Contact : Gilles Foret

Karim Benzarti, Jean-François Caron, Denis Duhamel, Gilles Foret, Tien Hoang

Les travaux menés par MSA ont pour objectif d’optimiser au mieux les opérations de maintenance, et de développer une solution préventive, rentable et durable pour l’extension de la durée de vie des ouvrages. Ces travaux reposent sur l’exploitation de mesures réalisées in-situ et de modélisations adaptées pour une meilleure compréhension du comportement en service des ouvrages (voies ferrées, ponts, …) et sur de nouvelles méthodes d’identification des endommagements ou sur des solutions de renforcement d’ouvrages.

Infrastrutures ferroviaires

La thèse Cifre SATEBA/ENPC de L.H. Tran (2020) a porté sur l’exploitation et l’interprétation des données issues des traverses instrumentées de six capteurs à fibre optique commercialisés par SATEBA dans le but de fournir des indicateurs pertinents concernant le comportement de la traverse en voie, l’évolution globale de la superstructure de la voie éventuellement en relation avec les propriétés de l’infrastructure, et certaines caractéristiques du matériel roulant. Ce travail a donné lieu à l’établissement de modélisations mécaniques permettant de déterminer les chargements verticaux et latéraux appliqués sur les rails et d’identifier le comportement de la voie à partir des mesures de déformation de la traverse et validées par comparaison avec les résultats des essais menés dans le cadre de la thèse et des données de mesures sur site [Tran 2019].

La Chaire de recherche Chaire Getlink (Eurotunnel) débutée en 2013 et renouvelée en 2018 et 2023 s’est d’abord concentrée sur l’étude de la voie ferrée en tunnel et l’identification de la dégradation des blochets en béton supportant les rails. Un dispositif d’auscultation des blochets a été développé dans le cadre de la thèse de Tien Hoang (2017) qui a donné lieu à un dépôt de brevet dans plusieurs pays à partir de 2018 [Boudon 2018]. Le développement de ce dispositif se poursuit actuellement dans le cadre de la Chaire et celui-ci a donné lieu à la réalisation d’un robot d’auscultation utilisé lors des nuits de maintenance dans le tunnel sous la Manche. Aujourd’hui, les blochets endommagés sont remplacés mais l’opération est possible si le nombre de blochets concernés est faible et une solution plus pérenne est recherchée, par exemple sous la forme d’un système de renforcement de voie. Pour cela, la thèse de B. Claudet (2023) a porté sur l’étude de dispositifs pour remplacer l’actuel système de support de voie ferrée et le développement d’outils analytiques et numériques à l’aide de la méthode WFE pour étudier le comportement des voies endommagées ou renforcées [Hoang 2020]. Ces outils ont été validés par comparaison avec divers résultats analytiques et numériques. La thèse a apporté quelques éléments de réponse pour la conception d’un système de renfort installé dans le tunnel sous la Manche mais une analyse plus poussée pour mieux cerner les efforts auxquels la voie est soumise, et pour connaitre précisément la réponse de la voie et sa dégradation par fatigue est nécessaire pour pouvoir proposer un système fiable de renforcement de voie. Ce travail fait l’objet de la thèse de D. Gonzalez Velasco (en cours).

La thèse de M. Chihaoui débutée en 2023 en collaboration avec SNCF cherche à identifier les défauts de voie ferrée à partir de mesures accélérométriques embarquées sur des trains commerciaux afin d’augmenter la fréquence d’auscultation des voies et d’éviter le recours à des trains spéciaux.

Cobra : dispositif d’auscultation des voies

Renforcement par composites

L’ANR MICRO (Matériaux Innovants Composites pour la Réparation d’Ouvrages) portée par Karim Benzarti (2015-2019, coll. ArtMines, INSA Lyon, IFSTTAR, UCBLyon …), a permis de développer des renforcements plus écologiques à base de fibres végétales (lin) et matrice biosourcée et d’en appréhender la durabilité via une exploitation statistique et fiabiliste des résultats d’essais. Une thèse ANDRA a traité de la thématique de durabilité des renforcements PRF en vieillissement accéléré sous charge » (thèse N. Delaplanque 2023). Karim Benzarti participe au groupe de travail de l’AFCG « Utilisation d’armatures composites pour le béton armé » qui a finalisé un guide de recommandations [AFGC 2021] avec pour objectif la publication courant 2024 d’une norme NF P 95-105. Le projet Européen FASSTbridge mené sur la période 2015-2019 (programme INFRAVATION a permis de développer une méthodologie de renforcement préventif en fatigue des ouvrages métalliques par collage de matériaux composites (Application éch :1 sur le pont de Jarama à Madrid, Espagne).

Identification de l’endommagement

La thèse de T.-S. Pham (2023) en collaboration avec la société OSMOS GROUP concerne l’identification d’endommagements de structures à partir de l’évolution dans le temps de mesures de déformation et son application aux ponts. La thèse visait à traiter les données issues des mesures de déformations réalisées sur les ponts à l’aide de modélisations analytiques et numériques. Ce travail a permis de développer un critère original basé sur les mesures de déformations et d’accélérations pour estimer l’endommagement des ponts.

La thèse de J. Aparicio (2024) entre dans le cadre de la Chaire Sanef-Abertis et a pour objectif principal de développer de nouvelles méthodes d’auscultation non destructives des câbles de précontrainte extérieure permettant de localiser des points de corrosion et de caractériser le niveau de corrosion. Deux solutions ont été étudiées pour répondre à une stratégie d’auscultation des câbles rapide et robuste. La première (globale) est basée sur l’analyse de la réponse vibratoire des câbles de précontrainte pour identifier les câbles présentant des défauts. Des modèles ont été développés et validés à l’aide des résultats de mesures faites sur ouvrage et obtenus lors d’essais de rupture de câbles de précontrainte à l’échelle 1 réalisés sur le banc d’essais de câbles de l’Université Gustave Eiffel à Nantes. La seconde (locale) concerne le développement d’une méthode reposant sur le principe du radar qui offre l’avantage par rapport aux méthodes d’auscultation utilisées d’être plus compacte et plus rapide à mettre en œuvre pour localiser les défauts et les quantifier.