ANR ContINuS

Contrôle non-destructif et Inversion Numérique pour la Surveillance des structures de grandes dimensions

 

 

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Contexte et objectifs généraux

La gestion du patrimoine bâti en béton possède de multiples facettes, techniques, financières, administratives et ne cesse d’être un sujet de préoccupations pour les chercheurs, les ingénieurs et les maîtres d’ouvrage. En outre, les patrimoines sont nombreux regroupant des ouvrages très variés, mais pour la plupart de grandes dimensions. L’objectif de ContINuS est de contribuer à l’évaluation de l’état des structures de grandes dimensions en Génie Civil.
L’évaluation de l’état des structures de grandes dimensions est un enjeu majeur pour au moins deux raisons. Tout d’abord pour une raison économique car le coût engendré par l’évaluation de l’état d’une structure de grande dimension peut devenir rapidement rédhibitoire pour un Maître d’Ouvrage si le parc qu’il doit gérer est à la fois très étendu et très ancien. Les Maîtres d’Ouvrages ont donc besoin de prioriser les maintenances. Ensuite pour une raison sociétale, car le traumatisme engendré par un accident sur de telles structures est tel qu’il risque d’entraîner la mise en place d’investissements considérables pour conforter le restant du patrimoine.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les structures concernées sont très variées. Les ouvrages liés au transport (ponts, tunnels,…), à la production d’énergie (barrages, aéroréfrigérants, éoliennes,…) ou au confinement (stockage de déchets, enceintes de réacteurs nucléaires,…) sont particulièrement concernés. Les gestionnaires de ces grandes structures sont contraints de prévenir les risques d’accidents et pour cela d’avoir une connaissance la plus précise possible de leur état.
Sur de telles structures les pathologies peuvent être nombreuses et à la fois leur diagnostic et la prévision de leur évolution nécessitent la connaissance de plusieurs paramètres. Les conséquences de ces pathologies sur les fonctions de la structure doivent également pouvoir être quantifiées. Les besoins d’évaluation sont donc nombreux et font appel à des moyens d’investigation qui sont actuellement assez variés. Un des besoins non satisfaits concerne la caractérisation des gradients de propriétés du béton en profondeur. En effet le béton étant un matériau hétérogène de par sa nature mais également de par les conditions d’exposition, ses propriétés sont variables avec la profondeur. La connaissance de l’importance de ce gradient est primordiale en particulier si l’on souhaite prévoir l’évolution du matériau sur plusieurs années. D’ailleurs les modèles prévisionnels les plus fiables requièrent non seulement la connaissance des propriétés sur un volume bien défini du matériau (ce qui est en outre difficile à quantifier avec les outils non destructifs usuels), mais également la façon dont cette propriété est distribuée dans la profondeur du matériau. La détermination de ce gradient de teneur en eau en profondeur sur les ouvrages de grandes dimensions constitue l’objectif principal du projet ContINuS.



Afin de répondre à cet objectif, il est envisagé, dans ce projet, de combiner deux techniques couramment utilisés en CND, la mesure radar et la mesure de résistivité. Ce travail propose de développer une nouvelle approche basée sur l’inversion de modèles numériques de propagation dans le béton armé, d’ondes électromagnétiques d’un côté et d’un champ électrique de l’autre pour évaluer la permittivité et la résistivité électrique à différentes profondeurs du matériau et donc d’évaluer la typologie du gradient.
A partir de la connaissance de ce gradient de permittivité et de résistivité, des modèles seront utilisés pour évaluer les propriétés physiques du matériau et ainsi remonter au gradient de teneur en eau. L’approche proposée consiste à modéliser le comportement électrique (ou de manière générale électromagnétique) du matériau à l’échelle d’un volume représentatif (VER) par des méthodes d’éléments finis et/ou en s’appuyant sur des modèles analytiques (Maxwell-Wagner, Le Pape, etc.) afin de l’utiliser à l’échelle de la structure.