Selon la Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU), de plus en plus de ponts en mauvais état et les fermetures de routes en résultant augmentent la pression sur le trafic en Allemagne. De plus, selon la DBU, les explosions, démolitions et nouvelles constructions requises de ponts consomment d'énormes ressources et génèrent des gaz à effet de serre supplémentaires ainsi que des coûts élevés.
Toutefois, si un rapport était envoyé à l'administration routière compétente dès l'apparition des premiers dommages mineurs, une vérification locale pourrait être effectuée rapidement et une réparation respectueuse de l'environnement pourrait être réalisée, selon la fondation.
C'est ce qu'un projet financé par la DBU de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) entend désormais étudier à l'aide de mesures de vibration. La question : comment une surveillance en temps réel automatisée peut-elle être réalisée ?
Rénovation des ponts
La DBU se réfère aux chiffres du ministère fédéral des Transports. Selon ceux-ci, près de 40 000 ponts existent dans le réseau routier fédéral, dont 86 % sont en béton et en béton précontraint. Cependant, de nombreux ponts des années 1960 et 1970 ont été conçus à l'origine pour des charges de trafic nettement inférieures.
En outre, le trafic de poids lourds a considérablement augmenté, selon l'Institut fédéral pour les routes et les transports, entraînant un vieillissement prématuré des matériaux. Par conséquent, selon le programme de modernisation
des ponts, 4 000 des 40 000 ponts du réseau principal des autoroutes très sollicitées nécessitent une rénovation urgente.
Par exemple, le pont de la vallée de Rahmede près de Lüdenscheid et le pont de la ligne circulaire à Berlin ont dû être fermés en raison de dommages importants. Des constructions de remplacement nécessitant beaucoup de ressources sont inévitables.
"Nous avons besoin de méthodes dans la construction des ponts pour atténuer une vague de révisions générales déjà menaçante", explique Alexander Bonde, secrétaire général de la DBU.
Réparation anticipée
Le béton nécessaire à cet effet fait grimper les émissions de gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone (CO2) et la consommation de ressources : la production mondiale de ciment contribue à environ six à huit pour cent des émissions mondiales de CO2.
"Réparer les dommages plus tôt allège le trafic, l'environnement et la santé", selon Bonde.
Contrôles des ponts
Cela nécessite une détection automatique et permanente des dommages. La norme DIN 1076 exige des contrôles réguliers des ponts en Allemagne : tous les six ans, une inspection principale doit être effectuée de manière intensive en personnel et en temps, suivie trois ans plus tard d'une inspection simple.
"Des ingénieurs expérimentés inspectent les structures, dont beaucoup sont accessibles de l'intérieur, et notent les anomalies et les dommages", déclare le Prof. Dr.-Ing. Alexander Stark de
l'Institut de construction en béton et technologie des matériaux de construction (IMB) au KIT.
Selon le chef de projet, les parties en béton sont martelées pour détecter par exemple les cavités. Toutefois, tous les dommages ne sont pas détectables de cette manière. Par exemple, l'asphalte recouvre des dommages à la superstructure du pont dans la zone des piliers médians, ce qui rend une inspection visuelle difficile.
En cas de suspicion, des contrôles spéciaux pour les ponts sont donc effectués en plus de l'inspection visuelle régulière : des capteurs de pression, des caméras de drones, des mesures par ultrasons ou des simulations et modèles informatiques sont utilisés.
"Ces contrôles ne capturent généralement qu'une partie du pont à titre d'instantané ou nécessitent de longs temps de calcul, de sorte que cette méthode d'inspection n'est vraiment judicieuse que pour quelques ouvrages de grande importance", déclare Stark.
Mesurer les vibrations
Il est donc urgent de disposer de méthodes de surveillance en temps réel automatisées et pratiques pour les ponts, capables de signaler efficacement l'emplacement et la taille d'un dommage. Un tel système de surveillance permanent devrait être étudié par le projet du KIT à l'aide de mesures de vibration.
"Chaque structure porteuse a un comportement vibratoire caractéristique, influencé par la masse et la rigidité. Lorsque des fissures significatives se forment dans le béton, la rigidité et donc le
comportement vibratoire changent également", explique Stark.
A l'aide de ce qu'on appelle des capteurs d'accélération, il serait possible de capter le comportement vibratoire caractéristique. "Cette évaluation métrologique de l'ensemble du pont devrait permettre de localiser et simultanément de quantifier pour la première fois les formations de fissures - avant même qu'elles ne soient visibles et qu'une inspection régulière du pont soit nécessaire", explique Stark.
Cela ne nécessiterait pas de limitations de vitesse ni de fermetures de ponts. De plus, des mesures de rénovation anticipées sont possibles rapidement, précisément et à moindre coût.
"En plus d'assurer une infrastructure fiable et sûre, cela permet en outre des économies de gaz à effet de serre et de ressources", souligne Franz-Peter Heidenreich, référent technique de la DBU.
Selon la DBU, conformément à une économie circulaire globale, les matériaux existants tels que le béton et le béton précontraint ainsi que les éléments de construction de ponts doivent être utilisés, réutilisés et réparés aussi longtemps que possible.
Objectif du projet
Le projet qui commence maintenant doit établir les premières bases - une deuxième étape consistera alors à introduire un consortium d'entreprises pour créer les conditions permettant aux administrations routières d'équiper les ponts de capteurs.
En outre, on espère des temps de planification plus courts ainsi que des obstacles bureaucratiques réduits grâce à des travaux de rénovation plus précis et plus
