Objectifs et moyens de l'auscultation

Objectifs de l’auscultation

L’auscultation qui peut concerner à la fois la structure et ses fondations peut avoir plusieurs objectifs parmi lesquels nous retiendrons les trois plus importants :

L’établissement du diagnostic

C’est l’objectif le plus fréquent. Hormis les cas simples où le pré-diagnostic réalisé à l’issue de l’inspection visuelle suffit pour se forger une opinion sur la pathologie affectant un ouvrage, et les cas compliqués où des recherches sont encore nécessaires pour identifier l’origine de la pathologie, des auscultations conduites suivant les règles de l’art doivent permettre d’aboutir au bon diagnostic dont l’obtention est une condition sine qua non avant de s’engager dans une réparation.

L’absence de diagnostic peut aboutir à mettre en oeuvre des solutions de réparation inadaptées au problème à traiter, ou des techniques de réparation qui vont endommager l’ouvrage ou initier de nouvelles pathologies.

L’évaluation de l’ampleur et de la gravité des désordres

Cette évaluation fait souvent appel à une conjugaison de techniques de contrôles non destructifs (généralement qualitatives) et de techniques quantitatives appliquées sur des prélèvements. Lorsque les désordres sont cachés, cette évaluation peut devenir très difficile.

Exemple de la corrosion des armatures : Dans le cas du béton armé, la méthode du potentiel d’électrode permet d’obtenir une bonne image du risque de corrosion des aciers. Dans le cas du béton précontraint, et plus particulièrement des VIPP (Viaducs Indépendants à Poutres Précontraintes), il n’existe à l’heure actuelle aucune méthode qui permette d’avoir une vision globale de l’état de corrosion des câbles de précontrainte, et ce dernier ne peut être estimé qu’au prix de l’ouverture de plusieurs fenêtres dont l’emplacement aura été guidé par des techniques d'investigation non destructives décrites dans le cahier interactif.

La détermination de l’ampleur et de la gravité des désordres est parfois indispensable pour pouvoir choisir la technique de réparation et pour déterminer les conditions de sécurité lors des travaux.

Exemple des dégradations superficielles dues à la corrosion des armatures de béton armé : selon l’étendue de ces dégradations on choisira, soit la technique du ragréage si les éclatements de béton sont localisés, soit la technique de réparation par béton projeté si les surfaces à réparer sont très étendues.

Exemple des désordres structurels présentés par un pont en béton armé : selon la gravité des désordres, on s’orientera vers un renforcement par armatures passives ou vers un renforcement par précontrainte.

La définition ou la confirmation d’hypothèses de calcul

Cet objectif répond aux voeux du bureau d’études qui a en charge, dans le cadre d’un diagnostic, le recalcul d’évaluation structurale et qui souhaite approcher dans ses calculs le comportement réel de la structure. La détermination de caractéristiques mécaniques des matériaux constitue un cas courant avec notamment la résistance à la compression et le module de déformation du béton, ainsi que la limite d’élasticité et la limite à rupture du métal.

D’autres données issues de l’auscultation peuvent être également intéressantes pour confirmer la pertinence des modèles de calcul. On peut citer, par exemple, la vérification de la rotation effective d’articulations, la connaissance des réactions d’appui, la vérification du fonctionnement mixte d’une section acier-béton, la flèche prise par une travée sous un chargement donné, la vérification du fonctionnement transversal d’un tablier à poutres sous chaussées.

Si ces paramètres peuvent être évalués sans trop de difficultés, il existe par contre d’autres caractéristiques comme l’adhérence entre une armature et du béton ou la valeur globale de la résistance résiduelle d’une précontrainte corrodée qui sont impossibles à obtenir dans l’état actuel des techniques d’auscultation.

Cet objectif est également très fréquent pour confirmer les hypothèses à retenir pour les sols environnants, ces dernières intervenant dans le calcul des soutènements et fondations. On peut citer, par exemple, la connaissance du niveau de la nappe phréatique, la reconnaissance de la géométrie des fondations, les caractéristiques mécaniques des sols que ce soit pour leur action extérieure sur les structures ou leur contribution à la résistance de la structure (fondation, interaction sol-structure).

Nature des investigations

Il n'existe pas de méthodologie générale d'auscultation applicable à tous les ouvrages d’art. Les explications recherchées, donc les méthodes d’auscultation à utiliser, diffèrent suivant la nature des désordres constatés. On a l’habitude de distinguer les investigations selon qu’elles s’intéressent au matériau ou à la structure C’est le pré-diagnostic qui permet de s’orienter vers des méthodes d’auscultation du matériau ou de la structure. Mais, assez souvent, ces deux natures d’investigations existent dans une même campagne d'auscultation. En effet, il peut arriver qu'une défectuosité du matériau ait une incidence directe sur le fonctionnement de la structure (exemple de la corrosion d’armatures de précontrainte qui entraîne une fissuration de la structure). Inversement, le mauvais fonctionnement d'un ouvrage pour des raisons structurelles peut se manifester par une détérioration, au moins partielle, de certains des matériaux constitutifs (cas du tassement d’une culée d’un pont en arc encastré à ses extrémités qui provoque un éclatement du béton en extrados par excès de compression à la naissance de l’arc, cet éclatement étant d’ailleurs associé à une fissuration du béton en intrados).

Les méthodes pour ausculter les matériaux sont plus nombreuses et plus diversifiées que celles pour ausculter les structures. Elles sont aussi généralement plus riches d’informations, surtout si l’on considère qu’il n’existe aucune méthode d’auscultation structurelle pour répondre à la question essentielle qui se pose pour une structure qui est d’évaluer sa capacité portante.

Enfin, une troisième nature d’investigations concerne la surveillance métrologique qui constitue une aide au diagnostic et surtout au pronostic en identifiant et quantifiant l’évolution des phénomènes par des mesures au cours du temps.

Moyens d’auscultation de l’état des matériaux

Les moyens permettant d'apprécier l'état des matériaux comprennent : La première catégorie de moyen est très intéressante car elle fournit des données quantitatives ou des observations directes ; ces informations ont par contre l’inconvénient d’être ponctuelles. Le prélèvement d’un échantillon sur un ouvrage a l’inconvénient d’être partiellement destructif. Il est donc recommandé d’extraire des échantillons les plus petits possible, en nombre limité, et aux endroits les moins sollicités de la structure.

La deuxième catégorie de moyens que l’on appelle souvent sous le nom d’essais non destructifs (END) ou encore de contrôles non destructifs (CND) présente l’avantage de fournir des informations qualitatives sur la globalité de la structure ; par contre ce sont des méthodes physiques qui fournissent des résultats sous forme de grandeur physique qu’il faut pouvoir ensuite relier à des grandeurs mécaniques ou géométriques pour pouvoir les interpréter utilement.

La conjugaison de ces deux catégories de moyens peut se révéler très intéressante pour l’auscultation. Les méthodes non destructives permettent d’avoir une distribution qualitative des caractéristiques recherchées, ce qui permet ensuite de bien positionner les prélèvements de façon à essayer de balayer l’ensemble de la plage de ces caractéristiques et de les quantifier.

Moyens d’auscultation de l’état de la structure

Les moyens permettant d'apprécier le fonctionnement de la structure sont variés, et il est souvent nécessaire de les associer dans une même auscultation.

On peut distinguer : L’utilisation de ces moyens techniques et l’interprétation des résultats nécessitent en général le recours à des spécialistes. Il est rappelé que l’intervention conjointe d’un agent spécialisé de laboratoire et d’un agent spécialisé de bureau d’études est très souhaitable dans la plupart des cas, le maître d’oeuvre de la réparation devant toujours y être associé.

Programme d’auscultation

L’auscultation d’un ouvrage d’art doit faire l’objet d’un programme qui en fixe les objectifs généraux, et qui précise la nature des investigations à effectuer. Le programme d’auscultation est généralement établi par le laboratoire ou la société en charge de l’auscultation, puis proposé au gestionnaire de l’ouvrage qui le valide, parfois après consultation de spécialistes ou du bureau d’études.

Les méthodes d’auscultation sont parfois fort coûteuses, et l’une des difficultés de l’établissement d’un bon programme d’auscultation est de procéder à toutes les investigations nécessaires à la détermination des causes des désordres et de leurs mécanismes, ainsi qu’à l’établissement du projet de réparation, tout en évitant les essais et recherches inutiles ou qui ne permettraient pas de répondre aux questions que l’on se pose.

L’établissement du programme doit donc être précédé d’une phase de réflexion, et le programme peut être revu en cours d’exécution, si nécessaire, en fonction des premiers résultats obtenus et de l’interprétation qui peut en être faite.