Portes d’écluses, conduites, vannes, turbines ou réservoirs : de nombreux équipements hydromécaniques reposent sur des structures métalliques soumises, au fil du temps, à des sollicitations répétées. Avec le vieillissement des infrastructures, ces contraintes peuvent favoriser l’apparition de phénomènes de fatigue, susceptibles d’altérer la fiabilité et la sécurité des ouvrages.
Dans les secteurs hydraulique, énergétique ou du génie civil, de nombreux équipements construits après la Seconde Guerre mondiale atteignent aujourd’hui plusieurs décennies d’exploitation. Les gestionnaires doivent donc faire face à un enjeu majeur : mieux anticiper la durée de vie résiduelle des structures afin d’adapter les stratégies de maintenance, de surveillance et de renouvellement.
Ce projet de thèse s’inscrit dans l’ambition de la Chaire Medelia : développer des méthodes scientifiques avancées pour améliorer la durabilité, la sûreté et la performance des ouvrages hydromécaniques métalliques.
Vidéo Témoignage : Kamal Harb, doctorant au sein de la Chaire Medelia
La qualité scientifique et la clarté de présentation des travaux de Kamal Harb ont été récompensées lors du colloque HydroES 2025, où il a remporté le prix « Ma thèse en 180 secondes ». Cette reconnaissance illustre l’intérêt des recherches menées et souligne la capacité du doctorant à rendre accessibles des sujets scientifiques complexes auprès d’un public non spécialiste.
Objectif du projet
Cette thèse vise à développer une méthodologie d’analyse en fatigue probabiliste appliquée aux structures métalliques mécano-soudées, en particulier aux organes hydromécaniques des ouvrages de vantellerie.
L’objectif est de fournir aux gestionnaires d’infrastructures des outils d’évaluation plus fiables de la durée de vie résiduelle des ouvrages. Ces outils doivent permettre de mieux caractériser les dommages liés à la fatigue, de prendre en compte les incertitudes liées aux matériaux, aux chargements, à la géométrie ou à la qualité de réalisation, et d’éclairer les décisions en matière de maintenance.
Une démarche fondée sur la mécanique de la rupture et la modélisation probabiliste
Les travaux s’appuient sur une approche combinant mécanique de la rupture, calculs en fatigue probabiliste et méthodes aux éléments finis stochastiques.
La recherche porte plus particulièrement sur les structures mécano-soudées vieillissantes, pour lesquelles les incertitudes sont nombreuses : conditions d’exploitation, variabilité des matériaux, géométrie des assemblages, qualité des soudures ou encore sollicitations induites par les vibrations, les effets hydrodynamiques ou les changements de régime d’exploitation.
En intégrant ces différentes sources d’incertitude, le projet vise à mieux prédire l’évolution des dommages et à proposer une évaluation probabiliste de la durée de vie résiduelle des structures. Cette approche ouvre la voie à des outils d’aide à la décision plus robustes pour les exploitants et gestionnaires d’ouvrages hydrauliques.
Impacts attendus
Pour l’industrie
- Améliorer l’évaluation de la durée de vie résiduelle des ouvrages hydromécaniques.
- Fournir des outils d’aide à la décision pour orienter les scénarios de maintenance.
- Mieux prendre en compte les incertitudes liées aux matériaux, aux chargements et aux conditions d’exploitation.
- Contribuer à la justification à la fatigue des structures métalliques vieillissantes.
- Accompagner les gestionnaires dans la surveillance et la priorisation des interventions sur les infrastructures critiques.
Pour la société
- Renforcer la sûreté des ouvrages hydrauliques et énergétiques.
- Prolonger la durée d’usage d’infrastructures existantes.
- Limiter les remplacements prématurés d’équipements lourds.
- Contribuer à une gestion plus durable et raisonnée du patrimoine industriel.
- Participer au maintien de la fiabilité d’ouvrages essentiels à la production d’énergie, à la navigation ou à la gestion de l’eau.
Une recherche menée en lien étroit avec les acteurs du terrain
Le projet est mené avec le soutien de plusieurs partenaires industriels majeurs :
Ces collaborations permettent d’ancrer les travaux de recherche dans les problématiques concrètes rencontrées par les gestionnaires et exploitants d’infrastructures métalliques. Les résultats produits visent ainsi à répondre à des enjeux réels de surveillance, de maintenance et d’aide à la décision.
L’équipe impliquée
Direction de thèse :
- Rafael Estevez, directeur
- Julien Baroth, co-directeur
Encadrement industriel (SPRETEC, Groupe Artelia) :
Doctorant :
« Ces ouvrages métalliques soudés assurent des fonctions essentielles. Mieux comprendre leur dégradation, c’est préserver un patrimoine stratégique et assurer la fiabilité de nos infrastructures sur le long terme ».
Planning
Soutenance de thèse envisagée pour novembre
