Sujet 2 - Surveillance structurale des ouvrages
Contexte
Les infrastructures civiles (ponts, bâtiments, réseaux...) sont de manière constante et continue soumises à des environnements agressifs, au vieillissement de leurs éléments ou de leurs matériaux constitutifs, à des évolutions ou à des conditions exceptionnelles d’exploitation. Ces facteurs amplifient l’effet de toute erreur de conception ou de construction ou d’endommagements accidentels : ils fournissent ainsi l’espace à de nouvelles ou de plus rapides dégradations structurales. Durabilité et durée de vie effectives en sont fortement réduites. Mais toute action de maintenance, de réparation, de réhabilitation, de limitation d’exploitation ou d’arrêt d’exploitation n’a de pertinence que si l’on dispose, de manière adaptée et pertinente, de procédures et de méthodes pour évaluer la capacité de résistance résiduelle, et l’aptitude au service.
Afin d’améliorer l'évaluation de la performance des ouvrages, ou à défaut d’en avoir une vision objective et correcte, il est important de pouvoir caractériser de manière pertinente le comportement réel de l’ouvrage. Ce processus de détermination, de suivi et d’évaluation de cette aptitude au service est le principe même de ce que l'on appelle la Surveillance de Santé Structurale.
Un premier objectif majeur de cet axe est de définir une procédure de conception complète et intégrée de la surveillance de santé structurale pour le diagnostic et l'évaluation des ouvrages.
Le deuxième objectif est d’évaluer la connaissance de l’intégrité d’un ouvrage en termes d’âge et d’usage, et de son niveau d’aptitude au service à supporter des actions non fréquentes mais d’intensité élevée (convois exceptionnels, séismes, effets thermiques, cyclones, ouragans), ce qui est essentiel pour déterminer les stratégies de gestion des ouvrages.
Principaux résultats
Le Cerema Méditerranée a développé un système générique de surveillance, d'analyse et de monitoring de la santé structurale d'ouvrages sous circulation et sous effets thermiques, appelé SYSADYP (MCV 2-1). Ce système est généralisable à tous types de mesures sur structures ou essais de laboratoire. Ce superviseur est parfaitement adapté à la surveillance structurale grâce à ses fonctions de surveillance automatisée, d’analyse du comportement structural en temps réel ou en différé. Le système intègre des outils de post-traitement très appréciés dans le cadre de la rédaction des rapports. Le système a été testé sur de nombreuses ouvrages et structures de la zone des Cerema Méditerranée et Centre-Est (MCV 2-2). Il est à présent est utilisable dans sa version actuelle. Un manuel utilisateur a également été rédigé.
Le Cerema Nord-Picardie a initié des retours d’expérience sur des ponts caisson de reconstitution de déflectogramme par intégration temporelle d’accélérogrammes à partir d’enregistrement d’accélérations devenus plus courants et moins coûteux ces dernières années (MCV 2-3).
Le LNEC du Portugal a également contribué à cet axe grâce à la thèse de M. João Pedro SANTOS sur la détection d’endommagement. A titre d’illustration, la thèse considère l’International Bridge au Portugal traversant la rivière Guadiana. Un travail a notamment été mené sur l’analyse en composante principale (ACP) qui doit permettre de retirer les effets dus à la température. Couplée à une analyse de données symboliques, l’ACP doit permettre de détecter des niveaux d’endommagements sur certains des câbles à haubans de l’ouvrage à partir des données enregistrées par les capteurs. Des indicateurs d’endommagement et de sensibilité ont été définis. Une vaste étude de sensibilité a été menée pour voir comment les indicateurs permettent de détecter des dommages en fonction de la fenêtre considérée pour construire les objets symboliques, de la mesure utilisée pour estimer la distance entre objets symboliques, du nombre de composantes principales considérées, de la vitesse d’endommagement, de la localisation de l’endommagement, du bruit des mesures (MCV 2-4).