Situé dans les Pyrénées Atlantiques sur la RD 933, le pont d’Osserain construit en 1852 passe au-dessus du gave du Saison et comprend trois voûtes surbaissées, pour une longueur totale de 46 mètres.Sous gestion du conseil départemental 64, il posait des problèmes d’écoulement de l’eau et d’inondabilité du secteur.
Instrumenter un pont en maçonnerie avant sa déconstruction
La destruction du pont, inutilisé depuis la construction d’un nouvel ouvrage en aval, a été décidée en 2022 par le département afin de réduire le niveau d’eau de 30 cm lors de crues décennales (qui se produisent désormais plutôt tous les 5 ans). Cette déconstruction a été intégrée à un programme de recherche de l’Irex, Dolmen (2021-2025)[1], en tant que chantier démonstrateur. L’objectif est d’instrumenter ce pont en maçonnerie dans le cadre de deux axes de recherche :
- Fournir un cas d’étude pour affiner les méthodes de calcul, souvent pessimistes pour les ouvrages en maçonnerie, afin de mieux les maîtriser.
- Évaluer l’impact environnemental de la construction de ce type d’ouvrage et comprendre le comportement des structures en maçonnerie pour en optimiser la préservation.
Le Cerema Sud-Ouest et le Cerema Méditerranée ont dirigé le groupe de travail sur l’instrumentation, impliquant plusieurs entreprises.
Divers types d’instrumentation, traditionnels ou innovants, ont été utilisés en octobre 2023, notamment :
Ces instrumentations ont permis un suivi détaillé du comportement de l’ouvrage, de caractériser les phénomènes observés durant le chargement, d’alimenter les calculs et modélisations avec des données expérimentales, et d’avancer sur les techniques de déconstruction et valorisation des matériaux. Les méthodes "innovantes" (corrélation d’images et capture de mouvement notamment) fournissent des informations cohérentes avec celles des méthodes "traditionnelles" (topométrie, inclinométrie), elles offrent davantage de données et permettent un suivi spatialement plus "réparti" des phénomènes [2] (i. Cependant, elles sont plus coûteuses, encore peu matures et parfois plus complexes à exploiter.
Diverses approches ont été employées pour les calculs et la modélisation, allant des méthodes simples en 2D, utilisant un logiciel appelé Voûte, à des modèles 3D plus complexes, mais aussi plus exigeants en temps et en énergie pour leur définition.
Concernant la chaine inclinométrique, l’acquisition des données et leur enregistrement ont été réalisés avec le Système Autonome de Surveillance, conçu par le Cerema, qui s’articule autour d’un récepteur récoltant les données d’appareils émetteurs.
Modélisation du comportement du pont
Les essais de chargement ont été menés progressivement, après l’enlèvement du remblai, avec des blocs de béton de 2,3 tonnes chacun.
La modélisation de l’ouvrage s’est déroulée en deux phases :
- Avant la déconstruction de l’ouvrage : Basée sur des éléments bibliographiques, cette phase a permis de mieux appréhender le comportement de l’ouvrage, de définir le chargement nécessaire pour étudier ce comportement et d’orienter l’instrumentation du pont. La charge de rupture de l’ouvrage a été ainsi estimée entre 900 et 1100 tonnes. De plus, une charge de 188 tonnes, passée à 360 tonnes, a permis d’observer l’apparition de rotules au pied des piles et dans différentes zones de la voûte. Les modèles de calcul ont ainsi été confrontés au chargement réel de l’ouvrage.
- Recalcul et affinage des modèles : Cette phase vise à ajuster les modèles pour les rendre aussi réalistes que possible, en prenant en compte les résultats des instrumentations de la première phase. Un jumeau numérique de l’ouvrage est désormais en construction, et l’analyse du cycle de vie et de la consommation carbone est en cours de réalisation pour fournir des informations sur les impacts de la déconstruction.
Des informations sur le mode d’effondrement du pont ont aussi été récoltées : l’ouvrage complet s’est effondré 1 mn 15 secondes après l’effondrement de la première voûte.
De manière générale, les mécanismes structurels sous chargement appréhendés de prime abord par le calcul [3] se sont effectivement produits et ont été "captés" par l’instrumentation. Toutefois, certains phénomènes enregistrés par plusieurs appareils de mesure et intervenus dans la nuit suivant la dernière phase de chargement restent encore à expliciter (phénomène structurel ou non).
[1] Le Projet national de Recherche DOLMEN a pour objectif d’améliorer les connaissances sur le comportement des ponts en maçonnerie afin de réutiliser cette technique.
[2] Contrairement aux méthodes "traditionnelles", basées sur la mesure localisée d’un phénomène par un capteur, les méthodes "innovantes" offrent une information spatialisée. Ainsi, les techniques de mesures par fibre optique répartie permettent un suivi des déformations en tout point du linéaire de la fibre collée à la structure. Dans le même esprit, la méthode de corrélation d’images permet la détection de mouvement en tout point de l’image et donc de la partie d’ouvrage visée par les caméras.
[3] Création de rotules, déversement de la pile.