Généralement, les ouvrages de Génie Civil sont construits pour supporter ou transmettre des charges. Le terme de charge désigne couramment tout ce qui est susceptible d’agir sur une construction (ex. : charge de poids propre, charge de trafic, descente de charges). Les forces, et/ou couples qui résultent de l’application d’une charge ou d’une déformation imposée, sont désignés par le terme de sollicitations ou actions, et peuvent être classées de la manière sui- vante [PRAT et al., 1997] :
• actions permanentes ou quasi-permanentes dues par exemple à la pesanteur, au re- trait, au fluage, ou à la précontrainte ;
• actions variables dues par exemple au trafic routier, au vent, à la neige ou aux varia- tions climatiques de température et d’humidité ;
• actions accidentelles regroupant un certain nombre d’actions dites actions provo-
quées, dues par exemple à des chocs ou à des explosions, ou actions naturelles, dues
par exemple aux séismes, aux mouvements des eaux ou à des réactions chimiques. Parmi les fonctions que se doit de remplir un ouvrage de Génie Civil, la résistance mécanique de l’ensemble des matériaux le constituant vis-à-vis des différents types d’actions qu’ils doi- vent subir, est l’une des principales. Cette résistance mécanique est représentée par l’état des contraintes développé au sein des matériaux de l’ouvrage, qui doit respecter l’état des contraintes admissibles pris comme hypothèse dès la conception de l’ouvrage et fixé par les règlements [PRAT et al., 1997].
Dans la pratique, le suivi de l’évolution de l’état de contraintes d’un matériau est cou- ramment réalisé à l’aide de techniques extensométriques par le suivi de l’évolution de l’état des déformations qui lui est associé. Dans la démarche générale, les déformations mesurées par des capteurs de type extensométriques sont raccordées à celles régnant dans le milieu de mesure puis aux contraintes associées, une hypothèse non négligeable étant alors émise : les propriétés mécaniques du milieu de mesure au sein de l’ouvrage sont identiques à celles de ce milieu mais sans inclusion.
Cette démarche suppose que les capteurs extensométriques ne modifient pas le com- portement dudit milieu. En considérant les dimensions de l’ouvrage par rapport à celles des capteurs, ceux-ci n’influencent pas le comportement global de cet ouvrage. Toutefois, les capteurs perturbent localement les champs de contraintes et de déformations du milieu de me- sure. De plus, pour des capteurs à fibre optique où l’élément de mesurage est la fibre optique dont les dimensions transverses sont très faibles comparées à celles du milieu de mesure (quelques centaines de µm), les facteurs influençant la mesure ne paraissent pas a priori négli- geables. La principale source d’influence du mesurage de déformation de ce type de capteur provient du conditionnement même de la fibre optique.
Des études sur les perturbations du champ de contraintes au sein d’un milieu de mesure en béton occasionnées par l’inclusion d’extensomètres à corde vibrante, ont déjà été réalisées, d’un point de vue expérimental [LEVALLOIS et al., 1994] et théorique [MAHUT et TIVERON,
1998] (essentiellement numérique). Ces études sont néanmoins peu nombreuses. Pour ce qui concerne les capteurs à fibre optique, aucune étude n’a été recensée dans l’ensemble des do- cuments compulsés (cf. Références bibliographiques).
La présente étude porte sur la connaissance de l’influence de l’interface béton / fibre
optique dans le mesurage de la déformation réalisé par capteurs à fibre optique noyés ou fixés
générale de ce problème, définissant le périmètre et les hypothèses de l’étude, et identifiant les principaux facteurs d’influence qui sont prépondérants dans la mesure de déformation du béton par capteurs à fibre optique.
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L’évaluation de l’état de résistance mécanique du béton d’ouvrages de Génie Civil est en pratique réalisée par la détermination de l’état de contraintes du matériau par des capteurs dits extensométriques. Ces capteurs permettent le mesurage de déformation qui sont reliées, suivant certaines hypothèses, aux contraintes qui leur sont associées. Soumis à différents phé-
nomènes d’environnement, ce mesurage est influencé par le comportement du milieu de me-
sure mais également par le comportement induit par le capteur lui-même. Le fournisseur du capteur donne des caractéristiques contractuelles, il s’engage rarement sur la relation naturelle entre ce capteur et le milieu de mesure, qu’il n’est pas censé maîtriser. Les capteurs à fibre optique considérés dans la présente étude sont sensibles à certains facteurs d’influence qu’il convient d’identifier afin de pouvoir déterminer la part réelle due au capteur et celle due au béton dans le mesurage de déformation.
Complétant le cadre de l’étude exposé précédemment (cf. 1.3), le présent chapitre pro- pose une première analyse du problème, amenant à préciser davantage le périmètre de l’étude et les hypothèses de travail. Une première partie est consacrée à l’extensométrie du béton en particularisant au milieu de mesure et aux capteurs à fibre optique considérés dans la présente étude. Une deuxième partie présente une analyse générale des facteurs d’influence prépondé- rants dans le mesurage de déformation du béton d’ouvrages de Génie Civil considérés. Le type de milieu de mesure et les capteurs étudiés sont alors précisés plus en détails. En accord avec les moyens disponibles et le cadre de l’étude, ces facteurs d’influence font l’objet des études théorique et expérimentale qui sont présentées respectivement dans les chapitres 3 et 4. L’analyse de ces facteurs, adoptée et présentée dans ces deux chapitres, est exposée dans la troisième partie qui récapitule les différentes hypothèses énoncées dans l’ensemble du présent chapitre.
2.1 Mesurage de l’état de résistance mécanique du béton