Installation des Cordes Optiques et des inclinomètres sur les arcs-boutants © Copyright OSMOS Group SA
OSMOS Group, engagé dans la surveillance de nombreux monuments historiques, a été sollicité par les ACMH, chargés de la maîtrise d’œuvre, et par la DRAC Ile-de-France, chargée de la maîtrise d’ouvrage jusqu’à la création, le 1er décembre 2019, de l’établissement public chargé de la conservation et de la restauration de la cathédrale Notre-Dame de Paris, pour apporter son expertise sur l’évolution de la structure de la cathédrale sinistrée. Plusieurs solutions basées sur un dispositif sur mesure de plus de 140 capteurs et des traitements mathématiques de leurs données ont été mises en œuvre pour assurer la surveillance en continu et en temps réel des zones sensibles de l’édifice. Avec en perspective la phase de restauration de la cathédrale, les analyses d’OSMOS ont pour vocation d’apporter une assistance technique avancée aux ACMH et à l’établissement public, maître d’ouvrage.
Lundi 15 avril 2019, un incendie a ravagé la cathédrale Notre-Dame de Paris, détruisant notamment le toit, la charpente, la flèche et une partie des voûtes. Depuis, des doutes subsistent sur la stabilité de l’édifice, fortement affecté lors du sinistre. C’est dans ce contexte d’urgence impérieuse qu’OSMOS a été missionné pour placer sous surveillance continue les parties fragilisées de la cathédrale, à peine une semaine après la catastrophe.
Des solutions sur mesure pour maitriser les risques structurels et assurer une sécurité optimale sur le chantier de sécurisation et de consolidation de Notre-Dame
Il a fallu à l’équipe d’OSMOS être réactive et répondre à des enjeux divers. En concertation avec la maitrise d’ouvrage, plusieurs dispositifs de monitoring OSMOS ont été définis selon les interrogations que portait le client sur les mouvements des structures les plus sensibles (voûtes, arcs-boutants, murs gouttereaux et échafaudage sinistré). Des systèmes d’alertes automatiques ont également été mis en place afin de prévenir les équipes présentes sur le chantier et la maitrise d’œuvre en cas de comportement anormal de la structure. Le déploiement des dispositifs OSMOS a permis d’assurer la mise en sécurité du chantier et ainsi d’entamer, en toute sureté, la phase de consolidation de l’édifice.
Le modèle d’OSMOS repose sur la maitrise de l’intégralité de la chaine de valeur : de l’identification du besoin jusqu’à l’analyse des données et l’aide à l’expertise. Dans le cas du chantier de sécurisation de la cathédrale Notre-Dame de Paris, combiner les compétences a permis de proposer une prestation parfaitement adaptée aux enjeux. Ce projet a donc été l’occasion de mobiliser tous les métiers présents au sein d’OSMOS : du département de Recherche et Développement des dispositifs au service d’installation, en passant par l’équipe d’ingénieurs spécialisés en mécanique des structures mais aussi la direction scientifique, dédiée à la conception d’algorithmes de traitement de données. Afin d’accompagner au mieux le client et de renforcer la disponibilité des équipes, des mesures exceptionnelles ont également été prises, notamment avec la mise en place d’astreintes et de vacations sur site.
Tout au long du chantier, les instrumentations se sont multipliées. OSMOS poursuit ses actions sur Notre-Dame et participe également à une étape importante : la surveillance pendant le démontage de l’échafaudage sinistré. Son rôle consiste à surveiller en temps réel la stabilité de l’ouvrage et de vérifier la nouvelle répartition des charges sur les structures en place. De la même façon que les parties sensibles de la cathédrale, un système d’alertes automatiques a été couplé au dispositif de monitoring installé sur l’échafaudage. Tout mouvement important de l’ouvrage métallique est signalé aux équipes du chantier, à la maîtrise d’œuvre ainsi qu’aux ingénieurs OSMOS, afin d’assurer une sécurité maximale des intervenants avant et pendant les opérations de démontage.
De la sécurisation du chantier vers l’aide à l’expertise : quand le SHM permet d’accompagner la maitrise d’ouvrage dans la préservation du patrimoine ancien
Depuis août 2020 s’opère une évolution progressive de la phase de sécurisation de l’édifice vers une phase d’aide à l’expertise. L’accumulation des données et leur traitement grâce aux outils d’analyses dédiés permettent déjà d’obtenir des informations pertinentes sur le comportement mécanique résiduel de la cathédrale. Ces analyses seront exploitées par la maîtrise d’ouvrage et la maitrise d’œuvre dans la projection des travaux de restauration de Notre-Dame.
Dans cette même optique, OSMOS se prépare à mettre en œuvre une nouvelle prestation d’ingénierie visant à analyser le comportement vibratoire de la structure de la cathédrale, sous l’effet des sollicitations externes répétées, notamment le vent, la circulation routière mais aussi le déclenchement des cloches. Cette expertise va nécessiter une méthodologie d’analyse vibratoire spécifique et l’utilisation d’un algorithme mathématique dédié, développé par la direction scientifique d’OSMOS, et éprouvé sur d’autres applications, notamment les immeubles de grande hauteur en région sismique. L’instrumentation des beffrois et de la nef de Notre-Dame permettra d’identifier les modes et les fréquences propres, avec pour objectif final de reconstituer la déformée modale complète de la structure. En d’autres termes, il s’agit de caractériser le comportement mécanique de la cathédrale soumises aux vibrations. Cette nouvelle étape du projet est un pas supplémentaire dans la recherche sur la mécanique des structures de patrimoine ancien.
Les données et résultats d’analyse constituent un historique précieux sur l’état du bâti et les avancées du chantier de reconstruction de la cathédrale. Afin de transmettre cette connaissance approfondie de l’édifice aux générations futures, OSMOS met à disposition du CNRS toutes ses données, analyses, photos et documents liés au projet. C’est une grande satisfaction pour l’entreprise de voir son travail ainsi mis au service de la Recherche et utilisé en tant que témoignage historique du chantier de restauration de Notre-Dame de Paris.