SUIVI DU COMPORTEMENT DES STRUCTURES METALLIQUES ET SURVEILLANCE DE LEURS SANTÉ STRUCTURELLE PAR EXTENSOMÉTRIE : APPLICATIONS AUX OUVRAGES D’ART

Abstract

La surveillance de l'état de santé des infrastructures civiles, en particulier des anciens ponts encore en service, est devenue cruciale en raison des risques liés à leur dégradation, qui menacent la sécurité des usagers et peuvent engendrer des conséquences économiques importantes. Au cours des quatre dernières décennies, de nombreux efforts de recherche ont été consacrés à l'évaluation de l'intégrité des ponts, afin de développer des méthodes d'identification des dommages adaptées aux structures existantes. Dans la première partie de cette thèse, une synthèse des différentes méthodes existantes est présentée, classées selon leur nature, leur étendue et leur approche. Une attention particulière est portée aux applications de ces méthodes aux structures de ponts, à travers des exemples numériques, des tests sur modèles à petit échelle et des études de cas in situ. La deuxième partie présente en détail une nouvelle méthode de détection de dommages structurels récemment développée, appelée IAFEM (Inverse Analysis Finite Elment Method). Cette méthode repose sur une analyse inverse des réponses statiques de déplacement d'une structure sollicitée par une charge statique mobile, permettant de déterminer la rigidité réelle de la structure, et donc de détecter toute variation éventuelle de cette rigidité, par rapport à un modèle numérique de référence en éléments finis, représentant la structure dans son état sain. Les résultats numériques obtenus sur un pont en treillis ont démontré que cette approche est capable de détecter, localiser et ainsi quantifier avec succès des dommages pré appliquées. En appliquant le même concept aux enregistrements de contraintes et de déplacements sur un modèle prototype d’un tablier de pont métallique construit au laboratoire, l’analyse inverse a révélé l’existence de rigidités supplémentaires engendrés par des éléments surfaciques, qui avait été négligés dans le modèle numérique initial. Une seconde étude, consistant à appliquer la méthode développée sur un pont réel est établie. L’ouvrage traité est un ancien pont ferroviaire en treillis construit en 1889, situé à Ouled Mimoun près de Tlemcen, en Algérie. Ce pont, présentant des dommages aux niveau de sa partie centrale, constitue un exemple idéal pour évaluer la performance de la méthode. Un enregistrement de contrainte a été effectué lors du passage des trains réels à l'aide de jauges de contraintes placées sur certains éléments du pont. Sur la base des données recueillies, une analyse inverse par le code IAFEM est effectuée sur le modèle numérique de la structure pour détecter les zones endommagées. Les résultats obtenus ont permis de localiser avec succès les zones effectivement endommagées et de fournir une estimation sur le taux d’endommagement. Ils ont aussi permis de détecter des sur-rigidités sur certains éléments dues à la présence de tôles de platelage négligées initialement dans le modèle numérique.