Conservation des monuments en pierre de la cité d'Angkor, au Cambodge

Projet Client

Membres de l'équipe de recherche Directeur du Projet
Dr. Karel Kranda
Académie des Sciences de République Tchèque
Institut de Physique Nucléaire
neutron.ujf.cas.cz

Directeur de Recherche
Doc. Ing. Jan Pašek, Ph.D.
Faculté de Génie Civil de l'Université technique de Prague
Département des Structures de bâtiment
kps.fsv.cvut.cz

Equipe
Ing. Jiří Svoboda
Ing. Hansley Pravin Gaya
Otakar Veverka

Les monuments en pierre du parc archéologique de la cité-temple d'Angkor, inscrite au patrimoine mondial de l'UNESCO, se sont considérablement détériorés avec le temps. L'état des structures bien conservées commence aussi à se dégrader, c'est pourquoi une équipe composée d'experts internationaux recherche les causes techniques et les solutions pour sauver ces monuments.

Une équipe Tchèque de recherche participe aussi à la sauvegarde de ces monuments à travers leur projet sur cinq ans : « Thermal Imaging and Structural Analysis of Sandstone Monuments in Angkor » (Etude technique et thermique des monuments d'Angkor).

L'objectif principal est l'analyse des structures en pierre, des charges dues aux changements environnementaux, ainsi que l'état statique des monuments. En plus des recherches sur place, le projet comprenait aussi des simulations numériques du comportement des structures en pierre subissant des charges dues à des actions extérieures, ainsi que l'étude de l'impact de la variation des températures sur les bâtiments.

L'analyse structurale et les modèles numériques des structures ont étés réalisés sur le logiciel de calcul métier aux éléments finis RFEM par Dlubal Software.

Structure

Les structures en pierre d'Angkor ont étés construites entre les 8ème et 14ème siècle. Détériorée par le temps, aujourd'hui une partie de la cité est en ruines.

La plupart des bâtiments ont étés bâtis sans matériau d'assemblage et parfois avec des briques réfractaires. Les bâtiments préservés subissent de nouvelles détériorations structurelles dues à la dégradation des blocs en pierres. Les causes sont multiples, comme par exemple la technique de construction qui serait considérée aujourd'hui comme défaillante ou encore les conditions climatiques difficiles. 

Etude Technique

La surveillance des déformations et des variations de température des temples étudiés montrent une différence maximale de 60°C sur un an des surfaces extérieures. Une différence de température importante existe aussi entre le jour et la nuit. De même la température des surfaces intérieures est inférieure d'environ 40°C par rapport à celles en extérieur.

Toutes ces variations conduisent à une répartition inégale des charges et à des dilatations à l'intérieur des structures en pierre. On assiste donc à une expansion des joints entre les blocs, des pierres se détachent de la structure mettant en risque la stabilité du temple en entier.

Des simulations numériques du comportement statique des monuments ont étés menés dans RFEM afin d'obtenir le rendu le plus réaliste possible entre le modèle numérique et les structures réelles. L'analyse avait pour objectif de prédire l'évolution des conditions techniques à travers les résultats des simulations. Les résultats ont aussi été utilisés pour élaborer un projet de sauvegarde de ces monuments précieux.

Dans le cadre de la recherche, des modèles 3D de plusieurs éléments des structures en pierre (un mur simple, une pyramide tetragonale, un poteau portant un plafond et plusieurs formes de tours) ont étés créés et testés dans RFEM. Les modèles numériques ont été composés de solides, c'est-à-dire des éléments volumiques simulant des blocs de pierres. L’interaction entre les blocs de pierre a été simulée par des éléments de contact qui permettent d'éliminer des effets de traction perpendiculaires à un joint et de considérer plusieurs intensités de friction entre les blocs.

Plusieurs simulations ont été menées pour étudier le chargement des modèles selon les températures en considérant les fondations caractéristiques et les types d'assemblages entre les blocs. Les résultats des analyses numériques ont démontré une correspondance du chargement avec le comportement des structures en pierre (déformations, défaillances, etc ... ). La phase de recherche a pour l'instant prouvé que les charges thermiques de la cité d'Angkor sont très importantes et ont un impact négatif important sur les conditions techniques des structures.

Les résultats l'étude technique serviront dans les prochaines étapes à préciser les effets des variations thermiques et donc à définir les procédures de rénovation qui permettront des conserver les monuments pendant plusieurs générations.

Logiciel utilisé pour l'analyse structurale

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Captures d'écran (par © Ing. Hansley P. Gaya)