Agent de détérioration: Forces physiques

Paul Marcon

Définitions de la force

Les forces physiques peuvent endommager directement les objets en provoquant leur rotation ou leur déformation, ou en exerçant des contraintes ou une pression sur ceux-ci. Elles peuvent également les endommager indirectement en provoquant des collisions entre ceux-ci ou entre leurs éléments. Les dommages qu'entraînent les forces physiques varient, allant de minuscules fissures imperceptibles et de pertes négligeables aux effets de grande ampleur, comme l'écrasement d'objets, l'effondrement d'étages et, dans des cas extrêmes, la destruction de bâtiments. Parmi les effets importants dus aux forces physiques, nous en décrivons cinq : l'impact, le choc, les vibrations, la pression et l'abrasion. Certains de ces effets sont étroitement liés. On les définit comme suit :

Il y a impact lorsque quelque chose frappe un objet, lorsqu'un objet frappe une surface dure ou lorsque des objets se heurtent. La force de l'impact peut être concentrée dans une zone restreinte, ou diffuse, selon la dureté et la forme des surfaces qui se heurtent. Les dommages que produisent les impacts localisés, comme les petites fissures, peuvent accroître la vulnérabilité d'un objet aux forces physiques.

Le choc est normalement le résultat d'un fort impact. Il peut provoquer des déformations importantes d'objets ou de leurs parties et y exercer des contraintes. L'intensité des chocs se mesure en « g » – l'unité d'accélération –, où 1 g est égal à l'accélération qu'entraîne la gravité terrestre. Par exemple, si un objet subit un choc de 100 g, il sera soumis à une force égale à 100 fois son poids pendant un bref moment (de 1 à 10 millisecondes). Les chocs peuvent causer des dommages considérables à la plupart des objets d'art et constituent une source importante de dommages pendant leur transport.

La vibration est le mouvement oscillatoire d'un objet par rapport à un point fixe. Déplacé de sa position d'équilibre puis relâché, tout objet sujet aux vibrations vibrera sans contrainte. On parle alors de vibrations libres. Un diapason illustre parfaitement ce phénomène : frappé, il vibre sans contrainte à une seule fréquence. L'amplitude des vibrations diminue avec le temps, à mesure que l'énergie transmise au diapason se libère (consulter la figure 1a). Un objet peut également vibrer en réponse à une source externe de vibrations, comme c'est le cas des marchandises dans un véhicule de transport. On parle alors de vibrations forcées. La forme la plus simple de vibration continue est le mouvement harmonique, c.-à-d. un mouvement qui se répète de façon identique après un certain temps, tel qu'illustré à la figure 1b. La vibration aléatoire est une vibration que l'on retrouve notamment dans les véhicules en mouvement, ainsi que d'autres sources communes. Il s'agit de la combinaison complexe de plusieurs fréquences de vibration, dont les amplitudes aléatoires diffèrent. La figure 1c présente une vibration aléatoire sur un graphique d'amplitude en fonction du temps.

Pour décrire la vibration, on utilise deux quantités fondamentales : la fréquence (en cycles par seconde ou Hertz [Hz]) et l'amplitude (qui décrit un déplacement, une vitesse ou une accélération). L'amplitude des vibrations dans le domaine de la construction est exprimée sous forme de vitesse des particules (c.-à-d. la vitesse d'une particule qui transmet une onde). Cette mesure correspond bien à la propagation de fissures apparentes dans les structures (consulter la section « Vibration dans le domaine de la construction et ses effets sur les bâtiments », plus loin dans le texte).

Vibration libre d'un diapason, amplitude, temps, et fréquence (cycles par seconde ou Hz).
Figure 1a) Vibration libre d'un diapason. L'amplitude de la vibration diminue avec le temps en raison des forces d'amortissement, comme la friction et la résistance de l'air, qui dissipent son énergie.
Vibration harmonique continue, amplitude, et temps.
Figure 1b) Vibration harmonique continue, et sa représentation sous forme d'une courbe sinusoïdale sur un graphique d'amplitude en fonction du temps, tracée par le mouvement d'un poids suspendu à un ressort (M sur le graphique papier mobile).
Exemple de vibration aléatoire et sa représentation sur un graphique d'amplitude en fonction du temps et amplitude.
Figure 1c) Vibration aléatoire et sa représentation sur un graphique d'amplitude en fonction du temps. Les données de vibration aléatoire sont normalement converties en données de fréquence en fonction du temps, à l'aide d'appareils d'analyse. L'information sur les composantes fréquence que contient une source de vibration permet d'évaluer son impact sur des structures.

La pression est la force appliquée sur une unité de surface d'un matériau et peut être le résultat de la gravité ou de la manipulation. Elle peut contribuer à l'abrasion, aux tensions, ainsi qu'à la déformation qui, à la longue, provoque la distorsion ou la rupture. Lorsque l'on met des objets ou des colis en piles dans la réserve, les objets du dessous subissent des charges de compression. Pendant le transport d'objets empilés, les chocs et les vibrations causés par le véhicule en mouvement amplifient ces charges. Les conteneurs de transport peuvent être conçus pour absorber des charges de compression. L'exigence qu'une caisse industrielle puisse résister à une charge en compression de 50 livres/pi2 est d'ailleurs habituelle. La pression (ou charge de compression) sur une surface plane est facile à calculer : il s'agit simplement de diviser la force par la superficie sur laquelle elle agit. En augmentant la taille de la surface de contact, on réduit au minimum la charge par unité de surface – un facteur important pour les surfaces fragiles et pour les charges en compression imposées aux conteneurs. Par exemple, l'utilisation de plates-formes permet de mieux répartir le poids d'un colis en haut d'une pile sur les colis du dessous que la simple présence de pieds à la base du colis, car ces derniers concentrent les charges sur de plus petites parties du conteneur.

Il est question d'abrasion lorsqu'il y a du mouvement entre deux surfaces qui se touchent. Les conséquences de l'abrasion varient en fonction de la durabilité des surfaces, de la pression qui y est appliquée, et de la géométrie de ces surfaces. La présence de matières ou de particules abrasives entre les surfaces peut également provoquer ou accélérer l'abrasion. Les dommages qu'entraîne l'abrasion peuvent survenir après une longue période d'exposition au mouvement, mais si les surfaces sont fragiles, ils peuvent également se produire rapidement.

Conséquences directes de la force

Une force directement appliquée à un objet peut entraîner la compression, la perforation, des bosselures, des déchirures, des fissures, des ébréchures, des égratignures ou de l'abrasion. La gravité exerce une charge constante sur tous les objets. Des charges considérables peuvent se concentrer sur des parties d'un objet pendant sa manipulation (consulter la figure 2). Des supports mal construits peuvent entraîner la distorsion ou la déformation permanente d'objets en raison de la concentration des charges. Une charge de longue durée ou une surcharge de courte durée exercée sur les matériaux de calage peut créer des vides entre les objets et ces matériaux, réduisant leur efficacité. La surcharge imposée aux matériaux de soutien, comme la mousse d'emballage dans une réserve, peut entraîner l'instabilité des objets. On a déjà signalé la chute d'un objet lourd de son support, parce que ce dernier avait été déformé sous une charge excessive. Dans un autre incident, le socle d'exposition d'une imposante sculpture en marbre s'est effondré en peu de temps. Le support adéquat des articles lourds est manifestement une importante question sur le plan de la sécurité du personnel et des visiteurs de musées.

Photo d'une installation : Trois Sorcières par Anish Kapoor (1990)
Figure 2. Photo d'une installation : Trois Sorcières par Anish Kapoor (). Pour déplacer des objets pesants en toute sécurité et réduire le risque de dommages, on peut faire appel à des monteurs spécialisés et utiliser de l'équipement de déménagement lourd. Au moment de déplacer ou d'exposer de tels objets, s'assurer de vérifier la capacité de charge du plancher.

Chocs mécaniques

Par choc mécanique, on entend une réponse énergétique d'un objet, qui se caractérise par des tensions et des déplacements importants. Quatre résultats sont possibles :

  1. L'objet peut absorber et dissiper les chocs faibles, sans subir de dommages. Citons en exemple une cloche : si on la frappe à l'aide du bon instrument en utilisant une force appropriée, on la fait sonner sans endommager sa surface ou sa structure.
  2. L'objet ou ses parties peuvent se déplacer à la suite de l'impact, ce qui entraîne des collisions entre les objets – ou leurs parties – et les objets environnants.
  3. L'objet peut se déplacer à la suite de chocs intenses et subir des tensions au-delà de seuils critiques, entraînant des dommages de fatigue.
  4. L'objet subit des dommages d'un seul coup, si le choc est suffisamment intense (fracture de tension).

Effets de la vibration sur des personnes

On permet ainsi une comparaison aux sources fréquentes de vibration. L'être humain est sensible aux vibrations de très faible amplitude entre 0,1 et 0,5 mm/s. La sensibilité maximale de l'humain aux vibrations se situe entre 5 et 30 Hz, soit la même plage de fréquences que génèrent de nombreuses activités de construction (Dowding ). C'est la raison pour laquelle des plaintes s'élèvent et des préoccupations émergent pendant les travaux de construction, même si l'amplitude des vibrations qu'ils génèrent est relativement faible.

Effets de la vibration sur des objets

En raison de leur géométrie, de leur masse et de leur élasticité, la plupart des objets peuvent vibrer à différentes fréquences. On appelle fréquence naturelle la fréquence de vibration la plus basse d'un objet. Les tendances de vibration aux fréquences plus élevées sont appelées fréquences de résonance, terme qui sert souvent à désigner l'ensemble des fréquences. À la figure 4, on présente quelques exemples d'objets sujets aux vibrations.

Exemples d'objets susceptibles de vibrer
Figure 4. Voici quelques exemples d'objets susceptibles de vibrer : a) un vase inséré dans un calage de protection a une seule fréquence de résonance f 1 le long de son axe vertical; b) un objet avec deux éléments souples a deux fréquences de résonance, f 1 et f 2; c) une corde tendue possède de nombreuses fréquences de résonance : on présente ici les diagrammes d'ondes stationnaires pour les deux premières, f 1 et f 2; d) la première fréquence de résonance d'une toile de 40 × 60 cm normalement tendue est d'environ 24 Hz et la suivante de 32 Hz : pour chaque fréquence, on présente le diagramme d'ondes stationnaires.

Si on soumet le colis contenant le vase calé de la figure 5 à des vibrations, il y a trois conséquences possibles :

Transmission (figure 5a) : Si la fréquence de vibration est inférieure à fv (f < fv), la fréquence et l'amplitude de vibration du vase seront les mêmes que celles de la source de vibration.

Résonance (figure 5b) : Si la fréquence de la source de vibration correspond à la fréquence de résonance de l'ensemble vase-calage, fv, l'amplitude de vibration du vase sera supérieure à celle de la source de vibration, en raison d'une condition appelée résonance. Toute résonance d'un dispositif de calage est normale. Les propriétés d'amortissement de la plupart des matériaux de calage limitent cependant l'amplitude de résonance. En raison de son effet d'amplification de force, la résonance constitue une caractéristique importante des structures et des machines, dont il faut tenir compte.

Atténuation (figure 5c) : Si la fréquence de vibration est supérieure à fv (f > fv), il y a atténuation : le vase apparaît presque immobile alors que le colis, lui, oscille. On parle alors d'isolement des vibrations, où les fréquences supérieures à 2 × fv sont isolées avec une efficacité de 80 % ou plus.

Un vase soutenu par du calage constitue un système mécanique simple.
Figure 5. Un vase soutenu par du calage constitue un système mécanique simple ayant une fréquence de résonance (axe vertical) pouvant vibrer. Si on soumet le colis à une source de vibration dans le sens vertical illustré ici, il y a trois conséquences possibles, en fonction de la fréquence naturelle du système et de la fréquence de la source de vibration : a) la transmission; b) la résonance; c) l'atténuation.

Le vase de l'exemple précédent est essentiellement un objet rigide. Par conséquent, tant que sa surface est durable, aucune des conditions de vibration susmentionnées ne constitue un risque.

Fatigue

La fatigue mécanique représente un effet nocif bien connu de la vibration. Pour qu'elle se produise, deux conditions doivent être remplies. Tout d'abord, un seuil critique de tension doit être atteint ou dépassé pendant chaque cycle de vibrations. Les dommages se produisent alors après un intervalle dont la longueur dépend du nombre de cycles de vibrations et de leurs valeurs maximales. L'effondrement du pont du détroit de Tacoma (consulter la figure 6) est un exemple frappant de cet effet à très grande échelle. Si l'intensité des tensions est inférieure à un seuil critique, un cycle presque indéfini de vibrations peut alors exister sans causer de dommages. En revanche, un seul cycle de tensions suffisamment intenses peut entraîner une fracture de tension.

Détroit de Tacoma
Figure 6. La catastrophe du pont du détroit de Tacoma (lien disponible en anglais) () est un cas classique des effets d'amplification de la force par la résonance. Dans ce cas, c'est le vent qui a provoqué les vibrations de résonance du pont. Après un nombre suffisant de cycles de grande amplitude, il s'est effondré.

La fatigue est un facteur important pour des machines et des ouvrages de génie civil. Elle ne l'est peut-être pas autant pour des objets de musée, en raison de la faible intensité des sources de vibration que l'on y rencontre normalement. Au cours d'études expérimentales avec des peintures sur toile spécialement préparées et autres objets de petite à moyenne taille, les essais visant à provoquer des dommages par vibration ont normalement exigé des niveaux de vibration bien plus élevés que ceux des sources courantes. Analysée par balayage laser à la suite d'une vibration de grande amplitude pendant plusieurs jours, la toile de la figure 7 n'a présenté aucune trace évidente de dommages. Si les résultats de ces études ne se transposent pas à l'ensemble des catégories d'objets, ils permettent néanmoins de formuler les généralisations suivantes :

  • Il n'existe pas toujours un lien physique concret entre un objet et une source de vibration permettant de transmettre les vibrations de façon tangible.
  • Les sources pratiques de vibrations aléatoires qui agissent sur les objets ne provoquent normalement pas de réactions fortes ou de longue durée qui entraînent de la fatigue.
  • De nombreux objets peuvent déjà présenter des dommages apparentés à ceux de la fatigue (fissures), que provoque l'action de forces directes ou d'autres agents comme les cycles de température et d'humidité.
  • Si de tels dommages sont déjà présents, on peut raisonnablement s'attendre à ce que des cycles additionnels entraînent des dommages supplémentaires dans certains cas.
Une petite huile sur toile vieille de 50 ans, mesurant environ 20 par 40 cm.
Figure 7. Pendant deux jours, on a fait subir des vibrations d'une amplitude de 2 cm à une petite huile sur toile vieille de 50 ans, mesurant environ 20 × 40 cm et présentant des pertes et un important réseau de craquelures. Les balayages laser de certaines zones, avant et après la séquence de vibration, n'ont révélé aucune preuve concluante de dommages supplémentaires. Un tel régime de vibrations (résonance soutenue) est bien plus intense que ce que l'on rencontre dans la pratique. Dans ce cas-ci, il est question de cycles de grande amplitude et, s'il y a un déplacement important du plan de la toile pendant chaque cycle, l'élongation de la peinture et des couches sous-jacentes est minime.

Vibration dans le domaine de la construction et ses effets sur les bâtiments

Dans les écrits sur le sujet, on désigne comme « fissures apparentes » les dommages aux bâtiments qu'entraînent les vibrations dans le domaine de la construction. Il est intéressant de noter que dans la plupart des bâtiments, y compris ceux dans des zones exemptes de vibration, ces dommages constituent un processus continu, et que les fluctuations de température et d'humidité (dont les occupants ne sont pas forcément conscients) en sont d'importantes causes. Au tableau 4, on fait la synthèse des résultats de 16 études sur les dommages entraînés par des travaux de construction, compilés par Dowding ().

Effets des vibrations de faible intensité

Si les vibrations du bâtiment sont perceptibles, ou s'il y a des preuves de mouvement d'objets ou de leurs parties, les occupants réagissent. Dans de telles situations, on s'interroge souvent sur les risques éventuels que courent les collections. On présente des préoccupations à ce sujet, tirées de deux demandes de renseignements provenant de clients. La première porte sur le mouvement visible des toiles dans une réserve, dû aux vibrations de faible intensité du système de chauffage, ventilation et climatisation (CVC). La deuxième porte sur des vibrations perceptibles que provoquent le dynamitage dans une carrière tout près du site et la circulation automobile à proximité. Sur le site d'un autre client, à qui on avait prêté des pièces fragiles en plâtre creux en vue d'une exposition, des travaux de rejointoiement de briques causaient des vibrations clairement perceptibles. Dans les trois cas, les vibrations ne présentaient aucun risque important pour les collections. S'il est souhaitable d'analyser soigneusement toute préoccupation, nous formulons quand même quelques généralités sur les vibrations de faible intensité :

  • Les niveaux perceptibles de vibrations de sources peu intenses ne requièrent pas nécessairement de mesures correctives. Quand la distance entre la source et l'objet augmente, l'intensité des vibrations diminue rapidement, à mesure que celles-ci traversent des membres structurels et sont transmises par les matériaux de construction.
  • Il est conseillé de placer ailleurs tout objet situé à proximité de travaux de construction, à condition de ne pas créer, en le manipulant, un risque plus grave encore que celui de la vibration.
  • Si le déplacement est impossible, et si l'objet est en contact avec une surface qui transmet de la vibration (par exemple : une dalle de plancher commune), on peut dissocier l'objet du plancher au moyen d'une couche de matériau absorbant.
  • Le déplacement (glissement) d'objets de moins d'un kilo entreposés ou exposés sur une surface glissante près de sources internes de vibration peut être menaçant. Pour remédier à la situation, on utilisera un matériau intercalaire ou une méthode de retenue adaptée au type d'objet, à son matériau et à sa configuration, comme de la cire ou un bloc de retenue intérieur.

Vibrations et équipements sensibles

Les activités de recherche et de restauration dans les musées nécessitent l'utilisation d'instruments sensibles aux vibrations, comme des microscopes et des balances de précision (consulter la figure 8). Dans les nouvelles constructions, les colonnes de soutènement très éloignées les unes des autres et les poutres sur lesquelles reposent des matériaux de construction légers, entraînent des problèmes de vibration pour ces appareils. Les rallonges de microscopes peuvent amplifier les vibrations de faible intensité du bâtiment dans les instruments-mêmes. On trouve des critères de vibration pour les instruments sensibles dans diverses normes, dont celles que publie l'Organisation internationale de normalisation (ISO), ainsi que dans d'autres sources (Ungar ). On trace un niveau seuil pour les instruments sensibles, afin de permettre la comparaison avec d'autres données sur la vibration. Soulignons que certains instruments, comme les microscopes électroniques à balayage, seront perturbés par des niveaux de vibration bien inférieurs à ceux que perçoivent les occupants du bâtiment.

Un microscope électronique.
Figure 8. Un microscope électronique peut être perturbé à des niveaux de vibration bien inférieurs à ce que perçoivent les personnes. Les musées possèdent souvent d'autres instruments sensibles aux vibrations, notamment des microscopes et des balances de précision.

Effets acoustiques

De temps à autre, on se préoccupe des effets de la musique forte sur les œuvres d'art. Le cas classique de la coupe de cristal fracassée à la suite d'une exposition à un son de forte intensité illustre la vulnérabilité structurale dont dépend ce résultat, ainsi que l'intensité et le contrôle précis de la source sonore, qu'il est difficile de reproduire ailleurs qu'en laboratoire. L'intensité sonore requise pour briser de la verrerie fragile (du cristal fin) serait d'environ 140 décibels (dB) à proximité immédiate du verre. Outre la nécessité de produire un son de forte intensité, pour briser la coupe, il faut également déterminer de façon précise une fréquence de résonance critique du cristal et régler la source de vibration acoustique de forte intensité à 0,5 Hz près de cette fréquence.

Les essais visant à élaborer des méthodes d'analyse non destructives d'échantillons de fresques et d'icônes, afin de détecter la délamination inter-couches et autres genres de dommages ont nécessité une pression acoustique de 80 à 110 dB à la surface de la fresque (Castellini ). L'utilisation de haut-parleurs s'est avérée inefficace pour provoquer un mouvement suffisant des composantes de la fresque afin d'en permettre l'analyse par les techniques de balayage laser. Il a été nécessaire d'utiliser des pavillons acoustiques, des miroirs paraboliques et des transducteurs fixés directement aux morceaux de fresque pour exercer une pression acoustique suffisante dans les zones étudiées. Soulignons les objectifs que cette méthode d'analyse cherchait à atteindre :

  • évaluer la condition des fresques de manière non destructive;
  • trouver une solution en remplacement de la méthode d'analyse manuelle, coûteuse et fastidieuse, consistant à tapoter de petites zones pour détecter les vibrations du bout des doigts, tout en écoutant les sons produits.

La méthode manuelle imposerait une pression maximale d'environ 30 N/cm2 sur la zone analysée. Des pavillons acoustiques et des haut-parleurs imposent une pression de 0,00065 N/cm2 et un dispositif de transduction fixé directement sur l'échantillon impose une pression d'environ 0,5 N/cm2 . La méthode d'analyse manuelle tient compte de l'objectif d'évaluer de façon non destructive, et applique à l'objet une pression environ 50 000 fois supérieure à celle des sources acoustiques de forte intensité, et 230 000 fois supérieure à la pression exercée sur les échantillons de fresque par de la musique en direct.

Bref, les sources acoustiques, comme la musique jouée en direct, ne semblent pas poser un risque important pour les œuvres d'art. On se préoccupera davantage des risques que provoquent la manipulation et le transport, ainsi que des effets nocifs d'autres agents. Les essais visant à faire éclater de la verrerie très fragile exigent une combinaison simultanée des facteurs suivants : vulnérabilité de l'objet, intensité acoustique et contrôle du son, combinaison qui se produit rarement, en pratique. Compte tenu des détails qui précèdent sur les forces imposées à des structures fragiles de fresques par des sources acoustiques et autres, la manipulation d'objets fragiles serait bien plus préoccupante.

Effets des forces indirectes

Mouvements que provoque la vibration

Parmi les divers effets de la vibration, il faut notamment être attentif aux conséquences du mouvement qu'elle provoque. La vibration peut provenir de sources variées : deux des plus importantes sont les tremblements de terre et le transport. Rappelons qu'un choc peut également provoquer du mouvement vibratoire, par exemple : quand on sonne une cloche. Voici quelques exemples de configurations qui peuvent être vulnérables aux effets du mouvement que provoque la vibration :

  • Les objets non retenus sur une étagère qui peuvent se déplacer, tomber, se renverser ou se heurter.
  • Les objets avec des parties mobiles qui peuvent s'entrechoquer, par exemple, l'impact d'une lourde toile sur des montants.
  • Les projections, les assemblages et autres parties d'objets déjà endommagés qui peuvent concentrer les tensions causées par toute vibration appliquée.
  • Un objet présentant des détails fragiles en surface qui se déplace sur un support mal ajusté ou frotte contre le matériau de calage pendant le transport (voir la vignette 1).
  • Les colis mobiles, placés sur le dessus d'une pile, qui peuvent tomber dans un véhicule de transport.
  • Les marchandises mobiles dans un véhicule qui peuvent rebondir de façon répétitive pendant le transport (voir les vignettes 2 et 3).
  • Les divers objets mal séparés dans un même colis qui peuvent se heurter les uns aux autres (c'est ce qui a provoqué les dommages illustrés à la vignette 3).

Sources et intensités des forces

Pour les besoins d'évaluation des risques, il peut être commode de regrouper les sources de forces physiques en catégories, selon l'incidence et l'intensité. Nous décrivons ci-dessous quatre catégories courantes de forces. Pour chaque catégorie, on présente les sources de force par ordre décroissant de gravité.

Forces catastrophiques (faible incidence, grande intensité)

Peu fréquentes, ces forces peuvent néanmoins entraîner d'importants dommages à de nombreux objets lorsqu'elles se manifestent.

  • Les mouvements du sol que provoquent les tremblements de terre sont à l'origine de dommages potentiellement catastrophiques dans des zones d'activité sismique modérée à forte. Rappelons qu'une partie importante des dommages qu'entraînent les séismes sont causés par de simples mouvements (décrits ci-dessus), par opposition aux forces qu'exercent les tremblements de terre eux-mêmes.
  • La guerre et les actes de vandalisme peuvent causer des dommages désastreux aux structures, à de nombreux objets ou aux œuvres d'art, en particulier les objets populaires ou symboliques.
  • Les incidents liés à l'expédition impliquant de graves accidents de la route, notamment le capotage ou l'impact par derrière, peuvent entraîner de graves dommages à tout objet en transit.
  • Les graves dangers associés à lamanipulation, notamment les accidents, la manipulation effectuée intentionnellement sans précautions et la négligence, que l'on ne peut pas prévoir par les méthodes habituelles (par exemple : la hauteur probable de chute).
  • Les effondrements de toit, en raison d'une accumulation d'eau ou de neige qui peut augmenter les charges au-delà des limites prévues dans la conception de structures.
  • Les effondrements d'étage dans des conditions de charge excessive ou de concentration de charge excessive (par exemple : lors de l'installation ou du déplacement d'objets lourds).

Forces associées aux activités courantes (incidence élevée, intensité modérée à élevée)

Il s'agit de forces rencontrées dans les activités quotidiennes, ayant une ampleur et une intensité allant de modérée à élevée. En règle générale, il est facile de prévoir leur ampleur. Elles peuvent toucher un ou plusieurs objets, voire même plusieurs à la fois.

  • Manipulation : Manipulation d'objets de façon manuelle ou mécanique pendant le déplacement, l'installation, la mise en caisse et le déballage, ou encore au cours de séances de photographie.
  • Transit (à l'interne) : Impact, chutes et concentrations de charge lors du déplacement d'objets d'un endroit à un autre dans un musée.
  • Expédition : Déménagement d'articles emballés d'un lieu à un autre, ce qui comprend la manipulation (chargement, déchargement, transfert de cargaison) et le transport par véhicule.
  • Charges gravitationnelles : Déformations temporaires ou permanentes d'objets en raison de la gravité. Écrasement ou bris de parties d'objet, déformation ou compression de socles d'objets. Déformation et défaillance de plateformes ou de socles mal conçus pour des objets de grande taille et volumineux.
  • Vibration que provoquent des travaux de construction : Vibration produite par du dynamitage ou des travaux de construction à proximité.
  • Travaux d'excavation : Les structures peuvent subir des dommages si elles se tassent ou bougent à cause d'un soutien inadéquat près des zones où l'on a creusé.

Forces cumulatives (incidence élevée, faible intensité)

Forces de faible intensité, d'incidence élevée (d'après le taux d'utilisation des collections) ou continues (par exemple, gravité) qui infligent des dommages continus à un ou plusieurs articles d'une collection.

  • Manipulation : Usure causée par la manipulation d'objets au fil du temps, surtout des objets contenant des matériaux fragiles, délicats ou mal collés, ou des objets faits de tels matériaux.
  • Expédition : Forces peu intenses, notamment la vibration dans les emballages qui ont des incidences sur les surfaces ou les parties d'objets.
  • Gravité : Socles mal conçus qui concentrent les charges statiques sur les objets ou leurs parties, provoquant des déformations ou des bris avec le temps.

Dans la prochaine partie, nous présentons en détail quelques-unes des plus importantes sources de force que nous venons de décrire, et ce, par ordre décroissant de gravité.

Forces faibles (incidence variable, faible intensité)

Ces forces peuvent préoccuper et ennuyer les occupants du bâtiment, mais leur action directe ne présente pas nécessairement un risque sérieux pour les objets.

  • Vibrations du bâtiment générées par des sources internes telles que les activités des occupants, les équipements mécaniques et la circulation routière à proximité.
  • Vibrations dues aux activités de construction, dont les dynamitages contrôlés, l'enfoncement de pieux, les équipements à mouvement alternatif et d'autres activités de construction.
  • Sources acoustiques, dont les sources audibles et infra-audibles, les vibrations transmises dans l'air, la musique forte.

Nos présentons ci-dessous, plus en détail, quelques-unes des plus importantes sources de force parmi celles que nous venons de mentionner, dans un ordre décroissant de gravité.

Mouvement du sol que provoquent les tremblements de terre

On mesure l'ampleur d'un séisme sur l'échelle de Richter. Pour associer l'intensité des tremblements de terre aux effets apparents de mouvements du sol (consulter le tableau 1), on utilise l'échelle de Mercalli modifiée. Si les niveaux d'accélération sont peu élevés, les tremblements de terre peuvent néanmoins provoquer d'importants mouvements du sol. Par conséquent, sur le plan des éventuels dommages, les niveaux d'accélération d'un tremblement de terre ne sont pas directement comparables aux niveaux d'accélération que produisent d'autres sources.

Tableau 1. Description des effets de tremblements de terre et relations approximatives entre l'intensité et l'ampleur (Seismic Upgrading Study of the Main Public Library Building San Francisco California for the Asian Art Museum at the Civic Centre, Volume 1 Study Report, , Rutherford & Chekene Consulting Engineers).
Échelle d'intensité Mercalli modifiéeDescription des effetsAccélération maximale (g)Amplitude Richter
I Non ressenti ou seulement par des personnes dans des circonstances très favorables. - M2 à M2,5
II Ressenti par des personnes au repos, situées aux étages supérieurs, ou dans des endroits sensibles. - M2,5 à M3,1
III Ressenti à l'intérieur; légères oscillations d'objets suspendus; vibrations analogues à celles que produisent des camions légers; peut passer pour autre chose qu'un séisme. 0,003 à 0,007 M3,1 à M3,7
IV Oscillations d'objets suspendus; vibrations semblables à celles d'un camion lourd; sensation analogue à un corps lourd heurtant un mur; balancement de voitures stationnées; vibrations des fenêtres, des portes, de la vaisselle et de la verrerie; entrechocs de vaisselle dans la plage supérieure de la catégorie IV; craquement des murs de bois et des charpentes. 0,007 à 0,015 M3,7 à M4,3
V Ressenti à l'intérieur; direction déterminable; réveil de personnes endormies; liquides deviennent troubles ou se renversent; déplacement ou renversement d'objets instables de petite taille; oscillation, ouverture et fermeture de portes; mouvement de volets et de cadres accrochés aux murs; arrêt, changement de rythme ou sonnerie de pendules. 0,015 à 0,03 M4,3 à M4,9
VI Ressenti par tous; plusieurs s'effrayent et courent dehors; déplacements chancelants; bris de vaisselle, de verrerie et de vitres; chutes de bibelots et de livres des étagères et de cadres; déplacement ou renversement de meubles; fissures du plâtre et de la maçonnerie D (consulter les remarques ci-dessous); sonnerie de petites cloches (école, église); oscillation d'arbres et de buissons. 0,03 à 0,09 M4,9 à M5,5
VII Difficile de se tenir debout; ressenti par les conducteurs d'autos; vacillement d'objets suspendus; bris de meubles; dommages à la maçonnerie D, y compris des fissures; cassures de cheminées faibles à la ligne de toiture; chutes de plâtre, de briques lâches, de pierres, de tuiles et de corniches; fissures dans la maçonnerie C; apparition de vagues à la surface d'étangs et de lacs, eaux troubles chargées de boue; petits glissements de terrain et effondrements sur les pentes de sable ou de gravier; sonneries des grosses cloches d'église. 0,07 à 0,22 M5,5 à M6,1
VIII Direction des autos difficile; dommages à la maçonnerie C et effondrements partiels; quelques dommages à la maçonnerie B, aucun dommage à la maçonnerie A; effondrements de murs en stuc et en pierre; torsion et chutes de cheminées, de cheminées d'usine, de monuments, de murs et de réservoirs surélevés; déplacement des charpentes de maison sur leurs fondations si elles n'y sont pas ancrées; défoncement de panneaux muraux mal ancrés; changements dans le débit ou la température de sources et de puits; apparition de fissures dans le sol et sur les pentes prononcées. 0,15 à 0,3 M6,1 à M6,7
IX Panique générale; destruction de la maçonnerie D; dommages considérables à la maçonnerie C, effondrements parfois complets; de lourds dommages à la maçonnerie B; dégâts considérables dans les fondations; les charpentes quittent leurs fondations si elles n'y sont pas ancrées; fissures des charpentes; rupture des réservoirs et des canalisations souterraines; grosses fissures dans le sol; éjection de sable et de boue dans les zones affaiblies; fontaines sismiques et cratères de sable. 0,3 à 0,7 M6,7 à M7,3
X Destruction de la plupart des structures de maçonnerie et des charpentes; dommages graves aux barrages, aux remblais et aux ponts; importants glissements de terrain; eau des canaux, des rivières et des lacs projetée sur le rivage; déplacement horizontal du sable et de la boue sur les plages et les terrains plats; faible torsion des rails de chemin de fer. 0,45 à 1,5 M7,3 à M7,9
XI Torsion importante des rails de chemin de fer; canalisations souterraines totalement inutilisables 0,5 à 3 M7,9 à M8,5
XII Destruction quasi-totale; déplacement de grosses masses rocheuses; topographie bouleversée; projection d'objets dans les airs. 0,5 à 7 M8,5 à M9
Remarques :
  • Maçonnerie A : construction, mortier et conception de qualité; armée, surtout latéralement, et liée au moyen d'acier, de béton, etc.; conçue pour résister aux forces latérales.
  • Maçonnerie B : construction et mortier de qualité; armée, mais pas conçue pour résister aux forces latérales.
  • Maçonnerie C : construction et mortier ordinaires, aucune faiblesse extrême comme l'absence de liant dans les coins, mais pas armée ni conçue pour résister aux forces horizontales.
  • Maçonnerie D : matériaux faibles, comme les briques séchées au soleil; piètre mortier; construction de faible qualité, faible sur le plan horizontal.

Considérations d'ordre structural

Les musées et les réserves se trouvent souvent dans des bâtiments conçus à l'origine pour d'autres fins. On doit garder en tête deux points importants concernant la structure : la construction du toit et la capacité de charge des planchers. Les toits plats sans système adéquat d'écoulement d'eau peuvent fléchir, donnant lieu à une accumulation de quantités croissantes d'eau, ce qui peut charger le toit au-delà des limites prévues dans sa conception. Un toit plat qui jouxte un toit en pente peut en recevoir la neige et devenir ainsi également vulnérable aux surcharges. Pour certaines applications de musée, les planchers doivent être suffisamment robustes pour supporter les charges qu'imposent des objets lourds, ou de grandes collections. Rappelons également que l'utilisation d'équipement de levage pour soulever des objets lourds, notamment des portiques, concentrera les charges sur des zones relativement restreintes du plancher. Dans certains cas, il sera possible de soutenir le plancher par en dessous, afin de permettre le levage d'un objet lourd et son déplacement sans danger le long d'un trajet établi auparavant. Dans le doute, s'adresser à un ingénieur de structures. Il s'agit également d'une bonne précaution à prendre, même si on dispose des dessins ou d'autres plans du bâtiment, car ces documents ne représentent pas toujours la structure de façon précise, ou « telle que construite ».

Hauteur probable de chute de colis

La taille et le poids de tout objet déterminent la façon dont il sera manipulé. On peut ainsi utiliser des méthodes de manipulation appropriées pour prévoir les niveaux de risque pendant le transport. L'industrie de l'emballage a établi des hauteurs probables de chute pour différents poids et tailles de colis. Au tableau 2, on présente des valeurs typiques. La hauteur probable de chute représente une valeur raisonnable dans un scénario catastrophe. Il s'agit d'une valeur peu fréquente, qui ne sera probablement pas dépassée. La plupart des chutes pendant l'expédition se produisent de hauteurs bien inférieures. Les approximations des hauteurs probables de chute proviennent d'observations de longue date et de l'expérience de l'industrie. D'autres approximations proviennent d'études réalisées avec des colis contenant des enregistreurs électroniques (consulter Allen ).

Tableau 2. Risques associés à la manipulation, exprimés en hauteur de chute probable pour différents poids et tailles de colis. Si les hauteurs de chute varient en fonction du réseau de distribution utilisé, elles donnent néanmoins une approximation raisonnable du risque, qui n'est que rarement atteint ou dépassé (Brandenburg ).
Poids du colis (kg)Dimension maximale (cm)Hauteur probable de chute (cm)Forme de chuteType de manipulation
10 120 100 Tout côté ou tout coin Lancement par un homme
10 à 20 90 90 Tout côté ou tout coin Lancement par un homme
20 à 45 120 60 Tout côté ou tout coin Lancement par un homme
45 à 70 150 50 Tout côté ou tout coin Lancement par un homme
70 à 90 150 45 Tout côté ou tout coin Lancement par un homme
90 à 270 180 60 En rotation latérale ou sur la pointe Mécanique
270 à 1360 Illimitée 45 En rotation latérale ou sur la pointe Mécanique
1 360 et plus Illimitée 30 En rotation latérale ou sur la pointe Mécanique

Manipulation

La manipulation de routine et les chutes accidentelles peuvent facilement générer des impacts et des chocs dommageables. Au tableau 3, on présente les accélérations auxquelles on peut s'attendre à différentes hauteurs de chute pour différents colis. De nombreux articles jugés très fragiles, comme des argiles non cuites, peuvent supporter des chocs jusqu'à 50 g. Certains objets que l'on pense très fragiles peuvent supporter des chocs encore plus intenses.

Tableau 3. Intensités approximatives de chocs pour des chutes sur une surface dure de différentes hauteurs. Le tableau indique clairement les risques, pour les objets fragiles, associés à des hauteurs de chute typiques, ainsi que les avantages manifestes de certains emballages simples.
Hauteur de chute (cm)Contenant métallique sans calage (g)Caisse en bois (g)Carton (g)Calage de 25 mm
(g)
Calage de 50 mm
(g)
120 392 196 131 98 52
110 367 183 122 92 49
90 339 170 113 85 45
60 277 139 92 69 37
15 139 69 46 35 18
5 80 40 27 20 11

Chocs et vibrations dans les véhicules de transport

Si les colis sont correctement fixés au véhicule de transport, les chocs qu'engendre le mouvement du véhicule sont à peu près équivalents à une chute de 15 cm. Si les colis ne sont pas fixés au véhicule, ils peuvent rebondir constamment pendant le trajet et ainsi subir des impacts intenses (consulter la vignette 3). Les colis non attachés peuvent également subir des impacts importants, simplement en tombant du haut des piles à cause du mouvement de la cargaison pendant le transport. Si les colis sont bien fixés, le niveau de choc le plus intense auquel on peut s'attendre dans des véhicules de transport se produit quand les wagons sont attelés, et en raison du jeu dans ces attelages.

Les chercheurs militaires et industriels ont étudié en détail la vibration de véhicules, parce que toute cargaison dans un véhicule de transport sera soumise à de la vibration (la probabilité d'exposition à de la vibration est de 100 %) et, contrairement aux risques associés à la manipulation, on ne peut pas observer la vibration des véhicules de façon visuelle. À la figure 9, nous présentons un résumé de la vibration des principaux modes de transport, tiré d'Ostrem et Godshall. Ces informations ont été obtenues à la suite d'essais réalisés en laboratoire sur des objets et des emballages, mais le document cité en référence contient des informations d'intérêt pratique pour le lecteur.

L'intensité de la vibration dans la plupart des véhicules de transport bien entretenus est faible et on la considère normalement comme étant inférieure au seuil de dommage de la plupart des produits commerciaux en l'absence d'effets de résonance. Parmi les modes de transport habituels, les camions produisent la plus grande intensité de vibration et, par conséquent, présentent le plus grand risque de dommages éventuels. Les niveaux de vibration dans les camions à suspension pneumatique seront plus faibles que dans les camions à suspension classique. Comme les camions font partie intégrante de presque tous les scénarios de transport, on a utilisé des données sur leurs régimes de vibration dans des expériences avec des modèles ou des objets d'art, comme des peintures sur toile. Dans l'ensemble, les effets secondaires de la vibration semblent être un des problèmes les plus importants pendant le transport. (Voir la rubrique « Stratégies de réduction des risques » pour des conseils sur la façon de réduire la vibration de façon efficace.)

Courbes représentatives de vibration pour les camions, wagons, avions, et navires.
Figure 9. Courbes représentatives de vibration pour les modes de transport habituels (Ostrem et Godshall ). Rappelons que ce résumé représente une enveloppe des amplitudes de vibration maximale à diverses fréquences. Rappelons également qu'en raison de la nature aléatoire de vibration des véhicules, seule une partie de la vibration comprise dans cette enveloppe sera présente à un moment ou un autre.

Gravité

La force qu'exerce la gravité sur des objets est directement proportionnelle à leur masse. On nomme cette force le poids (poids = masse × accélération). En raison de la géométrie, les charges gravitationnelles sur des objets ou des supports peuvent être inégales.

Un support inadéquat peut entraîner la déformation d'objets ou de leurs parties, et les soumettre à des contraintes, en très peu de temps, ou sur de longues périodes. Le levage de gros objets concentrera les charges gravitationnelles sur les points de levage.

Vibration que provoquent les travaux de construction

Des études ont été réalisées pour quantifier les niveaux de vibration qui endommagent les bâtiments. Selon les écrits sur la vibration liée aux travaux de construction, de tels travaux ne produisent, en général, pas suffisamment d'énergie pour causer des dommages structuraux aux bâtiments et, par conséquent, presque toutes les études sur les dommages mettent l'accent sur les opérations de dynamitage.

Au tableau 4, on présente des données sur les niveaux de vibration qui entraînent trois catégories de dommages aux bâtiments. Les données proviennent d'enquêtes sur d'anciennes et de nouvelles structures (touchant également la variabilité sur le plan de la condition des structures, des détails sur les sites et des contraintes préexistantes). La même source fournit des données sur les niveaux de contraintes (exprimés en vitesses de particules équivalentes) qu'entraînent les activités des occupants des bâtiments, les changements environnementaux et le dynamitage. Les résultats sont intéressants : certains des niveaux les plus élevés de contraintes découlent des activités d'occupants des bâtiments et de la variation quotidienne de température et d'humidité. Voici quelques renseignements additionnels sur les fissures dans les bâtiments que produisent les travaux de dynamitage (Dowding ) :

  • Les fissures sont causées par une variété de défauts de construction.
  • Les bâtiments contiennent de nombreuses fissures dont les occupants ne sont pas conscients, qui augmenteront en taille et en nombre chaque année, même en l'absence de vibrations.
  • La plupart de ces fissures sont apparentes et ne sont pas structurellement préjudiciables. (Note de l'auteur : Si l'on s'interroge sur la présence de fissures et leur importance, on doit demander à un expert d'en faire l'examen.)
  • Le claquement des portes et la circulation automobile peuvent faire vibrer les bâtiments plus que le dynamitage bruyant ou l'enfoncement de pieux.
  • Les humains sont plus sensibles à la vibration que ne le sont les structures.
Tableau 4. Trois niveaux de réactions observées de structures à la vibration que provoque le dynamitage (Northwood et Edwards []), et manifestation des effets selon 16 études sur les dommages, compilés et décrits par Dowding (). En raison de sa corrélation avec la présence de fissures apparentes, on se sert souvent de la vitesse de particules pour décrire les travaux de construction ou le dynamitage. Les valeurs de la vitesse de particules représentent des niveaux auxquels on observe des effets au cours de véritables études et ne doivent pas être interprétées comme des limites.
EffetVitesse des particules (mm/s)Description de l'effet
Seuil 76 Ouverture d'anciennes fissures et formation de nouvelles fissures dans le plâtre; effritement d'objets lâches (par exemple : briques lâches de cheminées)
Mineur 114 Effet superficiel, sans incidence sur la résistance des structures (par exemple : bris de fenêtre, effritement ou chute de morceaux de plâtre), fines fissures dans la maçonnerie
Majeur 203 Grave affaiblissement de la structure (par exemple : grandes fissures ou déplacement de fondations ou de murs porteurs, affaissement qui entraîne l'affaiblissement ou la déformation de la superstructure)

Si on s'inquiète des effets des travaux de construction, on peut procéder, avant les travaux, à un examen des fissures afin d'établir un lien clair entre tout dommage observé et les forces que génèrent les travaux de construction. Lorsque les fissures se développent naturellement en l'absence de vibrations, leur vitesse de propagation peut fournir de précieux renseignements. Il existe des informations détaillées sur les méthodes d'observation et de documentation des fissures (Dowding ).

Fragilité des objets

Pour évaluer les risques, il est essentiel d'avoir des informations sur la fragilité des objets. Il est alors possible de limiter la force des risques à un niveau raisonnable en deçà des niveaux susceptibles de provoquer des dommages. Il y a peu d'intérêt à tenter d'éliminer entièrement les forces liées à l'expédition : il est d'ailleurs rarement possible d'agir ainsi à cause du coût probable d'une telle démarche. En raison de la grande diversité des œuvres d'art sur le plan de leurs matériaux, de leur construction et de leur état, il est plus difficile d'en déterminer la fragilité avec précision qu'il ne l'est pour des produits commerciaux. Des études sur la sensibilité des peintures sur toile, du plâtre, de certains objets en verre et des poteries en argile aux chocs et aux vibrations existent déjà, et un fonds de connaissances utiles sur le sujet se constitue progressivement. Malgré l'absence de données précises sur la fragilité de nombreux types d'objets, il est néanmoins possible d'estimer de façon raisonnable leur fragilité et d'atténuer les dangers d'une manière satisfaisante pour le mode de transport choisi.

Estimation de la fragilité aux chocs par rapport à des produits commerciaux

Les données sur la fragilité des produits commerciaux sont utiles pour estimer la fragilité de certains objets de musée. Au tableau 5, on présente six catégories de fragilité pour des produits commerciaux, auxquels sont juxtaposés des objets de musée. Les données sur les objets de musée proviennent d'études expérimentales et d'approximations basées sur des expériences. Selon les observations, on peut transporter de nombreux objets de musée de façon sécuritaire dans des emballages conçus pour limiter les chocs liés aux chutes de scénarios catastrophes à environ 50 g ou moins.

Tableau 5. Catégories et cotes de fragilité aux chocs de produits commerciaux et de certains objets de musée. Les cotes de fragilité représentent les accélérations maximales que l'on ne doit pas dépasser, ou bien la limite d'accélération que peuvent supporter les objets sans subir de dommages.
Description de la catégorieExemples de produit commercialExemples d'objets de muséePlage de fragilité g
Extrêmement fragiles Systèmes de guidage de missiles, instruments d'essai à réglage précis Sculpture en plâtre; 120 kg, modèle d'essai en plâtre creux endommagé à 20 g. La fragilité de sculptures dans d'autres scénarios peut être plus élevée 15 à 25
Très délicats Équipement électronique et instruments montés sur une suspension Argile non cuite (pièces crues) et verrerie fragile 25 à 40
Délicats Accessoires d'aéronefs, machines à écrire électriques, caisses enregistreuses et équipement du bureau électrique Argile non cuite, argile cuite à feu doux, plâtre, stuc, verrerie, céramique 40 à 60
Moyennement délicats Récepteurs de télévision, accessoires d'aéronefs La peinture très fragile, endommagée et écaillée sur une toile de 60 × 60 cm est délogée par un impact sur un coin ou un côté 60 à 85
Moyennement robustes Équipement de buanderie, réfrigérateurs, électroménagers Peinture sur toile de 60 × 80 cm sans fissures et cassante avec gesso cassant (faible contenu en colle) qui se fissure après une chute sur un coin 85 à 115
Robustes Machinerie Peinture sur toile de 60 × 80 cm (renversée, chute sur le côté avec carton protecteur au dos). De petites écailles de peinture adhérant partiellement à la toile ne se décollent pas; choc toléré par des collections d'insectes épinglés en petites boîtes 115 et plus

Caractéristiques des objets et sensibilité aux forces

Les paramètres suivants influent sur la sensibilité de tout objet aux forces. La connaissance de ces paramètres permet de mieux prévoir la sensibilité d'articles particulièrement fragiles ou de ceux pour lesquels il n'y a pas de données sur la fragilité.

Masse

Pour une accélération donnée, la force qui agit sur une masse augmente avec celle-ci (il s'agit de la deuxième loi de Newton : F = ma, où : F : force, m : masse de l'objet, a : accélération). On comprend donc pourquoi les petites écailles légères de peinture ne se détachent pas d'une toile à la suite de vibrations ou de chocs d'intensité faible ou moyenne. Il faut, en effet, une accélération considérable pour vaincre la force d'adhérence, même faible, qui maintient en place une particule légère.

Faiblesse des matériaux

C'est la faiblesse des matériaux qui rend un objet très sensible à la manipulation directe. Rappelons que la faiblesse des matériaux ne se traduit pas toujours par une grande sensibilité aux chocs ou aux vibrations. Il est presque impossible de toucher à certains objets, comme des pastels, sans les endommager. En revanche, les particules de très faible masse de certaines œuvres anciennes (par opposition à certaines œuvres récentes) peuvent être difficiles à déloger sous l'effet d'un choc. La sensibilité aux chocs d'un objet fait d'un matériau fragile augmentera cependant au même rythme que sa masse. Citons en exemple l'argile non cuite (pièces crues), qui est très sensible à la fois aux forces de manipulation et aux chocs.

Géométrie

Plus la géométrie d'un objet est complexe, plus sa sensibilité aux forces augmente. Les éléments en saillie créent des sites où les forces (et les tensions) peuvent s'amplifier dans les matériaux qui composent l'objet.

Souplesse

La souplesse d'objets peut être considérée comme une faiblesse structurale. En effet, tout objet souple a tendance à vibrer, ce qui le rend sensible aux effets d'amplification des forces par la résonance, ou aux dommages quand les parties en mouvement se heurtent. Pour éviter tout dommage aux objets fragiles pendant leur transport, il est donc important de réduire les tendances aux vibrations au moyen d'une restriction délicate, mais ferme. De bonnes pratiques de fabrication de supports réduiront également les tendances aux vibrations (consulter la figure 10).

Exemple d'artefacts « Mammifères de l'Ère de glace » en place.
Un autre exemple d'artefacts « Mammifères de l'Ère de glace » en place.
Les supports maintiennent fermement en place les artefacts et les vitrines sont solidement fixées aux socles.
Figure 10. Grâce à du matériel et à des techniques très efficaces de support, on a pu expédier en toute sécurité l'exposition Mammifères de l'Ère de glace du Musée canadien de la nature d'Ottawa à Montréal sans avoir à démonter, à manipuler ou à assembler les différents artefacts. Les supports maintiennent fermement en place les artefacts et les vitrines sont solidement fixées aux socles. Les socles monoblocs complets comme ceux-ci ont été déplacés par le personnel du musée et les manutentionnaires spécialisés, puis recouverts de bâches protectrices propres à l'intérieur des remorques à suspension pneumatique. Les socles spéciaux ont été placés sur des patins de protection. Tous les socles ont été solidement amarrés à la remorque. (Conception et fabrication des supports par Ron Séguin – Creative Nature Studio.)

Sensibilité aux vibrations

Les cotes de fragilité aux vibrations des produits commerciaux indiquent les seuils de dommages du point de vue de la fréquence et de l'amplitude. Une autre méthode d'évaluation de la sensibilité aux vibrations, que l'on utilise dans l'industrie de l'emballage, consiste à déterminer les premières fréquences de résonance d'un objet dans la gamme de fréquences du transport allant de 1 à 200 Hz. Les tendances de vibration dans cette gamme peuvent être préoccupantes en raison d'effets possibles de résonance qui peuvent amplifier les faibles niveaux de vibration pendant le transport à des niveaux dommageables. Les premières fréquences de résonance de l'objet sont généralement celles auxquelles on prête le plus d'attention, car ce sont les basses fréquences qui causent les contraintes et les déplacements les plus importants.

Exemples de sensibilité des objets à la manipulation, aux chocs et à la vibration

Les exemples suivants montrent la sensibilité de différents types d'objets aux forces. En raison de la grande diversité des matériaux, de la composition et de la configuration d'objets, il s'agit d'exemples de nature plutôt générale.

Sensibilité élevée à la manutention manuelle en raison de la faiblesse des matériaux

Les objets faits de matériaux légers et faibles, peu importe leur masse, sont sensibles aux forces de la pesanteur (charges ponctuelles, support inadéquat) et à la manipulation directe :

  • Pastels (manipulation, abrasion).
  • Peintures aux surfaces fragiles (manipulation, abrasion).

Sensibilité modérée à la manipulation, sensibilité faible aux chocs et à la vibration

Matériaux et ensembles robustes, de faible masse :

  • Petits présentoirs d'insectes épinglés.

Sensibilité élevée à la manipulation et sensibilité aux chocs

En présence de matériaux faibles, ou si des matériaux moyennement robustes font l'objet de contraintes liées à la masse, à la complexité géométrique, ou aux deux à la fois :

  • Gros présentoirs d'insectes épinglés.
  • Argile non cuite, terre cuite, plâtre et stuc (manipulation, abrasion, chocs).
  • Certains objets ethnographiques (manipulation, abrasion, chocs, vibration).
  • Toiles dont les couches de peinture sont fissurées, fragiles et raisonnablement épaisses (massives).
  • Certaines œuvres d'art contemporain, œuvres d'art cinétique.

Sensibilité élevée aux chocs et à la vibration

Une conjugaison de leur masse et de leur complexité géométrique rend les objets suivants fragiles :

  • Squelettes assemblés, objets composés.
  • Horloges dont les composants mécaniques peuvent bouger librement.
  • Œuvres d'art contemporain (par exemple : terella de verre fragile, voir la figure 16) avec composants internes et inaccessibles qui vibrent à basse fréquence.
  • Peintures sur toile (les chocs déforment les montants, et la vibration à basse fréquence peut causer des effets secondaires comme de l'abrasion ou des collisions).

Sensibilité élevée au levage mécanique et à la concentration des charges, sensibilité élevée aux chocs (principalement), sensibilité à la vibration

Ce résultat est attribuable à la masse, à la géométrie et aux matériaux : la masse augmente les effets des forces sur les objets de forme compacte faits de matériaux de résistance allant de moyenne à élevée. La géométrie et l'aspect cassant des matériaux accroissent davantage accroissent la sensibilité des objets aux forces directes, aux chocs et à la vibration :

  • Toiles de grande taille (déformation des montants en raison de leur masse, collision de la toile avec les montants).
  • Sculpture (masse élevée, matériaux cassants et sensibles aux entailles, parties en saillie).

Stratégies de réduction des risques

Pour être efficace, une stratégie de préservation doit s'appuyer sur des mesures visant à contrecarrer l'action des forces potentiellement dangereuses. Nous résumons ci-dessous les stratégies générales de niveau élémentaire, moyen et élevé. Elles incorporent également les points à considérer en priorité pour réduire les forces, que nous présentons également ci-dessous par ordre décroissant d'importance :

  1. Tremblement de terre (stabilisation des bâtiments, du matériel et des objets dans les zones à risque élevé). Voir la vignette 4.
  2. Éléments structuraux (planchers, toitures, supports des artefacts, matériel).
  3. Manipulation (mise en caisse, déballage, transfert interne, isolement du public).
  4. Expédition (risques pendant le transport).
  5. Usure à long terme (forces cumulatives dans la réserve, ou par manipulation répétitive).

On peut réduire l'intensité des forces dommageables par diverses méthodes appliquées à trois degrés : le bâtiment, le matériel et les procédures. Les mesures touchant le bâtiment sont les plus coûteuses. C'est là que les grandes institutions intégreront de nombreuses mesures. On peut néanmoins assurer une réduction des forces efficace et à moindre coût sur le plan du matériel et des procédures. Peu importe le niveau de mise en œuvre, une séquence d'étapes de réduction (Éviter, Empêcher, Détecter, Intervenir) afin de contrer l'agent « forces physiques ». Chaque étape de la séquence entre en jeu lorsque l'étape précédente est impraticable, impossible ou connaît un échec. On crée ainsi une véritable ligne de défense contre les forces physiques et autres agents de détérioration. Nous présentons ci-dessous un résumé général des mesures, pour les différents degrés de mise en œuvre. Au tableau 6, on indique les mesures progressives pour les quatre étapes.

1. Niveau élémentaire (mesures contre les risques majeurs)

Bâtiments

  • Assurer la résistance des bâtiments aux tremblements de terre dans les zones de risque sismique.
  • Examiner les risques non structuraux (notamment pour les objets monumentaux comme les sculptures) dans les zones de risque sismique et, au besoin, les arrimer.
  • Assurer la stabilité sismique dans la conception des socles, des crochets et des supports pour les objets de grande taille dans les zones de risque sismique.
  • S'assurer que les bâtiments ont une structure saine, avec des planchers offrant une capacité de charge adéquate. S'assurer que l'usage des bâtiments existants convient aux applications muséales.
  • Être attentif aux éléments structuraux élémentaires (halls, portes) des bâtiments, afin d'en favoriser un accès convenable.
  • Éviter les toits plats.
  • Placer tout matériel sensible à la vibration au rez-de-chaussée, près des murs porteurs, ou à proximité des colonnes de soutènement des étages supérieurs, afin d'éviter des problèmes de vibration.

Matériel

  • Installer des étagères rigides et stabiliser les objets dans les zones sismiques.
  • Prévoir un équipement de transport (par exemple : diables, chariots, ascenseurs, sangles) pour l'évacuation rapide des objets, le cas échéant.
  • Assurer un isolement élémentaire entre le public et les objets exposés (présentoirs, barrières).
  • Faire appel à un spécialiste pour les objets très fragiles ou vulnérables.
  • Sélectionner des surfaces et des supports d'entreposage appropriées, selon la nature des objets.
  • Utilisation de tables spécialement conçues (masse importante) ou d'antivibrateurs pour tout matériel sensible.

Procédures

  • Faire appel à des manutentionnaires spécialisés pour la mise en caisse appropriée d'objets fragiles ou de très grande valeur.
  • Protéger les objets fragiles des perforations, des bosselures, des égratignures, de l'abrasion et des impacts mineurs au moyen d'un emballage primaire élémentaire. Par protection primaire, on entend un emballage élémentaire qui permet la manipulation facile d'un objet fragile. Pour protéger l'objet pendant le transport, il faut normalement utiliser un emballage additionnel.
  • Répertorier les objets très sensibles et les protéger pendant la manipulation dans la réserve, pendant leur exposition et au cours de leur transport.
  • Bien arrimer les objets et les colis dans les véhicules au cours du transport.
  • Fournir au personnel une formation sur la manipulation d'objets fragiles.
  • Fournir au personnel une formation sur le fonctionnement des machines et sur la manipulation d'objets pesant jusqu'à 2 000 kg, ou engager des manutentionnaires expérimentés pour les charges de plus de 2 000 kg.
  • Acquérir une formation et une expertise en matière d'emballage d'objets vulnérables.
  • Assurer la présence de gardes de sécurité dans les zones d'exposition.
  • Veiller à ce que les surfaces des objets soient propres avant de les emballer, pour éviter l'abrasion ou l'incrustation de saleté sur les surfaces.

2. Niveau moyen (mesures contre les forces d'intensité allant de modérée à élevée)

Bâtiments

  • Prévoir des quais de chargement spécialisés et de l'équipement spécialisé pour la manipulation de matériaux, comme des ascenseurs sans heurt, des niveleurs de charge, des planchers lisses et des murs au revêtement lisse et souple.
  • Prévoir des cadrages de porte qui absorbent les chocs.

Matériel

  • Prévoir des portiques pour le déplacement ou la réorientation d'objets lourds.
  • Assurer la stabilisation antisismique d'objets de petite à moyenne taille.
  • Utiliser des berceaux et des systèmes modulaires pour le transport et la manipulation d'objets de grande taille appelés à voyager. Citons en exemple des systèmes intégrés permettant le déplacement facile d'objets lourds et volumineux pendant une exposition itinérante.
  • Utiliser un emballage primaire, qui présente les avantages élémentaires susmentionnés.
  • Utiliser un emballage élémentaire, c.-à-d. des caisses pourvues d'un calage d'épaisseur suffisante (habituellement au moins 50 mm).
  • Utiliser des supports bien conçus pour la mise en réserve, le transport et l'affichage.

Procédures

  • Offrir au personnel une formation sur la sensibilité des objets, la manipulation d'objets, la fabrication de supports et l'emballage.
  • Prévoir un degré élevé d'isolement du public dans les zones d'exposition d'objets fragiles (barrières efficaces, présentoirs fermés, alarmes).

3. Niveau élevé (Réduction de tout risque perçu de l'agent)

Il s'agit de mettre en œuvre les stratégies décrites ci-dessus et, en plus, toute stratégie propre aux besoins d'une exposition particulière, que l'on détermine à la suite d'un examen exhaustif de la collection. Classer les procédures et le matériel requis pour le bâtiment en ordre de priorité, en tenant compte des caractéristiques de la collection.

Cadre de conservation préventive

Il existe de nombreuses façons de mettre en œuvre une stratégie de contrôle efficace contre les forces. Au tableau 6, on présente un extrait du Plan de préservation des collections de musées, qui indique neuf agents de détérioration additionnels, ainsi que les mesures permettant de contrer chacun d'eux. Un grand nombre de ces mesures se trouvent à l'étape de contrôle intitulée « Empêcher ».

Table 6. Plan de mesures pour contrer les forces. La mise en œuvre de la plupart des mesures se fait à l'étape « Empêcher ».
MatérielBâtimentsTransportProcédures
ÉVITER
  • Éviter les rayonnages et les armoires instables
ÉVITER
  • Éviter les zones d'intense activité sismique
  • Éviter les sols mous ou la terre meuble
  • S'assurer que le plancher est bien résistant
  • Éviter les revêtements muraux intérieurs rugueux ou durs
  • Assurer un accès adéquat
ÉVITER
  • Éviter les poignées mal placées
  • Transporter les objets dans des camions à suspension pneumatique bien entretenus
  • Utiliser des monte-
    charges et des diables pour déplacer les objets en toute sécurité
  • Planifier le déplacement des objets
ÉVITER
  • Éviter les manu-
    tentionnaires sans expérience des biens culturels, les transporteurs publics, l'équipement mal entretenu
  • Envisager des emballages modulaires ou des mécanismes de levage pour les objets de grande taille et les articles souvent déplacés ou en exposition itinérante
  • Maintenir un espace suffisant entre les collections
EMPÊCHER
  • Pour amortir les forces physiques directes, utiliser des armatures de soutien et des supports fabriqués à partir de matériaux inertes
  • Réduire l'effet des forces au moyen d'un emballage primaire
  • Assurer un espace suffisant sur les rayonnages
  • Séparer les objets les uns des autres et les protéger du public
  • Pour les objets exposés, utiliser des armatures de soutien et des supports discrets et fabriqués de matériaux inertes
  • Immobiliser et bien arrimer les objets, surtout dans les zones à risque sismique élevé
EMPÊCHER
  • Construire des édifices à l'épreuve de séismes
  • Assurer un espace suffisant pour la mise en réserve et l'exposition des collections
EMPÊCHER
  • Séparer les objets les uns des autres
  • Réduire l'effet des forces en utilisant un emballage primaire
  • Réduire l'effet des forces en utilisant des caisses d'emballage et des matériaux de calage
  • Bien arrimer, fixer ou démonter les composants sujets aux vibrations
  • Protéger les surfaces fragiles des mouvements possibles du contenu des colis
EMPÊCHER
  • Enseigner au personnel comment fabriquer de bons supports
  • Enseigner au personnel comment
    emballer les objets
  • Former le personnel aux techniques de manutention des objets
  • Former le personnel aux techniques d'arrimage
    pour les charges jusqu'à
    2 000 kg
  • Engager des arrimeurs pro-
    fessionnels
    s'il est
    nécessaire de réorienter des charges lourdes pour le transport
  • Engager des arrimeurs pro-
    fessionnels
    pour les charges supérieures à 2 000 kg
DÉTECTER
  • s.o.
DÉTECTER
  • Assurer un espace suffisant pour l'inspection des objets
DÉTECTER
  • Détecter les forces au moyen d'indicateurs
    de bascule-
    ment, de détecteurs de chocs, et d'enregis-
    treurs de données
  • Utiliser les articles sus-
    mentionnés afin de vérifier le rendement des emballages
DÉTECTER
  • Noter les nouveaux dommages
  • Bien photo-
    graphier
INTERVENIR
  • Isolateurs pour les objets
INTERVENIR
  • Isolation sismique des bâtiments
INTERVENIR
  • Modifier la conception d'emballages au rendement inacceptable
INTERVENIR
  • Obtenir les services d'un expert-
    conseil en emballage

Protection d'objets fragiles pendant le transport

Après les forces sismiques et celles qui touchent les structures, ce sont les forces que créent la manutention interne et l'expédition qui endommagent le plus souvent les objets de musée. La formation du personnel, la planification et de bonnes installations matérielles contribuent toutes à réduire les risques de dommages par ces sources. Nous présentons ci-dessous un aperçu général des points importants pour la manutention et l'expédition.

Appliquer les principes de bas

Le fait de négliger les principes de base peut entraîner de graves dommages aux objets emballés. De simples considérations – la durabilité des conteneurs, comment les objets emballés peuvent bouger et interagir entre eux, l'arrimage solide des colis au véhicule de transport – peuvent faire une grande différence.

Bien arrimer la cargaison

Toute marchandise empilée dans un véhicule sans être arrimée peut tomber, et effectuer des chutes de hauteurs bien plus élevées que prévu. Dans un exemple de dommages graves, une cargaison non arrimée a simplement glissé hors d'un camion (consulter la vignette 2).

La cargaison non arrimée peut également rebondir, se déplacer et se heurter à répétition, donnant lieu à des forces d'impact élevées (consulter la vignette 3). Le déplacement du contenu des colis non arrimés peut également provoquer des dommages (autre facteur à l'origine des dommages décrits dans la vignette 3).

Éviter les forces inutiles

Il est impossible d'éviter les forces touchant les colis que provoque le transport, mais le choix d'un bon transporteur peut faire une grande différence. Dans une étude faisant la comparaison entre le transport par un manutentionnaire spécialisé et par des transporteurs ordinaires, la cargaison du premier transporteur n'a subi aucun choc, malgré un seuil très faible d'activation de l'enregistreur, soit 5 g. Pour le transport de nombreux objets, le recours à des services de transport et de manutention de qualité peut faire économiser de l'argent, en réduisant les besoins d'emballage et de mise en caisse (consulter la figure 10). Une bonne conception des caisses permet également de réduire les risques liés à la manutention. Des caisses bien conçues comportent des poignées à une bonne hauteur afin de diminuer la hauteur de chute accidentelle des colis, ainsi qu'un dégagement sous les caisses pour permettre l'utilisation de chariots à palettes. On réduit ainsi les contraintes inutiles et la déformation possible des gros conteneurs, ainsi que les contraintes touchant leur contenu. Les emballages légers que l'on transporte à l'intérieur d'un établissement peuvent aussi protéger des objets jusqu'à leur lieu d'exposition.

Évaluer les risques pour votre réseau de distribution

Chaque réseau de distribution comporte son propre profil de risque. Il est raisonnable de s'attendre à des impacts moins nombreux et moins intenses si on fait appel à un manutentionnaire spécialisé. Des études réalisées avec des colis renfermant des enregistreurs de données ont bien démontré la différence. Pour les transporteurs généraux, il faudra normalement des emballages plus durables et un meilleur calage que si l'on a recours à des manutentionnaires. Il existe des données compilées de sources commerciales sur les hauteurs probables de chute pour des colis de taille et de poids différents (consulter le tableau 2). Les valeurs du tableau indiquent les hauteurs maximales probables de chute. Rappelons cependant qu'il s'agit d'événements peu fréquents. Selon l'Institute of Packaging Professionals (IoPP), moins de 5 % des chutes dépassent ces valeurs.

Diminuer la sensibilité des objets aux forces

Tout produit commercial qui ne répond pas aux exigences élémentaires de durabilité voit sa conception modifiée afin de réduire les coûts d'emballage. En déterminant et en éliminant les faiblesses potentielles d'un objet, on peut le protéger en dehors de la caisse d'expédition. On peut, par exemple, démonter les pièces fragiles sujettes aux vibrations, ou encore les fixer solidement. La deuxième solution constitue la pratique habituelle dans le domaine de l'expédition commerciale. Le traitement des œuvres d'art pour accroître leur durabilité et l'ajout d'accessoires comme des supports de protection qui « renforcent » la structure des peintures sur toile (consulter les figures 11 et 12) diminuent les exigences en matière d'emballage. Pour les tableaux de grande taille, le traitement du revêtement sur les montants constitue une solution de rechange légère (consulter la figure 12).

Simple dos protecteur en plastique cannelé sur une toile d'essai.
Figure 11. Simple dos protecteur en plastique cannelé sur une toile d'essai. Le traitement renforce les montants souples et réduit la sensibilité du tableau aux chocs (consulter le tableau 7).




L'application d'un revêtement de tissu à voile en polyester sur les montants d'une toile.
Figure 12. L'application d'un revêtement de tissu à voile en polyester sur les montants d'une toile d'essai de grande taille (consulter Booth, ) peut réduire sa sensibilité aux vibrations, sans pour autant alourdir la toile. Il s'agit d'un traitement très efficace (consulter le tableau 8).
Table 7. Grâce au dos protecteur en plastique cannelé illustré à la figure 11, la durabilité de la toile contre certains risques de choc est presque doublée. On présente ci-dessous les niveaux de choc qui entraînent des dommages.
Dos protecteurChute sur un coin (g)Basculement (g)Chute sur un côté (g)Chute à plat chute (g)
Non 65 80 100 100
Oui 190 Renversement à 90° sans dommages
>100 (approximation)
100 (estimation) 200
Table 8. Comparaison de plusieurs traitements visant à réduire la sensibilité aux vibrations d'une toile d'essai mesurant 120 × 150 cm.
ConditionFréquence de résonance (Hz)Déplacement (centre de la toile pour une amplitude de vibration constante) (mm)
Peinture 5 100
Dos protecteur en masonite 16 18
Plastique cannelé plastique (avec attache au centre) 18 15
Revêtement en tissu (illustré ci-dessus) 20 13
Structure alvéolaire en aluminium 24 8

Assurer une protection primaire

Les objets fragiles bénéficient de supports qui facilitent leur manutention et leur transport (consulter la figure 13). Des enceintes et des supports légers assureront une protection directe contre les forces qu'entraîne la manutention et contre l'application directe de forces qui peuvent causer des égratignures, des bosselures, des perforations et de l'abrasion. La fabrication de supports adaptés peut prendre du temps, mais les supports offriront une protection à long terme si on les fabrique avec des matériaux de qualité archivistique. Dans certaines situations, en manutentionnant les objets avec soin, on peut utiliser l'emballage primaire tout seul pour le transport local, ou encore, on peut regrouper les objets avec un emballage et un calage adéquats dans de grands conteneurs pour les déplacements plus éloignés ou les expositions itinérantes. Enfin, un système d'emballage primaire permet de réduire, voire supprimer le mouvement des surfaces des objets fragiles (par exemple : un socle ferme reposant sur du calage souple réduira les mouvements le long de l'interface entre l'objet et le socle).

Emballages d'isoète d'Engelmann, fermeture de velcro, composants d'Éthafoam 220, et mettre la ceinture au fond et la tenir avec des épingles torsion.
Figure 13. Emballage primaire pour une collection de 50 sculptures en porcelaine fragile représentant des plantes menacées. Les supports permettent à la fois la mise en réserve de longue durée et le transport rapide et sécuritaire à des destinations rapprochées. Ces unités d'emballage élémentaires peuvent être regroupées, calées et mises en caisse pour des envois à des lieux éloignés ou en vue d'expositions itinérantes. Illustrations de Julie Aubin.

Assurer un calage élémentaire

Quand un objet calé fait une chute le sol, il s'enfonce progressivement dans le calage au moment de l'impact. L'objet décélère peu à peu, limitant ainsi les forces qui s'exercent sur celui-ci à des niveaux qu'il peut absorber sans subir de dommages. Pour assurer un tel scénario, il faut choisir un matériau adapté, permettant à l'objet de s'y enfoncer sans le percer et heurter l'intérieur de la caisse. À peu près tout calage de 50 mm d'épaisseur appliqué autour d'un objet (pesant 75 kg ou moins) assurera une très bonne protection en vue de son expédition. Le film à bulles d'air est le matériau le plus facile à utiliser pour des objets légers de petite taille. Les mousses, telles que le polyuréthane et le polyéthylène, ont également d'excellentes propriétés de calage. On peut aussi utiliser des matériaux granulaires pour le calage, mais il faut se rappeler que les objets ainsi calés peuvent se déplacer vers les parois intérieures de la caisse et qu'en cas d'impact, il pourrait n'y avoir aucun calage entre l'objet et la paroi de la caisse (consulter la figure 14).

Dommages aux objets de verre.
Les boîtes des verres faits de chaux sodée.
Les boîtes des verres emballés dans film et déplacées dans les granules de calage et sont heurtées.
Figure 14. Verres de reproduction faits de chaux sodée. Les boîtes individuelles contenant des verres librement emballés dans du film à bulles se sont déplacées dans les granules de calage et se sont heurtées, entraînant ainsi des dommages aux objets.

Utilisation des données et des méthodes de conception du calage

L'industrie fournit des données détaillées sur le rendement de la plupart des matériaux de calage, ainsi qu'une procédure décrivant chaque étape nécessaire à la conception de calages protecteurs. La démonstration de la chute du pot d'argile illustre bien l'efficacité des matériaux de calage bien choisis (consulter la figure 15). Dans les publications de fabricants de matériaux et d'autres sources, on trouve des données sur le calage sous forme de courbes dynamiques qui, avec un peu de pratique, sont faciles à interpréter. Pour simplifier le processus, tout en éliminant la nécessité d'interpréter des données graphiques, de comparer différents matériaux et d'exécuter des calculs répétitifs, des outils conviviaux de conception basés sur ces courbes ont été élaborés.

Un pot d'argile non cuit.
Figure 15. Un pot d'argile non cuit tombe d'une hauteur de 75 cm sur une plaque d'acier. a) Le support en mousse de polyéthylène et les coussins bleus en polystyrène (calage) offrent une certaine protection, mais pas suffisamment pour cet objet très fragile. b) Les données sur le rendement des calages indiquent que l'ensemble de coussins de polyuréthane éther (masse volumique de 24 kg/m3) – coupés à la même taille et à la même épaisseur que les quatre coussins de polystyrène illustrés – limitera la force des chocs à moins de 40 g. Il s'agit d'une réduction suffisante pour protéger le pot contre des chutes répétées d'une hauteur de 75 cm (on remarquera la déflexion des coussins au moment de l'impact). Le calage fonctionne en donnant plus de temps au pot pour arrêter lors de l'impact. Un tel résultat limite les forces d'impact à un niveau que peut supporter un objet sans subir de dommages.

Examiner la dynamique du système d'emballage

Les composants de l'emballage assurent ensemble la protection des objets fragiles. La caisse d'expédition constitue la première ligne de défense contre les perforations, les bosselures et l'abrasion. Le traitement de la surface de l'objet et la façon dont celui-ci est soutenu ou restreint par un matériau de calage à l'intérieur d'un colis jouent également un rôle important dans l'efficacité globale du système d'emballage. Une condition essentielle pour amortir le choc est de s'assurer que l'objet peut s'enfoncer dans le matériau de calage au moment de l'impact. L'objet ainsi calé doit pouvoir se déplacer librement tout en évitant un jeu excessif. Il faut veiller à ce qu'il n'y ait pas de contraintes sur les pièces en saillie lorsque l'objet bouge ou s'enfonce dans le calage, et que le fini fragile de la surface ne subisse pas d'abrasion. Le support ou les fixations de l'objet peuvent transférer le mouvement loin des surfaces fragiles et des parties en saillie.

Mesures de réduction de la vibration

Il y a trois façons de réduire les effets de la vibration pendant l'expédition :

  1. Réduire les sources de vibration en utilisant des véhicules suspension pneumatique bien entretenus.
  2. Modifier la réponse des objets à la vibration, par exemple : en arrimant solidement les assemblages sujets aux vibrations ou en les démontant.
  3. Isoler les vibrations, par exemple : concevoir des systèmes de calage pour isoler les fréquences de résonance des objets.

Le choix de véhicules à suspension pneumatique – au lieu des véhicules à suspension ordinaire – réduira l'intensité des chocs et des vibrations que subissent les objets pendant le transport. Les traitements de toiles illustrés aux figures 11 et 12, constituent une forme d'arrimage. Pour certains autres objets sujets aux vibrations, un arrimage direct est possible. Dans certains cas, le démontage de l'objet peut également représenter une solution. Un calage conçu pour isoler les chocs peut aussi isoler la vibration. Pour s'assurer d'obtenir ce résultat, il est essentiel que le calage soit plus souple que l'objet qu'il doit protéger. À la figure 16, on présente un exemple intéressant d'un composant souple et inaccessible.

Un récipient en verre évacué (terella) avec des électrodes latérales.
Figure 16. Cœurs électrisés, une œuvre contemporaine de Catherine Richards, composée d'un récipient en verre évacué (terella) avec des électrodes latérales et une sphère inaccessible interne en verre, contenant un aimant. Le composant interne souple est vulnérable aux dommages, mais il est inaccessible. Pour sa protection, il fallait un amortisseur offrant plus de souplesse que celle de la partie sensible aux vibrations.

Utilisation d'une caisse double

À l'aide d'une caisse double, on peut simplifier l'emballage d'objets aux formes irrégulières ou aux surfaces fragiles (consulter la figure 17). La procédure consiste à fixer fermement l'objet sur un support de transit ou dans une coquille intérieure qui peut retenir délicatement l'objet dans tous les sens, et qui comporte des surfaces extérieures sans aspérité. On peut alors ceinturer la coquille (ou l'assemblage intérieur) de coussins, et insérer le tout dans la caisse d'expédition. De nombreux emballages pour objets très fragiles ont été conçus ainsi, et tous ont donné de très bons résultats.

Exemple d'un système à caisse double.
Figure 17. Exemple d'un système à caisse double. Une fois conçue, une caisse comme celle-ci peut servir à diverses applications, à condition que le poids du contenu demeure sensiblement le même. La seule exigence pour l'emballage dans cette caisse est de s'assurer que l'ensemble du contenu est solidement retenu dans la coquille intérieure.

Évaluer le rendement global de l'emballage

Un système d'emballage doit être facile à utiliser et doit donner les résultats escomptés. Dans le cas d'emballages pour des expositions itinérantes, on a intérêt à utiliser des concepts simples avec des composants démontables clairement marqués et facilement manipulables par des tiers (retrait hors caisse et remballage ultérieur). L'emballage doit être facile à ouvrir et à fermer, sans avoir à exercer de la force sur son contenu ni à attacher l'objet calé à l'intérieur et restreindre ainsi son mouvement. Il est possible d'évaluer le rendement des caisses d'expédition sans avoir recours à des instruments élaborés : faire simplement tomber une caisse contenant des objets simulés sur un sol dur à l'aide d'un mécanisme de libération sécuritaire (ASTM ). On peut également utiliser des moniteurs pour évaluer le rendement d'un système de calage au moyen d'objets simulés (en poids et en taille) dans un contenant. Ces moniteurs peuvent varier, allant d'indicateurs de chocs réglables qui ne coûtent que quelques dollars, à des enregistreurs de données électroniques qui peuvent enregistrer de l'information sur les impulsions de choc et afficher les résultats par le biais de logiciels.

Vignettes

Vignette 1. Blue Venus (Surface fragile endommagée pendant le transport)



Dommages à la surface fragile de peinture « Blue Venus ».
Figure 18. Dommages à la surface fragile de peinture qui a été en contact avec des coussins amortisseurs pendant le transport.

Une figurine en plâtre creux avec une surface de peinture poudreuse a été emballée dans une caisse d'expédition extrêmement bien faite et transportée par un manutentionnaire. Si, dans la plupart des cas, la technique suffit à assurer un transport sans problème, en arrivant à l'endroit de l'exposition, l'objet présentait d'importantes impressions en surface et n'a pu être montré. La méthode d'amortissement utilisée consistait à faire flotter l'objet directement sur des coussins en mousse de polyéthylène recouverts d'une feuille de téflon qui servait à réduire l'abrasion. Ce sont les mouvements entre l'objet et la feuille de téflon, ainsi que la concentration des charges qui sont à l'origine des impressions dans le pigment. On aurait pu les éviter en insérant la sculpture dans un support négatif et en faisant flotter l'ensemble sur des coussins afin d'éliminer tout mouvement de l'objet et de réduire au minimum les charges sur sa surface fragile. Une telle approche a déjà permis la protection de sculptures en plâtre creux avec des surfaces fragiles (Marcon, ). Heureusement, dans le cas de l'œuvre Blue Venus, il a été possible d'éliminer les impressions en surface à l'aide de techniques de conservation.

Vignette 2. Un spécimen de dinosaure remontant à 7,5 millions d'années réduit en miettes pendant son transport

Un camion de transport a reculé, portes arrière ouvertes, le long d'une rampe inclinée d'un musée. À l'intérieur de la remorque se trouvait un fossile de dinosaure récemment restauré au coût de 250 000 $. La caisse a glissé hors du camion lorsque le conducteur a soudainement appliqué les freins. Elle est tombée sur la rampe en béton et le fossile s'est fracassée en miettes. La caisse aurait été convenable pour une manutention habituelle, mais elle ne comportait pas suffisamment de calage pour supporter une chute depuis le hayon. Si la caisse avait été bien arrimée à l'intérieur du camion, ou si elle avait été conçue pour un scénario catastrophe de chute depuis le hayon du camion, on aurait pu éviter ces dommages.

Vignette 3. Mobilier endommagé pendant le transport (Martha Sturdy, Vancouver, Colombie-Britannique)

Une dessinatrice de meubles de Vancouver a expédié des échantillons en résine acrylique à un salon professionnel à New York dans un très grand conteneur. Les pièces de résine de grande taille, mesurant 50 mm d'épaisseur, sont arrivées à destination en morceaux. L'enquête menée par la suite a révélé que le grand conteneur n'était pas bien arrimé au véhicule de transport. On a pu démontrer qu'il avait bougé à plusieurs reprises pendant le transport. C'est ce mouvement, conjugué à l'impact entre les objets relativement lourds emballés individuellement dans des couches minces de film à bulle d'air, qui était à l'origine des dommages. On peut se procurer un documentaire vidéo décrivant l'incident auprès de la Canadian Broadcasting Corporation (CBC).

Vignette 4. Résilience sismique d'œuvres d'art et d'antiquités

(rédigé par Jay Lewis, Terra Firm Earthquake Preparedness)

Bon nombre de musées et de galeries d'art dans le monde se trouvent dans des grandes zones urbaines où il y a risque de séismes intenses. Les importantes collections d'œuvres d'art et d'antiquités peuvent être endommagées ou perdues en raison de chutes, de collisions avec d'autres objets, de défaillances des systèmes de conditionnement de l'air, de dégâts par l'eau ou d'incendies. On peut réduire la plupart de ces risques au moyen de techniques d'atténuation de risques sismiques propres au domaine de génie.

Forces sismiques

Au cours d'un tremblement de terre, le mouvement du sol peut être horizontal et se produire dans plusieurs sens, ou encore vertical. En raison de son inertie, un objet d'art qui n'est pas bien arrimé au bâtiment aura tendance à demeurer à l'endroit où il se trouve quand le sol se met à bouger. Par conséquent, l'objet bascule, glisse ou tombe, et subit des dommages quand il heurte le bâtiment ou d'autres objets. Les forces sismiques agissent également sur le bâtiment et peuvent provoquer l'effondrement des plafonds et autres éléments structuraux, la rupture des canalisations d'eau, ou encore des incendies en raison de défaillances des systèmes électriques ou des systèmes d'alimentation en carburant.

Options d'atténuation de risques sismiques

Il existe un certain nombre d'options pour atténuer l'impact d'un tremblement de terre sur des œuvres d'art et des antiquités. On peut les regrouper selon les six « R » des mesures d'atténuation de risques sismiques, par ordre d'impact et de coût.

Retirer : Si l'objet n'est pas un élément essentiel de l'exposition, on peut le retirer de l'endroit pour ensuite le mettre en réserve, l'échanger ou le vendre.

Relocaliser : Pour un objet particulier, il peut y avoir des endroits plus sûrs à l'intérieur du bâtiment. Dans un endroit déterminé, les menaces peuvent provenir d'une autre œuvre d'art qui risque de basculer, ou d'une importante canalisation d'eau passant juste au-dessus de la collection. En relocalisant les objets, on peut souvent réduire le risque à peu de frais.

Remplacer : S'il faut choisir entre un grand objet longiligne placé en équilibre sur une zone étroite, et un objet bas et large, c'est ce dernier qui représente le meilleur choix, du point de vue sismique. Le conservateur n'a pas toujours le choix, mais en général, les objets fragiles présentent plus de risques que les objets durables. Toutes choses étant égales par ailleurs, la substitution peut constituer une solution intéressante.

Renforcer : Sans porter préjudice à la valeur artistique d'une œuvre, on peut en renforcer certains éléments pour la rendre plus durable. L'œuvre peut ainsi résister aux forces sismiques sans subir de dommages importants.

Réduire : En réduisant les forces sismiques qui agissent sur les œuvres d'art, on réduit également le risque. On peut, par exemple, amortir et isoler le socle. L'amortissement permet une réduction partielle des forces grâce à des dispositifs qui absorbent de l'énergie, permettant ainsi de réduire ou d'éviter d'autres méthodes d'atténuation. En isolant le socle, l'objet est pratiquement déconnecté du bâtiment. Dans certains cas, c'est le bâtiment en entier que l'on isole. Cette approche fait usage de roulements à rouleaux ou de rouleaux en caoutchouc. Le choix de l'isolement comme méthode peut cependant être relativement coûteux.

Retenir : La dernière méthode consiste à retenir l'objet afin qu'il se déplace avec le bâtiment, sans basculer, glisser ou tomber. On peut y arriver en confinant ou en attachant l'objet. Le choix de le confiner peut être préférable, car on évite ainsi la pénétration de l'œuvre. Par contre, selon sa conception, le dispositif de retenue peut être très visible. Depuis très longtemps, on associe l'utilisation de différents mécanismes de retenue au domaine de la restauration. Par exemple, on utilise couramment de la cire, des rubans et des vitrines spécialisées. On introduit périodiquement sur le marché d'autres techniques et produits.

Solutions du domaine de génie

À mesure que le prix d'œuvres d'art et d'antiquités augmente et que s'accroît la responsabilité associée à la santé et à la sécurité dans les lieux publics, l'atténuation efficace du risque sismique devient un élément important dans le travail du conservateur. De plus, comme les procédures sont complexes et qu'il faut faire preuve de diligence raisonnable, les restaurateurs font de plus en plus appel à des ingénieurs de structures pour obtenir des informations et des solutions normalisées ou adaptées à leurs besoins. Chaque établissement doit effectuer une évaluation préliminaire des risques sismiques qui pèsent sur sa collection en suivant une procédure généralement reconnue, comme la norme CAN-CSA S832 () intitulée Diminution des risques sismiques concernant les composants fonctionnels et opérationnels des bâtiments (CFO) de l'Association canadienne de normalisation (CSA). C'est également la CSA qui a établi l'approche d'atténuation des risques sismiques – l'approche des six « R » – que nous avons présentée ci-dessus. Une liste de priorités a été dressée en vue d'établir un plan d'atténuation et de prévoir un budget annuel pour ces travaux. Le processus établit des étapes claires de diligence raisonnable et réduit rapidement les risques, et ce, au moindre coût. Une fois les systèmes d'atténuation installés, leur maintien doit se faire en permanence et exige une attention et un financement réguliers.

Quand on choisit un système d'atténuation, il est important de préciser clairement, et à l'avance, les objectifs des travaux. Il s'agit notamment de déterminer les limites touchant l'utilisation de techniques de retenue d'objets (par exemple : percer des trous), les incidences sur la qualité esthétique ou visuelle, ainsi que les objectifs de rendement (par exemple : la sécurité des personnes, la protection du bien, ou les deux). Si l'on définit clairement ces paramètres, on s'assure que les solutions que proposent les concepteurs professionnels conviennent aux circonstances. Tout musée et toute galerie se trouvant dans une zone de risque sismique doivent disposer d'un programme d'atténuation des risques sismiques.

Références

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  2. American Society for Testing and Materials. Annual Book of Standards, Volume 15.09. Philadelphia, PA : ASTM, . (On peut se procurer les plans détaillés d'un mécanisme de libration sécuritaire auprès de l'ASTM, Race Street, Philadelphia, PA 19103. Request Adjunct 12-409970-00.)
  3. Booth, P. « Stretcher Design: Problems and Solutions. » The Conservator 13 (), p. 31–40.
  4. Canadian Broadcasting Corporation (CBC). « Tempest in a Packing Crate. » Reportage diffusé le à l'émission « CBC Venture. » Toronto, ON: CBC Visual Resources Centre, .
  5. Association canadienne de normalisation. Diminution des risques sismiques concernant les composants fonctionnels et opérationnels des bâtiments (CFO). CSA S832. . Association canadienne de normalisation.
  6. Castellini, P., et coll. « Non Invasive Measurements of Damage of Frescoe Paintings and Icons by Laser Scanning Vibrometer: Experimental Results on Artificial Samples Using Different Types of Structural Exciters. » Ancona, Italy: Dipartemento di Meccanica, Universita di Ancona. Vol. 4., 12, 6th World Conference on NDT and Microanalysis in Diagnostics and Conservation of Cultural and Environmental Heritage, Rome, .
  7. Dowding, C. Construction Vibrations. . ISBN 0-99644313-1-9.
  8. Harris, C.M. Shock and Vibration Handbook. 3rd edition. New York, NY: McGraw-Hill Publishing Co., , p. 44-23, Figure 44-20.
  9. Marcon, P., et coll. « Packing and Transport of Hollow Plaster Sculpture. » p. 77–82 dans ICOM Committee for Conservation 12th Triennial meeting Lyon, : Preprints. Vol. 1. London, UK: James & James, .
  10. Michalski, S. « Paintings – Their Response to Temperature, Relative Humidity, Shock and Vibration. » p. 223–248 dans Art in Transit, Studies in the Transport of Paintings (sous la direction de M.F. Mecklenberg). Washington, DC: National Gallery of Art, .
  11. Michalski, S., et P. Marcon. « Mechanical Risks to Large Paintings such as Guernica during Transit. » p. 87–98 dans El Guernica y los problemas eticos y technicos de la manipulation de obras de arte. Santander, Spain: Fundacion Marcelino Botin, .
  12. Northwood, T.D. « Isolation of Buildings from Ground Motion. » p. 87–102 dans Proceedings of the Isolation of Mechanical Vibration, Impact and Noise Colloquium. Presented at the American Society of Mechanical Engineers (AMSE) Design and Engineering Conference, Cincinnati, Ohio. New York, NY: AMSE, United Engineering Centre, .
  13. Packing and Crating Information Network. Technical Drawing Handbook of Packing and Crating Methods. Packing and Crating Information Network (lien disponible en anglais seulement).
  14. Stagg, M.S., et coll. Effects of Repeated Blasting on a Wood Frame House. Report of Investigations 8896. Washington, DC: U.S. Bureau of Mines, .
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Principaux ouvrages sur le sujet

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  2. Brandenburg, R.K., et J. June-Ling Lee. Fundamentals of Packaging Dynamics. 4th edition. Michigan State University, School of Packaging. Skaneateles, NY: L.A.B., .
  3. Mecklenburg. M.F., dir. Art in Transit, Studies in the Transport of Paintings. Preprints for the International Conference on the Packing and Transportation of Paintings. Washington, DC: National Gallery of Art, , p. 93–106 (« A Circular Slide Rule for Protective Package Design » par P. Marcon) et p. 121–132 (« Shock Vibration and the Shipping Environment » par P. Marcon).
  4. Ostrem, F.E., et W.D. Godshall. An Assessment of the Common Carrier Shipping Environment. General Technical Report, Forest Products Laboratory, FPL 22, USDA. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, .

Grâce au Centro Nacional de Conservación y Restauración, situé au Chili, le document Web intitulé « Agents de détérioration » publié par l’Institut canadien de conservation et traduit en espagnol par l’ICCROM, est désormais gratuitement accessible en ligne. Ce document destiné aux conservateurs et aux restaurateurs, identifie les dix principaux agents qui constituent une menace pour les environnements patrimoniaux.

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