La Tour Eiffel s'offre sa version 2.0

Vieille de 120 ans, la "Dame de Fer" symbole de Paris a été réduite en version numérique pour faciliter la gestion et la prise de décision sur les opérations de maintenance.

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La Tour Eiffel s'offre sa version 2.0
La Tour Eiffel numérisée par le Cetim

Qu'est-ce qui mesure 325 mètres et pèse 300 Méga octets? Non, ce n'est pas la future clé usb géante d'Apple ou de Microsoft.
Qu'est-ce qui est composé de 2.500.000 rivets et 18.038 éléments en acier puddlé et tient sur un écran ? Non, ce n'est pas la nouvelle grille de protection pour Iphone. Ce géant virtuel, c'est la Tour Eiffel version numérique.

Dans le cadre du plan d'action sur les risques liés au vieillissement des équipements industriels français présenté le 13 janvier 2010 par Jean-Louis Borloo, la Sete (Société d'Exploitation de la Tour Eiffel) a en effet fait réaliser, dans le cadre de l'élaboration d'un schéma directeur de maintenance, un modèle numérique du monument, susceptible de lui fournir par la suite un référentiel d'aide à la décision. La Sete doit en effet gérer un monument de 11.700 tonnes (dont 7300 de charpente métallique) vieux de 120 ans (alors quil aurait dû être démonté au bout de 20) et qui accueille par (presque) tous les temps près de 7 millions de visiteurs chaque année. Un monstre technique et logistique que la numérisation doit donc permettre de dompter.

Le modèle numérique réalisé par le Cetim (Centre technique des industries mécanique) prend en compte le vent, les contraintes thermiques, ou encore les charges d'exploitation pour mettre en évidence les zones fortement sollicitées. Des zooms numériques locaux permettent ensuite de connaître avec précision l'état de contrainte. En fonction des scénarios de maintenance envisagés, des simulations complémentaires peuvent être réalisées pour examiner les conséquences sur la structure. Tous ces résultats numériques permettent alors de préciser et de compléter les orientations du schéma directeur de maintenance.

2 ans de travail

Ce projet mené avec Dekra, organisme de certification des risques, a mobilisé une équipe pluridisciplinaire de six ingénieurs et techniciens pendant 14 mois. Il a connu différentes phases de travail de terrain, de laboratoire et de modélisation rassemblant des spécialistes des matériaux, de calcul et simulation.

Ainsi par exemple : il était nécessaire, pour modéliser un monument aussi complexe, de disposer d'un maximum de données de construction. Celles d'origine ont donc été extraites de l'ouvrage rédigé par Gustave Eiffel et son équipe : « The Eiffel Tower », auxquelles on a ajouté celles issues des plans et notes, qui incluent toutes les modifications survenues depuis 1889, telles que l'allègement de la structure, l'augmentation des capacités d'accueil, la mise en place des restaurants...

Sur le "terrain", ont été recueillis et analysés des éléments du site : échantillons d'époque et d'aujourd'hui (les experts ont notamment procédé à la caractérisation des aciers), peinture (18 couches ont été passées depuis l'installation de la Tour), action de la corrosion et des assemblages rivetés etc... Ces éléments, en plus d'alimenter le recueil de données nécessaires à la modélisation numérique ont permis de livrer de premières conclusions liées au système de protection, à la périodicité et aux procédures de maintenance.

Enfin, une fois tous ces résultats compilés le modèle a été créé à partir d'une description géométrique filaire de la structure et de ses caractéristiques mécaniques issues des essais. A partir de ce modèle numérique complet obtenu, on a pu alors simuler le comportement de la structure en fonction des efforts appliqués (vent, gel, neige, poids des visiteurs) ou simuler les conséquences de modifications (ajout ou retrait d'un restaurant).

Evidemment les journalistes présents lors de la présentation de ce modèle numérique n'ont pas manqué de poser les questions qui fâchent. Mais tout ce que nous pourrons savoir pour l'instant c'est que : "non, la tour ne va pas s'écrouler" et que "oui des simulations d'un crash d'avion sur l'un des piliers ont été réalisées". Les résultats de ces simulations resteront encore longtemps (on l'espère) confidentiels. Et virtuels...

Structure

Alors que la structure de la Tour Eiffel vieillit les premiers résultats d'analyse ont montré la qualité de la conception de la structure de la Tour Eiffel dont les efforts s'avèrent judicieusement répartis. Mais c'est évidemment la structure qui nécessite le travail le plus important.
Une grosse partie de la numérisation a consisté à prendre en compte tous les éléments de l'ossature intervenants dans la rigidité de la tour :
• Les éléments structuraux : arbalétriers, barres treillis des panneaux, entretoises, structures principales des planchers (1er, 2e, 3 e et intermédiaire).
• Les éléments complémentaires : galeries du premier étage et surfaces décoratives pour l'application du vent et de la neige.
• Les voies d'accès : escaliers, voies d'ascenseur
• Les planchers : détails des zones techniques sous-planchers réservées au personnel, prise en compte de la descente de charge des différents planchers.
• Le sommet : modélisation de la structure au dessus du 3e étage (planchers et poutres)

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