Journées Techniques Routes 2013Nantes – 6 & 7 février 2013

Mesures de déformations par fibres optiques sur le manège de fatigue

Pierre Hornych, Juliette Blanc, Xavier Chapeleau, IFSTTAR

Jean-Luc Gautier, Colas

Mesures de déformations par fibres optiques sur le manège de fatigue

Les fibres optiques sont de plus en plus utilisées comme capteurs, pour la mesure des déformations, des températures, des pressions, dans le domaine des structures et des matériaux.

Intérêt de ces capteurs : possibilité de mesures sur toute la longueur de la fibre (pour certains types), faible encombrement, coût intéressant, durabilité, capteurs passifs.

Essai en cours sur le manège de fatigue en collaboration avec Colas;

Evaluation de 2 techniques :

• fibres optiques à réseaux de Bragg : mesure locale des déformations sur un ou plusieurs « réseaux » répartis sur la fibre

• fibres continues : mesure des déformations sur toute la longueur de la fibre.

P Hornych, J.L. Gautier – JTR 20132

Chaussée instrumentée : essai de fibres optiques sur la manège de fatigue

Fibres optiques à mesure répartie

Mesure basée sur le principe de rétrodiffusion de Rayleigh • Mesure continue de déformation sur toute la fibre• Avec le matériel utilisé : distance allant jusqu’à 70 m (selon la résolution) - Faible coût des fibres : 4 € / m • Durée d’acquisition : 1 à 10 secondes par mesure mesure statique• Bonne résistance aux conditions de mise en œuvre des enrobés bitumineux (compactage, températures de 140 à 180 °C).

Expérience préalable : mesures de déformations dans une dalle béton

Fibre continue

Dalle béton Mesure fiable des déformations en statique – bonne comparaison avec jauges d’extensométriePossibilité de mesures dans les enrobés bitumineux ?

Protocole de mesure sur le manège de fatigue

Structure de chaussée : 8 cm BB – 30 cm GNT

30 m

Etape 1 : mesures de la référence (câble optique bleu puis fibre Tencate) sans chargement du capteur Etape 2 : mesures (câble optique bleu puis fibre Tencate) avec chargement du capteur en 4 positions prédéfinies sur la chaussée

Temps entre la mise en place de la roue et la mesure ≈ 1min

Exemple de mesures sous charge

Principe : • Une mesure de référence « sans chargement »• Une mesure avec chargement statique (demi-essieu manège chargé à 6.5 tonnes)• Calcul de la différence entre les deux mesures

Enrobé viscoélastique Réponse fonction du temps de chargement

Pic de déformation

Déformation longitudinale

Exemple de mesure à la base de l’EME

Exemple de mesure sans charge

PCTS

Déformation longitudinale – base BBSGPar rapport à la référence à 150000 chargements

• Principe : • Une mesure de référence

« sans chargement » à N1 cycles

• Une mesure « sans chargement » à N2 cycles

• Calcul de la différence entre les deux mesures

• Donne une déformation cumulée entre les 2 états

• indicateur possible de l’endommagement de la structure ?

Apparition de « défauts »Orniérage ? Fissuration ?

Conclusion

• Les essais réalisés montrent l’intérêt des techniques de mesure de déformations par fibres optiques dans les chaussées.

• Bonne résistance des fibres aux conditions de mise en œuvre (température, compactage) – très faible encombrement

• Fibres continues : mesure répartie sur toute la longueur de la fibre, mais uniquement en statique. Faible coût de la fibre .

• Indicateur possible d’endommagement ? À confirmer dans la suite de l’essai manège

• Poursuite prévue en 2013 :

Essais complémentaires en labo

Application sur chaussée réelle