Sep
12
2013

Relevé et documentation 3D pour la rénovation de l’église de San Michele Arcangelo

heritage2Avant toute modification architecturale sur des bâtiments historiques, une saisie précise de l’existant doit être réalisée – un domaine d’application idéal pour les scanners laser 3D modernes

L’église de San Michele Arcangelo construite en 1735 se dresse au centre de Borgo di Terzo, près de Bergame en Italie. Sur la façade avant, on pouvait distinguer des fissures marquées sur la maçonnerie, signes de dommages importants du bâtiment. Du fait de son architecture irrégulière, il fallait réaliser sur l’église, comme sur tous les bâtiments historiques, une analyse précise de l’existant, servant de base aux travaux de rénovation.

Il est particulièrement important de disposer de données de mesure précises lorsque l’on intervient sur la statique, elles constituent la base de l’analyse structurelle à l’aide de la méthode des éléments finis (MEF). La numérisation laser 3D convient particulièrement à de tels enregistrements précis de l’existant. Des données tridimensionnelles complètes sont ainsi disponibles rapidement et facilement ; elles pourront être utilisées pour les analyses structurelles à l’aide de logiciels courants. Toutes les données pour la planification CAO de la rénovation sont également disponibles. La numérisation laser est plus précise et plus efficace que les méthodes classiques de mesure. Les appareils sont plus simples à utiliser et permettent une saisie des données sur 360 degrés. La numérisation laser fournit des blocs de données dans lesquels chaque point individuel présente la même précision dans le système de coordonnées tridimensionnel. C’est pourquoi il est possible d’utiliser les nuages de points individuels obtenus, non seulement pour analyser un élément de construction – comme ce serait le cas en utilisant un tachéomètre pour la mesure –, mais également pour saisir automatiquement et simultanément des déformations structurelles d’autres éléments de construction.

Pour remettre en état la statique existante de l’église de Borgo di Terzo, le département d’ingénierie de l’université de Bergame a utilisé un FARO Laser Scanner et a pu ainsi saisir tout l’intérieur du bâtiment en une seule journée. Pour filtrer et interpoler les données numérisées, une approche graphique a été choisie avant la rénovation pour les analyses détaillées. Celle-ci permet d’appliquer des procédés courants en architecture pour l’analyse des bâtiments : par exemple, l’examen systématique des fissures dans la maçonnerie pour représenter les dégâts en projection orthogonale ou une comparaison de la géométrie réelle d’une voûte déformée par son propre poids avec sa géométrie idéale.

Pour exploiter les données numérisées de l’église avec la méthode MEF, il a fallu transformer les nuages de points d’un modèle continu en un modèle numérique. Enfin, des plans de coupe perpendiculaires entre eux et pertinents pour l’examen des dommages ont pu être sélectionnés. Une trame avec des intervalles réguliers de 30 x 30 x 30 cm s’est révélée un bon compromis pour reproduire les parties essentielles de la structure du bâtiment.

Suite à la documentation 3D réalisée avec le FARO Laser Scanner, l’origine des dégâts observés est apparue clairement : à la suite d‘une rénovation précédente, il s’est produit un tassement de la structure en bois du toit. Les tirants d’une boutisse tout comme l’extrados de la voûte reposant sur cette dernière sont touchés. Cela a provoqué une flexion importante et de gros dégâts sur la maçonnerie de la voûte qui se trouve en dessous. L’analyse MEF a permis d’évaluer le tracé actuel de la contrainte dans la voûte et de vérifier ce tracé avec la rénovation prévue. Il en découle que tant les appuis des contreforts que les tirants correspondants doivent être rénovés. En outre, l’arche centrale doit être renforcée par un maillage d’acier et du mortier de chaux. La déformation de la voûte sous charge montre en outre qu’un élément de liaison vers l’extrados de la voûte s’est affaissé, ce qui nécessite le remplacement de ce tirant. En intégrant ces mesures de renforcement dans le modèle MEF de l’existant, on a constaté une amélioration générale de l’ensemble de la structure statique.

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