Méthodologie de Diagnostic de Structures Maçonnées Anciennes

Abstract

Le but de la thèse est d’élaborer une méthodologie de diagnostic structurel des monumentshistoriques en maçonnerie de pierre. Elle se concentre sur les édifices gothiques comportant desvoûtes à croisées d’ogives. La bibliothèque du CNAM à Paris, chef d’oeuvre de l’architecturegothique datant du 13è siècle, constitue un cas d’étude idéal pour valider la démarche proposée.Cet édifice présente des pathologies dont il convient de déterminer l’origine. Le but final estd’estimer la marge de sécurité de la construction vis-à-vis de la ruine.Après une recherche en archives, une campagne d’investigations est menée sur l’édifice.Elle comprend une campagne d’essais destructifs et non-destructifs, ainsi qu’une reconnaissancedes désordres présents sur l’ouvrage. A l’issue de ces premières recherches, les causespotentielles de désordres sont listées et analysées.Dans un second temps, la recherche est portée sur le comportement mécanique desmaçonneries. Le caractère hétérogène de la maçonnerie conduit à considérer ce matériau àdifférentes échelles. A l’échelle « micro », les pierres et le mortier sont étudiés séparément. Lescaractéristiques des calcaires sont obtenues à partir de méthodes ultrasoniques. Un modèled’endommagement orthotrope est développé et amélioré pour s’adapter spécifiquement auxmaçonneries de pierres de taille. Pour réaliser l’analyse structurelle (échelle « macro »), uneprocédure d’homogénéisation est ensuite développée.Sur la base des résultats de ces deux premières étapes, une étude de la structure de labibliothèque du CNAM de Paris est menée. Un critère de rupture en compression est proposé enrespectant la logique des normes internationales. Il introduit un coefficient de sécurité partielleet un coefficient dit « de fonctionnement » spécialement créés pour l’étude des structuresmaçonnées anciennes et adaptables à tout type de sollicitations. L’analyse globale d’une travéede l’édifice est présentée. Le phasage constructif et l’histoire de chargement des murs et desvoûtes sont simulés. La comparaison du schéma de fissuration observé sur site avec le profil defissuration déterminé par le calcul fournit une estimation de l’état de contrainte actuel del’édifice. La marge de sécurité vis-à-vis de la ruine de la structure est alors déduite. Enfin, unesynthèse globale de cette étude de cas est présentée et généralisée à tout édifice en maçonneriesanciennes.