A - Auscultation, surveil lance et diagnosticdes ouvrages et reconnaissance des sols

Chapitre 2 La vie scientifique et technique

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e programme illustre latransversalité de la stratégiede recherche du Laboratoire

Central des Ponts et Chaussées. Sansperdre de vue la priorité qui consiste àconserver la valeur de l’exceptionnelpatrimoine routier français, les équipes duLCPC démontrent également qu’ellessavent introduire de nouvellestechnologies dans le génie civil, pour lesouvrages géotechniques et urbains ainsique dans l’exploitation et l’entretien desinfrastructures routières. L’ensemble destravaux entrepris dans ce programmeproduit, outre des publications scientifiqueet techniques, des méthodologiesd’évaluation, des matériels, des textes derecommandations (guides techniquesnotamment) ou des textes normatifs.

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en pression. Ce dernier est constituéd’un moteur déplaçant une aiguilledans un tube rempli d’huile. Ledéplacement de cette aiguille quientraîne un changement du volumeutile produit une variation de lapression et permet ainsi le fonction-nement de l'asservissement. Undispositif de remplissage automa-tique d'huile complète l'installationafin de garantir le fonctionnementmême lorsque l'aiguille arrive en finde course et ce sans perturber l'es-sai, grâce à une électrovanne iso-lant le vérin pendant cette opéra-tion. Un logiciel gère l’ensemble descommandes, l'asservissement, l'en-registrement des mesures et le rem-plissage automatique d’huile.Le dispositif permet de monter àune pression de 50 MPa avec unerésolution inférieure à 0,1 MPa.

Pour répondre aux besoins exprimésde suivi des ouvrages neufs enbéton et partant du nouveauconcept des « ponts intelligents »,une méthode permettant de suivredirectement l’évolution des contrain-tes et des moments fléchissants aucœur d’un matériau de structure aété mise au point conjointementavec FDOA, SMI et le LREP. Le dispo-sitif installé dès la construction del’ouvrage comprend un vérin plat àfaces circulaires fixé dans la struc-ture avant le bétonnage. Deux sys-tèmes identiques de mesures desdéformations sont placés, suivantla normale à son plan : l’un actif àproximité immédiate du vérin, l’aut-re en milieu proche non perturbépour servir de référence, l'ensembleétant raccordé à une centrale d'ac-quisition (figure 1).Schématiquement, il s’agit d’uneméthode de zéro où l’on compare entemps réel l’état perturbé à l’état deréférence pour rétablir le champnominal de contraintes au sein dumatériau. Pour ce faire, un asservis-sement est réalisé en agissant sur lapression d’huile dans le vérin afin demaintenir en permanence l’identitéde ces deux états. La pression mesu-rée en continu par un capteur fournitla valeur de la contrainte réelle.L’appareillage (figure 2) a nécessitéla conception et la réalisation d’unvérin plat et d’un système de mise

Figure 2 : Montage expérimental.

Figure 1 : Schéma de principe.

Dispositif de suivi des contraintesdans les bétonsContact : Jean-Marie.Caussignac@lcpc.fr

Système de mesure de déformation

PC de Commande

Dispositif de mise en pression

Capteur de pression

Réserve d’huile

Centrale d’acquisition

Vérin plat

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tière, par un groupe de travail com-posé d’experts du CRR (B), CEDEX(E), DWW (NL), DRI (DK), LCPC (F),TRL (UK), VTI (S), ZAG (SI), et animépar le CRR. Il comprenait six opéra-tions principales pilotées par cer-tains de ces laboratoires :- coordination du projet (CRR)- inventaire des appareils et métho-

des de mesure utilisés en Europe(CRR)

- comparaison des méthodes demesure (CRR)

- comparaison des méthodes d’ana-lyse des profils relevés (TRL)

- étude de l’influence des erreurs demesure sur les valeurs des indica-teurs d’uni (VTI)

- organisation d’une campagne d’es-sais interlaboratoires (BASt, DWW)

- comparaison des profils relevés etdes indicateurs d’uni calculés àpartir de ces profils (CRR, LCPC).

La partie expérimentale de ce projets’est déroulée en septembre 1998sur une douzaine de sections testsréparties sur des routes en serviceet des pistes d’essai aux Pays-Baset en Allemagne. Vingt six appareilsen provenance de quatorze payseuropéens, ont participé à cesessais. Le LR d’Autun a mis enœuvre son appareil Palas 2 pour lerelevé des profils transversaux ; le LCPC a apporté son concours auxéquipes belges (pour les mesuresd’uni longitudinal avec l’APL) et polo-naise (mesure avec TUS). Le LCPC ade plus contribué à cette partieexpérimentale en définissant le plan

Fin 2001, avec la finalisation et l’édi-tion des deux derniers rapports, s’a-chevait le projet de recherche pré-normative FILTER (FEHRLInvestigation on Longitudinal andTransverse Evenness of Roads) dontla conception avait débuté six ansplus tôt, et auquel le LCPC et lesLRPC ont contribué de façon signifi-cative. Ce projet avait été engagé àla suite de l’intérêt et du succèsd’un projet similaire conduit parl’AIPCR (Association mondiale de laroute), entre 1988 et 1995 dans ledomaine de la texture et de l’adhé-rence des chaussées.L’objet du projet FILTER était de défi-nir les bases d’une harmonisation àl’échelle européenne, voire mondia-le, des méthodes de mesure de l’unilongitudinal et de l’uni transversaldes chaussées. Les résultats enétaient particulièrement attenduspar le comité de normalisationCEN/TC 227/WG 5, chargé d’élaborerdes normes européennes d’essaidans le domaine des caractéris-tiques de surface des chausséesroutières et aéronautiques. Le projetFILTER était combiné à deux autresprojets similaires , l’un américain,l’autre japonais, au sein du projetEVEN (EVENness) piloté par le comi-té technique C1 des caractéris-tiques de surface de l’AIPCR.Le projet FILTER a été conduit sousl’égide du FLERR (FEHRL, enanglais), le Forum des laboratoirespublics européens de recherche rou-

Le projet de recherche Filter du FLERRContact : Michel.Boulet@lcpc.fr

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Relevé du profil en long à l’aide de l’APL

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- de Wit L. B., Kempkens E., SjögrenL. and Ducros D. M., FILTERExperiment – Organization andCarrying out a ComparisonExperiment of High-SpeedLongitudinal and Transverse RoadEvenness Measuring EquipmentUsed in Europe, FEHRL TechnicalNote 1999/02, edition DWW etBASt.

- Descornet G., Berlémont B. andMartin J. M., FILTER Experiment –Analysis of TransverseMeasurements, BRRC (Brussels,Belgium) editor, FEHRL TechnicalNote (2000/01).

- Willett M., Magnusson G. and FerneB., FILTER - Theoretical Study ofIndices, FEHRL Technical Note2000/2, édition TRL.

- Ducros D. M., Petkovic L., AlonsoAnchuelo M., Andrén P., BerlémontB., Descornet G., Jendryka W. andYanguas S., FILTER Experiment –Longitudinal, Analyses FEHRL Finalreport 2001/1, édition LCPC.

Un groupe de travail du CEN/TC227/WG 5 est d’ores et déjà en traind’exploiter les résultats du projetFILTER pour bâtir un projet de normed’essai européenne pour la mesurede l’uni longitudinal des chaussées.Ce projet de norme identifiera troismodes d’analyse de profil qui pour-raient être appliqués par la majoritédes profilomètres utilisés enEurope : calcul de l’indicateur IRI(International Roughness Index),analyse spectrale des profils, calculd’indicateurs d’uni par bandesd’onde.

d’expérience, en organisant l’analy-se des résultats de mesure d’unilongitudinal, et en participant à l’a-nalyse des résultats de mesured’uni transversal.Outre les présentations qui ont étéfaites de ce projet et de ses princi-paux résultats lors du 21e congésmondial de la route (Kuala Lumpur,septembre 1999), du 4e symposiuminternational sur les caractéristiquesde surface des chaussées SURF2000 (Nantes, mai 2000), du 80e

congrès annuel du TransportationResearch Board américain(Washington, janvier, 2001), la principale production de ce projetest constituée de cinq rapports :- Descornet G., FILTER Experiment,

Inventory of High-SpeedLongitudinal and Transverse RoadEvenness Measuring Equipment inEurope, FEHRL Technical Note1999/01, édition CRR.

Le projet de recherche Filter du FLERR (suite)

Mesure du profil en travers par ultra-sons, matériel TUS Le transversoprofilographe à laser PALAS 2

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Une méthode de mesure non des-tructive des épaisseurs de chaus-sée a été développée. Les moyenstechniques utilisés peuvent être soitun radar impulsionnel classiquemuni d’un couple d’antennes cor-nets ou dipôles bitriangles, soit unradar à sauts de fréquences équipéd’un couple d’antennes « Vivaldi ».La méthode de mesure est celle duCommon Middle Point (CMP). La dis-tance entre l’antenne émettrice etl’antenne réceptrice (ou l’offset) estvariable. Des mesures précisesbasées sur la propagation des ondesélectromagnétiques dans la chaus-sée ont nécessité une étude sur lecomportement diélectrique desmatériaux sur la bande de fréquenceutilisée (jusqu’à plusieurs GHz). Lestechniques d’inversion numérique etles dispositifs expérimentaux ontété optimisés (au regard de la déter-mination des épaisseurs et permitti-vités des couches auscultées)grâce à des données synthétiquesissues de modélisations numériquesde propagation. Un ensemble demesure sur sites-test a permis devalider les solutions proposées etd’envisager la suppression des son-dages destructifs grâce à un carot-tier virtuel utilisant un radar à offsetvariable.

Pour caractériser l’état d’une struc-ture routière, des moyens de contrô-les efficaces permettent à présentd’optimiser les phases de mise enœuvre et d’entretien. Dans cet objec-tif, le radar à très hautes fréquencesest utilisé comme appareil decontrôle des épaisseurs de chaus-sées. Il permet une auscultation àgrand rendement de la structureobservée : il fournit le temps de tra-jet des ondes électromagnétiquesréfléchies sur les contrastes diélec-triques rencontrés (interfaces entrecouches). Pour interpréter ces tempsde parcours en terme d’épaisseurs,il faut prélever localement deséchantillons à l’aide de sondages parcarottage. Ces contrôles destructifssont coûteux, imposent un dispositiflourd à mettre en place et menacentla sécurité des usagers.

À gauche, profil radar brut d’un site-test de chaussées.À droite, profil en CMP, le pointé des différentes arrivéespermet de calculer la meilleure répartition des épaisseursexpliquant ces données. L’expérience montre que la précisionobtenue sur les couches dotées d’un bon contrastediélectrique est analogue à celle déduite des carottagesdestructifs.

Mesures d’épaisseurs de chausséessans calibrage destructifContact : Cyri l le.Fauchard@lcpc.fr

Util isation de radars à très hautes

fréquences : application à l’auscultation

des chaussées, Cyri l le Fauchard,

thèse de l’École centrale de Nantes,

soutenue le 3 novembre 2001.

Application de la magnétostriction au

contrôle des câbles de génie civi l,

Jean-Christian Aime, thèse de l’INSA

de Lyon, soutenue le 1er jui l let 2001.

Contribution à la mesure des efforts

appliqués par les sols aux ouvrages,

Valentin Duca, thèse de l’ENPC,

soutenue le 19 décembre 2001.

thèses

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