L’équipe de Georeva est allée tester différents capteurs sur un pont afin de pouvoir bien comprendre ce que l’on peut en extraire et d’être plus à même de vous conseiller dans le choix de la méthode à utiliser.

Nous sommes partis avec trois types d’instruments bien distincts :

  • IBIS FS, interféromètre radar produit par IDS et permettant de mesurer un déplacement sur une échelle submillimétrique dans son axe de visée,
  • Capteurs sans fil Move Solution, 8 inclinomètres (tiltmètres) et 1 capteur de déplacement vertical (Deck),
  • Tromino®, station sismique tout-en-un conçue premièrement pour l’analyse du bruit de fond sismique mais pouvant être utilisée pour l’analyse modale de structures.
Pont à l’étude.

Mesures 

La première étape a été de lancer l’acquisition avec le Tromino®. Une mesure de 10 minutes au centre du pont nous permettra d’identifier rapidement ses principaux modes de vibration (analyse modal opérationnelle).  

Ensuite les inclinomètres et le capteur Deck de Move ont été démarrés pour une acquisition en continue. L’accès aux données se fait via leur plateforme web. Les tiltmètres font une moyenne des deux angles suivant l’axe vertical sur une minute et envoient les résultats à la plateforme la minute suivante. Nous avons donc une information sur les deux angles mise à jour toutes les deux minutes. Nous pourrons définir des seuils d’alerte et un algorithme intégré dans la plateforme web pourra relier ces valeurs d’angle à un déplacement statique lors d’un test de chargement. Le capteur de déplacement Deck quand a lui fonctionne uniquement sur seuil et fournira une mesure dynamique en termes de déplacement à chaque déclenchement de seuil et pendant 30 secondes (-10 sec, +20 sec). Le passage d’un camion sous ou sur le pont sera suffisant pour le déclencher et nous pourrons ensuite identifier les modes de vibrations verticaux du pont.

Finalement, nous avons installé l’IBIS FS sous le pont afin de mesurer son déplacement vertical de manière statique et dynamique. Son installation nécessite un grand soin quant au positionnement de l’appareil (stabilité, angle de visée…) et ses coordonnées par rapport à la structure doivent être mesurées afin de calibrer la mesure de déplacement.

A gauche : Disposition des inclinomètres Move le long du tablier, le Deck et le Tromino® ont été placés au milieu. A droite : Installation de l’IBIS sous le pont, le point de référence de visé étant le centre du pont.

Résultats

Mesures statiques, test de chargement : après avoir placé deux camionnettes sur le pont, nous avons mesuré le déplacement vertical maximum du pont sous cette contrainte. Les mesures effectuées grâces aux inclinomètres et à l’IBIS ont permis de retrouver le même résultat avec une flèche maximale de 1 mm.

Reconstruction de la déflection maximale du pont en mm à partir des valeurs d’inclinaison des tiltmètres Move, une fois le pont chargé.
Déplacement mesuré en continu avec l’IBIS FS durant tout la phase chargement.

Mesures dynamiques : le seuil de déclenchement définit sur le Deck a permis d’obtenir plusieurs évènements grâce au passage des camions sous le pont. Une FFT sur ces évènements permettra d’obtenir facilement le principal mode de vibration vertical du pont. Dans notre cas, ce premier mode de vibration vertical ressort à 2,5 Hz. La mesure en continue de l’IBIS FS nous fournit cette même valeur de vibration verticale.

FFT d’un évènement enregistré par le capteur Deck de Move.
FFT de la mesure de déplacement de l’IBIS FS.

Le Tromino®, grâce à ses trois composantes orthogonales, permet d’identifier les premiers modes de vibrations de la structure mais aussi de les définir en termes de flexion verticale, transversale ou en termes de torsions. Il apparait ainsi que le premier mode de vibration à 2,5 Hz correspond au premier mode de torsion du pont (pic pour les trois composantes) et que le deuxième mode à 3,2 Hz correspond lui au premier mode de flexion verticale (pic uniquement sur la composante verticale). Ce deuxième mode est aussi visible sur le Deck. Nous pourrons aussi identifier d’autres modes de torsion à 9 Hz et à 17 Hz. D’autres mesures le long du pont nous auraient permis d’obtenir les modes supérieurs verticaux et transversaux.

FFT des mesures de vitesse dans les trois axes du Tromino.

Discussion :

Ce test nous a permis de bien distinguer le potentiel de chacun des instruments. L’avantage numéro un de l’IBIS FS est la capacité d’obtenir des mesures de déplacement statique et dynamique en restantà distance de la structure. Il permettra de mesurer les modes de vibration uniquement dans son axe de visé.

Les capteurs Move Solutions, bien que principalement conçu pour de la surveillance à long terme, peuvent être une alternative efficace et économique pour mesurer les paramètres statiques et dynamiques d’un pont d’une manière rapide (flèche maximale sous chargement, premiers modes de vibration verticaux). L’utilisation de leurs accéléromètres SHM sur le long terme permettra de suivre tous les modes de la structure et nous pourrons définir des seuils d’alerte sur les différents capteurs.

Le Tromino®, pensé premièrement pour des applications géologiques, est quant à lui une solution efficace pour la caractérisation dynamique d’une structure de manière passive (opérationnelle) et rapide. Nous pourrons caractériser les principaux modes de vibrations (flexions, torsions), obtenir les déformées mais aussi mesurer l’amortissement. Les personnes travaillant uniquement sur les structures pourront se tourner vers Suricat, une version économique de Tromino®.

Si vous êtes intéressés par ce type d’applications, GEOREVA propose tous ces appareils à la vente et à la location. Nous fournissons aussi des formations adaptées à chacun ou sur l’analyse modale en générale. Contactez-nous via info@georeva.eu