Définition du sujet de recherche et objectifs

CHAPITRE 1 INTRODUCTION GÉNÉRALE

1.3 Définition du sujet de recherche et objectifs

Pour l’étude de l’évaluation de la qualité de l’adhérence entre deux bétons, il sera proposé d’explorer le potentiel en laboratoire et sur des ouvrages en service de quelques méthodes de contrôle non destructif (géoradar, thermographie infrarouge et méthodes acoustiques). L’étude sera toutefois focalisée sur la méthode non destructive basée sur la propagation des ondes acoustiques : la réponse impulsionnelle vibratoire aux basses fréquences.

En ce qui concerne la méthode de la RI, il faut savoir que la méthode a été développée dans les années 1960, à l’origine pour la caractérisation des structures en béton élancées (pieux, poutres, piles, etc.). Puis, avec les avancées techniques des dernières décennies la méthode a été utilisée pour détecter et détecter les défauts (vides, fissurations, délaminages, nids d’abeilles, etc.) dans les structures de béton de type plaque (dalles de tabliers de ponts ou chaussées, etc.).

Plusieurs travaux expérimentaux et scientifiques ont ainsi été développés. Les travaux ont montré la sensibilité de la méthode à détecter des défauts horizontaux dans une dalle, de taille supérieure à au moins deux fois l’épaisseur de la dalle. Les études ont montré qu’il est difficile avec la méthode de la RI de détecter des fissurations d’ouverture inférieure au micromètre. La méthode ne permet pas également d’estimer ou d’évaluer la profondeur d’un défaut.

De plus, l’analyse actuelle des données repose sur les principes empiriques prescrits dans la norme ASTM C1740. L’approche conventionnelle de traitement et d’analyse est basée sur le calcul des paramètres définis à partir de la courbe de mobilité spectrale, à savoir : la mobilité moyenne, le rapport entre le pic de mobilité maximale entre 0 et 100 Hz et la mobilité moyenne, la pente de mobilité et la rigidité dynamique. Cette démarche reste purement empirique. L’approche actuelle ne permet pas également de dissocier, dans une courbe de mobilité spectrale, les modes propres et les fréquences propres de résonance associés à la vibration d’un défaut à ceux associés à la vibration globale de la dalle. Ainsi, pour améliorer notre compréhension et approfondir les connaissances sur la détection et la caractérisation des défauts d’interface à l’origine de la perte d’adhérence dans les structures en réparation ou en service, un programme de recherche original et innovant basé sur la méthode vibratoire de la RI sera développé.

1.3.1 Objectif principal

L’objectif principal de cette thèse vise à développer un outil de traitement et d’analyse fiable et efficace basé sur la méthode vibratoire de la RI pour la détection et la caractérisation de la perte de la qualité d’adhérence entre deux bétons. Le développement de l’approche de traitement des données de la RI sera basé sur l’étude modale et sur l’étude de la réponse forcée ou de la RI. Cette approche développée permettra de proposer, à partir des cartographies de modes propres

élaborées, l’évaluation des paramètres d’un défaut tels que la taille et la profondeur de décollement.

L’approche développée consistera à :

• Implanter une approche d’analyse à travers un programme informatique sur Matlab à partir des données issues de chaque point de mesure de la structure. • Définir les paramètres d’analyse.

• Exploiter le programme pour séparer les modes de vibrations globaux (associés à la structure) des modes locaux (associés aux défauts) afin d’extraire les déformées modales associées aux modes de résonance du défaut.

• Élaborer les cartographies. Les résultats attendus sont les cartographies de détection et d’estimation des paramètres des défauts des modes et des fréquences propres.

• Estimer les paramètres des défauts (taille et profondeur). Les cartographies donnent des informations sur l’étendue des défauts. Connaissant la fréquence propre 𝒇𝒊𝒋

associée au premier mode de vibration des défauts, on sera en mesure

d’estimer la profondeur 𝒆𝒅𝒆𝒇 des défauts sous l’hypothèse de vibration en flexion

de plaques minces :

𝑓

_𝑖𝑗

=

𝜆

𝑖𝑗 2

2𝜋𝐴[

𝐸(𝑒

_𝑑𝑒𝑓)3

12𝛾(1 − 𝜈

₎]

1 2 D’où : 𝑒_𝑑𝑒𝑓

= ((2𝜋)

12𝛾𝐴

2(1 − 𝜈2_)𝑓 𝑖𝑗 2

𝜆

𝑖𝑗4

𝐸

)

On considèrera que les autres paramètres de la structure sont connus :

-

La densité du béton ϒ ;

-

Le coefficient de Poisson du béton ν.

La surface du défaut A est directement déterminée sur la cartographie. Le paramètre 𝝀𝒊𝒋𝟐 est un

paramètre qui dépend des conditions limites. Une condition simplement supportée sera considérée pour l’estimation de la profondeur minimale alors qu’une condition encastrée sera considérée pour l’estimation de la profondeur maximale.

1.3.2 Objectifs spécifiques

De l’objectif principal résultent les objectifs spécifiques. Pour d’atteindre l’objectif principal, il sera question de :

 _{Définir les paramètres d’évaluation (la taille, la profondeur, l’épaisseur du défaut) d’un} système d’inspection acoustique de la perte de l’adhérence entre deux dalles de béton.  _{Réaliser une étude modale et une étude de la RI à partir d’un programme numérique et}

d’un programme expérimental détaillé afin de valider et de séparer les modes et les fréquences propres associés à la vibration locale de ceux associés à la vibration globale.  Évaluer les caractéristiques des défauts à l’origine de la perte de l’adhérence, à savoir : le diamètre ou la surface et la profondeur des défauts en utilisant les cartographies des modes propres et des fréquences propres.

 Réaliser une étude de la sensibilité des paramètres d’analyse définis de l’approche développée.

 Réaliser une étude de validation numérique et expérimentale de l’approche développée.  Valider l’approche développée en sélectionnant un nombre limité des techniques

d’inspection non destructives ou d’autres approches de traitement en l’occurrence les méthodes de détection par les ondes électromagnétiques (GPR, thermographie infrarouge), la méthode acoustique par transmission directe (essai sonique), l’approche conventionnelle de la RI et l’approche dite arithmétique de traitement des données de la RI proposée dans cette thèse.

 _{Réaliser une étude paramétrique détaillée afin de mieux comprendre et de vérifier les} possibilités ainsi que les limites de l’approche développée et celles des méthodes non destructives sélectionnées pour la validation. Les quelques paramètres qui seront étudiés

sont ceux qui affectent le plus la réponse dynamique : le diamètre ou la surface du défaut, la profondeur du défaut, le délaminage dans les dalles armées, la position du défaut dans la dalle, la nature de la source de vibration, la gamme de fréquences de traitement des données.

 Formuler des recommandations sur l’utilisation des techniques d’inspection et sur l’approche de la RI développée pour l’évaluation de la qualité d’adhérence entre deux bétons.

Dans le document Évaluation non-destructive de la qualité de l’adhérence entre deux bétons par la méthode de la réponse impulsionnelle (Page 32-36)