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Bâtiments et villes durables (BVD)
Edition 2011


EvaDéOS


Evaluation non destructive pour la prédiction de la Dégradation des structures et l’Optimisation de leur Suivi

Evaluation non destructive pour la prédiction de la Dégradation des structures en béton armé et l’Optimisation de leur Suivi
Dans une démarche préventive, le projet vise à proposer une méthodologie permettant aux gestionnaires d’ouvrages en béton armé de programmer de façon plus rationnelle les opérations de suivi, en respectant leurs contraintes techniques, économiques et sociétales. Pour simplifier l’approche, une seule pathologie est visée, la corrosion des armatures.

Proposition d’une méthodologie globale de suivi des structures en béton armé.
Ce projet vise à proposer une méthodologie globale de suivi des structures en béton armé intégrant les phases de l’évaluation, du diagnostic d’état, du pronostic et de la prise de décision en regroupant des partenaires spécialistes de ces différentes phases autour des gestionnaires d’ouvrages. L’objectif de la proposition est d’intégrer une démarche prédictive en liaison avec une approche probabiliste pour l’analyse des risques de dégradation. Afin de limiter le périmètre du projet une seule pathologie est visée, la corrosion des armatures. Un des positionnements originaux du projet est qu’il se place dans une démarche préventive. L’évaluation de l’état de la structure dans un stade où l’endommagement n’est pas visible va nécessairement impliquer le développement de techniques non destructives. Ces techniques sont susceptibles d’apporter une réelle plus-value dans le cadre d’une prédiction sur la base de modèles probabilistes, qui requièrent la connaissance de la variabilité spatiale et temporelle des grandeurs évaluées. En ce qui concerne les modèles de dégradation utilisables en contexte probabiliste on se focalisera d’abord sur des modèles en phase d’initiation de la corrosion. Ensuite, des modèles de propagation de la corrosion seront étudiés afin de prédire la cinétique de croissance des produits de corrosion. Les résultats des modèles prédictifs qui seront utilisés pour la construction du processus de décision, devront être traduits en termes d’indices de dégradation, préalablement définis en accord avec les besoins et les pratiques des gestionnaires. Une méthodologie sera proposée sur la base des critères de décision explicités en amont par le gestionnaire, pour la détermination des échéances optimales pour les opérations d'inspection et de maintenance, en s'appuyant à la fois sur la prévision probabiliste des dégradations, des coûts et l'actualisation des données d'observation.

Méthodologie proposée pour le suivi des ouvrages
Le projet est structuré en trois tâches opérationnelles. La première (Tâche T2) vise à définir et à formaliser les besoins des gestionnaires et à les traduire en grandeurs d’intérêt représentatives. Elle doit également identifier des sites réels sur lesquels, en lien avec les activités de la tâche T3, elle extraira des indicateurs servant d'entrées pour les modèles prédictifs de la tâche T4. La tâche T3 regroupe les développements nécessaires, essentiellement dans le domaine de l’évaluation non destructive, mais également destructive ou semi-destructive. Il s’agit d’abord de corriger les données d’entrée nécessaires aux modèles de dégradation prédictifs, et ensuite d’évaluer les indicateurs pathologiques pour les comparer à ceux calculés par les modèles de dégradation. La principale difficulté de cette tâche réside dans la mise au point d’une méthodologie de prise en compte des gradients de grandeurs d’intérêt par les techniques non destructives. Ensuite la tâcheT4 se concentre sur le développement de modèles probabilistes dont le résultat sera utilisé dans un contexte fiabiliste pour faciliter l'aide à la décision. On distingue deux types de modèles, tout d’abord ceux destinés à prédire l’initiation de la corrosion puis ceux dédiés à la prédiction du volume de produits corrosifs.
Enfin la tâche T5 vise au développement d’une méthodologie d’aide à la décision dans une démarche fiabiliste, sur la base de critères définis par les gestionnaires et en lien avec les résultats des modèles prédictifs.

Résultats

Un des premiers résultats importants du projet a consisté à réunir autour d’une même problématique les différents acteurs du suivi des ouvrages. Il a également été possible de mettre au point un questionnaire commun à tous les ouvrages permettant de recenser les besoins des gestionnaires. Ce questionnaire a été conçu afin d’être traduit en termes de critères de décision. Un autre résultat intéressant et prometteur concerne les travaux réalisés en vue d’optimiser les campagnes d’auscultation sur ouvrages, en termes de localisation et de nombre de mesures. Le projet permettra également d’apporter à très court terme des résultats nouveaux en termes de sensibilité des techniques non destructives vis-à-vis d’indicateurs d’état du béton armé non visés jusqu’alors (la carbonatation et les gradients de teneur en eau). Concernant les modèles de dégradation une synthèse des modèles existants a été réalisée et une étude de sensibilité de ces modèles à la variabilité des données d’entrée a donné des résultats très prometteurs. Un banc d’essai des modèles les plus pertinents qui sera lancé très prochainement va permettre de tester et de comparer leur efficacité. Enfin des méthodes de fiabilité time-variant vont être appliquées aux modèles retenus. On a également défini la méthode permettant de fixer le cadre des contraintes de l'optimisation de la maintenance en fonction de la typologie du maître d'ouvrage.

Perspectives

Le projet permettra de définir un cadre pour le suivi préventif des structures en béton armé. Il permettra de proposer des recommandations pour la mise en œuvre des méthodes non destructives pour la prévention de la corrosion des aciers de renforcement. Il va également permettre de recenser les modèles de dégradation en distinguant des modèles d’ingénierie et des modèles plus sophistiqués et de les comparer vis-à-vis de leur efficacité, mais aussi de leur coût en termes de nombre et de qualité des données d’entrée. Enfin il va également illustrer les possibilités d’utilisation de méthodes fiabilistes de type time-variant. Finalement il va montrer comment il est possible d’actualiser les résultats des modélisations prédictives par le biais des essais non destructifs.

Productions scientifiques et brevets

1, C. GOMEZ-CARDENAS, ZM. SBARTAÏ, JP. BALAYSSAC, V. GARNIER, D.BREYSSE, Optimal spatial sampling for Non-destructive testing measurements, CFM, Bordeaux, 26-30/08/2013
Ici il est expliqué comment il est possible d’optimiser les campagnes de mesures sur sites réels.

2. De Larrard T., Duprat F., Bastidas-Arteaga E., Schoefs F., Effects of Climate Variations and Global Warming on the Durability of RC Structures Subjected to Carbonation, 11th International Conference on Structural Safety & Reliability, ICOSSAR 2013, 16-20/06/2013, New York, USA
On montre ici les effets des conditions climatiques sur les prévisions des modèles.

3. Rakotovao N., Bastidas E., Schoefs F., De Larrard T., Duprat F., Sensibilité des modèles simplifies de chloration du béton vis-à-vis de leur capacité à propager des incertitudes, CFM, Bordeaux, 26-30/08/2013
Ici est détaillée une partie de l’étude réalisée pour tester la sensibilité des modèles vis-à-vis de la variabilité de leurs paramètres d’entrée.
4. R. Décatoire, T. De Larrard, T. Yalamas, F. Schoefs, S-M. Elachachi (2014) Evaluation stochastique de la profondeur de carbonatation et actualisation des prédictions, 8ème Journées Fiabilité des Matériaux et des Structures (JFMS 2014), Aix-En-Provence, France
Cette publication décrit la procédure qui permet d'actualiser les prédictions des modèles probabilistes ce qui constitue un livrable de la tâche 5.

Partenaires

CEA COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE D'ETUDES NUCLEAIRES SACLAY

EDF R&D EDF RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT - SITE CLAMART

IFSTTAR INSTITUT Français DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DES TRANSPORTS, DE L AMENAGEMENT ET DES RESEAUX ( IFSTTAR)

Nantes Habitat OFFICE PUBLIC DE L HABITAT DE LA VILLE DE NANTES

Oxand OXAND

PHIMECA PHI-MECA ENGINEERING

LCND UNIVERSITE AIX-MARSEILLE II [DE LA MEDITERRANEE]

SETRA UNIVERSITE AIX-MARSEILLE II [DE LA MEDITERRANEE]

I2M UNIVERSITE BORDEAUX I

GeM UNIVERSITE DE NANTES

LMDC UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER]

Aide de l'ANR 780 852 euros
Début et durée novembre 2011 - 42 mois

Résumé de soumission

Ce projet de recherche industrielle vise à proposer une méthodologie globale de suivi des structures en béton armé intégrant les phases de l’évaluation, du diagnostic d’état, du pronostic et de la prise de décision en regroupant des partenaires spécialistes de ces différentes phases autour des gestionnaires d’ouvrages. L’objectif de la proposition est d’intégrer une démarche prédictive en liaison avec une approche probabiliste pour l’analyse des risques de dégradation. Les structures visées sont les ouvrages d’art, en particulier ceux liés aux infrastructures de transport, les constructions liées à la production d’énergie électrique et les bâtiments. Afin de limiter le périmètre du projet une seule pathologie est visée, la corrosion des armatures, qui demeure la source de préoccupation majeure pour les structures en béton armé. A la différence d’autres projets en relation avec cette pathologie, le projet EvaDéOS se place dans une démarche préventive, où les dégradations ne sont pas avérées mais où les conditions nécessaires sont réunies pour qu'elles le soient à plus ou moins brève échéance, ce qui constitue un des positionnements originaux du projet. L’évaluation de l’état de la structure dans un stade où l’endommagement n’est pas visible va nécessairement impliquer le développement de techniques non destructives. Ces techniques sont susceptibles d’apporter une réelle plus-value dans le cadre d’une prédiction sur la base de modèles probabilistes, qui requièrent la connaissance de la variabilité spatiale et temporelle des grandeurs évaluées. Pour le choix et le développement de modèles de dégradation utilisables en contexte probabiliste on se focalisera d’abord sur des modèles d’initiation de la corrosion visant à prédire la pénétration des agents agressifs conduisant à la dépassivation des armatures. Ensuite, des modèles de propagation de la corrosion seront étudiés afin de prédire la cinétique de croissance des produits de corrosion. L'utilisation circonstanciée ou combinée de modèles soit d’ingénierie soit plus sophistiqués sera envisagée. Les résultats des modèles prédictifs qui seront utilisés pour la construction du processus de décision, devront être traduits en termes d’indices de dégradation, préalablement définis en accord avec les besoins et les pratiques des gestionnaires,. Une méthodologie sera proposée sur la base des critères de décision explicités en amont par le gestionnaire, pour la détermination des échéances optimales pour les opérations d'inspection et de maintenance, en s'appuyant à la fois sur la prévision probabiliste des dégradations, des coûts et l'actualisation des données d'observation.

 

Programme ANR : Bâtiments et villes durables (BVD) 2011

Référence projet : ANR-11-VILD-0002

Coordinateur du projet :
Monsieur BALAYSSAC Jean-Paul (UNIVERSITE TOULOUSE III [PAUL SABATIER])
jean-paul.balayssac@nullinsa-toulouse.fr

Site internet du projet : http://www-lmdc.insa-toulouse.fr/evadeos/accueilevadeos.htm

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.