Selon la Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU), de plus en plus de ponts délabrés et les fermetures de routes qui en résultent augmentent la pression du trafic en Allemagne. De plus, selon la DBU, les démolitions, destructions et reconstructions de ponts nécessaires consomment d'énormes ressources et génèrent des gaz à effet de serre supplémentaires ainsi que des coûts élevés.
Si, dès l'apparition de petits dommages, un rapport parvenait à l'administration des routes responsable, la situation pourrait être examinée localement et réhabilitée de manière écologique dans un délai court, selon la fondation.
Ceci doit être étudié par un projet du Karlsruhe Institute of Technology (KIT), financé par la DBU, par le biais de mesures de vibrations. La question : comment une surveillance en temps réel automatisée peut-elle être mise en place ?
Rénovation des ponts
La DBU se réfère aux chiffres du ministère fédéral des Transports. Selon eux, le réseau routier fédéral compte près de 40 000 ponts, dont 86 % sont en béton armé et précontraint. Cependant, de nombreux ponts des années 1960 et 1970 ont été initialement conçus pour des charges de trafic nettement inférieures.
De plus, le trafic de poids lourds a considérablement augmenté selon l'Institut fédéral des routes et du trafic, provoquant un vieillissement prématuré des matériaux. Par conséquent, selon le programme de modernisation
des ponts, 4 000 des 40 000 ponts, dans le réseau principal des autoroutes fortement sollicitées, doivent être rénovés de toute urgence.
C'est pourquoi, par exemple, en raison de dommages importants, le pont de Rahmedetal près de Lüdenscheid et le pont de la Ringbahn à Berlin ont dû être fermés. Là-bas, des constructions de remplacement intensives en ressources sont inévitables.
"Nous avons besoin dans la construction de ponts de méthodes pour atténuer une vague déjà menaçante de révisions générales", explique le secrétaire général de la DBU, Alexander Bonde.
Réparation précoce
Le béton nécessaire à cette fin augmente les émissions de gaz à effet de serre CO2 et la consommation de ressources – la production mondiale de ciment contribue à environ six à huit pour cent des émissions mondiales de CO2.
"Si les dommages sont réparés plus tôt, cela soulage le trafic, l'environnement et la santé", selon Bonde.
Contrôles des ponts
Pour cela, une détection permanente et automatisée des dommages est essentielle. La norme DIN 1076 prescrit des contrôles réguliers des ponts en Allemagne : tous les six ans, un examen principal exigeant en personnel et en temps doit être effectué, suivie trois ans plus tard d'un examen simple.
"Des ingénieurs expérimentés inspectent les structures, dont beaucoup peuvent être parcourues de l'intérieur, et notent les anomalies et
les dommages", explique le professeur Dr.-Ing. Alexander Stark de l'Institut de construction massive et de technologie des matériaux (IMB) au KIT.
Selon le chef de projet, les composants en béton sont frappés pour détecter des cavités. Cependant, tous les dommages ne peuvent pas être détectés de cette manière. Par exemple, le goudron dans la zone des supports médians recouvre les dommages au tablier du pont, une inspection visuelle ne peut être réalisée facilement.
En cas de suspicion, des examens spéciaux des ponts sont donc effectués en plus du contrôle visuel régulier : des capteurs de pression, des caméras de drone, des mesures ultrasoniques ou des simulations et modèles informatiques sont utilisés.
"Ces contrôles ne représentent souvent qu'une partie du pont comme une instantanée ou nécessitent des temps de calcul longs, de sorte qu'un contrôle selon cette méthode est vraiment judicieux pour quelques structures d'une importance exceptionnelle", déclare Stark.
Mesurer les vibrations
Par conséquent, des méthodes de surveillance en temps réel automatisées et pratiques des ponts sont urgemment nécessaires, capables de signaler efficacement le lieu et la taille d'un dommage. Une telle méthode de surveillance permanente doit maintenant être recherchée par le projet du KIT par le biais de mesures de vibrations.
"Chaque structure porteuse a un comportement vibratoire caractéristique, influencé par la masse et la rigidité.
Des fissures notables dans le béton modifient la rigidité et donc le comportement vibratoire", selon Stark.
Avec des capteurs d'accélération, le comportement vibratoire caractéristique pourrait être enregistré. "Une évaluation métrologique de l'ensemble du pont doit permettre de localiser et de quantifier pour la première fois les formations de fissures - avant même qu'elles ne soient visibles et qu'une inspection régulière du pont ne soit prévue", explique Stark.
Aucune limitation de vitesse ni fermeture de pont ne serait requise. De plus, des mesures de réhabilitation anticipées seraient rapidement, précisément et économiquement réalisables.
"En plus de garantir une infrastructure fiable et sécurisée, cela permet également d'économiser des gaz à effet de serre et des ressources", souligne Franz-Peter Heidenreich, expert de la DBU.
Selon une économie circulaire complète, les matériaux existants comme le béton armé et précontraint ainsi que les éléments de ponts, selon la DBU, devraient être utilisés, réutilisés et réparés aussi longtemps que possible.
Objectif du projet
Le projet qui démarre maintenant doit établir des premières bases - dans une deuxième phase, l'introduction avec un consortium d'entreprises est prévue pour créer les conditions permettant aux administrations de voirie d'équiper les ponts de capteurs.
D'autres avantages espérés sont des délais de planification plus courts et des obstacles bureaucratiques réduits grâce à des travaux de réhabilitation plus précis et
