ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Utilisation optimisée de la MEF et la MED pour l'évaluation structurale post-incendie des Monuments Historiques
par ALI BOUKHAM (I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - amphi 3 A9 campus universitaire Peixotto 33400 Talence
devant le jury composé de
- Stéphane MOREL - Professeur des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Cédric GIRY - Professeur des universités - EPF Engineering School - Rapporteur
- Jose TORERO CULLEN - Professor - University College London - Rapporteur
- Anne-Lise BEAUCOUR - Professeure des universités - CY Cergy Paris Université - Examinateur
- Maria Paola SANTISI-D'AVILA - Maîtresse de conférences - Université côte d'Azur - Examinateur
- Gianmarco DE FELICE - Professor - Roma Tre University - Examinateur
- Pierre PIMIENTA - Docteur - CSTB - Examinateur
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR DEMMEFI, qui porte sur le développement de nouvelles méthodologies de diagnostic pour la préservation des édifices anciens en pierre. Bien que représentant un patrimoine précieux, les constructions en maçonnerie sont vulnérables aux risques d'incendie, comme l'a rappelé l'incident survenu le 15 avril à la cathédrale Notre-Dame de Paris. En raison de leur valeur historique, la démolition de ces établissements recevant du public (ERP) après un incendie est rarement envisagée, même en cas de doutes structurels, contrairement aux bâtiments modernes. Lorsqu'ils sont classés Monuments Historiques (MH), une restauration ou une reconstruction à l'identique est requise. Toutefois, la stabilité post-incendie de ces structures reste une problématique cruciale, en l'absence de connaissances et d'outils adaptés pour évaluer leur état structurel. Pour répondre à cette problématique, une approche de modélisation thermomécanique 3D a été développée et validée dans cette thèse dans le code de calcul LMGC90. À température ambiante, une approche hybride blocs-à-blocs, combinant éléments finis et éléments discrets a permis (i) de simuler l'endommagement dans les blocs à l'aide d'un modèle couplant endommagement et plasticité et (ii) de reproduire la fissuration dans les joints grâce à un modèle de zone cohésive développé dans cette thèse. Ce dernier tient compte du comportement non linéaire des interfaces (endommagement et plasticité) ainsi que du comportement élastique linéaire des joints de mortier. La validation de cette approche de modélisation a été réalisée par confrontation avec une campagne expérimentale de murs soumis à une charge verticale et un effort de cisaillement monotone et cyclique. À haute température, le comportement thermomécanique des assemblages « joint de mortier + interface bloc/mortier » a été caractérisé expérimentalement à travers des essais mécaniques menés à froid et à chaud après refroidissement en traction et en cisaillement/compression de ces assemblages. Ici, les matériaux équivalents ont été sélectionnés pour avoir des propriétés physiques similaires à celles utilisées dans la cathédrale Notre-Dame de Paris. D'un point de vue de la modélisation, l'effet de la dilatation thermique des blocs a été pris en compte à travers un coefficient de dilatation thermique irréversible et dépendant de la température. De plus, l'évolution des propriétés mécaniques des blocs en fonction de la température a également été intégrée. Pour les joints, l'impact de la température est modélisé en introduisant des endommagements thermiques. La validation du modèle thermomécanique a été conduite par confrontation avec une campagne expérimentale d'un mur soumis à une charge verticale et à un feu normalisé ISO834. Les résultats obtenus par cette approche de modélisation thermomécanique 3D sont prometteurs : ils reproduisent fidèlement les mécanismes de rupture typiques de la maçonnerie et les effets locaux dus aux frottements dans les joints. La dilatation thermique, la déflexion et la forte fissuration résultant des contraintes thermiques induites par de grands gradients de température ont été précisément capturées. En perspective, l'approche développée sera appliquée pour simuler l'impact du feu sur la travée du chœur de la cathédrale Notre-Dame de Paris.