Alan Jalil — Enseignement — alan.jalil@estp.fr

Pathologies des structures et des fondations

Le cours sur les pathologies traite de la dégradation différée des ouvrages — c'est-à-dire de toutes les façons dont une structure, conçue et construite correctement à l'origine, peut perdre progressivement ses performances par effet du temps, de l'environnement, ou de phénomènes sol-structure non anticipés. La pathologie structurelle est moins glamour que le calcul aux séismes ou la vibration éolienne — c'est aussi celle qui coûte le plus à la société sur la durée de vie d'un ouvrage. En France, le coût des sinistres bâtiment dépasse 1 Mrd €/an rien que pour le retrait-gonflement des argiles, sans compter la corrosion, la carbonatation, et le vieillissement chimique du béton.

Séquençage du cours — 5 modules disponibles + 3 à venir

Le cours est structuré en 5 blocs thématiques qui suivent la progression naturelle d'un ingénieur structure confronté à un ouvrage existant : (1) la matière elle-même (béton, ses retraits internes), (2) le couple matériau-environnement (corrosion, RAG, gel-dégel), (3) le couple structure-fondation (RGA, tassements), (4) les pathologies aciers et bois, (5) les stratégies de réparation. Les modules sont conçus avec animations interactives EC2/EC7 et études de cas réels (pont Morandi, Champlain Towers, Tour de Pise, sécheresse 2003).

Bloc 1 — Pathologies internes du béton

Module 1 — Bloc 1

Retrait empêché et fissuration différée du béton

Retrait endogène et de dessiccation EC2 §3.1.4, fluage Trost-Bažant, fenêtre critique 7-90 jours, déclenchement de la fissuration quand σ_induit ≥ f_ctm(t).

ε_cs(t), ε_ca, ε_cd, fluage, Trost-Bažant, Bissonnette-Aïtcin

Module 2 — Bloc 1

Carbonatation du béton et corrosion des armatures

Loi de Fick x_c(t) = K·√t, modèle Tuutti (amorce + propagation), perte de section et éclatement enrobage, cas pont Morandi et Champlain Towers.

x_c(t), Fick, Tuutti, i_corr, phénolphtaléine, XC1-XC4

Module 3 — Bloc 1

RAG, DEF et gel-dégel — pathologies internes du béton

Trois pathologies indépendantes des armatures avec signatures visuelles caractéristiques : faïençage RAG, fissures parallèles DEF, écaillage gel-dégel.

RAG, DEF, gel, ettringite, smectite, map cracking

Bloc 2 — Pathologies sol-structure

Module 4 — Bloc 2

Retrait-Gonflement des Argiles (RGA)

60 % des sinistres en maison individuelle France, 1 Mrd €/an. Mécanisme smectite, effet arbre, sécheresse 2003/2018/2022, loi ELAN, solutions micropieux et résines.

smectite, BRGM, ELAN 2018, micropieux, Uretek®

Module 5 — Bloc 2

Tassements différentiels — distorsion angulaire

5 scénarios classiques : sol hétérogène, contraste de charges, fouille adjacente, rabattement de nappe, voisin lourd. Critère EC7 β < 1/500, Tour de Pise.

β = Δs/L, EC7, Boussinesq, Terzaghi, Tour de Pise

Bloc 3 — Pathologies aciers et bois (à venir)

Module 6 — Bloc 3

Fatigue des aciers et ouvrages d'art métalliques

Courbes de Wöhler, EC3 §3.5, fatigue à amplitude variable (Palmgren-Miner), inspection magnétoscopique, cas du pont I-35W Minneapolis (2007).

Wöhler, Miner, S-N, ΔK_th, I-35W

Module 7 — Bloc 3

Pourrissement, attaques fongiques et termites du bois

Classe d'humidité 1-5 EC5, mérule, capricorne, termites Reticulitermes, traitements préservatifs CTBA, diagnostic résistographe.

mérule, capricorne, EC5, CTBA, résistographe

Bloc 4 — Stratégies de réparation et renforcement (à venir)

Module 8 — Bloc 4

Renforcements FRP, chemisages béton, micropieux

Lamelles carbone collées (CFRP), tissus aramide, chemisage béton armé périphérique, micropieux IM/RR/RT, mesure de potentiel de corrosion, calculs avant/après.

CFRP, AFRP, chemisage, micropieux, NF P94-262

Vue d'ensemble — Pathologies par localisation

Élément	Pathologies dominantes	Module
Béton armé en milieu sec (intérieur)	Retrait empêché, carbonatation lente	M1, M2
Béton armé en zone marine (XS1-3)	Corrosion par chlorures (accélérée)	M2
Massifs et barrages	RAG, DEF, retrait thermique	M1, M3
Routes alpines et ouvrages haute montagne	Gel-dégel, sels de déverglaçage	M3
Maisons individuelles sur sol argileux	RGA, fissures en escalier	M4
Bâtiments anciens en zone urbaine dense	Tassements liés voisinage	M5
Ponts métalliques anciens	Fatigue, corrosion structurelle	M6 (à venir)
Charpentes traditionnelles	Pourrissement, attaques fongiques	M7 (à venir)

Quelques chiffres-clés

Pathologie	Coût annuel France	Cas marquant
RGA	~ 1 Mrd €/an	250 000 maisons sinistrées (sécheresse 2003)
Corrosion armatures	~ 400 M€/an	Pont Morandi (Gênes, 14 août 2018, 43 morts)
Fissuration béton	~ 200 M€/an	Tour Pleyel, IGH des années 60
RAG / DEF	~ 100 M€/an	Barrage de Chambon (Isère), pont d'Auzances
Tassements différentiels	~ 80 M€/an	Tour de Pise (cas pédagogique mondial)

Bibliographie

Bissonnette B., Aïtcin P.-C. (2002). Retrait endogène et de dessiccation du béton. Presses Polytechnique Montréal.
Eurocode 2 (NF EN 1992-1-1). §3.1.4 — Déformations différées du béton (retrait + fluage).
Eurocode 7 (NF EN 1997-1). Chapitre 6 — Fondations superficielles, États-limites de service.
Tuutti K. (1982). Corrosion of Steel in Concrete. CBI Forskning report 4-82, Stockholm.
Toutlemonde F., Pera B. (IFSTTAR/Cerema). Pathologies des bétons hydrauliques (2018).
Burland J. (2002). The Leaning Tower of Pisa: behaviour after stabilisation operations. ICE Geotechnique.
BRGM (2010). Atlas du retrait-gonflement des argiles en France.
AQC (Agence Qualité Construction). Observatoire de la qualité de la construction, rapports annuels.
Loi ELAN (2018), Article 68 — Obligations d'études géotechniques en zone à risque RGA.