Alerte précoce aux dommages structurels dans les bâtiments historiques
Les bâtiments historiques sont particulièrement vulnérables aux tremblements de terre et autres catastrophes naturelles, car ils ont été fragilisés par des événements survenus au cours de leur long passé. Outre cette vulnérabilité, ils partagent une autre caractéristique: ils sont extrêmement mal isolés. Comportant fréquemment de grands espaces froids, ces pièces précieuses du patrimoine culturel consomment énormément d’énergie. Mais la modernisation des bâtiments existants pour les rendre résistants aux séismes et en même temps efficaces sur le plan énergétique peut s’avérer inabordable pour de nombreuses collectivités. «C’est pourquoi les chercheurs du Centre commun de recherche de la Commission européenne explorent de nouvelles solutions pour résoudre ces deux problèmes simultanément», explique Dionysios Bournas, chef d’équipe d’un groupe de recherche qui travaille sur ce sujet. Dans le cadre des activités du groupe, le projet STRETCH a exploré un nouveau système qui intègre un renfort textile technique avec une isolation thermique et des capteurs de déformation. «Le résultat est une manière innovante de rénover les vieux bâtiments pour améliorer l’efficacité énergétique tout en surveillant leur santé structurelle», explique Dionysios Bournas, coordinateur du projet. Au-delà des économies d’énergie et de la vérification de la résistance de ces vieux bâtiments à l’épreuve du temps, l’innovation de STRETCH pourrait sauver des vies. «Nous envisageons de sélectionner des bâtiments historiques, avec ou sans valeur patrimoniale, qui ont été construits avant la mise en place des réglementations sismiques, ce qui les rend extrêmement vulnérables aux risques sismiques», explique Michela Rossi, chercheuse principale du projet, dont les travaux ont été soutenus par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA). «Ils constituent la plupart des centres historiques dans les régions à risque de tremblements de terre, comme la crête des Apennins italiens qui traverse l’Italie du nord au sud. Ces bâtiments sont particulièrement vulnérables aux risques sismiques en raison de la mauvaise qualité des matériaux et de la faiblesse des détails structurels», ajoute-t-elle.
Renfort textile léger pour la rénovation
La solution de rénovation hybride proposée combine un renfort textile léger à haute résistance, composé de carbone, de verre, de basalte ou de fibres naturelles, telles que le lin. Un matériau isolant supplémentaire ou un système de chauffage peuvent être combinés au renfort pour favoriser l’efficacité énergétique. «Le renfort est collé à l’enveloppe du bâtiment à l’aide de ciments à base de chaux, de géopolymères ou d’autres liants inorganiques», note Dionysios Bournas. Des capteurs à fibre optique sont cousus au textile à l’aide d’une résine époxy pour évaluer la déformation. Ceux-ci sont potentiellement capables de détecter non seulement la déformation, mais aussi la température, la pression et d’autres paramètres physiques. «Les données en temps réel et les informations fournies par les capteurs à fibre optique distribués sont susceptibles de transformer la façon dont nous surveillons et gérons notre infrastructure. Leur sensibilité élevée permet de les intégrer dans des systèmes complexes de l’Internet des objets pour détecter les signes précurseurs de la détérioration des structures», ajoute Michela Rossi.
La mécanique de l’enroulement d’un textile rempli de capteurs autour des bâtiments
Les textiles remplis de capteurs sont appliqués à l’extérieur des bâtiments en combinaison avec des matrices inorganiques, telles que l’enduit de mortier, qui adhèrent au substrat de maçonnerie et protègent le textile et les capteurs. L’aspect final du système ressemble à un enduit traditionnel, ce qui permet de préserver le caractère du bâtiment, ce qui est essentiel pour les bâtiments historiques. Michela Rossi explique que lors d’un tremblement de terre, les bâtiments construits en pierre ou en brique subissent à la fois des charges dans le plan (force appliquée dans une direction parallèle à un mur) et hors du plan (force appliquée latéralement, ou perpendiculairement à un mur). L’équipe a testé des murs en pierre pour déterminer l’efficacité des systèmes de rénovation dans les deux conditions de charge. «Les murs rénovés ont présenté une augmentation significative de la charge maximale et de la capacité de déplacement par rapport aux murs non renforcés. Le comportement énergétique des murs rénovés a été évalué numériquement en effectuant une analyse du transfert de chaleur qui a démontré une augmentation considérable de la performance thermique des murs», note Michela Rossi.
Un concept de rénovation testé et prêt à être déployé
Les résultats du projet seront disponibles par le biais de publications scientifiques et techniques en libre accès, y compris des revues et des actes de conférence. Ils devraient intéresser de nombreux groupes cibles: le grand public, la société scientifique au sens large, le secteur de la construction, les décideurs politiques, les plateformes technologiques européennes telles que BUILD UP, entre autres acteurs. «Nous pensons que nos résultats peuvent être utilisés pour soutenir l’initiative Renovation Wave du Pacte vert pour l’Europe. Le projet contribue également à la préservation et à la rénovation des bâtiments de notre patrimoine culturel, conformément aux principes promus par l’initiative du Nouveau Bauhaus européen », déclare Dionysios Bournas.
Mots‑clés
STRETCH, bâtiments historiques, tremblements de terre, rénovation, efficacité énergétique
