Eléments de métrologie en Génie Civil : Mesure de déformations, déplacements et contraintes. Réalisé par: Meziane Hind Hfa Laila Groupe: 2GC2 Encadré par: M. Khaled Lahlou

Plan Introduction Mesure de déformation: IV. Conclusion 1. Mesure par Jauges. 2. Mesure par extensomètres. 3. Mesure par traitement d’image. III. Mesure de déplacement: 1. Mesure par Géodésie. 2. Mesure par LVDT. IV. Conclusion

Métrologie: quelques notions I. Introduction Métrologie: quelques notions

Mesure des grandeurs physiques La métrologie : Méthode de mesure: Techniques Mesure des grandeurs physiques Connaissance Prise de décision Méthode directe Masure par la lecture de la valeur affichée par l’appareil de mesure. Méthode indirecte La valeur de la grandeur est fonction d’une autre mesure

Un système de mesure: Objectifs de mesure: Contrôle de procédés, de systèmes, de matériaux Gain de qualité , de sécurité et d’économie. Caractériser l’état de détérioration d’une structure Anticiper les déformations et les ruptures

Les incertitudes de mesure: On définit la justesse de l’instrument de mesure par: e = (1-(|vraie valeur|-|valeur mesurée|)/|vraie valeur|)*100 L’étalonnage:

Les Erreurs de mesure: Erreurs de précision  Erreurs de biais  Un instrument juste doit minimiser les deux sources d’erreur.

II. Mesure de déformations 1. Mesures par Jauges. 2. Mesures par extensomètres. 3. Mesures par traitement d’image.

1. Mesure par jauges. Jauge noyée dans le béton:

1. Principe: 2. Utilisations: Les barrages, Les centrales nucléaires, Les ponts et les viaducs, Les édifices de grande hauteur, Les tunnels, Les ports, L’intérieur des fondations, des murs, des revêtements, des caissons et des piliers Zones ou modules de déformation connus. Variations de contraintes. Mesure de déformation.

3. Caractéristiques: Résolution et précision élevée. Grande fiabilité à long terme Construct-ion robuste Résolution et précision élevée. Etendue de mesure a 3000μɛ Signal de fréquence facile a traiter et à transmettre sur de longues distances. Faible rigidité

Mesure par jauge a corde vibrante:

Barrages en terre, murs de soutènements, pieux, 1. Principe: 2. Utilisations: Barrages en terre, murs de soutènements, pieux, contreforts, fondations… 3.Caractéristiques: Possibilité de transmettre la mesure sur de grandes distances sans distorsion. Valable pour le calcul de grandeurs statiques ou dynamiques. Changement de la grandeur à mesurer Changement de tension Changement de la fréquence propre à la corde vibrante Fréquence électrique transformée en signaux visibles exploitables

3. Mode de fonctionnement:

2.Mesures par extensomètres Extensomètres optiques:

1. Principe: 2. Utilisation: Capteur d’allongement à fibres optiques Palpeur  déformations signal optique Travaille en statique et en dynamique, à court et à long terme

Extensomètre sur une fissure: Extensomètre servant de palpeur pour une construction mécanique:

Extensomètre de forage:

Mouvements des roches ou des sols, fondations, 1.Principe: 2. Utilisation: Mouvements des roches ou des sols, fondations, remblais, cavités artificielles forages.. 3. Caractéristiques: Très grande précision. Mesure sur des grandes distances. S’adapte a tous les types de roches et de sols. Déterminer des points d’ancrage et un point de référence. Utiliser des jauges de déformation. Mesurer le mouvement relatif entre le point d’ancrage et de référence.

3. Mesure par traitement d’images. Suivi par marqueur:

2. Caractéristiques et utilisations: 1.Principe: 2. Caractéristiques et utilisations: Sans contact et donc sans interactions perturbantes dues au contact, Peu perturbée par l’environnement, adaptable à différents types de matériaux et d’éprouvettes, Un coût de revient raisonnable. Mesure de petite et grande déformations (0.05% à 500%) Positionner « n » marqueurs en surface de la pièce étudiée. Acquisition d’images par caméra vidéo CCD. Calcul réalisé par PC durant l’essai. Obtenir le champ de déformations dans les différentes directions des taches.

III. Mesure de déplacements 1. Mesure par Géodésie. 2. Mesure par LVDT. 3. Mesure par traitement d’image.

1.Mesure par Géodésie

1.Principe: 2. Utilisation: Détermination des points de référence Mesure de directions ( angles horizontaux, de hauteurs et les distances ) Déterminer le déplacement Détermination de déplacements de ponts, de chemins de fer, de tunnels.. Surveillance de conduites forcées dans des terrains instables

2. Mesure par LVDT

1.Principe Modification de la distribution spatiale du champ magnétique alternatif Obtenir la valeur de la tension aux bornes des enroulements Position du noyau par rapport aux enroulements

3. Caractéristiques: Les LVDT sont des instruments fiables et durables Pas de contact direct entre les pièces mobiles La plage de fonctionnement peut varier de ± 5mm à ± 50 mm Insensibilité aux milieux hostiles Isolation entre entrée et sortie Séparation noyau-bobinage

3.Mesure par Traitement d’images. Par corrélation

Déplacements de 1 µm à plusieurs dizaines de 1.Principe: 2. Caractéristiques: Mesure sans contact Déplacements de 1 µm à plusieurs dizaines de mm (fonction du système optique de prise de vue) Mesure sur tout un champ Créer une série de motifs aléatoire sur la pièce à étudier Enregistrer les images par caméra CCD Obtention du champ de granularité en surface de la pièce Traitement du champ obtenu et des irrégularités observées par PC

3. Exemple d’un champ de déplacement pour une poutre en flexion:

IV. Conclusion

Aujourd’hui, la mesure des déformations est devenue possible grâce aux différents systèmes de surveillance permettant de déceler à temps tout comportement pouvant trainer la détérioration de la structure. Le rôle principale de la surveillance est d’assurer la pérennité et la sécurité des ouvrages. La surveillance permet aussi l’ évaluation de nouveaux materiaux et nouvelles technologies utilisées lors de la construction des ouvrages.

Merci de votre attention