Résumé
Les travaux de restauration de Notre-Dame de Paris, suite à l’incendie du 15 avril 2019, ont conduit les différentes équipes de chercheurs du Chantier scientifique CNRS/MC Notre-Dame à explorer l’histoire du monument, notamment en remettant au jour l’usage des fers de construction à l’époque gothique. Les travaux de modélisation menés de concert avec les membres du Groupe de Travail « Structure » du Chantier scientifique et MiMeTICS engineering ont permis une reconsidération technique de ce métal au sein des maçonneries de la cathédrale. Ces fers architecturaux, utilisés principalement dans la perspective de liaisonner ou fixer les éléments lithiques entre eux, représentent des composants essentiels à prendre en compte dans la structure des édifices. Cette démarche, qui vient compléter le travail des bureaux d’études techniques à la demande de la maîtrise d’ouvrage, offre un regard supplémentaire sur des structures confrontées à d’importants enjeux patrimoniaux et à de réelles difficultés techniques pour appréhender les phases de confortation et de restauration.L’exemple présenté lors de cette communication porte sur la modélisation numérique des agrafes de la partie sommitale des murs gouttereaux, invisibles avant l'incendie de Notre-Dame de Paris. Ces éléments métalliques viennent constituer une ceinture de fer sur la partie haute de la cathédrale, où la pierre laisse place au bois. La démarche de modélisation a pour but de comprendre le rôle structurel de ces agrafes et s’articule en deux temps. D’abord une approche par éléments finis multiphasiques sans contact sur un Volume Élémentaire Représentatif (VER) est mise en œuvre pour définir les lois de comportement, ainsi que les conditions aux limites et sollicitations. Par la suite, les approches développées sur le VER permettent un passage à un modèle par la méthode des éléments discrets intégrant une loi de contact entre blocs pour traiter les interactions aux interfaces des différents matériaux du modèle (agrafe en fer, scellement en plomb, pierre et joints de mortier).Les travaux sur Notre-Dame de Paris ont servi de précurseur, démontrant que le modèle développé pouvait être réutilisé. Cette approche s’est notamment révélée pertinente pour la restauration de la flèche de la basilique Saint-Michel à Bordeaux, où des éléments en fer sont aussi présents dans la structure de cette partie de l’édifice. Dans cette optique, il est essentiel de poursuivre cette démarche collaborative lors de la restauration de tel monuments historiques.