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Projet ANR-05-PRGCU-O02


Rapport semestriel d’activité n°2

A. Identification

Programme – année

RGC&U appel 2005

Projet (acronyme ou titre)

SENSO

Coordinateur du projet (rédacteur du rapport) :

  • société/organisme

  • nom, prénom

  • téléphone

  • adresse électronique

Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC) INSA-UPS Génie Civil

Mme Ginette ARLIGUIE Professeur

05-61-55-99-17

ginette.arliguie@insa-toulouse.fr


Période du projet (date début – date fin)

01/01/2006 – 31/12/2008

Période faisant l’objet du rapport d’activité (date début – date fin)

01/07/2006 – 31/12/2006

Date

22 décembre 2006


B. Rappel des tâches et livrables du projet. Etat d’avancement



Tâches et livrables

2006

2007

2008

Degré d’avancement / Commentaires

S1

S2

S1

S2

S1

S2




Accord de consortium





















Synthèse des besoins

Bibliographie




















Terminé et évalué au cours de la réunion de fin de semestre 1

Conception du programme expérimental (éprouvettes homogènes)


















Toutes les éprouvettes sont fabriquées certaines sont encours de test d’autres sont en cours de conditionnement

Expériences

Eprouvettes homogènes




















Essais croisés en juillet et octobre 2006

Conception du programme expérimental (maquettes)


















La fabrication des maquettes doit être terminée au cours du premier trimestre 2007

Expériences

Maquettes












Δ







Les expériences sur les maquettes devront être terminées fin 2007

Choix des ouvrages

(série 1)




















Le choix de la première série a été discuté et validé

Essais sur ouvrages

(série 1)



 




Δ

Δ







Ces essais doivent être terminés fin 2007

Analyse des données

Stratégie de fusion








Δ

Δ

Δ




Ce travail commencé au S1 va se poursuivre durant toute la phase d’essais sur corps d’épreuve et sur ouvrages

Méthodologie de fusion

Modélisation de fusion























Exploitation et valorisation des résultats (éprouvettes et ouvrages série 1)







Δ

Δ







En cours

Essais sur ouvrages

(série 2)












Δ

Δ




Prévus pour dernier trimestre 2007

Exploitation et valorisation des résultats (maquettes et ouvrages série 2)













Δ

Δ

Prévus pour dernière année

Synthèse

Valorisation


















Δ







Δ

Prévu



Abandonné



Réalisé





C. Description des travaux effectués pour la période concernée et conformité de l’avancement aux prévisions
C.1. Phase S1 : Sensibilité des techniques et réduction des incertitudes épistémiques au laboratoire

C.1.1. Tranche 1

Le travail réalisé au cours du deuxième semestre 2006 a consisté à réaliser deux campagnes d’essais sur 72 éprouvettes de la tranche 1 (9 compositions de béton avec 8 dalles par composition) une première à l’état sec et une seconde à l’état saturé. Cinq équipes ont mis en œuvre 11 techniques de mesure différentes. Pour chaque technique, plusieurs paramètres sont retirés de la mesure soit un total de 52 observables. Pour chaque série de 8 dalles, deux ont été testées sur 11 points de mesure espacés de 1 cm sur une ligne médiane. Sur une de ces deux dalles un essai de répétitivité de la mesure a consisté à exécuter 10 fois de suite la même mesure sur le point central. Pour les 6 autres dalles seuls 3 points ont été testés, le point central et les deux points extrêmes de la ligne. Ceci représente 49 points de mesure par série et donc 441 points de mesure pour l’ensemble de la phase ND1, par technique. Ce qui représente environ, pour chaque campagne de mesure, 23000 valeurs à traiter. Le traitement des données de la première campagne de mesures est bien avancé, les résultats de la deuxième campagne ne sont pas encore tous disponibles.

En parallèle des essais non destructifs des caractérisations destructives visant à quantifier la porosité, le module de déformation ou la résistance ont également été réalisées sur des carottes prélevées dans des dalles. Ces carottes ont été au préalable conditionnées dans les différents états sec ou saturé.

C.1.2. Tranche 2

Les éprouvettes destinées à la caractérisation de la carbonatation ont été placées en ambiance de carbonatation accélérée. Les premières mesures sont prévues en mars 2007.



C.1.3. Maquettes

L’ECL de Lille qui est chargée de la conception des maquettes a procédé à une centralisation des souhaits de chaque équipe. Sur la base d’un consensus, un choix de géométrie de maquettes et de pathologies à générer a été réalisé (figure 1). Ces maquettes vont être réalisées et stockées au LMDC dès le début de l’année 2007.







Figure 1 : première proposition de géométrie des maquettes envisagées

C2. Phase S3 : Estimation des incertitudes épistémiques et stochastiques sur site

Dans le cadre de ce projet, quelques ouvrages – ou parties d’ouvrage – de référence sont proposés par les partenaires gestionnaires d’ouvrages, dans le but de valider en conditions réelles les développements réalisés sur les techniques non destructives. Cette année, l’objectif principal a été de rassembler quelques ouvrages proposant différentes pathologies, et de retenir les plus intéressants.

Le PANSN a proposé un quai de 1992, « Rampe roulier TMDC » sur Montoir, constitué de poutres supportant des dalles, l’ensemble étant en béton armé. Suite à une visite sur site, le 24 octobre 2006, et à une réunion technique, le site a été retenu. Une poutre transversale de 6 m de long sur une hauteur de 1,10 m environ (2ème niveau vis-à-vis du talus) va être mise à disposition du projet. Pour cela, le PANSN propose de construire un plaquelage autour de la poutre test pour toute la durée du projet, permettant son accessibilité à marée basse. La pathologie principale recherchée est le profil de chlorure dans le sens de la profondeur. Toute information complémentaire, plans, analyses sur carottes ou par techniques non destructives, sera fournie courant 2007.

D’autres choix de sites sont à l’étude :



  • des quais sur Nantes, similaires à ceux de Montoir, dont la pathologie principal serait la carbonatation. Il reste à vérifier au préalable les profondeurs de carbonatation de ceux-ci avant de retenir une zone test sur l’un d’eux.

  • La base sous-marine à Bordeaux, dont la pathologie principale est également les agressions aux chlorures , mais également la fissuration.

  • Un site à définir, pouvant être proposé par EdF, dont les pathologies seraient différentes de celles étudiées sur les précédents sites. Un barrage hydraulique de la région de La Salvetat sur Agout a été proposé puis rejeté, principalement parce qu’il était constitué en béton cyclopéen, matériau qui n’est pas étudié dans le cadre de ce projet. En parallèle, le LCND recherche d’autres sites (et partenaires) à travers des contacts avec le CEMAGREF.

A la suite d’une visio-conférence organisée le 19 décembre 2006 deux sites ont été retenus pour la première phase, la rampe roulier TMDC à Saint-Nazaire et la base sous marine de Bordeaux. Les premiers essais sont programmés en mai 2007.

C.3. Phase S4 : Modélisation pour améliorer l’interprétation des mesures et réduire les incertitudes épistémiques

Le robot portable réalisé en collaboration avec le Service Mesure et Instrumentation du LCPC (Figure 2) pour le projet ANR SENSO permet le déplacement de l’interféromètre laser Polythec (OFV-505 + OFV-5000 + VD-02). Il est opérationnel depuis le mois de Juillet 2006. Cet équipement est complété d’une source au contact sur mesure IMASONIC large bande centrée sur 110kHz, d’un système de génération et de réception. Cet équipement a été conçu pour l’auscultation des dalles de 0.5 m x 0.25 m x 0.12 m du projet SENSO. Il pourra être modifié pour réaliser des mesures sur des surfaces horizontales notamment celles des maquettes du projet SENSO.

Le banc SENSO permet la mesure d’un seul sismogramme en onde de surface sur les dalles. Une durée de 25 à 30 minutes et nécessaire par dalle.



Figure 2 : A gauche : photographie du banc de mesure automatique

A droite : photographie de la source

Pour chaque dalle, différentes observables sont extraites du sismogramme : une vitesse apparente et un facteur de qualité apparent, une courbe de dispersion de vitesse de phase et un facteur de qualité fonction de la fréquence. Ces mêmes observables extraites du champ cohérent, issu de la sommation des signaux des huit dalles pour chaque gâchée, seront comparés à la moyenne de leur valeur pour chaque dalle. Il est d’ors et déjà possible de dire que la détermination de l’atténuation n’est réalisable que sur le champ cohérent.



C.4. Phase S5 : Analyse des données pour réduire les incertitudes épistémiques et quantifier les incertitudes stochastiques

C.4.1. Traitement des données

Cette phase ne devait démarrer qu’en 2007, mais nous avons, pour des raisons d’efficacité, préféré l’engager dès l’été 2006. C’est à partir de la stratégie envisagée pour l’exploitation des résultats expérimentaux attendus qu’a été défini un format général pour le codage des corps d’épreuve, des séries de mesure, des techniques employées et des observables. Un format de fichier Excel® a aussi été défini, que toutes les équipes sont invitées à documenter à l’issue de leurs campagnes de mesure.

Pour la première série de mesures (éprouvettes saturées), tous les résultats expérimentaux ont été rassemblés (on a ajouté les résultats des essais destructifs sur les carottes) et leur analyse a commencé. Il s’agit, dans un premier temps, d’étudier :


  • l’intensité de la variabilité à cinq différentes échelles (répétabilité sur un point de mesure, variabilité dans une éprouvette, entre éprouvettes d’une même gâchée, reproductibilité de la gâchée, et variabilité entre bétons), pour tous les observables. Cela permettra d’identifier les observables les plus informatifs (au sens du rapport signal/bruit) ;

  • la nature des corrélations entre observables (corrélations, complémentarité).

Cette étude préliminaire se poursuivra début janvier avec de premières exploitations dans le cadre de la fusion de données.
C.4.2. Fusion des données
Une enquête a été réalisée auprès des cinq centres qui réalisent les mesures. Cette enquête a été réalisée auprès du CDGA sur la résistivité, GEA sur les ondes ultrasonores de surface, LCND sur les ondes ultrasonores transmises et rétrodiffusées, LCPC sur le radar et la méthode capacitive et LMDC sur le radar et la résistivité. La teneur en eau a été prise comme indicateur de référence. Plusieurs indicateurs de référence ont été traités par un centre. Les informations recueillies sont en cours de traitement. L’objectif est de déterminer si les techniques sont fusionnables entre elles. Le dépouillement des audits doit être poursuivi pour dresser aussi un bilan des corrélations connues, de celles qui sont probables, des interactions connues entre indicateurs, de la confiance accordée aux mesures et des plages d’incertitudes.

L’étude de la fusion fondée sur le principe de Dempfer Shaffer a été appliquée à titre d’exemple au cas de deux de deux observables pour un indicateur qui est la teneur en eau.

Les observables sont la vitesse ultrasonore et l’atténuation du signal direct du radar. Les trois hypothèses d’existence sont de type tout ou rien et ignorance.

- Une première hypothèse pour le projet SENSO est de mettre en place une démarche qui puisse non pas prendre une décision de type tout ou rien mais une décision dans une plage de l’indicateur teneur en eau lié aux fonctions floues. Si on fait l’hypothèse qu’il existe une relation continue entre les mesures (vitesse US et atténuation radar) et la teneur en eau, les calculs montre que l’on peut réduire le domaine d’incertitude sensiblement (de 15% à 4.5%). Toutefois, il est clair que l’hypothèse faite, est peu réaliste.

- Une nouvelle proposition de stratégie est de séparer la corrélation entre mesures et indicateurs de la gestion des jeux de masses. Cela revient à traiter d’une part la corrélation indicateur – mesure en y attribuant des plages d’incertitudes pour permettre le croisement des hypothèses et d’autre part les jeux de masses qui accordent des plages de confiance à l’indicateur. Il faudra développer des outils d’analyse pour n indicateurs.

Les problèmes de fusion de données nécessitent une approche mixte (fusion, incertitude). La fusion de données ne peut se faire que si des corrélations expérimentales ou théoriques entre indicateurs recherchés et mesures sont établies.



D. Résultats obtenus pour la période concernée

D.1. Phase S1

D.1.1. Résultats des essais de caractérisation destructive

La figure 3 présente la variation de la porosité des différents bétons en fonction du rapport E/C et la variation du module de déformation en fonction de la résistance. Ces résultats seront ensuite corrélés aux observables fournis par les mesures non destructives.







Figure 3 : exemple de résultats des essais destructifs

D2. Phase S3

Pas de résultats (choix des ouvrages), la première campagne d’essais sur ouvrages est prévue en mai 2007.



D.3. Phase S5

D.3.1. Traitement des données.

Les premières analyses fournissent des résultats reproduits ici à titre tout à fait provisoires, car toutes les données rassemblées à l’issue de la première campagne n’ont pas encore été traitées et car cette analyse requiert un regard plus attentif.

La figure 4 illustre, pour les mesures de propagation ultrasonore, comment varie la vitesse de groupe (moyenne pour les 8 éprouvettes d’une gâchée), et l’écart-type correspondant. On observe que la variabilité inter-gâchée dépasse largement la variabilité à l’intérieur d’une gâchée, et que cet observable a donc un bon pouvoir discriminant.



Figure 4 : variation de la vitesse de groupe de ondes ultrasonores par gâchée

La figure 5 synthétise, pour quelques observables, les valeurs des coefficients de variations (en %) à quatre échelles. L’analyse attentive de ces résultats nous permettra de dire quels sont les observables les plus informatifs et ceux sur lesquels la qualité de la mesure est insuffisante (un trop haut niveau de bruit, ou une trop forte sensibilité aux perturbations locales nuit à la caractérisation des propriétés du « béton sain considéré comme homogène »).





Figure 5 : Variabilité des mesures à différentes échelles

D.3.21. Fusion des données.

Les développements théoriques et calculatoires sont en cours de réalisation. L’arrivée d’une post doctorante a permis de mettre en évidence, à travers l’étude bibliographique, la théorie des possibilités qui présente un potentiel réaliste au cas des multi-indicateurs interdépendants du projet.

Une réunion de coordination est programmée le 09 janvier à Aix en Provence.

E. Difficultés rencontrées et solutions de remplacement envisagées


Sans objet

F. Faits marquants et, le moment venu, livrables externes réalisés


Sans objet au cours de cette période

G. Autres commentaires et poursuite du financement

L’état d’avancement du projet est conforme aux objectifs prévus. A ce jour, les interactions entre les différents partenaires ne posent aucune difficulté.



H. CDD recrutés

Sans objet pour cette période




Partenaire concerné

Nom

Prénom

Qualifications

Date de recrutement

Durée du contrat (en mois)

LCND

PLOIX

Marie Aude

Thèse

01 novembre 2006

7 mois

CDGA

COLLEN

Martin

technicien

25 septembre 2006

0.5

CDGA

BONALDI

Yannick

technicien

1er octobre 2006

12


I. Pôles de compétitivité (1 page maximum)

Sans objet




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