Instrumentation structurelle et durabilité

Dans une logique d’instrumentation structurelle et durabilité, nos solutions permettent de contrôler les mouvements, les déformations ainsi que les contraintes et efforts des ouvrages : bâtiments, ouvrages d’art, ouvrages de Génie Civil, monuments historiques.

Toute une gamme de capteurs existent, permettant d’adapter la solution de monitoring de l’ouvrage aux enjeux et au budget.

Les capteurs structurels sont notamment mis en place lorsque des travaux sont réalisés sur, ou à proximité de l’ouvrage, pour vérifier qu’ils n’impactent pas l’intégrité de la structure.

Ils sont aussi utilisés pour le suivi à long terme des ouvrages, pour suivre l’état de santé de la structure et adapter les solutions de maintenance. Ils sont un accompagnement à la gestion du cycle de vie de l’ouvrage dans le cadre d’une démarche de développement durable.

La mise en place de capteurs structurels permet de :

Contrôler à court ou à long terme les mouvements et déformations d’un ouvrage
Limiter les interruptions d’exploitation d’un ouvrage en cas d’événement climatique ou d’accident
Analyser et de comprendre le comportement d’un ouvrage
Augmenter la durée de vie des ouvrages et optimiser les coûts de maintenance
Accompagner une démarche de développement durable et de résilience dans la gestion du patrimoine

Les cas d’usage des capteurs structurels sont par exemple les suivants :

Travaux à proximité
Travaux de rénovation, modernisation, agrandissement, reprise en sous-œuvre
Apparition de désordres (fissures par exemple)
Augmentation des sollicitations (augmentation du trafic pour un pont, changement du type de machines-outils pour une usine, changement du type d’usage d’un entrepôt, création d’étages supplémentaires pour un bâtiment, etc.)

Dans le cas d’un suivi de long terme, ces mesures permettent de :

Suivre son état de santé et adapter les travaux de maintenance
Augmenter sa durée de vie
Vérifier l’aptitude au service d’un ouvrage en cas de séisme, événement climatique, incendie ou accident
Vérifier le comportement d’un ouvrage en cas de phénomène climatique extrême pour lequel l’ouvrage n’avait pas été dimensionné
Optimiser le dimensionnement de nouveaux ouvrages similaires (et ainsi en diminuer l’empreinte écologique)

Cyclops

Suivi topographique automatique 3D de structures et surfaces

Cyclops™ est une solution géodésique éprouvée permettant le monitoring automatique 3D en continu de structures et surfaces:

Elle permet de mesurer les mouvements en 3D à distance et avec une précision inférieure à 1 mm.
Elle offre la possibilité de grouper les théodolites dans un environnement globalement instable tout en garantissant la précision nominale.

En savoir plus sur notre solution Cyclops

4DShape

Inclinomètre linéaire continu 3D

4DShape est une solution tout-en-un, basée sur l’utilisation d’une chaîne souple de capteurs d’inclinaisons 3D, qui permet de suivre les mouvements de profils verticaux, horizontaux ou de convergence, dans les sols et sur les structures.

En savoir plus sur notre solution 4DShape

4DBloc

Capteur de déformation GNSS

4DBloc est un capteur GNSS qui permet de suivre en temps réel les déformations du terrain ou de structures.

Le capteur 4DBloc a été développé et testé en coopération avec l’IGN (Institut national de l’information géographique et forestière, ex Institut géographique national) avec l’objectif d’obtenir un système de mesure de position par GNSS qui soit robuste, simple, économique et précis.

En savoir plus sur notre solution 4DBloc

4DVib

Auscultation des structures à distance

4DVib utilise la technologie du radar interférométrique pour mesurer à distance et à haute fréquence les déplacements d’un ouvrage pour réaliser :

Des mesures de déplacements des structures à haute fréquence
Des mesures vibratoires
La définition des fréquences propres

En savoir plus sur notre solution 4DVib

Mesures d'inclinaison

Tiltmètres ou inclinomètres

Les tiltmètres ou capteurs d’inclinaison, aussi parfois appelés electronivelles ou inclinomètres, mesurent les variations d’inclinaison de leur support avec une très grande précision : typiquement de l’ordre de 0.1 mm/m soit 0.005 degrés.

Ces capteurs permettent de surveiller le basculement d’un mur ou d’un poteau, mais aussi les tassements. Dans ce dernier cas on les installe en position horizontale le plus souvent. En supposant le support rigide on peut calculer des déformations verticales ou horizontales en intégrant la variation d’inclinaison sur la distance.

Les Thémis sont une version améliorée de ces capteurs.

Thémis

Capteurs inclinométriques

Une limitation connue des tiltmètres réside dans leur potentielle sensibilité à la température. Souvent la puce MEMS (Micro Electro Mechanical Sensor), qui lit la variation angulaire est impactée par les variations de température et peut donner des indications angulaires incorrectes.

La construction du capteur peut aussi entraîner une telle sensibilité. Sixense propose des capteurs Thémis, qui sont individuellement calibrés en température en enceinte climatique. L’effet des variations de température sur le capteur sont ainsi corrigées dés la source, pour des mesures plus fiables, pour des mesures justes et utiles.

Mesures de déplacement

Capteurs de déplacement ou fissuromètres

Les capteurs de déplacement (fissuromètres) permettent de contrôler avec précision (0.1 mm à 0,01 mm) un déplacement relatif entre 2 parties d’une structure. Ils permettent de suivre l’évolution d’ouverture des fissures ou des joints par exemple.

Les fissurologgers combinent un fissuromètre et un système d’acquisition de données.

Nous pouvons également proposer des capteurs de déplacement longue base, à fil ou à tige, pour mesurer des mouvements entre parties éloignées : bloc instable en falaise, ou entre 2 murs d’une église par exemple.

Mesures de contrainte

Jauges de contrainte

La mesure des évolutions des contraintes dans une structure répond à un besoin courant en ingénierie. Nous disposons d’un large panel de solutions :

Jauges soudées ou vissées ou collées en surface du métal, du béton ou du verre, ou noyées dans le béton, ou pincées ou soudées sur un câble
Dimensions des capteurs de quelques millimètres à 1 mètre
Technologie de mesure électrique (pont de Wheatstone), à corde vibrante ou fibre optique (le plus souvent Bragg, FBG)
Mesures statiques (typiquement une mesure par heure par exemple) ou dynamiques (centaines de mesures par seconde, pour mesurer les états temporaires du matériau)

La dénomination « jauge de contrainte » est quelque peu erronée puisqu’on mesure des micro-déformations, qui peuvent ensuite être transformées en contrainte à condition de connaitre le module de Young du matériau.

Un autre nom connu en France pour le même capteur est « extensomètre à corde vibrante ».

On peut noter qu’il est possible de calculer la fatigue de certains matériaux à partir des nombres de cycles de contrainte à haute fréquence.

Enfin, il faut bien se souvenir que les capteurs ne mesurent que les variations de contrainte par rapport au jour de l’installation. D’autres techniques existent pour mesurer les contraintes historiques, par exemple le vérin plat ou Slotstress, la méthode du trou central, etc.

Mesures de charge

Cellules de charge

Les cellules de charge mesurent directement un effort en kN (kiloNewton).

Elles sont typiquement installées entre deux éléments de structure, par exemple entre deux cintres de tunnel, à l’extrémité d’un buton, sous un vérin pour mesurer les efforts appliqués à une fondation lors d’un essai de chargement, ou encore en tête d’un clou ou d’un tirant.

Il faut savoir que la précision de mesure de ces capteurs est fortement influencée par les erreurs d’alignements inévitables sur site. Pour réduire ces erreurs on recommande l’utilisation de plaques rigides de reprise des efforts de part et d’autre des cellules. Également, et comme pour tous les capteurs, il convient de choisir avec attention la pleine échelle des capteurs : en bas d’échelle les capteurs sont peu précis.

Monitoring des vibrations

Une gamme complète de prestation pour la surveillance vibratoire des chantiers et des ouvrages sensibles

Dans le cadre de missions de surveillance des nuisances vibratoires liés aux chantiers, Sixense propose la mise en place d’instruments adaptés au calcul et suivi des indicateurs prescrits par les normes en vigueur (par exemple ISO14837-31 ou la DIN45669-1).

Sixense propose également des systèmes sur mesure d’instrumentation temporaires ou permanents pour surveiller et analyser les vibrations sur les ouvrages sensibles (analyse modale, enregistrement d’évènements rares comme des séismes ou détection de chocs).

Mesures de température

Stations météorologiques

Les mesures météorologiques comprennent les mesures classiques ou par ultrasons, la vitesse et direction du vent, la température, la pression atmosphérique, l’humidité, etc.

La température est une source majeure d’influence des efforts dans les structures. Il est possible de mesurer les températures surfaciques avec des capteurs collés sur les structures, mais aussi les températures en profondeur, notamment dans le béton, avec des capteurs insérer à différentes profondeurs dans la structure. Les capteurs sont assez simples et très utilisés également dans l’industrie, avec des technologies PT100, PT1000, thermistor, thermistances, etc.
On utilise aussi l’un des propriétés des fibres optiques pour des mesures de température le long d’une fibre, avec la technologie Raman.

Syracuse

Monitoring et anticipation des risques de corrosion

Syracuse est un système de mesure en continu et de prévision des risques de corrosion dans les ouvrages en béton armé. Fruit d’un développement entre le département corrosion de Nantes Université et Sixense Monitoring, Syracuse évalue et surveille l’état réel des infrastructures en béton armé en service (quais portuaires, ponts, structures éoliennes offshore) et permet d’anticiper les travaux à programmer.

Syracuse est le seul système sur le marché permettant une surveillance en continu du risque de corrosion, en surveillant la progression des ions chlorure au sein du béton et en intégrant une notion majeure de prédiction à long terme de cette évolution. Ainsi le maître d’ouvrage gère sereinement le sujet corrosion, certain de ne pas rater de cas graves aux conséquences potentiellement importantes, et sans dépenses inutiles sur les ouvrages sains.

Voussoirs intelligents

Dispositif breveté de suivi de l’état de contrainte d’un élément en béton

Les voussoirs intelligents intègrent un dispositif autonome de monitoring des contraintes. Le dispositif est mis en place dès la fabrication de l’élément et est immédiatement fonctionnel. Il permet donc de suivre les variations de contrainte depuis le durcissement du béton jusqu’à la mise en place du voussoir et pendant tout son cycle de vie.

En savoir plus sur les voussoirs intelligents

Protection anti-foudre

La foudre représente un risque majeur pour les structures et les équipements électroniques. Ses impacts directs, tout comme les surtensions induites, peuvent causer des dommages importants : destruction de composants, interruptions de service, voire sinistres matériels.

Pour répondre à ces enjeux, Sixense propose une solution de surveillance du risque foudre reposant sur deux capteurs complémentaires : l’un capable de détecter l’activité orageuse dans un rayon de 30 km, l’autre destiné à compter les impacts touchant les paratonnerres. Cette approche permet de suivre en temps réel l’exposition d’un site aux phénomènes orageux et de déclencher les actions de prévention ou de maintenance appropriées. Lorsque cela est pertinent, des mesures structurelles peuvent également être mises en œuvre, telles que le suivi des efforts dans les lignes de captage.

En complément, Sixense a développé une large gamme de protections foudre conçues pour sécuriser ses capteurs et systèmes de mesure contre les effets destructeurs des décharges électriques, garantissant ainsi la continuité des mesures et la fiabilité des données, même en environnement fortement exposé.

Les avantages de nos solutions d'instrumentation structurelle et durabilité

Une expertise de pointe

nourrie par plus de 25 ans d’expériences et de développements internes

Une équipe dédiée et de proximité

grâce à un maillage local fort sur le territoire (France)

Un service clé en main

de la pose à la mise à disposition des données pré-traitées dans un espace accessible

Une expertise en géotechnique et en structure

qui permet de comprendre les mesures et de mieux répondre à vos besoins

Une maîtrise et un suivi de la qualité des données

par de la maintenance proactive, pour des mesures justes et utiles

Exemples d'applications

Monitoring de structures

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