Chaire de formation et de recherche HEPHAESTUS

Chaire industrielle de recherche et de formation pour la réhabilitation des ouvrages métalliques du patrimoine

Missions et partenaires

Objet de la chaire et missions

Depuis l’Antiquité, le fer pur a été utilisé pour réaliser différents objets et outils de petite taille ne demandant pas de résistance mécanique importante. Il faut attendre l’essor de l’industrie pour voir apparaitre d’abord la fonte, puis le fer puddlé et enfin les aciers dans le domaine de la construction. De nombreux ouvrages d’arts et structures métalliques ont été construits à la fin du XIXe siècle / début XXe siècle au moment de cet essor industriels. Patrimoines de notre histoire et de notre savoir-faire, ils subissent les assauts du temps et présentent des fragilités les mettant en péril.

L’objectif de cette chaire est de protéger ces structures métalliques en focalisant sur leur état structurel, leur entretien et leur réparation et leur suivi dans le temps. Le Viaduc des Fades (Les Ancizes, Puy de Dôme) servira de testeur à l’échelle   afin d’être au plus proche des conditions de vie de ces ouvrages d’art.

Recherche et Publications

Recherche
La connaissance de l’histoire des ouvrages métalliques du Génie Civil est un élément clé pour anticiper leur entretien et leur réparation. L’objectif de la chaire sera donc de rassembler l’ensemble des connaissances sur les structures de la fin du XIX^e siècle et du début du XX^e, période de fort développement des infrastructures ferroviaires et routières mais aussi des bâtiments et de nombreux autres types d’ouvrages. Cette étude fera un focus sur :

Axe 1 - Histoire des ouvrages d’arts : construction / Matériaux / Entretien

L’objectif de cet axe est de recenser le maximum d’informations sur les origines des ouvrages métalliques au sens large avec un focus sur les calculs de structures et les choix technologiques de l’époque, afin d’avoir une connaissance de la construction métallique de la fin du XIXe/ début XXe. Un focus sera fait sur leur vécu en ermes de sollicitations mécaniques, thermiques, et leurs différents entretiens/ réparation (peintures au plomb, à l’amiante…, décapages, remplacements de pièces de structures, moyens de protection anticorrosion…). Un recensement des données permettra de mieux orienter les choix de réparation et de réemploi développés dans la tâche 4. L’ensemble des données sera rassemblé dans une base de données, accessible via un site internet ouvert à l’ensemble des donateurs particuliers ou entreprises. L’axe sera adossé à  un living lab afin de faciliter les échanges.
 

Tâche 1.1 : Origine de ces ouvrages et structure
Tâche 1.2 : Etude des ouvrages pendant leur construction
Tâche 1.3 : Leur histoire de leur inauguration à nos jours
 

Axe 2 - Caractérisation des matériaux de construction : Métallurgie / Corrosion / Procédés de protection

Le point faible du fer puddlé ou des aciers du XIX^e est leur faible résistance à la corrosion due à la solubilité de l’oxygène dans la matrice métallique. Aussi, il est nécessaire de les protéger afin de limiter le contact avec l’oxygène et l’humidité. Cependant les techniques de protection masquent parfois des piqures de corrosion sous-jacentes.

Les sujets abordés dans cette partie sont :
Tâche 2-1 - Analyse des matériaux utilisés pour la construction (fonte, fer pudllé, acier) et analyse de la corrosion
Tâche 2.2 - Analyse, comparaison et validation des techniques de décapage (grenaillage, thermo-gommage, laser,).
Tâche 2.3 - Proposition de méthodes d’entretien anti-corrosion et de suivi de la corrosion
Tâche 2.4 – Impact des différents traitements sur l’environnement

Axe 3 – Evaluation et expertise des structures :  diagnostic/ Evaluation / Instrumentation/ Métrologie
L’objectif de cette tâche est de proposer des solutions de diagnostic et d’analyse du comportement mécanique de la structure porteuse des différents ouvrages d’arts :  prélèvement des éprouvettes, tests mécaniques, jusqu’à la modélisation du comportement des poutres  afin d’évaluer leur robustesse. Le suivi de ces ouvrages d’art est de nos jours incontournable afin d’en assurer la sécurité. Des instrumentations spécifiques seront développées spécialement pour ces types de structures et ces matériaux. Les données seront traitées par IA afin de modéliser leur comportement er réaliser des prédictions sur leur durée de vie. 

Tâche 3.1 - Diagnostic et analyse du comportement mécanique de la structure porteuse. Evaluation de sa robustesse.
Tâche 3.2 - Instrumentation, métrologie, pour le suivi de la structure et de la prévention. Couplage entre instrumentation et modélisation
Tâche 3.3 - Réévaluation structurale des ouvrages existants et exploration des possibilités offertes par l’Eurocode 0 pour le niveau de fiabilité souhaitable des structures très anciennes.

 

Axe 4 – Réparation et réemploi :  Stratégie et solutions / techniques de renforcement/ Réemploi

Les stratégies de réparations sont fonction des ouvrages d’art, de leur fonction mais aussi de leur lieu géographique et de leur environnement proche. L’enjeu est donc multifactoriel :  économique, technique, écologique, … Cette tâche a pour objectif de proposer des solutions et des stratégies de réparation en fonction des expériences acquises sur les autres ouvrages (tâche 1) et des modélisations et prédictions obtenues à la tâche 3. In fine, un guide sur la réhabilitation des ouvrages métalliques sera rédigé.
Tâche 4.1 - Solutions et stratégies de réparations, avantages et inconvénients, pistes d'innovation et d’optimisation.
Tâche 4.2 - Techniques de renforcement des ouvrages rivetés anciens (techniques classiques de triplures, plats collés, soudures, si les matériaux le permettent).
Tâche 4.3 - Réemploi des matériaux et composants issus d’ouvrages métalliques déconstruits

 

Actualités et évènements

Conférences
Sébastien DURIF, Hélène de BAYNAST, Abdelhamid BOUCHAÏR et Jean-Pierre MUZEAU, La Chaire Hephaestus : Diagnostic, entretien et réparation des ouvrages métalliques du patrimoine, Conférence APK - 28 mars 2025, ESTP, Cachan - France

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Hélène de BAYNAST

Coordinatrice de la Chaire HEPHAESTUS

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