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Category 4: Special Projects
Etude de Stabilité du Choeur de la Collégiale Saint-Denis - Liège, Belgique
Dans le cadre d’un projet de construction, il a été
demandé aux étudiants d’étudier la stabilité du chœur
de la collégiale, c’est-à-dire des fondations, des
colonnes et des voûtes car des désordres structurels
ont été constatés (fissures, chutes de morceaux
de stucs, déplacements importants de parties de la
charpente …).
Examen des désordres
Un élément de décoration en stuc appartenant à la
rosace du chœur est récemment tombé. Ce type
d’élément était un témoin placé par les bâtisseurs de
cathédrales pour signaler tout mouvement structurel, il
était donc important d’identifier si le système structurel
présentait un risque de ruine ou non.
Les autres désordres visibles dans les voutes ou
colonnes étaient :
• La présence de fissures dans les voûtes ;
• Le mauvais état de certains plombs maintenant les
vitraux ;
• La présence d’une fissure horizontale dans deux
colonnes.
Au niveau de la charpente du toit, les désordres
suivants ont été constatés :
• Des chevilles sorties de leurs gonds ;
• Une rupture au niveau des fixations tenon- mortaise
de la croix de Saint-André coté droit ;
• Un jour du côté droit et aucun jour du côté gauche, à
l’endroit de la jonction avec la nef.
Hypothèse
L’examen de l’historique des transformations subies
par l’édifice a permis d’identifier un problème possible :
lors de la transformation du chœur d’origine romane en
chœur gothique, deux colonnes ont été positionnées
hors des fondations d’origine. La fondation d’origine
ayant tassé pendant 300 ans, un tassement différentiel
au niveau de ces deux colonnes était une hypothèse à
vérifier.
Etude
La partie la plus hardue du travail a consisté à
modéliser la géométrie des voutes situées au dessus du
chœur par des éléments coques.
Les colonnes ont été modélisées par des éléments
1D de type poutre. Les murs et contreforts ont été
modélisés par des voiles 2D. Les appuis ont été
considérés comme des rotules en pied de colonne,
excepté sous les deux colonnes suspectées d’avoir
tassé où des appuis à ressort ont été placés pour
permettre un déplacement imposé.
L’analyse des résultats après tassement des deux
colonnes montre qu’effectivement le moment est
maximum dans les colonnes là où les fissures sont
constatées et que les contraintes dans les voutes sont
maximales là où le témoin de stuc s’est détaché.
Conclusion
Cette étude reste bien sûr un travail d’étudiants, réalisé
pendant un temps très court (l’équivalent de 2 jours
de travail) et les résultats mériteraient d’être vérifiés
ou confirmés par des professionnels, mais l’utilisation
de Scia Engineer a cependant permis de simuler un
comportement qui pourrait expliquer certains désordres
constatés sur la structure réelle et a permis aux
étudiants de se rendre compte de l’utilité d’un tel outil.
Software: Scia Engineer
