Le modèle accompagnateur de projet : conception et suivi des grandes infrastructures. (RFGC VOL.1 numéro hors série)

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Cet ouvrage décrit le projet de recherche ARSINOE 3+2 qui introduit les progrès scientifiques des vingt dernières années - réalisés grâce au GRECO Géomatériaux - dans la culture et les réflexes des praticiens du génie civil.
1. Qualification du modèle pour chaque type d'ouvrage Barrages voûtes. Barrage de Kariba, Zimbabwe, Zambie - Barrages en remblais. Barrage d'El Infiernillo, Mexique - Ouvrages souterrains en site difficile. Tunnel de Saint Laurent de Magagnosc, Alpes-Maritimes, France - Ouvrages souterrains à grande profondeur, galeries de mines. Mine d'El Teniente, Chili - Système composé de soutènements. Centre Culturel et des Expositions, Principauté de Monaco - Ouvrages de quais en paroi moulée. Quai en eau profonde du port de Calais, France - Effets de site. Vallée d'Ashigara, Japon et site du barrage voûte de Berke, Turquie 2. Un modèle multidimensionnel : espace, temps, eau L'espace à trois dimensions - Le temps - L'eau 3. Une nouvelle approche des ouvrages, de la conception à la gestion Le modèle accompagnateur de projet (MODAP), un nouvel outil pour la conception de l'ouvrage - Le MODAP, un modèle pour la vie de l'ouvrage Glossaire - Bibliographie

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Date de parution 01 mai 1997
Nombre de visites sur la page 37
EAN13 9782746233683
Langue Français

Informations légales : prix de location à la page 0,024 €. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

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Editions HERMES
vient de paraître
Calcul des ouvrages
généraux de construction
sous la direction de Michel Prat
et avec le concours de
Philippe Bisch, Philippe Mestat, Alain Millard, Gilles Pijaudier-Cabot
La modélisation par éléments finis des ouvrages de génie civil
n'est pas réductible à la connaissance de données liées aux
seuls aspects structuraux et rhéologiques des constructions. Il
faut établir un modèle de fonctionnement d'ouvrage à partir de
composantes corrélées (qui peuvent être simplificatrices) de
structure et de matière.
Il faut mettre en œuvre l'interaction structure-matière qui crée
la spécificité de l'ouvrage : caractérise r un schéma mécanique,
choisir des lois de comportement, spécifier des conditions,
construire un problème discret, adopter des techniques de
résolution, valider une démarche...
Dans cet esprit, Calcul des ouvrages généraux de construction
rappelle les bases numériques de la modélisation et fait le point
sur certaines avancées théoriques (la fissuration, la fiabilité,
etc.). Il produit ensuite un ensemble d'études phénomé­
nologiques, mettant en jeu des comportements fortement
couplés, et présente notamment des modèles de calcul pour
l'analyse des ouvrages de construction : ouvrages en métal,
ouvrages en béton, ouvrages en bois, ouvrages en maçonnerie. Il envisage aussi quelques études
particulières : ouvrages en béton soumis aux effets hydriques et thermiques, ouvrages en béton
soumis aux effets du fluage, ouvrages en béton de fibres métalliques, assemblages.
Sommair e
Notations et symboles utilisés 9. Modélisation des ouvrages en béton armé
Principales unités SI 10.n dess en béton précontraint
Partie I. Bases théoriques de la modélisation 11. Modélisation des ouvrages en bois
1. Introduction à la mécanique des milieux continus 12.n dess en maçonnerie
2. Construction du problème discret Partie 2.2. Quelques applications particulières
3. Lois de comportement et lois de fonctionnement 13. Ouvrages en béton soumis à des effets thermiques
4. Mécanique des milieux fissurés et calcul par et hydriques
éléments finis 14. Ouvrages en béton soumis aux effets du fluage
5. Méthodes et techniques de résolution 15. Une modélisation des ouvrages en béton de fibres
6. Analyse de la fiabilité des structures 16. Assemblages
Partie 2. Modélisation des ouvrages Annexe 1. Notations tensorielles
Partie 2.1. Ouvrages généraux de construction Annexe 2. Rappels de la théorie des probabilités
Annexe 3. Notions sur les éléments distincts 7. Modélisation des ouvrages métalliques
Bibliographie - Index 8.n dess mixtes acier-béton
370 F - broché - 768 pages - 1997- code 585 Le modèle
accompagnateur
de projet Serveu r we b : http://www.editions-hermes.fr
© Editions HERMES , Paris, 1997
Edition s HERMES
14 , rue Lantiez
7501 7 Paris
ISB N 2-86601-613-0
ISS N 1279-5119
Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part, que les
« copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisa­
tion collective » et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illus­
tration, « toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de
l'auteur ou de se s ayants droit ou ayants cause, est illicite » (article L. 122-4).
Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefa­
ço n sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du Code de la propriété
intellectuelle. Le modèle
accompagnateur
de projet
conception et suivi
des grandes infrastructures
Bernard Tardieu
Odile Ozanam
HERMES Note aux lecteurs
Le s travaux présentés dans ce numéro hors série de la Revue Française de Génie
Civil constituent d'abord une thèse construite autour de diverses analyses et
diver s exemples représentatifs, la notion de « modèle accompagnateur de projet
» s'affirmant comme une composante transversale dans le dernier chapitre.
C e numéro hors série est aussi une synthèse. Le lecteur trouvera dans la
bibliographie , les références lui permettant d'accéder aux études qu'il n'est pas
possibl e de reproduire de façon détaillée.
Au-del à des outils et des moyens spécifiques mis en œuvre pour illustrer la
démarch e proposée, ce saut technologique (au sens du Ministère en charge de la
Recherche ) peut probablement, dans son principe, bénéficier à notre
communaut é scientifique et technique. Il vient certainement enrichir le débat
actue l sur la modélisation des ouvrages.
Le Comité de rédaction
d e la Revue Française de Génie Civil
L a traduction anglaise a été réalisée par Alexander J. GREENLAND, traducteur
techniqu e — AlexGreenland@compuserve.com Table des matières
Remerciements 7
Editoriaux — Gilles KIMMERLIN et Pierre LONDE 9
Introduction 13
Préambule6
1. Qualification du modèle pour chaque type d'ouvrage 19
1.1. Barrages voûtes. Barrage de Kariba (Zimbabwe - Zambie) 1
1.2.s en remblais. Barrage d'El Infiernillo (Mexique) 24
1.3. Ouvrages souterrains en site difficile. Tunnel de Saint-Laurent
de Magagnosc (Alpes-Maritimes, France) 2
1.4. Ouvrages souterrains à grande profondeur, galeries de mines.
Mine d'El Teniente (Chili) 33
1.5. Système composé de soutènements. Centre Culturel et des
Expositions (Principauté de Monaco)7
1.6. Ouvrages de quais en paroi moulée. Quai en eau profonde du port
de Calais (Pas-de-Calais, France) 40
1.7. Effets de site. Vallée d'Ashigara (Japon) et site du barrage voûte
de Berke (Turquie)
2. Un modèle multidimensionnel : espace , temps, eau
2.1 . L'espace à trois dimensions7
2.2. Le temps 49
2.3. L'eau 50
3. Une nouvelle approche des ouvrages, de la conception à la gestion 54
3.1. Le modèle accompagnateur de projet (MODAP), un nouvel outil
pour la conception de l'ouvrage
3.2. Le MODAP , un modèle pour la vie de l'ouvrage 5
Glossaire
Bibliographie 61
Figures8 Table of contents
Figure s 68
Acknowledgement s 101
Forewor d by Gilles KIMMERLIN and Pierre LONDE 103
Introduction7
Preliminaries 110
1. Qualification of the model for each type of structure 11
1.1. Arch dams. Kariba dam (Zimbabwe-Zambia)3
1.2. Embankment dams. El Infiernillo dam (Mexico)
1.3. Underground works in difficult terrain. Saint-Laurent de Magagnosc
tunnel (French Alps) 122
1.4. Underground works at depth - Min e workings. El Teniente mine
(Chile)6
1.5. Compound retaining wall system. Cultural and Exhibition Centre
(Principality of Monaco)9
1.6. Diaphragm-wall quay works. Calais harbour deep-water quay
(France) 13
1.7. Site effects. Ashigara valley (lapan) and the Berke arch dam site
(Turkey)
2. A multidimensional model : space, time, and water 13
2.1 . The three spatial dimensions 13
2.2. Time 141
2.3 . Water2
3. A new approach to works, from design to management 146
3.1 . MODel Accompanying a Project (MODAP), a new design tool 14
3.2. MODAP , a lifetime model9
Glossary 15
Bibliography3 Remerciements
L e présent document constitue la synthèse de travaux de recherche pilotés par
Coyn e et Bellier, de 1992 à 1996, dans le cadre du saut technologique nommé
« ARSINOE 3+2 ».
Ce s travaux de recherche ont été soutenus par le Fonds de la Recherche et de la
Technologie du Ministère en charge de la Recherche dans le cadre de la procédure
des « sauts technologiques », décision d'aide n° 92.T.0157.
Ils ont été contrôlés et orientés par un comité de suivi, composé de :
- M. Brachet, directeur du Programme de Recherche Génie Civil (PROGEC) de
1989 à 1992, vice-présidente du Comité d'Orientation de la Recherche en Génie
Civil (CORGEC),
- B. Cambou, chargé de mission auprès du Ministère de l'Education Nationale,
de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche,
- J.-P. Coquand, puis G. Kimmerlin, chargés de mission pour les Sauts
Technologiques à la Direction Générale de la Recherche et de la Technologie du
Ministèr e de l'Education Nationale, de l'Enseignement Supérieur et de la
Recherche,
- A. Lebreton, ingénieur général des Ponts et Chaussées, chargé de mission au
Service Technique de l'Energie Electrique et des Grands Barrages au Ministère de
l'Industrie et du Commerce Extérieur, secrétaire du Comité Technique Permanent
des Barrages,
- P. Londe, expert international, président honoraire de la Commission
International e des Grands Barrages, membre du Comité d'Application de
l'Académi e des Sciences.
Nou s avons apprécié les échanges de vue avec chacun d'eux et nous les remercions
pour leurs remarques critiques et constructives qu'ils nous ont prodiguées au cours
des réunions régulières de ce comité ainsi que pour leurs encouragements au cours
de la phase finale de ce projet.
L'ensembl e de ces travaux a été réalisé en collaboration avec le Laboratoire Central
de s Ponts et Chaussées, le Laboratoire de Mécanique des Sols, Structures et
Matériau x de l'Ecole Centrale de Paris, le bureau d'études offshore Géodia et
surtout avec les Maîtres d'Ouvrages des ouvrages étudiés.
Nou s remercions les Maîtres d'Ouvrages suivants pour leur fructueuse
collaboration :
- Zambezi River Authority, pour le barrage de Kariba au Zimbabwe,
- le Département des Travaux Publics de la Principauté de Monaco, pour la
grande fouille du Centre Culturel et des Expositions de Monaco,
- le Conseil Général des Alpes-Maritimes, pour le tunnel de Saint Laurent de
Magagnosc , 8 Revue française de génie civil. Volume 1 - numéro hors série/1997
- Corporaciôn Nacional del Cobre de Chile (CODELCO Chile), pour la mine
d'E l Teniente au Chili,
- le Service Maritime de Boulogne-Calais et le Service Technique Central des
Ports Maritimes et des Voies Navigables, pour le quai en eau profonde du port de
Calais .
Ce s Maîtres d'ouvrage ont accepté de mettre à la disposition de l'équipe de
recherch e toutes les informations dont celle-ci avait besoin et, en particulier, les
résultats d'auscultation obtenus sur les ouvrages, qui ressortent de leur autorité, ou
don t ils sont les dépositaires.
L'étud e du barrage d'El Infiernillo a été réalisée dans le cadre de deux ateliers
internationaux de comparaison des codes de calcul (benchmark) organisés en 1992
e t 1994 par le Comité ad hoc sur les méthodes de calcul des barrages de la
Commissio n Internationale des Grands Barrages. Ces ateliers ont été l'occasion
d'un e fructueuse collaboration avec l'ISMES.
Nombreu x sont ceux qui ont participé à ce travail de recherche au cours de ces
quatr e années :
- le professeur D. Aubry et son équipe de recherche de l'Ecole Centrale de Paris,
e n particulier, D. Clouteau et A. Modaressi,
- le professeur O. Coussy, du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées,
- P. Vergobbi et H. Dendani de Géodia,
- et, au sein de Coyne et Bellier, S. Baghery, A. Carrère, J.-C. Casteigts,
G . Chen, G. Colombet, N. Corre, B. Fauchet, B. Goguel, F. Lacroix, C. Vibert,
H . Zghal,
- et toutes les personnes de Coyne et Bellier, qui ont assuré les travaux de mise
e n forme et de reproduction des rapports et des figures.
E n plus de la charge des affaires qu'ils avaient à mener, les ingénieurs de Coyne et
Bellier et de Géodia ont su convaincre leurs clients d'entreprendre ces recherches,
leur transmettre leur passion d'une meilleure compréhension des phénomènes du
géni e civil, accepter la confrontation de leur modèle et de la réalité patiemment
mesurée , en toute transparence vis-à-vis de leurs clients et des autres équipes qui
travaillaient en parallèle avec eux. C'est grâce à eux que le travail de synthèse a été
si riche, d'abord pour eux-mêmes, et, ensuite, pour le document qu'ils ont produit.
F. Lacroix et B. Fauchet ont, en outre, joué un rôle moteur dans l'animation du
projet et ils ont largement contribué à l'élaboration de la synthèse des travaux.
Nou s tenons aussi à remercier plus particulièrement P. Londe et G. Kimmerlin, qui
ont accepté de rédiger l'éditorial de cet ouvrage, malgré leur emploi du temps très
chargé .
Enfin , toute notre reconnaissance va à Madame Brachet. Tout au long de cette
recherche , elle nous a apporté son aide et ses encouragements. Ses remarques
critique s ont toujours été utiles et enrichissantes. Ce travail de recherche a pu
abouti r sous la forme du présent ouvrage en grande partie grâce à son soutien
permanent . Editorial
L e projet ARSINOE 3+2 a été conduit par Coyne et Bellier dans le cadre de la
procédur e des sauts technologiques du ministère de l'Education Nationale, de
l'Enseignemen t Supérieur et de la Recherche. Cette procédure dite d'initiative
industrielle vise à soutenir les projets de recherche finalisée présentant une rupture
technologique et/ou méthodologique forte.
Couvrant une durée de quatre années, et doté d'une subvention de six millions de
francs, ARSINOE 3+2 a introduit la démarche semi-prédictive dans un domaine de
la connaissance jusqu'alors régi par des règles semi-empiriques et où les progrès
étaient, par nature, de type incrémentaux.
L a complexité du milieu naturel se prête mal à la caractérisation et à la
modélisation, surtout pour les ouvrages de génie civil, souvent mégascopiques. Par
exemple , comment gérer les changements d'échelles lorsque les perméabilités sont
mesurées sur éprouvettes en laboratoire et lorsque la blocométrie d'un barrage poids
est métrique ?
L e grand mérite de ce projet, remarquablement piloté par Coyne et Bellier, est
d'avoir su montrer que la voie de la simulation semi-prédictive du comportement
d'un ouvrage complexe devait associer, avec un sens maîtrisé de la physique,
plusieurs types de modèles (analytique, aux éléments finis, aux différences finies...)
c e qui conduit naturellement à une réflexion utile sur le mythe du modèle
généraliste.
Outre un outil prédictif et évolutif devant permettre au génie civil d'aborder les
même s niveaux de conceptualisation et de qualité de restitution du réel que ceux de
l'industrie du pétrole, le programme ARSINOE 3+2 offre un concept novateur de
suivi interactif d'ouvrages, qui se décline aussi bien en termes de sûreté, pour le
maître d'ouvrage, que de services rémunérés, facteur de lissage du chiffre d'affaires,
pour le bureau d'études.
Gilles KlMMERLIN
Chargé des Sauts Technologiques,
Direction Générale de la Recherche et de la Technologie
Ministère de l'Education Nationale,
de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche 10 Revue française de génie civil. Volume 1 - numéro hors série/1997
C'est sans doute dans le domaine de la modélisation numérique que l'évolution des
techniques de l'ingénieur est la plus marquée. Les grands ouvrages de génie civil
n'échappen t pas à cette évolution. La complexité des structures et des matériaux
peu t être prise en compte là où les modèles simplistes du passé se contentaient
d'approximations dont les inévitables distorsions ne pouvaient pas être correctement
évaluées . Grâce aux nouvelles connaissances scientifiques et grâce aux codes de
calcul s associés, on peut aujourd'hui tenir compte du comportement réel des
géomatériaux , en traitant les problèmes de conception, de construction et de
maintenanc e dans les trois dimensions de l'espace, auxquelles il convient d'ajouter
deu x dimensions significatives : le temps et l'eau.
U n saut scientifique a donc été accompli mais il restait à le transformer en saut
technologique , par son introduction dans la culture et les réflexes des praticiens.
Pou r cela une équipe d'ingénieurs, armée des connaissances théoriques acquises au
cour s des dix dernières années par des chercheurs de haut niveau, a été chargée d'en
assure r la transmission auprès de la communauté du génie civil. C'était l'objet
premie r du saut technologique ARSINOE 3+2, qui a mené à bien la justification et
la qualification de logiciels validés pour le calcul d'ouvrages réels variés : barrages
voûtes , barrages en remblai, parois moulées, tunnels, mines, murs de quai.
Mai s ARSINOE 3+2 a fait plus. Au-delà des progrès accomplis dans la
compréhensio n des thèmes abordés, la mission a fait une avancée capitale en
proposant un concept nouveau, directement issu de sa méthodologie. Il s'agit de la
création, pour chaque ouvrage, d'un modèle associé conçu pour l'accompagner tout
au long de sa vie, depuis sa conception jusqu'à l'apparition du vieillissement. Ce
modèle accompagnateur de projet doit se distinguer des modèles mathématiques
habituels par sa faculté d'évolutivité.
E n effet, l'ouvrage est projeté à l'origine à partir de données fournies par les études
préliminaire s et les reconnaissances du site, qui sont toujours imparfaitement
connue s et entachées de nombreuses incertitudes. Le modèle accompagnateur de
projet est conçu de sorte que progressivement, au cours des phases successives de la
vi e de l'ouvrage, les valeurs réelles des paramètres déduits du comportement
puissent être introduites dans le modèle. C e dernier est éduqué à la manière d'un être
qu i fait l'apprentissage de la vie. Il est évident qu'un modèle trop fruste, qui ne
traduirai t pas la complexité des comportements, ne se prêterait pas à une telle
adaptation . Inversement un modèle qui se voudrait complet et universel, en
s'efforçant d'incorporer tous les mécanismes inimaginables, serait trop lourd pour
être malléable. Un bon modèle d'accompagnement doit pouvoir représenter toute
l'histoire de l'ouvrage en assimilant au fur et à mesure les résultats de l'observation
et de l'auscultation. Il est probable que dans la majorité des cas le modèle évoluera
vers une complexité croissante, mais une complexité qui, loin d'être arbitraire et
difficile à maîtriser, sera parfaitement adaptée et capable d'assurer la véritable
sécurité à long terme. On est loin de l'habitude trop souvent constatée de calculs,
réalisés une fois pour toutes au bureau d'études, et classés dès que l'ouvrage est
terminé . Le modèle accompagnateur de projet 11
O n voit là le rôle fondamental que joue l'auscultation, puisque d'elle dépend, en
définitive, la pertinence du modèle d'accompagnement. Il faut que ce dernier l'ait
intégrée dans sa conception même, de façon à définir quelles quantités mesurer, où
les mesurer, avec quelle fréquence. Le modèle doit aussi pouvoir être modifié en
fonction des observations faites sur l'ouvrage, observations ayant pu échapper aux
mesures, telles une fissuration ou une venue d'eau inattendues.
L a qualification des modèles étudiés par ARSINOE 3+2 a non seulement établi leur
adéquation aux comportements observés, mais aussi dégagé parmi les nombreux
paramètre s ceux qui sont significatifs. Dans beaucoup de calculs les projeteurs
compliquent l'exploitation des modèles par l'introduction de paramètres qui n'ont en
réalité aucun poids et qu'on pourrait avantageusement négliger, ou auxquels on
pourrait donner des valeurs constantes approximatives. Ces paramètres, une fois
identifiés grâce à l'analyse de sensibilité rendue aisée par l'ordinateur, peuvent ne
faire l'objet d'aucune mesure de laboratoire ou de terrain. Un effort est encore
nécessaire pour qu'une telle attitude soit admise par la profession car il s'agit pour
beaucoup d'un réel changement de mentalité.
Au total ARSINO E 3+2 propose aux acteurs du génie civil l'adoption d'une nouvelle
attitude vis-à-vis des modèles, qui devront être évolutifs de façon à accompagner
l'ouvrag e tout au long de sa vie et qui devront permettre l'identification des
paramètres lourds. Ce saut technologique pourrait être intitulé : du bon usage des
modèles numériques.
Il ne suffit pas qu'une innovation soit bonne pour qu'elle s'impose. Il faut aussi la
faire connaître. Il est très significatif que l'équipe d'ARSINOE 3+2 ait réuni des
bureau x d'études, des laboratoires, des maîtres d'ouvrage, c'est-à-dire des
représentants des principales catégories d'acteurs du génie civil. Mais il reste à
convaincre beaucoup d'autres personnes à l'extérieur du groupe. En particulier, il est
indispensable de toucher les experts qui conseillent nombre de maîtres d'ouvrage, et
qui jouent souvent un rôle déterminant dans la conduite des grands projets dans le
mond e entier. L'enjeu est considérable, d'abord pour les maîtres d'ouvrage
euxmêmes , pour l'ingénierie associée et, par effet d'entraînement, pour les entreprises
de travaux publics.
Pour terminer il faut féliciter les équipes nombreuses et éminentes associées dans
cett e mission sous la direction de Coyne et Bellier. Il a été demandé à tous
beaucoup de réflexion et un effort soutenu, sans relâche, pendant plus de quatre
années . Les résultats sont remarquables et innovants. Une mention finale doit
revenir au ministère chargé de la recherche, et tout particulièrement à Madame
M. Brachet, qui a eu la clairvoyance en 1991 de lancer une opération pleine de sens
pour la profession.
Pierre LONDE
Expert international, membre du CORGEC
membr e du Comité des Applications de l'Académie des Sciences Introduction
Quan d un médecin ausculte un corps, il interprète ce qu'il voit et ce qu'il palpe sous
ses doigts en fonction de l'anatomie et de la physiologie qu'il a apprises. Galien,
médecin grec, avait basé son anatomie sur la dissection de porcs, de vaches et de
singes, car il était interdit de disséquer des hommes. Le Moyen Age maintient cet
interdit. La médecine ne peut pas progresser, en fait elle régresse. Ce sont les artistes
qui transgressent la règle et d'abord Léonard de Vinci qui veut connaître la structure
interne du corps et même son fonctionnement (pour mieux le représenter et donner
de la vie à son œuvre). Vesale, le premier, en 1537, fait une autopsie médicale à
Padou e et rejoint les observations faites par Ambroise Paré sur les champs de
bataille. Le De corporis humani fabrica est publié en 1543, l'année où Copernic
publie le De Revolutionibus orbium Coelestium libri VI. Trois siècles plus tard, à la
e
fin du XVIII siècle, les médecins passent du modèle descriptif au modèle
physiologique, celui qui explique le fonctionnement de l'organisme. La médecine n'a
vraimen t progressé qu'à chaque fois qu'elle a su ou osé progresser dans la
modélisation du corps humain qui guide son auscultation et son diagnostic.
La cosmologie nous donne un autre exemple de l'interaction entre l'observation et le
modèle et du progrès cognitif associé.
Heraclite, vers 500 avant J.-C , et Aristarque, vers 250 avant J.-C, imaginent le
premier modèle cosmologique héliocentrique. Malgré cela en 150 après J.-C, soit
quatre siècles plus tard, Ptolémée officialise un modèle géocentrique fait de cercles
et d'épicycles qui reproduit - moyennement bien - l'ensemble du mouvement des
planètes et des étoiles. Pendant 1 50 0 ans, malgré ce qu'avait dit Heraclite et
Aristarque, la science officielle impose que la terre ne tourne pas autour du soleil et
soit le centre de l'univers. Il faut la clairvoyance du moine Copernic, les
observations de Tycho Brahe et Galilée, le génie de Kepler pour remettre le soleil à
sa place, au centre ou plutôt au foyer de la lumineuse ellipse qui prend son sens
physiqu e avec Kepler. Les Grecs étaient convaincus que le cercle est parfait —
divin — , l'épicycle célèbre le culte du cercle alors que l'ellipse qu'ils connaissaient
pourtant parfaitement n'était pas digne de régler l'univers... Le modèle de Ptolémée
est apparemment une merveille d'intelligence, il est pourtant faux et servile.
La modélisation est cet art de la simplification qui permet aux ingénieurs de prévoir
le comportement de ce qui est trop complexe pour être appréhendé complètement.
O r les ouvrages de génie civil ont un comportement complexe. Ceci est dû
essentiellement au fait qu'ils sont ancrés dans le milieu naturel. Ils y sont bien sûr
par leurs fondations dans le substratum géologique mais aussi par les actions qu'ils
subissent — eau, vent, séisme, etc. — et par les matériaux qui les constituent. Leur
complexité vient encore de leur grande durée de vie qui ne peut s'analyser hors du
temps : chaqu e ouvrage a une longue histoire et les vieux ouvrages ne sont pas ceux
qui méritent le moins de soin. 14 Revue française de génie civil. Volume 1 - numéro hors série/1997
D e la mêm e façon que pour la physiologie ou la cosmologie, nous pourrions résumer
l'histoire des modèles des architectes/ingénieurs depuis les premières audaces
chinoises , babyloniennes et égyptiennes, il y a 3 000 ans, jusqu'à nos jours. La
découvert e des notions de pression, puis de contrainte, la mesure de la résistance des
matériaux , less de force et d'analyse statique se sont traduites dans la réalité
pa r des ouvrages plus légers, plus efficaces, avec des coûts de construction moins
élevés . Mais, faute d'une compréhension suffisante des phénomènes, les modèles
étaient trop simples pour permettre l'extrapolation et seules les ruptures d'ouvrages
indiquaient les limites autorisées.
Et voilà qu'en une génération, les progrès de la mécanique théorique, de l'analyse
numériqu e et de l'informatique ont donné naissance à des modèles qui permettent de
tenir compte, d'une part, de la forme réelle des ouvrages dans les trois dimensions de
l'espace et, d'autre part, de mécanismes de comportement qui jusqu'à présent étaient
connu s des experts mais n'étaient pas représentés par les modèles.
Dan s une phase de transition, beaucoup sont tentés de penser qu'un modèle simple
utilisé par un ingénieur expérimenté est plus rassurant qu'un modèle complexe
exploit é par quelqu'un dont on n'est pas sûr qu'il aurait le sens de la pratique et la
conscienc e de ce qu'il cherche à montrer. Mais alors comment progresser ?
Arsino é est le nom d'une reine de la vallée du Nil. La légende dit qu'un jour,
abandonnan t la culture nilotique, elle partit avec son peuple vers l'ouest à travers le
déser t jusqu'à trouver un nouveau fleuve, le Niger, où elle fonda une nouvelle
civilisation.
Aprè s quinze ans de recherche fructueuse dans le domaine des géomatériaux
[DA R 89] [DAR 95], le temps est venu d'introduire les progrès établis par ces
recherche s dans la pratique de la conception et de la construction des grands
ouvrage s de Génie Civil. Or ceux-ci sont particulièrement difficiles à concevoir
lorsqu e l'interaction entre la structure bâtie et la fondation, ou l'environnement
naturel en général, est très forte.
Les matériaux naturels — le rocher, les différents types de sol — sont comme on les
trouv e là où on les trouve. Ils ont leur histoire géologique, leur état de contraintes
actuel, leur densité, leur teneur en eau, etc. En les excavant, en les renforçant, en les
mettan t en remblai mécaniquement, en les chargeant progressivement par le poids
de s terres et les charges de service ou en les déchargeant dans le cas des tunnels et
de s excavations, on leur fait subir une histoire complexe qui prolonge leur histoire
antérieure . Entre les essais de laboratoire, les essais in situ, les calculs de
dimensionnemen t et les spécifications de construction, il y a de grands espaces
incertains que seule l'expérience de l'ingénieur permet de franchir.