Alteration Des Monuments Historiques

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ALTERATION MONUMENTS ; OUASSARNI ABDERRAHIM

Text of Alteration Des Monuments Historiques

Ralis par : *OUASSARNI ABDERRAHIM Propos et encadr par le professeur :*SEBBANI

I. Introduction II. Phnomnes daltration des monuments historique1. Nature daltration des monuments historique 1.1. Action de la nature 1.2. Action de lHomme 1.3. Action du Temps

III. Altration de la pierre1. Critres de rupture des roches 2. Le cercle de Mohr et le critre de Mohr-coulomb en particulier 3. Quelques proprits de la pierre en uvre 3.1. La rtention deau 3. 2. Le transfert deau 3. 3.La permabilit leau 3. 4.Lvaporation 3. 5.La vitesse de propagation du son

IV. Conclusion

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Un monument, dsigne une uvre rige avec lintention prcise de maintenir jamais prsents dans la conscience des gnrations futures des vnements ou des faits humains particuliers. Depuis des sicles lhomme transforme la roche en pierre afin dlaborer tout type ddifice. lorsque la roche est extraite pour devenir pierre, le matriau subit un bouleversement important : ltat mtastable dans lequel il se trouvait est rompu. La pierre est ainsi soumise un milieu dont lamplitude de ses variations peut le rendre trs agressif. Et cest l que peut intervenir les lois de la mcanique et en particulier la mcanique des roches.

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1. Nature daltration des monuments historique:

Habituellement, les dgradations des monuments sont classes selon la nature des processus qui les produisent. Cest pour cela que nous avons choisi de prsenter les causes principales daltration des monuments suivant trois volets correspondant aux actions de : la nature, lHomme et le Temps.

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1.1. Action de la nature:

1.1.1. Les radiations solaires : Elles sont plus ou moins absorbes par les matriaux, leur fournissant ainsi une nergie qui peut participer leur dtrioration. Les radiations les Plus nergtiques sont les ultraviolets. Sur les roches ou les pierres. Linfluence de ces radiations contribuent augmenter leur temprature, ce qui a dautres effets.

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1.1.2. Les variations de temprature :Les variations de temprature proviennent essentiellement de la chaleur fournie ou perdue. Dun point de vue mcanique, elles induisent des contraintes dites thermiques. En labsence deau par exemple, la contrainte qui se dveloppe dans un matriau scrit de faon simplifie:

=E TCes phnomnes du matriau qui peut conduire des dformations interne ou externe. De plus si leau est prsente dans une pierre chauffe, facteurs daltration peuvent apparatre:*T : lcart de temprature * : le coefficient de dilatation thermique du matriau dpendent galement de lhtrognit *E : module dlasticit

une vaporation de leau prsente dans les couches superficielles de

la pierre qui peut tre lorigine dexfoliations. une dilatation des molcules deau dans les pores de la pierre qui peut produire des pressions assez fortes.6

1.1.3. Lhumidit de lair et leau souterraine :

Les matriaux poreux de construction tels que les pierres en uvre captent lhumidit suivant les conditions environnementales. Ainsi, les flux deau travers la pierre sont responsables des altrations des monuments. Leau peut avoir plusieurs consquences, la dilatationcontraction des Figure1 : exemple deffets que molcules deau qui induisent, des lhumidit a sur un mur. contraintes leves sont lorigine du cristallisation des sels quelle transporte du sol jusqu la surface externe des pierres par remonte capillaire. Dautre part, une fois cristalliss, ces sels peuvent se dilater ou se contracter sous linfluence de variations de temprature et participer ainsi un peu plus laltration des pierres.

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1.1.4. La pluie :

reprsente un facteur daltration mcanique directe par la violence avec laquelle les gouttes percutent la surface des difices ou quand, pige sous la forme de torrents dvalant les montagnes, elle constitue une force destructrice difficile contenir. Mais la pluie, transporte aussi des gaz dissous provenant de la pollution atmosphrique, et peut entraner une altration chimique. Ces pluies, plus Figure2 : exemple deffet de pluie sur un mur. connues sous le nom de pluies acides, reprsentent une cause majeure de laltration des monuments ou de sites historiques en milieu urbain ou industriel.

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1.1.5. Le vent : Le

vent est aussi une cause de dommages importants. Ses effets sur les monuments sont nombreux : forces de pression et daspiration, vibrations de structure par phnomne de rsonance, transport de particules solides heurtant les faades, rapide vaporation de leau contenue dans les couches externes des pierres, etc.

1.1.6. La foudre : La foudre est une cause naturelle de dommages

importants. Elle provoque une dcharge lectrique qui produit une nergie pouvant atteindre plusieurs milliers de mga watts (Fielden. 1980), si bien que lhumidit prsente dans les matriaux est chauffe de manire explosive.

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1.1.7. Les dsastres naturels :

Parmi les facteurs naturels daltration, il y en a qui provoquent une destruction rapide et souvent complte des monuments historiques. Pendant un tremblement de terre, un monument bti est brusquement soumis une acclration erratique transmise par le sol dont la valeur et la direction changent plusieurs fois par seconde. Ces efforts engendrent alors des tractions auxquelles les maonneries ne peuvent rsister. De plus, les composantes verticales de lacclration rduisent ou Pendant les vibrations, chaque la annulent, par instants, laction demur pesanteur, donc porteur a qui assurait leffort de compressiontendance vibrer la cohsion de la indpendamment. Les phases maonnerie.dcartement annulent les forces de compression qui maintenaient ensemble les lments de la vote, dou, lapparition de fissures longitudinales, de la dformation de la Figure3 : Effets dun sisme croulement. vote puis de son sur un mur de

maonnerie Figure4 : Effets dun sisme sur les arches et les votes10

1.1.8. La biodgradation :

La biodgradation comprend les dommages provoqus par les organismes microscopiques mais aussi ceux engendrs par les animaux et la croissance des plantes. De nombreux organismes vivants peuvent facilement coloniser les monuments historiques et aussi tre responsables, en plus de leur caractre inesthtique, de dgradations plus ou moins importantes. Les agents daltration biologiques sont principalement les mousses, les champignons, les algues mais aussi certaines bactries.

Figure 5 : dveloppement dalgues vertes et rouges sur un mur expos un coulement deau.

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1.2. Action de lHomme:

lhomme est responsable dune altration souvent trs rapide de son environnement et de son patrimoine architectural. Cette action est immdiatement reprable. que ce soit sous la forme de destructions volontaires la suite de conflits arms, dactes de vandalisme, sur les traces du tourisme grandissant ou sous la forme daltrations indirectes comme les clbres crotes noires qui couvrent maintenant nombreux de nos monuments.

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1.2.1. Action destructrice directe :

Les plus importantes de ces destructions directes dues lhomme proviennent avant tout des guerres. Par indiffrence, associe des besoins primaires court terme, les hommes ont utilis des monuments comme leur propre rsidence. Le gaz carbonique dgag par la respiration peut se dissoudre en prsence de gouttelettes deau. Ces gouttes, riches en acide carbonique, deviennent agressives et attaquent le calcaire, ou gnralement le carbonate de calcium des roches carbonates. Lexplication chimique en est la suivante : le CO2, dissous dans leau (H2O), produit (H2CO3). Cet acide ragit alors avec le de la roche (CaCO3) pour donner le Ca(HCO3)2 soluble, qui est limin ensuite par un ruissellement deau par exemple. La roche sen trouve alors altre.

CO2 + H2O H2CO3

CaCO3 + H2CO3 2HCO 3 - + Ca2+13

1.2.2. Action destructrice indirecte :

Figur6 : Schma daltration chimique caus par le dioxyde de soufre des rgions pollues.

Les mutations dactivit humaine qui ont conduit la modernisation sont responsables dun grand nombre daltration faites aux monuments. Lcoulement deau dans des sols gonflants ou dans les ouvrages historiques la suite de fuites dans les systmes dvacuation deau ou par simple ngligence est parfois responsable de dgts importants. Le dveloppement dune agriculture base sur lutilisation intensive dengrais a eu parfois pour effet de modifier la rpartition et la qualit physico-chimique des eaux souterraines entranant des altrations sur certains monuments historiques. Dautre part, lindustrialisation croissante est lorigine des pollutions atmosphriques qui touchent nos monuments et qui conduisent notamment lapparition des fameuses crotes noires.

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Le schma dinteraction daltration:

suivant esquisse les liens entre les diffrents facteurs

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1.3. Action du temps ou des lois universelles de la mcanique:

Cette action se manifeste sur le monument lui mme ainsi que sur son environnement. Donc, si on parle de notion de rsistance, il faut savoir que les matriaux employs dans la construction des monuments historique ont une constitution molculaire que les forces extrieures auxquelles ils sont soumis tendent altrer.

Figure7 : Processus simplifis de laltration des cavits.

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Le comportement dun matriau est fonction de sa structure, de son lasticit. Selon leur action, les forces peuvent provoquer des efforts de : Compression: on dit quun matriau est soumis un effort de

compression lorsquil subit laction de deux forces opposes qui cherchent lcraser. Traction: Le calcul des pices soumises une traction se fait selon le mme principe que ceux noncs pour la compression. Flexion: Si on charge une poutre en porte--faux son extrmit libre, elle flchit. Les fibres suprieures de la poutre sont alors soumises un effort de traction, les fibres intrieures par contre sont sou