Aux fondations d’une division novatrice, à la recherche de la performance

publié le 13 juin 2013 (modifié le 6 décembre 2013)

Quand il s’agit de constructions de ponts ou de murs de soutènement, de leur réparation ou encore de la gestion du patrimoine d’ouvrages d’art, le Centre des techniques d’ouvrages d’art (CTOA) demeure la référence scientifique et technique au service de la communauté. Cette position s’appuie à la fois sur les compétences agglomérées au sein du Réseau scientifique et technique (RST), mais aussi et surtout grâce aux divisions qui constituent le savoir-faire du CTOA. Depuis quelques semaines, le CTOA s’enrichit d’une quatrième et toute nouvelle division, la Division ingénierie des matériaux (DIM), dont la création permettra à terme d’associer recherche et développement de nouveaux matériaux. Pour mieux en dresser le portrait, le pôle communication a eu l’occasion d’échanger avec Jean-François Barthélémy, néo responsable de la DIM.

Jean François Barthélémy - Responsable de la Division ingénierie des matériaux (Crédits photos : Sétra)


Premiers pas au Sétra en 2011


Jean-François est arrivé au Sétra à la fin de l’année 2011, prenant la tête de la Division de l’évaluation et de l’organisation des systèmes de transport (CSTM/DEOST). Durant près d’un an et demi, Jean-François a encadré une équipe travaillant sur des sujets portant sur l’analyse socio-économique et l’amélioration de la connaissance de l’organisation des systèmes de transports de voyageurs et de marchandises. Il a notamment apporté son expérience de modélisateur dans quelques sujets traités par la division.


Précédemment, Jean-François a travaillé durant six ans à l’Institut français du pétrole (IFP Energies nouvelles) en tant qu’ingénieur de recherche en géomécanique au sein du Département de géologie structurale.

Courant 2012, lorsque que Jean-François a eu connaissance de la création de la DIM, il s’est manifesté auprès de Thierry Kretz et de Christian Crémona pour en connaître les missions et le périmètre du poste de responsable de la DIM. Avec son profil de chercheur Jean-François a su convaincre la direction du CTOA, saisissant ainsi cette opportunité de contribuer à ce projet qui s’avérera peut-être “visionnaire”.

La Division ingénierie des matériaux ou l’exploration constante de l’opérationnel


Selon les termes de Jean-François « la création de cette division repose à la fois sur des nouvelles missions mais en même temps sur des missions très classiques ». Certes la création de la DIM nécessitera d’acquérir un bon nombre de connaissances, de définir des protocoles, d’élaborer de nouvelles doctrines ou encore de capitaliser des données. Mais les travaux de la DIM reposeront essentiellement sur le principe fondateur du CTOA à savoir la fine connaissance des matériaux (béton, acier, bois, pierre, etc.). Ce travail ne démarre pas de zéro, depuis plusieurs années le CTOA s’est engagé dans l’approfondissement de la connaissance des matériaux, notamment avec l’introduction progressive de matériaux innovants (exemple : le béton fibré ultra performant ou BFUP utilisé dans la réparation du pont D’Illzach). La finalité sera de pousser davantage cette démarche et de fédérer les travaux et études pilotés par le CTOA.

L’étape dont aura besoin la DIM pour rendre ses résultats probants sera d’acquérir une nouvelle compréhension du vieillissement des matériaux. A partir de cette compréhension, la DIM fera un important travail de modélisation, cet effort étant notamment de produire des livrables opérationnels pour l’ingénierie.


Ce qui plaît à Jean-François quant aux missions dont il est responsable, c’est que son rôle ne se limite pas à du pilotage et de l’animation de réseau. Il sera au plus près des problématiques que peuvent rencontrer les maîtres d’œuvres et conducteurs d’opérations, de disposer d’un retour d’expérience sur les apports opérationnels diffusés par le Sétra. Le leitmotiv sera d’atteindre le niveau opérationnel maximal à partir des résultats de la recherche, aboutissant ainsi à l’intégration de nouvelles lois comportementales des matériaux pour le calcul de structures. A titre d’exemple, le premier chantier sur lequel la DIM intervient est le problème de fluage sur le pont Sainte-Savine (05). Ce travail servira notamment à mieux appréhender la déformation différée du béton et les conclusions seront portées au niveau international au sein de la Fédération Internationale du Béton (FIB) pour contribuer à l’actualisation des normes en la matière.

L’évolution des approches en conjonction avec de nouvelles problématiques


Depuis quelques années la méthode de travail du CTOA et de l’ingénierie en règle générale s’est progressivement orientée vers l’approche performantielle, c’est à dire passant d’une exigence de moyens (imposés par des prescriptions normatives) vers une exigence de résultats. Ainsi, la conduite des grands chantiers se déplace d’une logique prescriptive, astreignant la maîtrise d’œuvre à suivre des règles précises quant à l’emploi des matériaux afin de garantir un résultat déterminé, vers une démarche de performance cible.

La seconde grande tendance qui s’étend à la communauté des ouvrages d’art, c’est l’introduction de concepts probabilistes dans les projets menés. Cette dimension, notamment défendue par Christian Crémona, permet d’introduire des critères de performance dans la réalisation d’ouvrages, que ce soit pour garantir la pérennité de l’ouvrage dans le temps, étendre durablement son utilisation et pour assurer un niveau croissant de sécurité pour les usagers. A terme, l’objectif est de populariser cette approche au sein du RST, de la rendre opérationnelle pour les maîtres d’œuvres et de consolider cette doctrine.

La réponse adaptée aux lacunes en modélisation


La carence actuelle demeure la faiblesse des travaux de modélisation sur le vieillissement des ouvrages d’art mais aussi sur la question de leur maintenance. La politique du CTOA cherche à optimiser et maximiser l’exploitation du patrimoine d’ouvrages d’art anciens et récents, répondant ainsi aux commandes des gestionnaires. Le projet de la DIM de systématiser le recours à la modélisation sera également valable pour le volet réparation mais dans une optique préventive, savoir mieux anticiper le vieillissement des ouvrages, évaluer les pistes d’intervention en fonction des matériaux et des structures.

Pour atteindre ce niveau de compétence en modélisation, la DIM a un atout de majeur. En effet, la DIM jouit d’une proximité spatiale et fonctionnelle avec le laboratoire éco matériaux (LEM) du Centre d’études technique de l’équipement d’Ile-de-France (CETE IDF), localisé sur le site de Sourdun. Le LEM a une connaissance et une expérience conséquente sur les réactions physico-chimiques du béton, et démarre des travaux pour définir de nouvelles formulations du béton à partir de matériaux bio-sourcés ou issus du recyclage (chanvre, bois, granulats de démolition, etc.). De plus, à terme le Sétra, le Certu, le Cetmef et les huits CETE dont celui d’Ile-de-France formeront le Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement (Cerema), rendant les collaborations et la coordination encore plus simples.

Des partenariats sont plus qu’indispensables avec la communauté scientifique et le monde industriel pour à la fois perfectionner les compétences en modélisation et également assurer l’expérimentation.

Les points d’achoppement à dissiper


La publication de la loi du 28 mai 2013 portant création du Cerema lève les éventuels doutes quant aux perspectives de développement de la DIM dans le futur établissement public, celui-ci sera un appui scientifique et technique en faveur de l’aménagement et du développement durables. Le Cerema maintiendra l’assistance aux acteurs publics dans la gestion de leur patrimoine d’infrastructures de transport et de leur patrimoine immobilier. Le Cerema aura à charge de promouvoir largement les règles de l’art et le savoir-faire développé dans le cadre de ses missions et d’en assurer la capitalisation.

S’agissant des relations avec la recherche, le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB) et plus encore avec l’Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (IFSTTAR), il est indispensable de construire des partenariats solides. La DIM, dans la lignée du Sétra en règle générale, occupera le rôle d’intermédiaire entre recherche appliquée et ingénierie (exemple : élaboration de guides, définition de normes, etc.). La DIM pourra également favoriser l’information ascendante pour que les besoins de la maîtrise d’ouvrage et de la maîtrise d’œuvre soient intégrés par les chercheurs.

Le défi majeur que rencontre la DIM depuis sa création, et d’ailleurs vital à son essor, c’est la définition et la constitution d’une base de contacts professionnels, principalement au sein de la sphère RST. La sphère privée est également capitale, l’expertise glanée par la DIM et diffusée sous forme de littérature grise sera un facteur de réussite. A la fois pour introduire puis renforcer la connaissance du thème lié aux matériaux et enfin pour soutenir la légitimité de la DIM comme acteur national voire international sur ce sujet.

Le principal écueil qui attire l’attention de Jean-François, c’est le recrutement d’ingénieurs spécialisés en physique et chimie des matériaux. Ces connaissances scientifiques et techniques seront un élément indispensable à la DIM pour conforter ses prérogatives et définitivement rendre l’innovation accessible aux acteurs des travaux publics.


Au final, il faut retenir que la DIM fondera son travail de modélisation sur la notion de durabilité, pour contrôler le vieillissement des ouvrages et envisager des solutions de protection pérennes tout en maîtrisant la variable coût. Concrètement, la DIM saura proposer une fine définition des matériaux, d’indiquer pour chacune des familles de matériau son évolution (vieillissement, influence des réparations, etc.) et la manière de le protéger, et d’enrichir la gamme de matériaux grâce à de nouvelles formulations.