Le Système de Surveillance des Structures (SHM) de Roctest est une suite de couches de capteurs intégrés et fixés au béton pendant la construction afin de suivre les contraintes, déformations, tassements, inclinaisons et mouvements latéraux depuis le premier coulage de béton jusqu’à 40 ans d’exploitation. Ces couches sont particulièrement importantes pendant la période de construction et les essais hydrostatiques, lorsque le béton est encore en phase de cure et que la structure est chargée pour la première fois, moment où les anomalies précoces sont les plus susceptibles d’apparaître.
Couche 1 : Mesure intégrée des déformations et de la température
La déformation correspond à l’allongement ou à la compression microscopique du béton sous charge et constitue la mesure structurelle la plus fondamentale.
Les jauges de déformation à corde vibrante sont les principaux capteurs intégrés au béton de Roctest. Au lieu de mesurer la résistance électrique, qui dérive avec la température et le vieillissement, elles mesurent la fréquence de résonance d’un fil d’acier tendu. Ce signal peut parcourir de longues distances sans dégradation et ne nécessite aucun recalibrage. La jauge est volontairement souple afin de ne pas perturber le béton dans lequel elle est intégrée et peut être installée en étant fixée aux armatures, coulée directement dans le béton humide ou préfabriquée dans une briquette de béton.
Une jauge compagnon « sans contrainte » est un capteur identique placé dans un bloc isolé composé du même mélange de béton et installé à proximité de chaque jauge principale. Elle mesure les déformations causées par le vieillissement, le retrait et la température plutôt que par les charges structurelles, permettant aux ingénieurs de séparer ces effets et d’obtenir les valeurs réelles liées aux charges.
Couche 2 : Surveillance des tassements de la dalle de fondation
Un grand réservoir GNL peut contenir plus de 160 000 mètres cubes de liquide, ce qui représente une charge énorme sur la dalle de fondation. Les cycles répétés de remplissage et de vidange sur plusieurs décennies peuvent entraîner des tassements différentiels, c’est-à-dire des affaissements inégaux qui, s’ils ne sont pas détectés, peuvent incliner la paroi intérieure et provoquer les mouvements de l’espace annulaire surveillés par le TMMS. Cette couche SHM (Système de Surveillance des Structures) détecte ces phénomènes plus tôt, au niveau de la dalle.
Roctest utilise sa sonde inclinométrique digitale PROFIL insérée dans des tubes inclinométriques préinstallée horizontalement sous la dalle pendant la construction. La sonde se déplace horizontalement à travers la dalle et cartographie son profil vertical d’une extrémité à l’autre. Les variations entre les campagnes de mesure révèlent les zones et l’ampleur des tassements.
Lorsque des données automatisées en continu sont nécessaires, l’inclinomètre MEMS en place GEOSTRING, composé d’une série de nœuds de capteurs espacés de 0,5 m, est installé de façon permanente dans les mêmes gaines et transmet des données de tassement en direct à la salle de contrôle 24 heures sur 24 sans nécessiter de relevés manuels.
Couche 3 : Inclinaison de la paroi extérieure – Tiltmètres
Si la fondation se tasse de manière inégale, la paroi extérieure en béton peut commencer à pencher. Roctest surveille ce phénomène à l’aide de tiltmètres de précision installés à différentes hauteurs et orientations autour du périmètre de la paroi afin de distinguer un affaissement uniforme, une inclinaison directionnelle et une déformation localisée de la paroi.
L’instrument standard est le tiltmètre uniaxial, un capteur électrolytique référencé à la gravité offrant une stabilité à long terme dans un boîtier robuste et étanche. Lorsque la sécurité intrinsèque est requise à proximité du réservoir, le tiltmètre monoaxial offre des performances équivalentes dans une conception entièrement à fibre optique utilisant deux FBG dans une configuration pendulaire push-pull qui compense naturellement la température sans correction supplémentaire.
Couche 4 : Mouvement latéral de la paroi extérieure – Systèmes pendulaires
Les tiltmètres mesurent les angles, mais pas la position absolue. Pour suivre les déplacements horizontaux de la paroi extérieure ou le mouvement de son sommet par rapport à sa base, Roctest utilise des systèmes pendulaires. Un câble suspendu depuis le sommet de la paroi traverse des plaques de coordonnées à différents niveaux. La gravité maintient le câble à la verticale, et la position du câble à chaque plaque indique le déplacement latéral de la paroi à cette élévation. Le résultat est une image complète de la déformation de la paroi depuis la fondation jusqu’au toit, et non un simple angle d’inclinaison.
Fonctionnement intégré des différentes couches
La véritable valeur du système SHM réside dans la façon dont les différentes couches se recoupent et se valident mutuellement. Par exemple, lors d’un refroidissement normal en hiver, le TMMS peut signaler une augmentation des mouvements différentiels entre les parois. S’agit-il d’un problème structurel ou simplement d’une réponse thermique normale ? Les tiltmètres montrent si la paroi extérieure bouge également. Les inclinomètres indiquent si la fondation se tasse de manière asymétrique. Les jauges de déformation confirment si les contraintes dans le béton demeurent dans les limites normales. Grâce aux quatre couches, l’opérateur obtient une vue complète et sans ambiguïté. Sans l’une d’elles, les risques de fausses alarmes et d’alarmes manquées augmentent.
Tous les capteurs sont installés pendant la construction lorsque l’accès au béton est dégagé et que le coût additionnel des capteurs est minimal comparativement à l’assurance structurelle qu’ils procurent pendant 40 ans de vie du réservoir. Installer un système de surveillance équivalent dans un réservoir déjà en exploitation serait irréaliste, ce qui fait de l’installation durant la construction une solution non seulement rentable, mais irremplaçable.
