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Projets de recherche

Le laboratoire SMC travail activement sur plusieurs projets dont voici un aperçu :

CIBEFHY

Dans le cadre du projet EDF-IFSTTAR CIBEFHY (Caractérisation de la résistance au cisaillement et comportement des Interfaces entre Béton et Fondation des structures HYdrauliques), des essais coordonnés par GERS/RRO à la grande boite de cisaillement du CEREMA ont été réalisés en 2014 et 2015.
L'objectif de ces essais est de mieux caractériser l'interface béton/fondation rocheuse afin d'améliorer le dimensionnement des barrages-poids.

A cette occasion, autour d'éprouvettes béton-granite de 5 tonnes, le laboratoire SMC a été mobilisé pour mettre en œuvre une instrumentation de suivi des essais par émission acoustique. Le laboratoire a à ce titre mis en œuvre une chaîne d’émission acoustique de 16 voies et une autre de 6 voies permettant de détecter les évènements, les caractériser et de les localiser au sein de l’assemblage.
Les 5 essais de cisaillement ont été réalisés sur des surfaces de contact béton-granite de 1.5m². Les différentes instrumentations mises en place dans le cadre de cette collaboration ont permis de mieux comprendre les mécanismes de rupture qui interviennent lors du cisaillement des interfaces béton/roche.

(Contact sur le projet à GERS/RRO : Marion Bost - Marion.Bost(at)ifsttar.fr )
(Contact local : Sylvain Chataigner Sylvain.Chataigner(at)ifsttar.fr )

VIPP - CLERVAL

Le projet de la poutre de VIPP (Viaduc à travées Indépendantes et à Poutres Précontraintes) de Clerval piloté par le laboratoire d'Autun et cofinancé par l'ASFA, le CEREMA et l'IFSTTAR vise à étudier les défaillances de ce type d’ouvrages, et à vérifier les capacités d’une méthode de réparation/renforcement de plus en plus utilisée dans ce contexte,  à savoir le collage de matériaux composites.
Les constructions de type VIPP représentent une catégorie d'ouvrage très répandue dans le patrimoine français et notamment dans le domaine autoroutier. Ces ouvrages ont été largement utilisés entre 1955 et 1970 et connaissent de nombreuses pathologies dues à des problèmes de conception (déficit d'armatures métalliques en raison du manque de connaissance de certains phénomènes mécaniques); à des problèmes de réalisation (absence ou mauvaise étanchéité de la structure, défauts d'injection des gaines de précontrainte) ; mais aussi à des problèmes de choix de matériaux (aciers sensibles à la corrosion fissurante sous tension). En outre, l'évolution croissante du trafic confronte ces ouvrages à une problématique supplémentaire non prise en compte lors de leur réalisation et des solutions de renforcement doivent être mises en place. Pour les gestionnaires du patrimoine autoroutier, ces besoins impliquent de :
 - Pouvoir disposer de méthodes non destructives et de protocoles d'inspection précis de ces ouvrages afin de réévaluer au mieux leurs performances et établir un diagnostic des besoins en réparation et/ou en renforcement,
- Disposer de méthodes de réparation ou de renforcement adaptées et efficaces. On sttachera dans le cadre de ce projet à étudier l'utilisation de matériaux composites collés qui est aujourd'hui relativement courante. Si de nombreux travaux ont prouvéson efficacité, des interrogations subsistent notamment dans le cadre d'un renforcement d'une structure précontrainte endommagée.
En travaillant sur une poutre de VIPP réelle issue d'un ouvrage réalisé entre 1952 et 1954, l'objectif du projet de recherche Clerval est d'apporter des solutions à ces deux problématiques. Plusieurs méthodes de contrôle sont ainsi été mises en œuvre pour évaluer l'état initial de l'ouvrage et différentes phases d'essais (flexion puis effort tranchant) sont envisagées pour tester les résultats de ces évaluations avant et après renforcement par composites collés. Enfin, les conclusions issues de ces expérimentations seront également comparées aux résultats que l'on peut obtenir à l'aide des méthodes de calcul actuelles avant et après renforcement.

Le laboratoire SMC intervient dans ce cadre en participant à la gestion budgétaire de l'ensemble du projet et en mettant en œuvre la surveillance acoustique (système CASC 2) pendant les phases d’essai à rupture sur la totalité de la poutre afin de détecter les ruptures de fils de précontrainte et de les localiser, et l’émission acoustique pendant toutes les phases d’essai sur des zones locales d’intérêt prédéfinies afin de suivre la fissuration du béton.

(Contact sur le projet au CEREMA: Christophe Aubagnac - Christophe.aubagnac(at)cerema.fr )
(Contact local : Sylvain Chataigner Sylvain.Chataigner(at)ifsttar.fr )

EDF - Mesure de la tension de tirants d'ancrages actifs. Évaluation des performances des techniques de mesure

De nombreux ouvrages hydrauliques d’EDF sont ou vont être équipés à l’avenir de tirants d’ancrage actifs installés à des fins de confortement (tirants géotechniques). Certains de ces tirants d’ancrage ont été ou seront équipés de dispositifs de mesure de la tension (cellules à cordes vibrantes, cellules à pression d’huile, essentiellement) installés entre la plaque d’appui et la tête d’ancrage. La conception des têtes d’ancrage utilisées jusqu’à présent ne permettent pas de remplacer  aisément les cellules de mesure qui doivent délivrer une indication fiable de la tension sur la durée d’exploitation de l’ouvrage. Par ailleurs, d’autres dispositifs (capteurs magnétostrictifs) sont réputés permettre une mesure de la tension du tirant de par leur implantation autour du câble ou d’un toron, mais ces capteurs, non accessibles, ne sont pas davantage remplaçables.

Or, les mesures délivrées par les cellules de mesure de la tension des tirants peuvent être affectées par différents facteurs dont il serait souhaitable de connaitre les effets ainsi que les quantifier afin de corriger et interpréter correctement les mesures.

Le laboratoire Structures Métalliques et à Câbles de l’Ifsttar a effectué en 2015/2016, à la demande de EDF, une étude sur la mesure de la tension de tirants d’ancrages actifs visant à mieux appréhender les performances des moyens et techniques de mesure et à examiner l’influence de divers paramètres sur ces moyens techniques. Cette étude a fait l’objet d’un contrat spécifique de collaboration entre l’Ifsttar et EDF. Les objectifs sont décrits ci-après.

  • qualification en laboratoire des performances métrologiques de divers capteurs réputés fournir une mesure de la tension de tirants d’ancrage actifs de type câble, cette qualification étant limitée dans le cadre du programme à des sollicitations mécaniques,
  • analyse des effets de quelques paramètres susceptibles d’avoir une influence sur les mesures de la tension,
  • analyse de la pertinence de la technique d’auscultation par impédance, réputée donner une mesure de la longueur libre d’un tirant et de sa tension.

Un dispositif expérimental a été mis en place pour tester l’ensemble des moyens de mesure mis à disposition et selon plusieurs configurations d’essais sur un tirant multi-torons (T15.7) soumis à des chargements variables.

Schéma du dispositif expérimental

(Contacts sur le projet à EDF : François Loisy - Francois.Loisy(at)edf.fr , Alexis Piron - Alexis.Piron(at)edf.fr , Pierre Stephan - Pierre.Stephan(at)edf.fr
(Contacts locaux : Lamine Dieng - Lamine.Dieng(at)ifsttar.fr , Laurent Gaillet - Laurent.Gaillet(at)ifsttar.fr)

PIA/ADEME - OCEAGEN

Oceagen est un projet de recherche et développement soutenu par l’ADEME au titre du programme des investissements d’avenir qui poursuit deux objectifs principaux :

  •  Valider, dans les conditions réelles le comportement hydrodynamique du flotteur pour éoliennes en mer d'Ideol
  •  Qualifier de nouveaux composants pour le système d’ancrage

En effet les plateformes offshores sont retenues par des systèmes d’ancrage composés de câbles et de chaines attachés en fond marin.

Le laboratoire SMC contribue à ce projet dans le cadre de la qualification de ces câbles d'ancrage permanent.

La modularité ainsi que l'espace de travail qu'offre le banc de fatigue des câbles permettra d'y réaliser les essais nécessaires.

Il s'agit de caractériser au mieux par un dispositif expérimental leur comportement dynamique en reproduisant de façon adaptée les conditions réelles de fonctionnement de ces câbles sur le banc de fatigue.

Les essais de fatigue vont consister à solliciter le câble d'ancrage du flotteur de l'éolienne en mer de sorte à faire varier son rayon de courbure (simulation des sollicitations dues essentiellement à la houle), en combinant des efforts de traction et de flexion représentatifs des autres sollicitations que sont les courants, les vents ...

(Contact local : Olivier Légier - Olivier.Legier(at)ifsttar.fr )

ANR - MACENA

Le projet financé par l’ANRT et appelé MACENA (MAîtrise du Confinement d’une ENceinte en Accident) s’intéresse à la modélisation de l’évolution de la porosité d’une structure en béton précontraint en fonction de la température. Ce projet est piloté par Grenoble-INP/3SR, et est composé du consortium suivant : CEA, CERIB, EDF R&D, IFSTTAR, LMDC, NECS, OXAND et IPRA.
Le laboratoire SMC de l’IFSTTAR travaille dans ce cadre sur la problématique posée par les armatures métalliques de la structure (passives ou actives) en s’appuyant notamment sur son expertise et sa longue expérience sur ces sujets, et sur son positionnement d’acteur majeur Français de la certification des armatures et procédés de précontrainte. Il est plus particulièrement en charge d’un état des lieux de l’évaluation des pertes de précontrainte sur le type de structure étudié (post-doctorat de Mélanie Denecker) et une étude expérimentale relativement importante d’évaluation de l’influence de la température sur le comportement des armatures métalliques (post-doctorat de Wiem Toumi-Ajimi). Cette dernière porte sur l’évaluation de l’évolution des comportements en traction des armatures métalliques passives et actives, du comportement d’interface entre armatures passives et béton, et du comportement en relaxation des armatures actives en fonction de la température. 

Torons de type T15.7 testés
Système de chauffage utilisé pour les essais d’arrachement

(Contacts locaux : Laurent Gaillet - Laurent.Gaillet(at)ifsttar.fr , Sylvain Chataigner - Sylvain.Chataigner(at)ifsttar.fr )

H2020 (Infravation) - FASSTBRIDGE

FASSTBRIDGE est un projet de 24 mois financé dans le cadre du programme Européen ERA-NET Plus Infravation. Il a démarré en Novembre 2015 et il intègre la participation de huit partenaires : un laboratoire de recherche Espagnol Tecnalia coordinateur du projet, un bureau d’étude Allemand LAP et un autre Américain Altavista, un groupe de BTP Espagnol Dragados, une petite entreprise Italienne formulatrice de polymères Collanti, un gestionnaire d’ouvrage Espagnol, la Communauté de communes de Madrid, et deux laboratoires de recherche publics : l’université de Stuttgart (MPA) et l’IFSTTAR (laboratoires CPDM, EMMS, Navier, SDOA et SMC).
Le projet vise à développer, évaluer, et mettre en œuvre une solution préventive de renforcement des ouvrages métalliques vis-à-vis de la fatigue. Pour ce faire, une méthodologie complète sera tout d’abord définie (évaluation de la durée de vie résiduelle, dimensionnement du renforcement, instrumentation). Puis, un système de renforcement par composite collé sera proposé (développement d’un adhésif, évaluation en laboratoire, préconisations de mise en œuvre) et différentes méthodes d’évaluation de la solution seront développées (évaluation économique et environnementale du renforcement). Enfin, l’ensemble de ces outils seront appliqués sur un ouvrage réel de la communauté de communes de Madrid. Ceci devrait permettre de vérifier la pertinence des outils développés, de la méthode de renforcement proposée et de sa faisabilité.

Le laboratoire SMC intervient dans ce cadre comme conseiller scientifique et technique pour l’ensemble du projet et coordonne un des WPs du projet. Il coordonne également les actions des différents laboratoires de l’IFSTTAR impliqués et participe aux investigations expérimentales mécaniques sur assemblages collés composite/acier.

Ouvrage sur lequel l’application du renfort est envisagée
(Communauté de communes de Madrid)

Site internet du projet : http://fasstbridge.eu/ 
(Contact local : Sylvain Chataigner - Sylvain.Chataigner(at)ifsttar.fr )


Dernière mise à jour le 21/02/17