Evaluation structurale post-incendie des monuments en pierre : application à Notre Dame de Paris

Descriptif et conditions de candidature

Encadrement
Nathalie DOMEDE (Directrice de thèse), Maître de Conférences HDR, INSA de Toulouse, LMDC domede@insa-toulouse.fr
Pierre MORENON (co-encadrant), Ingénieur-chercheur, LMDC – TTT, morenon@insa-toulouse.fr
Marie SALGUES (co-encadrante), Maître de Conférences, IMT Mines Alès, LMGC, marie.salgues@minesales.fr
Stéphane CORN (co-encadrant), Maître de Conférences, IMT Mines Alès, LMGC, stephane.corn@minesales.fr
Laboratoires d’accueil
LMDC (INSA, UPS Toulouse) : http://www-lmdc.insa-toulouse.fr/
LMGC (site IMT Mines Alès, équipe DMS) : https://www.mines-ales.fr/recherche-doctorat/les-unites-derecherche/dms
Cadre et financement
La thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR « DEMMEFI », Évaluation structurale post-Incendie des Monuments Historiques, vers une utilisation optimisée de la MEF et de la MED » né après l’incendie de Notre Dame de Paris (NDP). Le LMDC et le LMGC sont parmi les multiples partenaires impliqués dans ce projet financé par l’Agence Nationale pour la Recherche (ANR).
Durée de thèse : 36 mois. Début de thèse : septembre 2021.
Dépôt de candidature
Date limite : 31 mai 2021
Adresser CV, copie des diplômes, relevés de notes M1 et M2 et lettre de motivation dans un seul fichier pdf, par mail, à domede@insa-toulouse.fr
Mots clés
Maçonnerie – Diagnostic post-incendie – Patrimoine – Analyse et calcul non linéaire – Méthode des éléments finis (MEF) – Méthode des éléments discrets (MED) – Investigations sur site – Essais en laboratoire
Contexte

L’incendie de la Cathédrale Notre Dame de Paris nous rappelle que notre patrimoine bâti en maçonnerie est fragile vis-à-vis du risque incendie. On ne peut compter le nombre d’anciens monastères, châteaux, édifices religieux et civils, construits en pierre, qui accueillent des activités culturelles, cultuelles, et administratives, sur notre territoire, tellement ils sont nombreux. La valeur patrimoniale de ces innombrables Etablissements Recevant du Publics (ERP) rend leurs démolitions impensables après un sinistre. La question de la stabilité de la structure suite à un incendie se pose alors. Or, à ce jour, son évaluation reste approximative. Cela est dû, à la fois, à la difficulté d’estimer la variation spatio-temporelle du champ de température au cours de l’incendie et lors de son extinction, au manque de connaissances sur le comportement mécanique des maçonneries constitutives de l’édifice après une élévation et une baisse de température, et à la difficulté de modéliser et de calculer des structures en pierre de grande envergure telles que les cathédrales, dont la géométrie 3D est complexe.
Le projet ANR « DEMMEFI », coordonné par le laboratoire I2M de l’Université de Bordeaux, se donne pour objectif de lever des verrous scientifiques dans le but d’évaluer le comportement structurel résiduel postincendie des édifices en maçonnerie à valeur patrimoniale, en prenant comme cas d‘étude la cathédrale Notre-Dame de Paris (NDP). Pour mener à bien ce projet ambitieux, plusieurs laboratoires et entreprises sous-traitantes se sont rassemblés, dont le LMDC (INSA de Toulouse) et le LMGC (site IMT Mines Alès) qui encadreront la thèse dont il est question ici. Les 3 années de thèse auront lieu essentiellement à Toulouse, mais 6 mois se dérouleront à Alès en début de thèse. Des déplacements à Bordeaux, Montpellier et à Paris sont prévus pour les réunions avec les autres partenaires du projet ANR « DEMMEFI ».
Thèse
Le but de la thèse est de développer et de mettre en œuvre une méthodologie de diagnostic postincendie des structures maçonnées 3D. Des approches expérimentales en laboratoire (pour la caractérisation du comportement mécanique homogénéisé des maçonneries) et numériques (calcul non linéaire 3D des structures) seront associées. La recherche est donc pluridisciplinaire. Au cours de l’étude bibliographique préalable, le doctorant devra s’imprégner de l’histoire constructive de Notre-Dame de Paris, maitriser le comportement physique, thermique et mécanique des maçonneries, analyser les méthodes de calcul des maçonneries, s’imprégner des méthodologies de diagnostic développées au LMDC, acquérir la pratique des codes CASTEM (éléments finis) et LMGC90 (éléments discrets).
L’étude doctorale intégrera la réalisation d’essais mécaniques (statiques et dynamiques) et thermiques permettant d’évaluer l’impact de la température sur les performances mécaniques résiduelles des éléments constitutifs (pierre, mortier) et de la maçonnerie homogénéisée. La méthodologie d’analyse structurelle de NDP sera basée sur l’utilisation combinée et optimisée de méthodes de calculs non linéaires utilisant la MEF et la MED. Un outil hybride combinant ces deux méthodes de calcul est en cours de réalisation et sera disponible pour la thèse. Cet outil hybride ainsi que la MEF seront utilisés pendant la thèse, d’une part pour l’homogénéisation hybride de la maçonnerie, et d’autre part pour le calcul de Notre-Dame de Paris.
Profil recherché
Le candidat doit s’intéresser aux techniques numériques les plus récentes, à l’analyse de données, à la modélisation 3D, à la mécanique expérimentale des matériaux, tout autant qu’aux techniques anciennes de construction et à la conservation du patrimoine bâti. La thèse s’inscrivant dans un projet à partenaires
multiples, le sens du dialogue et le goût du travail en équipe sont des qualités indispensables du candidat.
Un bon niveau d’anglais est attendu.