Description de la strat´egie de la maintenance

L’objectif des strat´egies de maintenance est d’assurer un niveau optimal de fonctionnement et de s´ecurit´e au cours de la vie de la structure. Par cons´equent, lorsque la performance structurelle est fortement affect´ee par la cin´etique du processus de d´egradation, la r´eparation ou le remplacement des composants structurels sont les seuls moyens d’atteindre cet objectif. Dans la strat´egie de maintenance ´etudi´ee ici, les actions de r´eparation sont bas´ees sur les r´esultats d’inspection. La figure 1.3 montre l’influence de la strat´egie sur la teneur en chlorure `a une profondeur donn´ee (par exemple la profondeur de l’enrobage). La structure est inspect´ee p´eriodiquement tous les ∆t ann´ees. Selon les r´esultats de l’inspection, la r´eparation est effectu´ee lorsque la teneur en chlorures atteint un seuil donn´e. ∆t = ∆t1 repr´esente une situation id´eale o`u l’inspection et la

r´eparation ont lieu au moment o`u la teneur en chlorure atteint le seuil de r´eparation. Toutefois, cette situation est rarement observ´ee dans les structures en b´eton arm´e parce que la cin´etique de la p´en´etration des chlorures est difficile `a ´evaluer/pr´evoir en raison de l’influence de plusieurs param`etres (par exemple, les propri´et´es du mat´eriau, le climat, etc.). En outre, il y a une source d’erreur et d’incertitude li´ee aux r´esultats d’inspection et au processus de d´egradation qui peuvent conduire `a des d´ecisions erron´ees. On constate alors que, lorsque ∆t = ∆t2, certaines inspections

sont inutiles et des composants structurels peuvent tomber en d´efaillance entre les intervalles d’inspection. Par cons´equent, une strat´egie de maintenance optimale doit prendre en compte tous ces aspects pour minimiser les coˆuts d’inspection, de r´eparation et de d´efaillance.

tion peut ˆetre effectu´ee en employant des m´ethodes destructives et/ou non-destructives. En ce qui concerne les m´ethodes non-destructives, l’inspection visuelle est une technique habituellement utilis´ee pour ´evaluer l’´etat des structures en b´eton arm´e (Roelfstra et al., 2004). Les r´esultats des inspections alertent les propri´etaires/gestionnaires lorsque le seuil de d´egradation est atteint. La valeur seuil peut ˆetre li´ee `a fissuration du b´eton ou `a la perte de section transversale des armatures. Toutefois, pour l’inspection visuelle, l’´evaluation de l’´etat de la structure demeure tr`es incertaine lorsque l’inspection est effectu´ee. `A l’heure actuelle, des avanc´ees significatives voient le jour dans le d´eveloppement des m´ethodes d’auscultation bas´ees sur le contrˆole non-destructif. Les techniques d’auscultation non-destructives ont pour but de quantifier la valeur instantan´ee ou l’´evolution d’une variable donn´ee dans le temps (la r´esistance des mat´eriaux, les concentrations en chlorures, le taux de corrosion, etc.), et pourtant, leurs r´esultats sont fortement influenc´es par les conditions environnementales qui r´eduisent alors leurs pr´ecision. La pr´ecision des r´esultats de l’inspection est largement am´elior´ee en utilisant des techniques de contrˆole destructives. Cependant, elles sont plus coˆuteuses et exigent un plus grand nombre de tests quand il y a une grande variabilit´e des param`etres contrˆol´es. La s´election d’une ou la combinaison de plusieurs techniques d’inspection d´epend de plusieurs aspects tels que :

• le type de ph´enom`ene inspect´e –par exemple, la r´esistance du mat´eriau, la concentration en chlorure, etc ;

• la taille du projet –par exemple, une structure particuli`ere ou un r´eseau de structures ; • l’usage de la structure –par exemple, nucl´eaire, transport, etc. Ce point est li´e au risque

admissible par le propri´etaire/gestionnaire ;

• d’autres aspects socio´economiques –par exemple, les priorit´es du pays, la disponibilit´e des ressources, etc.

Cette ´etude fait r´ef´erence `a des structures en b´eton arm´e soumises `a la p´en´etration des chlorures et se concentre sur la maintenance des infrastructures (ports, ponts, etc.). Les besoins relatifs `a la strat´egie de maintenance ont ´et´e d´efinis dans le cadre du projet FUI MAREO avec la collabo- ration des maˆıtres d’ouvrage, des entreprises de construction et des centres de recherche. Dans la strat´egie de maintenance consid´er´ee, l’inspection est faite par l’analyse de la concentration en chlo- rures `a la profondeur de l’enrobage sur des carottes en b´eton (m´ethode destructive). Ensuite, en fonction des r´esultats de l’inspection, la technique de r´eparation consiste `a reconstituer l’´epaisseur de b´eton pollu´ee par diverses m´ethodes (figure 1.4). L’avantage de l’approche propos´ee est que la r´eparation est plus pr´eventive que corrective. Cette caract´eristique assure un niveau optimal de s´ecurit´e pendant la dur´ee de vie du projet.

Tenant compte du fait que de nombreux facteurs influent sur le processus de d´egradation et les effets de la maintenance, les mod`eles num´eriques sont indispensables pour prendre des d´ecisions optimales. De nombreux syst`emes de gestion de structures utilisent des chaˆınes de Markov pour simuler la d´egradation et la r´eparation des structures au cours du temps (Cesare et al., 1992; Scherer & Glangola, 1994; Roelfstra et al., 2004). Par cons´equent, cette ´etude utilise ´egalement une approche markovienne qui int`egre les aspects suivants :

• un mod`ele ´etendu de p´en´etration des chlorures (section 1.2) ; • la pr´ecision de la technique d’inspection ; et

(a) (b)

(c)

Figure 1.4 — ´Etapes de la strat´egie de maintenance adopt´ee.

• l’incertitude inh´erente `a la p´en´etration des chlorures, l’initiation de la corrosion et les r´esultats de l’inspection.

La section suivante d´ecrit la m´ethodologie propos´ee pour mod´eliser la p´en´etration des ions chlorure `a partir des simulations de Monte-Carlo.

1.4.2 Approche Markovienne pour la mod´elisation de la p´en´etration des chlorures