La Fondation Grenoble INP vient de lancer une nouvelle chaire d’enseignement et de recherche, Medelia, dont l’objectif est d’améliorer la durabilité et la sûreté des ouvrages hydrauliques.
D’une durée initiale de 4 ans, elle bénéficie du mécénat d’Artelia au profit de sa filiale Spretec, bureau d’études renommé dans le calcul des structures. La chaire est portée conjointement par Julien Baroth, chercheur au 3SR*, laboratoire de Mécanique des Solides pour l’ingénierie des structures, ouvrages et des matériaux, et Rafael Estevez, chercheur au SIMaP, laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés.
La chaire focalisera son activité sur l’étude des organes de vantellerie (portes d’écluses, vannes) d’ouvrages d’ingénierie hors-norme (centrales hydrauliques, barrages…). Ces organes, parties mobiles soumises à des efforts et contraintes très importantes (poussées de centaines de tonnes), présentent parfois des signes de fatigue importants. Le changement climatique apporte des variations importantes des niveaux d’eau (crues, sécheresses). Par ailleurs de nouveaux modes d’exploitation des barrages (régulation des réseaux électriques) ont aussi des impacts sur la tenue en fatigue de ces organes hydrauliques.
Afin d’enrichir les modèles utilisés par Spretec de prévision de la durée de vie résiduelle des ouvrages, les chercheurs travailleront sur de nouvelles méthodes de calcul en fatigue et en mécanique de la rupture. Ils étudieront notamment une voie de développement, le calcul en fatigue probabiliste, dont le principe est d’enrichir le calcul en fatigue en prenant en compte la variabilité des matériaux, des chargements, des qualités de fabrication, de la corrosion... Une autre voie de développement sera de réaliser des calculs déterministes de propagation de fissure sur des assemblages mécanosoudés des portes écluses.
Les nouvelles méthodes de calcul permettront de réaliser des estimations d’endommagement et de durée de vie plus précises. Les gestionnaires d’ouvrage pourront ainsi mieux choisir entre différents scénarii : prolongement de la durée de vie à l’identique, réparations, renforcements, ou remplacement complet. Les enjeux financiers sont très importants, compte tenu des coûts de fabrication, de chantier et des pertes d’exploitation durant les arrêts.
« Selon la règlementation en vigueur, les modèles utilisés permettent par exemple de vérifier en tous points de la structure que la résistance du matériau est supérieure à la sollicitation, mais sans prendre clairement en compte la variabilité des matériaux et des chargements, ni les éventuels défauts ou autres effets du vieillissement présents dans la structure », précise Julien Baroth.
« Spretec a fait appel à nous car nous disposons de méthodes de calcul avancées, que nous avons accès à des données descriptives et des retours d’expériences dans la littérature scientifique, ce qui est particulièrement rare et précieux pour les ouvrages d’art du génie civil. Nous aiderons Spretec en allant par exemple chercher des données et des résultats d’essais dans des laboratoires du monde entier, et en utilisant des méthodes probabilistes fondées non pas sur des valeurs fixes, mais sur des valeurs de moyennes d’écart types, voire de distributions, estimés sur la base d’autres travaux », ajoute Rafaël Estevez.
