24 days agoEdf

Mesure de la contrainte dans les ouvrages de génie civil - H/F

  • Chatou (Yvelines)
  • Design / Civil engineering / Industrial engineering

Job description

Description de l'offre

1.Contexte et problématique

La mesure de contrainte est une problématique commune aux parcs de production disposant d'ouvrages de génie civil. Des tirants d'ancrage et des câbles de précontraintes sont installés sur les ouvrages tant du parc hydraulique que nucléaire pour garantir le maintien des certains éléments de la structures ou encore maintenir en compression le béton pour assurer une fonction d'étanchéité.

Pour assurer la surveillance des ouvrages hydrauliques, il est souvent important d'estimer la tension résiduelle des tirants ou de la précontrainte du béton. Cependant, une fois les tirants/câbles installés, ils sont en grande partie inaccessibles ; au mieux seule la ou les parties ancrées en surface de l'ouvrage sont accessibles. Même dans les cas les plus favorables (têtes d'ancrages accessibles), il n'existe pas véritablement de méthodes validées à ce jour permettant l'estimation fiable de la tension des tirants/câbles ou de la précontrainte du béton.

La précontrainte dans le béton est également une donnée d'entrée utile pour les modèles de comportement mécanique et donc pour l'évaluation de l'étanchéité des enceintes de bâtiment réacteur par exemple.

Dans le cadre des études sur la durée de vie des ouvrages, il existe donc un besoin métier pour EDF de pouvoir mesurer la contrainte à la fois sur des tirants/câbles et dans le béton. Des études tant académiques qu'industrielles ont déjà été menées par le passée sur ces différents thèmes :

·  le projet ANR ACTENA[1] (2006-2009), s'intéressant à la tension des câbles/tirants et à la précontrainte du béton par la mise en oeuvre de la biréfringence acoustique[2] ou plus largement reposant sur la propagation d'ondes ultrasonores, avait montré des résultats intéressants mais ces travaux sont restés au stade de faisabilité de laboratoire et n'ont pas permis de répondre au besoin industriel,
·  plus récemment, dans le cadre du projet ENDE (2014-2020) la modélisation de la propagation des ondes ultrasonores dans le béton a permis de progresser de manière qualitative dans le diagnostic de l'endommagement du béton sans pour autant quantifier la perte de précontrainte du béton,
·  enfin, on peut citer la mise en oeuvre de la méthode Rincent[3], reposant sur la mesure de l'impédance mécanique, qui permet d'évaluer de manière non destructive la tension des tirants mais qui manque de qualification et dont les derniers résultats montrent un manque de fiabilité.

Ces différents éléments et les derniers résultats obtenus justifient de ré-interroger cette problématique dans une approche multi physique à la fois pour les câbles/tirants et pour le béton.

Le verrou se situe dans la quantification de la tension résiduelle des tirants et de la précontrainte des ouvrages en béton.

2.Approche envisagée

Les méthodes classiques étant limitées dans l'évaluation de la tension des tirants ou de la précontrainte du béton, l'approche privilégiée fait suite à une étude bibliographique détaillée réalisée en partenariat avec le LMDC (INSA Toulouse) en cours en 2019. Les premiers résultats de cette étude bibliographique montrent qu'outre les méthodes classiques citées en introduction qui restent toujours d'actualité, il est possible d'envisager d'autres approches, plus originales, issues de domaines différents.

La première méthode repose sur la mesure de la biréfringence provoquée par la contrainte mécanique (sur le même principe qu'en optique) qui est l'image de la contrainte mais en la transposant aux ondes électromagnétiques utilisées classiquement en génie civil, c'est-à-dire autour de 1 à 3 GHz. La seconde méthode repose sur l'acoustique non-linéaire sensible à l'endommagement des matériaux et donc à la contrainte ' vue ' par ces matériaux. Enfin, on peut aussi penser que le couplage entre ondes radar et acoustique (sur le même principe que l'imagerie de milieux complexes, biologique notamment mais pas seulement) puissent faire émerger des solutions transposables au génie civil afin d'améliorer la sensibilité et la résolution de chacune des méthodes.

Des essais auront lieu prochainement au LMDC en partenariat avec EDF pour évaluer le potentiel de ces méthodes sur des essais mécaniques simples afin d'estimer le potentiel de chacune des méthodes et ainsi définir les principaux axes de recherche qui seront menés à travers cette thèse.

Outre les travaux bibliographiques et expérimentaux en cours, nous nous appuierons sur les travaux antérieurs menés par EDF R&D[4] et le LMDC[5] à la fois sur le plan de la modélisation de la propagation des ondes électromagnétiques et mécaniques et également sur les travaux expérimentaux. Les compétences dans la mise en oeuvre de méthodes d'Examen Non Destructifs et les moyens d'essais du LMDC permettront de tester des méthodes dans des conditions de laboratoire. La mise à disposition par EDF R&D de la maquette VeRCoRs (enceinte de réacteur nucléaire à l'échelle 1/3) permettra de tester les méthodes dans un environnement contrôlé avant de déployer sur site la ou les méthodes les plus prometteuses.

Ce sujet est une recherche amont, avec les risques associés liés à un verrou scientifique fort. Il s'agit de plus d'une action transverse mettant en oeuvre différents domaines de la physique et intéressant différents secteurs du génie civil : nucléaire et hydraulique.

[1] Rapport final, ANR PGCU 2005 ACTENA, Mars 2009

[2] T. D. Murnaghan, Finite Deformation of an elastic solid, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1951

[3] Brevet EP 1 761 750 B1 - Procédé et dispositif de détermination de l'effort de traction auquel est soumis un élément scellé ; Technique non destructive innovante pour la détermination de la tension dans les tirants d'ancrage, L. Mitaine, J-J Rincent.

[4] Thèse de Ting Yu, Modélisation de la propagation des ondes ultrasonores dans le béton pour l'amélioration du diagnostic des structures de génie civil, 31/05/2018

[5] Thèse de Marius Albrand, Etude d'une solution d'évaluation des constantes diélectriques du béton d'ouvrages à risque par une approche problème inverse en électromagnétisme, 18/12/2017

Profil souhaité

Profil recherché : physicien, goût pour le couplage de la modélisation et de l'expérimentation

Lieu : Les travaux du candidat seront réalisés entre EDF R&D Chatou et au LMDC à Toulouse.

Durée : 3 ans en contrat CIFRE