Développement d'outils d'évaluation des ouvrages maçonnés : Apport du contrôle non destructif

Abstract

La France est dotée d'un très large patrimoine historique en maçonnerie de pierre. La sauvegarde de ce patrimoine historique constitue un enjeu culturel et économique. Ce type d'édifice, à forte valeur architecturale, limite l'emploi d'essais destructifs. Le besoin exprimé concerne l'absence d'une méthodologie fiable pour l'évaluation des structures à l'échelle du matériau et de la structure. Cette thèse se propose donc de répondre à deux verrous : (i) comment fiabiliser l'Evaluation Non Destructive (END) des matériaux sur ouvrages, (ii) comment mieux détecter, localiser et suivre les défauts dans le matériau au cours de l'endommagement mécanique. Le matériau étudié dans cette thèse se concentre sur la maçonnerie de pierre calcaire appareillée par un mortier de chaux hydraulique. Premièrement, une campagne de caractérisation non destructive sur des blocs de pierre calcaire est mise en oeuvre. Trois types de mesures d' END sont réalisées : électromagnétique aux fréquences radar, les ultrasons, la mesure de la résistivité électrique ainsi qu'une campagne de caractérisation mécanique sur ces mêmes blocs (module de Young et résistance mécanique). De par la dépendance du degré de saturation sur les mesures CND et sur les caractéristiques mécaniques, l'influence du degré de saturation a été étudiée. Les modèles analytiques de mesure de CND en fonction du degré de saturation ont montré des résultats satisfaisant vis-à-vis de résultats expérimentaux. Deuxièmement, la performance de la méthode d'émission acoustique pour le suivi de l'endommagent a été mise en ÷uvre sur le matériau maçonnerie à différentes échelles : de l'échelle mésoscopique, c'est-à-dire de l'assemblage pierre-mortier pierre à l'échelle de la structure i.e. mur (échelle 1) en cisaillement. A l'échelle mésoscopique, une série d'essai de cisaillement et traction directe sollicitant l'interface pierre-mortier a permis de discriminer les signaux acoustiques relatifs au mode de rupture par traction directe (mode I) et par cisaillement (mode II). De plus une corrélation entre énergie acoustique et énergie mécanique a été mise en évidence. Enfin, ces résultats ont été validés à l'échelle macroscopique à travers une série d'essais sur mur de pierre appareillée de cisaillement sous chargement vertical constant. Le suivi de déformations par corrélation d'image a notamment permis de valider la capacité de la méthode d'émission acoustique dans le suivi de l'endommagement et de la fissuration d'une structure maçonnée.