Menhir
Modélisation mécanique et ENvironnementale pour une approche Holistique et Interdisciplinaire de la Réhabilitation des ouvrages maçonnés
L’objectif du projet ANR Menhir est de proposer un outil fiable, méthodologique et technique, d’évaluation des performances mécaniques et environnementales des ouvrages en maçonnerie du génie civil. Il s’appuiera sur une approche inter et transdisciplinaire, des sciences humaines et sociales à la mécanique des matériaux et des structures, pour fournir une méthodologie complète d’évaluation des ouvrages maçonnés d’infrastructure les plus courants, à savoir les ponts et les murs de soutènement.
Dans le cas des ouvrages d’art en maçonnerie, les données peuvent être difficilement accessibles car il s’agit d’ouvrages anciens, vernaculaires, construits parfois sans dossier d’ouvrages et dont la domanialité a pu évoluer au gré des réorganisations territoriales. Le projet vise ainsi à mettre en place une méthodologie pluridisciplinaire permettant de déterminer ces données, et à les utiliser pour l’étude d’ouvrages d’infrastructure courants (ponts et murs de soutènement de routes départementales) ou plus emblématiques et à fort enjeu (pont-voûte classé et/ou très circulé dans une grande métropole).
Le projet Menhir se limitera à (i) l’étude des ouvrages constitués de pierres calcaires assemblées au mortier de chaux et (ii) aux pathologies les plus courantes constatées telles que les tassements d’appui et les dégradations de propriétés mécaniques dues à l’augmentation de la teneur en eau des matériaux.
Le projet se découpe en un certain nombre de taches (WP) succinctement décrites ci-dessous.
Fiche d’identité
Nom du projet :
Modélisation mécanique et ENvironnementale pour une approche Holistique et Interdisciplinaire de la Réhabilitation des ouvrages maçonnés
Partenaires :
- Laboratoire Navier (Navier)
- Héritages : Patrimoine(s), Culture(s), Création(s) (Héritages)
- Géosciences et Environnement Cergy (GEC)
- Cerema – Direction technique Infrastructures de Transport et Matériaux (Cerema-ITM)
- Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (LMGC)
- Institut de Mécanique et d’ingénierie de Bordeaux (I2M)
- Département Géotechnique, environnement, risques naturels et sciences de la terre (Université Gustave Eiffel-GERS)
Aide de l’ANR : 708 801 euros
Début et durée du projet scientifique : Janvier 2024 – 48 Mois
L’objectif du WP1 est d’établir une méthodologie pour la « Recherche documentaire historique » sur la construction et les modifications subies par les ouvrages. Ce travail sera réalisé par Héritages (recrutement d’un chercheur sous contrat), en lien avec le CEREMA et les maîtres d’ouvrage.
Connaissant les matériaux utilisés pour les ouvrages étudiés, le WP2 sera consacré à la « Caractérisation des matériaux constitutifs et du matériau composite maçonnerie » et alimentera les modélisations mécaniques et environnementales (WP3 et WP5). Ce travail sera réalisé par deux stages de Master, l’un encadré par l’I2M, qui dispose de l’expertise expérimentale nécessaire à la caractérisation des assemblages, et l’autre par le GEC pour l’estimation des propriétés physico-chimiques et des processus de dégradation mécaniques liés à la teneur en eau. Un post-doctorat dédié à l’estimation des propriétés homogénéisées du « matériau maçonnerie » et une thèse de doctorat seront partagés entre les WP2 et WP3 (I2M et LMGC).
Sur la base des caractéristiques mécaniques essentielles estimées pour le WP2, les « Modélisations mécaniques des ouvrages » seront conduites dans le WP3. Ce travail sera réalisé via la thèse de doctorat partagée entre les WP2 et WP3 (I2M et LMGC). La comparaison des calculs CR et MED avec les résultats expérimentaux de WP4 sera réalisée dans le cadre d’une thèse de doctorat, encadrée par GERS et Navier.
Dans le WP4, une campagne d’« Expérimentations pour la validation des modèles » sera menée sur maquettes à échelle réduite et à l’échelle 1 sur deux types d’ouvrages en maçonnerie représentatifs (mur et voûte). Les essais sur structure bénéficieront de la dalle d’essais de Champs-sur-Marne et de la plateforme de l’école de la pierre sèche à L’Espinas (en collaboration avec des artisans maçons).
En parallèle à ces modélisations mécaniques, une « Modélisation environnementale par l’analyse de cycle de vie » (WP5) sera menée sur les mêmes cas d’étude. Ce travail sera réalisé lors d’un post-doctorat encadré par Navier et GERS/MAST. Il se poursuivra par une étude des impacts environnementaux, économiques et sociétaux, dans le cadre du PN Dolmen.
Un lien constant sera maintenu par le CEREMA avec les gestionnaires des ouvrages étudiés dans l’ANR via le WP0 « Coordination, transfert et valorisation ».
Le travail sera également valorisé sous forme de guides et de logiciels « métier » dans le PN Dolmen, d’articles dans des revues scientifiques et de présentations lors de conférences nationales et internationales.
La coordination du projet sera assurée par le LMGC.
