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SURVEILLANCE DE SANTE STRUCTURALE (S3)

 Pour en savoir plus

Les infrastructures civiles, qui incluent notamment les ponts et les bâtiments, 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. 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 (S3).

Le progrès et l'innovation en technologies de construction ont conduit à la construction d'un nombre remarquable de structures exceptionnelles et innovantes, que ce soit des ponts, des barrages, des tunnels ou des bâtiments. De nombreuses sociétés, dans leur pratique quotidienne sur les systèmes de surveillance, observent que les gestionnaires se sentent de plus en plus impliqués aussi bien par les effets du vieillissement et des dommages possibles aux structures, que par l'évaluation de leur aptitude au service et l'évolution de leur performance dans le futur. Bien que la surveillance de santé structurale, fournissant des données quantitatives sur le comportement structural, ne soit pas encore de pratique courante, même pour les grands ouvrages, et que les budgets correspondants ont souvent été minimisés, une croissance cohérente et continue sur ce marché se fait néanmoins sentir.

La recherche française dans ce domaine reste marginale et dispersée. Quelques entreprises françaises, partenaires de ce projet, ont cependant acquis un savoir-faire dans l'instrumentation et la surveillance des ouvrages, mais un effort encore important reste à accomplir pour intégrer pleinement le traitement des données, les indicateurs de diagnostic et l'identification structurale. Aucun véritable projet européen n'a été supporté depuis le 5ème PCRD sur cette thématique, à l'exception du réseau SAMCO et du programme COST F5. Il faut se rendre en Amérique du Nord et au Japon pour constater un regard différent en matière de recherche, puisque l'ASCE et la FHWA ont créés depuis 2002 des groupes de travail, qu'une association internationale y a vu le jour, et que des instituts ont été créés avec des partenariats publics-privés. Un large effort de recherche a été financé par les autorités (FHWA au Etats-Unis, gestionnaires d'ouvrages au Japon, Ministères du Transport de Québec – partenaire du projet S3 – et de l'Ontario…), notamment sur la partie instrumentation. Mais, c'est cependant à l'Université de Californie (San Diego) et au Los Alamos Laboratory que les travaux scientifiques les plus significatifs en termes de communication et de traitement de l'information ont été réalisés au cours de ces deux dernières années. La construction de grands ouvrages, en Europe, au Japon, en Chine et aux USA, a largement favorisé cette émergence avec la composante supplémentaire de l’intégration de la surveillance structurale dans le cadre de l’exploitation des ouvrages. Les objectifs du projet S3 sont en parfaite adéquation avec la recherche internationale ; l'originalité du projet vise à franchir une nouvelle étape dans l'appréhension du diagnostic et de l'évaluation des ouvrages par une démarche de surveillance de santé structurale.

Le projet se décompose autour de trois thématiques : la surveillance opérationnelle (instrumentation, mesure et gestion de l’information), le diagnostic (traitement des données, indicateurs de performance, tests de discrimination – seuils d’alerte), et l’identification structurale (prédiction du comportement de l’ouvrage – résistance, durée de vie…) intégrées dans le système de gestion. Le but ultime de cette démarche est de conduire à l’amélioration de la sécurité des ouvrages, à l’utilisation optimale de leur performance, et à des conditions d’exploitation facilitées et des actions de maintenance équilibrées.

Pour cela, le projet est divisé en 5 groupes de travail :

• Corpus technologique de la surveillance opérationnelle : les objectifs du groupe sont de définir les conditions opérationnelles de la surveillance de santé, et de développer en particulier les outils de traitement de l'information (fusion de données qualitative et quantitative) ;
• Corpus technique du diagnostic : les travaux du groupe viseront à définir des indicateurs robustes et sensibles caractéristiques d'un endommagement "global" identifié sur la base de ces indicateurs par des algorithmes de reconnaissance de forme. ;
• Corpus technique de l'évaluation structurale : les travaux du groupe seront d'étudier l'ajustement de modèles sur les données expérimentales pour la prédiction de la performance structurale
• Scenarii d'applications et de bénéfices potentiels : il s'agit de décliner les méthodes des groupes 1 à 3 à des cas d'applications.
• Recommandations pour la définition d'un carnet de santé

            Les entreprises, universités et organismes partenaires du projet sont :

• LCPC (pilote)
• EDF
• Geonumeric
• GETEC
• AVLS
• SITES
• ADVITAM
• Université Blaise Pascal
• Université de Bordeaux
• Syrokko
• SNCF
• SANEF
• IREX
• STRRES
• CETE Lyon, LRPC Lyon
• CETE Sud-Ouest, LRPC Bordeaux