin, et qui parait efficace). 

3)  L'isolation vis à vis du soleil estival est inexistante. La température intérieure dépasse les 40° s'il fait dehors un beau soleil avec 30° à l'ombre ! un peu comme dans une voiture fermée garée au soleil . Là encore, quelques mesures imparfaites:  a/ ventilation électrique ou ouverture de la porte, qui font chuter la température de quelques degrés seulement (généralement pas suffisamment pour que l'on ai envie de rester dedans);  b/ surtout pose d'un matériau isolant sur le toit et les parois de l'abri (Jacques Dorchin propose de doubler le toit par des plaques de polyuréthane Roofmate de 4 cm d'épaisseur et les parois par un film d'alu-bulles, et obtient un bon résultat).

Merci de me faire part vous aussi de vos astuces éventuelles.

Pour en savoir plus: 

- Revue "Système D", n° 677, "La cabane du jardinier".

- Autres exemples d'abris à toit ouvrant ou coupoles:   
http://obs.nineplanets.org/obs/obslist.html  par Bill Arnett
http://www.astronomic.fr/index.php/2008/06/25/46-observatoires-astronomiques  Une autre liste de réalisations de coupoles et d'abris en tous genres, par Cédric Thomas.

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