La res­tau­ra­tion en in­gé­nie­rie ci­vile

L’évaluation structurelle d’un bâtiment ou ouvrage existant se base toujours et avant tout sur l’observation. Elle exige un relevé de l’état, parfois appuyé de sondages idéalement non ou semi-­destructifs. Le principe consiste à relever les différents signes de dommages, mais également à comprendre le fonctionnement structurel de l’ouvrage, ce dernier ayant souvent été modifié au gré des différentes interventions menées au cours du temps. Cette démarche implique que l’ingénieur adapte son œil à la typologie des structures en présence. En effet, les repères habituels, par exemple valables pour une structure moderne en béton, ne le sont pas, dans la majorité des cas, pour une structure en maçonnerie. Sur celle-ci, il faut s’attendre à constater la présence de nombreuses fissures, d’une ouverture souvent importante, ainsi que celle de déformations, parfois fortement marquées, mais pas toujours graves. Dans le processus, il est fondamental de distinguer les traces de vétusté, associées à un problème de durabilité ou de manque d’entretien, des signes d’un dysfonctionnement structurel, impliquant un risque pour la sécurité. Il arrive bien sûr qu’un niveau de vétusté extrême débouche sur une telle situation, mais il s’agit de cas relativement peu fréquents.

Bénéficiant souvent de bonnes conditions de construction, attestées par leur âge, les structures historiques souffrent moins souvent de dommages liés à leur état d’origine que d’une modification de leurs conditions d’utilisation ou environnementales. Par exemple, l’évolution des conditions de chargement (réhausse du niveau de terre derrière un mur de ­soutènement, modification de l’affectation d’une pièce), une altération du sol de fondation (décompression à la suite de la réalisation d’une fouille), la survenue d’infiltrations (défaut de canalisation ou de drainage, altération de la toiture ou d’une corniche), ou encore la présence d’organismes (déstabilisation due à la pénétration de racines), sont à cet égard des grands classiques. L’observation des conditions environnementales d’une structure fait donc partie intégrante de son relevé de l’état. Dans d’autres cas, le mécanisme d’endommagement en présence trouve son origine dans d’anciennes interventions, souvent entreprises au cours du 20^e siècle. Citons par exemple l’utilisation trop systématique de mortiers de rejointoiement de composition cimentaire, le retrait d’éléments protecteurs comme les toitures, ou encore la mise en œuvre de renforcements structuraux inadéquats, modifiant le système statique et donc la répartition des efforts. Ainsi, la connaissance de l’histoire d’une structure est nécessaire et permet souvent d’expliquer la présence de dommages et des causes qui en sont à l’origine. 

Sécurité structurale

Édifiées en l’absence de cadre normatif et fréquemment sans autres connaissances que celles transmises par l’expérience, les structures anciennes présentent souvent des situations que l’on jugera inadéquates du point de vue théorique et analytique moderne. Dans le cadre de son évaluation, et afin d’éviter une intervention excessivement lourde, l’ingénieur·e civil·e est donc fréquemment amené à mettre de côté certains principes théoriques pour privilégier l’observation de l’existant et les conclusions qui en découlent. Ainsi, il est fréquent que la vérification par calcul de la sécurité structurale débouche sur un résultat négatif, alors que la structure existante ne témoigne d’aucun signe de dysfonctionnement. Dans ce cas, il doit être considéré que l’observation prime sur le résultat de la vérification quantitative. Celui-ci est alors admis comme non concluant, en raison d’hypothèses de base non pertinentes: renseignements insuffisants ou peu fiables (sondages ponctuels ou documents d’archives non conformes), modèles de calcul trop conservateurs ou norme imposant des sollicitations trop éloignées de celles réellement appliquées. Le raffinement des hypothèses et des modèles considérés peut toujours être tenté, mais il arrive plus généralement que la sécurité structurale doive être vérifiée par un autre biais que le calcul. La norme SIA 269 Bases pour la maintenance des structures porteuses permet ainsi d’aborder ce type de cas via l’analyse dite empirique. Cette dernière permet de présumer une sécurité structurale suffisante sous réserve du respect des conditions suivantes: 

– aucune détérioration ni aucun défaut réduisant la résistance n’ont été observés sur la structure¹;

– la structure a fait preuve d’un comportement satisfaisant sur une durée de service suffisamment longue;

– des constatations analogues ont été effectuées sur le comportement de structures comparables; 

– aucun changement d’utilisation n’est prévu pour la durée d’utilisation restante; 

– une défaillance de la structure et les conséquences qu’elle entraînerait peuvent être classées dans les risques acceptables.

Il doit être relevé que les critères listés diffèrent en fonction du matériau impliqué et que des normes spécifiques doivent encore être prises en considération. Dans le cas de l’application de cette méthode, des mesures complémentaires incluant, par exemple, une surveillance du comportement (monitoring) ou encore l’installation de dispositifs automatiques d’alarmes et de sécurité doivent être mises en œuvre. À l’inverse, il se peut également que le calcul démontre une sécurité suffisante alors que des dommages significatifs sont visibles. Il s’agit typiquement de dommages liés à un constat de vétusté ou à l’influence de l’environnement, ne remettant généralement pas en cause la sécurité structurale, mais nécessitant une intervention permettant d’assurer la durabilité de la structure.

Dans le cas de structures existantes dont l’utilisation n’est pas modifiée, la norme SIA 269 n’impose pas le respect strict de critères d’aptitude au service, mais préconise une évaluation qualitative basée sur le relevé de l’état et intégrant l’expérience des utilisateurs.

Préservation de l’existant

La procédure telle qu’évoquée ci-dessus a pour objectif principal la minimisation des interventions nécessaires, via leur focalisation sur les mécanismes d’endommagement avérés et l’application du principe consistant à s’attaquer à la cause du problème et non à ses symptômes. Dans certains cas, l’intervention peut ainsi se limiter à la mise en œuvre d’un plan de surveillance, définissant les éléments critiques à contrôler, ainsi que la fréquence à laquelle l’inspection doit avoir lieu. La maîtrise d’ouvrage est par la suite responsable de sa mise en application. Lorsque des dommages relatifs à la vétusté ou à l’environnement de l’ouvrage ont été constatés, l’intervention préconisée est limitée à une remise en état avec des moyens appropriés. Les éventuelles causes environnementales des dommages sont en outre, dans la mesure du possible, à éliminer (arrachage des arbres, mise en œuvre d’une étanchéité, mise en place de drainages, etc.). 

L’ingénieur·e civil·e est fréquemment amené·e à mettre de côté certains principes théoriques pour privilégier l’observation de l’existant et les conclusions qui en découlent.

En cas de nécessité d’intervention structurelle, le raisonnement doit être guidé par un objectif de renforcement de l’existant, visant une amélioration des capacités existantes de la structure, et non une modification du système statique. Suivant les cas, cette intervention pourra également inclure un retour, partiel ou complet, au fonctionnement originel, par le démontage de précédentes interventions. Partant du principe que les travaux préconisés sont destinés à assurer la pérennité à très long terme d’une structure historique, leur conception doit permettre de continuer à assurer toutes les opérations nécessaires à la préservation de l’existant. En particulier, l’intervention préconisée ne doit pas entraver les possibilités d’inspection future et doit être réversible, remplaçable et présenter un minimum de risques d’atteinte aux structures préservées. Tout projet de restauration implique la volonté générale de conserver les ouvrages existants. Si la préservation de leurs valeurs visibles est souvent privilégiée, celle de leurs valeurs fonctionnelles ne devra jamais être négligée. La conception originelle d’une structure est en effet le reflet du savoir-faire des constructeurs de l’époque et mérite d’être comprise, préservée et mise en valeur.

Alix Grandjean est ingénieure civile spécialisée dans les travaux et expertises liés aux structures anciennes.

Notes

 

1 L’analyse structurelle doit distinguer les dommages affectant réellement la résistance de la structure et ceux ne perturbant que sa durabilité et sa qualité visuelle: dans une maçonnerie bien appareillée, par exemple, le manque de mortier de jointoiement n’a pas d’influence significative sur la résistance; dans une maçonnerie moins bien appareillée, en revanche, un tel manque peut être problématique.

Sécurité sismique des bâtiments et ouvrages patrimoniaux

 

La sécurité structurale d’un bâtiment ou d’un ouvrage historique doit également être assurée en cas de sollicitation sismique. La norme SIA 269/8, relative aux structures existantes, suggère différents outils applicables notamment aux structures en maçonnerie et permet l’adaptation de certains critères pour tenir compte, entre autres, d’une durée d’utilisation limitée. L’emploi de méthodes adaptées aux structures maçonnées est nécessaire et la confrontation des résultats obtenus avec plusieurs d’entre elles permet en général d’aboutir à la recommandation d’intervention la moins invasive possible. La norme SIA 269/8 Maintenance des structures porteuses – Séismes permet en outre, et dans une certaine mesure, de relativiser la notion de proportionnalité des interventions à entreprendre sur un bâtiment ou un ouvrage à valeur patrimoniale, en permettant une évaluation fondée sur une discussion impliquant les différentes parties intervenant sur le projet.