La surveillance des structures en béton armé mobilise les équipes de recherche internationales. Les méthodes d’inspection actuelles, manuelles et fastidieuses, ne garantissent pas une détection optimale des détériorations structurelles. Une nouvelle approche technologique, développée par un consortium de chercheurs européens, bouleverse les paradigmes établis en matière d’auscultation des ouvrages d’art, offrant des possibilités inédites dans le domaine de la maintenance prédictive.
L’innovation par les ondes ultrasonores
L’interférométrie par ondes coda (CWI) est désormais mise en application par le groupe de recherche CoDA. Les analyses préliminaires ont démontré une sensibilité remarquable dans la détection des altérations structurelles. La surveillance continue des bâtiments se trouve ainsi optimisée par un système dont la fiabilité a été validée en conditions réelles.
Les méthodes traditionnelles d’inspection, reposant sur des tests manuels au marteau, sont progressivement remplacées par cette technologie non invasive. Les résultats obtenus démontrent une précision sans précédent dans l’identification des microfissures et des zones de faiblesse structurelle.
Des sites pilotes stratégiques
Le déploiement du dispositif s’effectue actuellement sur deux infrastructures majeures. Le pont de Gänstor, ouvrage d’art de 96 mètres enjambant le Danube, fait l’objet d’une surveillance méticuleuse depuis 2021. Les données collectées permettent d’établir un modèle comportemental précis de la structure sous différentes conditions de charge et climatiques.
La station Scheidplatz du métro munichois a également été sélectionnée en 2022 pour évaluer les contraintes exercées par la circulation des tramways sur la structure. Les vibrations générées par le trafic urbain constituent un défi particulier pour l’intégrité des infrastructures souterraines, rendant cette étude particulièrement pertinente pour les gestionnaires d’infrastructures urbaines.
Une miniaturisation technologique performante
Les capteurs développés par les équipes de recherche présentent des dimensions réduites : 75 millimètres de longueur pour 20 millimètres de diamètre. L’installation s’effectue soit par forage dans les structures existantes, soit par intégration directe lors de la construction. Les algorithmes d’apprentissage automatique transforment les données ultrasoniques en indicateurs précis des modifications structurelles du béton.
La sensibilité exceptionnelle des capteurs permet la détection de variations microscopiques dans la structure du béton. Les mesures sont effectuées en continu, générant un flux constant de données analysables en temps réel par les systèmes informatiques dédiés.
Un monitoring intelligent et centralisé
Le Professeur Christoph Gehlen, responsable du projet CoDA à l’Université Technique de Munich, a affirmé : « Les résultats de nos années d’essais en conditions réelles sont clairs : nous avons réussi à affiner la méthode de mesure du CWI à tel point que nous pouvons utiliser nos capteurs et nos modèles d’évaluation complexes pour surveiller à l’avenir même de grands bâtiments avec une intrusion minimale dans la structure. Le facteur décisif à cet égard est notre approche systématique et globale, qui tient compte de tous les éléments, des influences externes telles que la température et l’humidité à une multitude de facteurs différents pour l’évaluation des signaux.« .
La transmission automatisée des données vers une plateforme centralisée permet la supervision simultanée de multiples ouvrages. Les informations récoltées génèrent une cartographie détaillée de l’état des structures, facilitant ainsi la programmation des interventions de maintenance préventive.
L’intégration de l’intelligence artificielle dans le processus d’analyse renforce la précision des diagnostics. Les algorithmes développés identifient les variations infimes dans la rigidité des matériaux, permettant une localisation exacte des zones fragilisées. Cette approche novatrice réduit considérablement les coûts d’inspection tout en augmentant la fiabilité des diagnostics structurels.
Les applications potentielles de cette technologie s’étendent au-delà des infrastructures routières et ferroviaires. Les bâtiments de grande hauteur, les installations industrielles et les ouvrages hydrauliques pourraient également bénéficier de ce système de surveillance avancé, marquant ainsi une évolution significative dans le domaine de la maintenance des infrastructures.
Légende illustration : Depuis 2021, les chercheurs utilisent des capteurs à ultrasons pour évaluer l’état du pont Gänstor, qui s’étend sur 96 mètres entre Ulm et Neu-Ulm. Crédit: Nadja Wollinsky/Stadtarchiv Ulm
Jägle, E., Niederleithinger, E., Grabke, St., Vu, G., Sträter, N., Saenger, E., Epple, N., Wiggenhauser, H., Sanchez-T., C., Felix, C., Diewald, F., Balcewicz, M., Timothy, J., Ahrens, M., Mark, P., Bletzinger, K.-U., Meschke, G., Gehlen, Ch.: Interdisciplinary Research on the Application of New Ultrasonic Methods for Improved Structural Health Monitoring, Proceedings of the 11th International Conference on Bridges in Danube Basin, 2024, DOI: 10.14459/icbdb24.19
Source : TUM
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