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1 AUSCULTATION PAR INSTRUMENTATION 1 – Fissurométrie 2 – Convergences relatives

1 AUSCULTATION PAR INSTRUMENTATION 1 – Fissurométrie 2 – Convergences relatives 3 – Nivellement relatif 4 – Critères d’alerte Cycle INSPECTION des OUVRAGES d’ART – module 5 : tunnels Michel IMBARD mardi 3 au jeudi 5 octobre 2006 Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors du cadre de la formation ne pourra être réalisée qu’avec l’accord exprès de leur auteur © Le domaine de l’auscultation des ouvrages est immense et la technologie évolue sans cesse. A la différence des grands ouvrages d’art, le génie civil des tunnels ne fait pas l’objet d’une instrumentation ni d’un monitoring très sophistiqué. Le but de cet exposé est de présenter 3 méthodes simples permettant de quantifier la vitesse d’une évolution, décelée ou suspectée à la suite d’une inspection détaillée. Elles font partie de la surveillance renforcée. Ces 3 méthodes sont « manuelles », sans dispositif automatique d’acquisition et de télétransmission. 2 de ces méthodes sont toujours utilisées par le CETU dans 5 tunnels du réseau national. Certaines de ces auscultations durent depuis une vingtaine d’années. Elles ont permis de mieux cerner la vitesse d’évolution des voûtes anciennes, mais aussi de convaincre certains maîtres d’ouvrages qu’ils avaient un risque potentiel réel à gérer. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 2 1 – Fissurométrie Doc. SAUGNAC Doc. EDF / DTG Doc. LRPC LYON Cette jauge SAUGNAC ne peut mesurer qu’une seule dimension. Le fissuromètre VINCHON permet de mesurer XYZ (pied à coulisse). Le modèle LRPC est tridimensionnel avec transmission automatique (1000 € ht). © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 3 1 – Fissurométrie Fissuromètre LRPC Lyon Voici un fissuromètre, fabriqué par le LR de Lyon, qui permet de surveiller les déplacements relatifs des lèvres de la fissure avec une bonne précision et dans 3 directions. (190 à 250 € ht). Il est fixé à l’aide de chevilles expansives, complétées, en cas de support très irrégulier, par un « matelas » de mortier ou de résine. Les mesures se font à l’aide d’un pied à coulisse (X et Y) muni d’un pied de profondeur (Z) – la précision est de l’ordre de 0,2 mm. On distingue les plots d’alignement de l’un des becs du pied à coulisse, constituant la ligne de référence, garantissant la répétabilité de la mesure. Les 3 directions XYZ représentées forment le trièdre de référence de l’appareil. Suivant la position et l’orientation de l’appareil dans le profil en travers du tunnel, il est important de définir quels sont les mouvements réels des panneaux correspondant aux mouvements mesurés en XYZ. Description des termes consacrés : ouverture, rejet, désaffleurement. Toujours prendre la température de l’air lors de la mesure. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 4 1 – Fissurométrie Cet exemple illustre une corrélation remarquable entre l’ouverture d’une fissure et la température. On note une excellente correspondance entre les pics, de même que dans les amplitudes. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 5 2 – Convergences relatives Le matériel de mesure, les repères Ensemble DO 1 (LRPC Lyon) Repère DO Les fils invar géodésique : fabriqués et étalonnés périodiquement par le LR Lyon (base d’étalonnage) . On dispose de 17 fils dont la longueur va de 200 mm à 10 000 mm, permettant la réalisation d'attelages de toutes les longueurs comprises entre 1 m et 20 m, mais aussi de reconstituer une chaine de mesure en cas d’accident sur l’un des fils tout en restant dans la plage de lecture de l’appareil (leurs longueurs varient par pas de n x 50 mm). L’appareil : entièrement mécanique, il rassemble les fonctions de tension et de mesure. Il comporte un dynamomètre à ressort taré (15 kg) et une échelle de lecture équipée d'un vernier. La plage utile de fonctionnement de l'appareil est de 100 mm. - orientation variable de la ligne de mesure à partir d'un même repère. - précision : 1 à 2.10-5 de la longueur mesurée, soit 0,1 à 0,2 mm pour des bases de l'ordre de 10 mètres. -Légèreté, rapidité de mise en oeuvre et robustesse (utilisable sous l’eau). -10 000 € ht réétalonnage 1000 € ht. Les repères : ils peuvent être en laiton ou en inox ; ils sont scellés à la résine ou au mortier sans retrait (perçage de Ø 24 mm, profondeur 20 cm). © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 6 2 – Convergences relatives Le matériel de mesure, l’étalonnage Exemple de fiche d’étalonnage des fils invar établie par le LRPC. Une fiche équivalente est établie pour l’ensemble « appareil de mesure + fixation opposée ». Un étalonnage annuel est recommandé en cas d’utilisation soutenue (environ 1000 €). © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 7 2 – Convergences relatives Le schéma d’implantation des repères Tunnel canal Tunnel routier 2 exemples de schémas classiques : Les traits reliant les repères constituent les bases à mesurer (suivant le problème soupçonné, on mesure aussi les bases 3-2 et 3-4). Pour chaque base, on mesure la longueur totale de la base en conservant toujours les mêmes fils et l’on note la valeur lue au vernier. Pour un profil à 5 repères en tunnel routier, environ 1h par profil. Nécessité d’avoir une nacelle pour atteindre le repère de clé. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 8 2 – Convergences relatives L’interprétation Graphe 3 RN 91 - Grand Tunnel du CHAMBON - Mesures de convergences PM 69 -20 -10 0 10 20 30 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 mm 5-3 1-3 1-4 5-2 1-5 1-2 5-4 2-4 Ce type de graphe illustre, pour chaque base, les écarts par rapport à la longueur d’origine. Il fait apparaître immédiatement les tendances, ici une accélération qui se confirme depuis au moins 2 ans. Il permet aussi de sélectionner les bases les plus sensibles et les plus représentatives à mesurer en cas d’urgence. Dans la mesure où un tunnel ancien n’est quasiment pas modélisable, une interprétation plus fine voire un désir prudent de prédiction devront s’appuyer sur un modèle de type statistique, qui se bâtit par « apprentissage » des données déjà recueillies sur une certaine période. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 9 2 – Convergences relatives L’interprétation Les déformées sont une façon claire de visualiser la déformation du polygone des repères. Le programme recalcule le profil en fonction des écarts successifs mesurés et des nivellement relatifs sur les 2 repères inférieurs. Pour une bonne visualisation, il est nécessaire d’amplifier l’échelle des déplacements à l’aide d’un coefficient paramétrable. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 10 3 – Nivellements relatifs Niveau WILD N3 et mire invar 50 cm Principe : on procède au nivellement de tous les repères de piédroits, par un cheminement fermé s’appuyant sur l’un des repères considéré comme stable. Une sphère calibrée est fixée sur le repère. Le talon de la mire repose sur la sphère. La précision théorique du N3 est de 0.2 mm au km. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 11 3 – Nivellements relatifs Le cheminement L’aller et le retour sont fait en même temps – 4 visées à chaque station. La fermeture se fait sur le dernier profil. Difficultés en cas de circulation sur la voie adjacente (souplesse de l’enrobé au passage d’un PL). 18 repères, 430 m de cheminement, environ 2h. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 12 3 – Nivellements relatifs L’interprétation -25,00 -20,00 -15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 4 15 16 17 18 1 9 20 21 22 23 24 2 5 2 6 27 28 29 30 31 3 2 3 3 160-5 131-1 94-5 80-1 69-5 55-1 6.5-5 2.5-1 2.5-5 6.5-1 55-5 69-1 80-5 94-1 131-5 160-1 198-5 198-1 Ce type de graphe illustre, pour chaque repère, les écarts à sa position d’origine. © Toute utilisation des supports pédagogiques en dehors de la formation ne pourra être réalisée qu'avec l'accord exprès de leur auteur. 13 4 – Critères d’alerte En tunnel, il n'y a pas de critère absolu, uploads/Litterature/ imbard-auscultation-3-pour-impression.pdf