APPLICATION DE LA MÉTHODE EVE AUX REMONTÉES MÉCANIQUES Caractérisation de l état initial, de vieillissement et d endommagement de structures fixes d installations de remontées mécaniques par application de la méthode EVE (Evaluation de la Vulnérabilité des Existants) Novembre 2015
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Novembre 2015 1 - INTRODUCTION Jusqu à maintenant, pour caractériser un état initial, de vieillissement ou d endommagement d une structure fixe d une installation de transport par câble, on a recours essentiellement d une part à une méthode théorique sous forme d un calcul en fatigue (COREM), et d autre part au contrôle non destructif (C.N.D) par magnétoscopie (vérification de l état des soudures), ou par ultra-sons (cf. mesures d épaisseur). > Concernant le calcul en fatigue des structures fixes de téléportés, celui-ci n est apparu qu assez récemment (après 1990) après des accidents graves survenus notamment aux Orres (05) en 1986 consécutifs à des ruptures par fatigue des assemblages; l expérience montre que le sens des conclusions d un calcul de ce type dépend de la variation faible de quelques paramètres ciblés. > Concernant les contrôles non destructifs, ceux-ci ne peuvent être réalisés que par l extérieur de la structure, et de fait ne permettent d identifier que les seuls défauts extérieurs ; en aucun cas des défauts internes à la structure ne peuvent être détectés. Aujourd hui, pour caractériser un état initial, de vieillissement ou d endommagement d une structure fixe d une installation de transport par câble, MIAGE et A.I.M, avec la collaboration d Olivier COMBAZ sont en capacité de proposer une méthode d auscultation révolutionnaire qui est capable : > d identifier des défauts tant externes qu internes sur une structure (cf. détection des anomalies), > de caractériser un état d endommagement, non pas sur des hypothèses, mais sur une réalité constatée et mesurée sur la structure même (cf. calcul de la durée de vie). Il s agit de l application de la méthode EVE (Evaluation de la Vulnérabilité des Existants). Cette méthode a été développée et brevetée par la Société MIAGE pour l évaluation de la vulnérabilité des ouvrages. 3
2 - LA MÉTHODE Le principe La méthode EVE est une méthode observationnelle basée sur la mesure des paramètres dynamiques d un ouvrage sous bruit de fond ambiant. L analyse par traitement du signal permet d obtenir les caractéristiques dynamiques de cet ouvrage. Le vieillissement ou l endommagement de la structure sera mis en évidence et quantifier par cette analyse. Domaines d application La méthode EVE, forte d une quinzaine d année de recherche et d application, a déjà été utilisée sur de nombreux ouvrages. Ses domaines d application sont très variés et elle peut être utilisée pour répondre à de nombreuses problématiques : > Détermination des caractéristiques dynamique des structures (cf. remontées mécaniques) > Détermination des déformées modales (cf. remontées mécaniques) > Recherche de facteurs d endommagement (cf. remontées mécaniques) > Étude de la vulnérabilité sismique (cf. remontées mécaniques) > Étude de la possibilité de résonance sol-structure > Diagnostic structurel d un ouvrage existant > Essais de chargement sur des ponts et validation de la tenue de l ouvrage > Analyse du type de fondation > Étude de la sensibilité d un ouvrage aux vibrations Les avantages multiples C est une technique non-destructive d audit qui ne génère aucun dommage. Elle permet d obtenir les caractéristiques réelles d un ouvrage sans investigation lourde, ni détérioration. Ces caractéristiques réelles peuvent être utilisées pour mettre en évidence un endommagement ou «caler» un modèle de calcul théorique. L intervention sur site n engendre aucune perturbation dans le fonctionnement habituel de l ouvrage. 4
Novembre 2015 3 - APPLICATION DE LA MÉTHODE EVE AUX STRUCTURES FIXES D UNE REMONTÉE MÉCANIQUE Pour une installation neuve La démarche est effectuée à l état «zéro» de la structure afin de visualiser le comportement dynamique du pylône juste après sa construction. Cette mesure permet : > de détecter d éventuels défauts de fabrication et de prendre en compte le comportement dynamique réel dans le calcul à la fatigue, ce qui permet de définir objectivement la durée de vie de l installation, > de permettre un suivi dans le temps de l évolution de la structure, notamment lors des grandes inspections. Pour une installation existante La démarche est effectuée pour : > déterminer un état général, et préciser la durée de vie résiduelle de l installation, > Rechercher sur des structures supposées à risque au regard des investigations et calculs classiques, soit une pathologie, soit un état de fatigue établi sur la réalité constatée. Dans les 2 cas, on peut ensuite réaliser des mesures périodiques afin de visualiser l évolution du comportement dynamique au cours du temps et ainsi suivre le vieillissement de la structure. 5
4 - MÉTHODOLOGIE DE LA MÉTHODE > Mesures du comportement dynamique sur site avec des capteurs disposés le long du pylône, > Mesures d épaisseur au droit des capteurs, > Traitement et analyse des données relevées lors de la mesure, > Calcul de ligne en charges ponctuelles, > Rétroconception et création d un modèle théorique, > Recalage du modèle théorique sur la réalité mesurée, > Calcul à la fatigue du modèle théorique recalé sur la réalité mesurée z y Pylône équipé de capteurs Déformée mode flexion transversale (à gauche théorique recalé, à droite mesurée) 6
Novembre 2015 5 - DÉTECTION D UNE ANOMALIE SUR UNE STRUCTURE FIXE D UNE REMONTÉE MÉCANIQUE En règle générale, les anomalies dans les structures d une remontée mécanique sont : > Des défauts de soudure > Des fissures ou amorces de fissures > Des pertes d épaisseurs liées à la corrosion. Une anomalie dans une structure conduit à une modification de son comportement qui sera détectée par la méthode EVE. Elle permet d identifier une zone de défaut non visible ni à l œil ni par contrôle C.N.D classique. Zone de cassure y Réel mesuré non endommagé z Réel mesuré endommagé Exemple d une soudure non traversante : la soudure est intègre en partie extérieure et le contrôle magnétoscopique ne révèle rien ; la zone cassure correspond à une soudure non traversante qui impacte la durée de vie de la structure. 7
6 - DÉTERMINATION DE LA DURÉE DE VIE DES STRUCTURES FIXES La démarche utilisée pour répondre à cette problématique consiste à préciser la durée de vie des structures fixes à partir de la mesure in situ de leurs fréquences propres et de leurs déformées modales associées. L intérêt principal de cette démarche par rapport à un calcul en fatigue classique réside dans la prise en compte du comportement réel du pylône pour estimer sa durée de vie. Sur un ouvrage intègre On pourra déterminer sa durée de vie résiduelle à partir de l instant T de la mesure. Sur un ouvrage présentant un défaut identifié On pourra déterminer l impact du défaut sur la pérennité de l ouvrage, et préciser la dangerosité du défaut au regard de la durée de vie résiduelle de l ouvrage. 8
Novembre 2015 7 - CONCLUSION La méthode EVE a fait ses preuves dans l analyse des structures depuis plus de 15 ans. Aujourd hui, elle trouve une application dans l examen des structures fixes de transports par câble. Elle permet : > d identifier des défauts invisibles par les méthodes classiques que sont les contrôles par magnétoscopie et les contrôles d épaisseur par ultra-sons, > sur la base des relevés sur le terrain, de caractériser la durée de vie résiduelle d un ouvrage avec ou sans défauts, et donc de déterminer sa dangerosité au regard de la réglementation des remontées mécaniques. Au regard des évènements récents (cf. télécabine de Champagny en 2014) ou un pylône, pourtant régulièrement contrôlé dans le cadre de son suivi réglementaire, a présenté lors de son démontage de graves défauts de construction, la méthode EVE permettra de lever bon nombre d inquiétudes sur des ouvrages considéré ou potentiellement douteux. Elle s adresse : > aux exploitants de remontées mécaniques qui exploitent des installations de plus en plus anciennes et sollicitées dans des conditions évolutives par rapport à leur construction, et qui souhaitent avoir une expertise sur l endommagement et la durée de vie résiduelle de leur installation, > aux exploitants de remontées mécaniques qui doivent, sur la base de calculs théoriques (cf. COREM) remplacer régulièrement à coutes échéances (5, 6 ou 10 ans) des ouvrages qui ne présentent finalement pas d endommagement caractérisés, et qui pourraient rester en service dès lors que sont établis, avec fiabilité sur la base de données réelles mesurées in situ et non théoriques, la réalité de leur endommagement et leur durée de vie résiduelle, > aux autorités de contrôle qui ont ainsi des données claires qui leur permettent de statuer avec sérénité sur le maintien ou non en exploitation des installations concernées, > aux constructeurs et exploitants qui peuvent, sur la base d un état initial réalisé à la mise en exploitation d une installation, suivre dans le temps son évolution. 9
Application de la méthode EVE à la détection d anomalies Contrôle CND classique (magnétoscopie U.S) Méthode EVE Contrôle uniquement des structures physiquement accessibles Contrôle uniquement localisé (pas de vérification de la totalité des structures) Contrôle global de la structure Pas de possibilité de contrôler l intérieur des structures Contrôle uniquement de surface (ex : soudure non traversante indétectable) 10
Novembre 2015 Application de la méthode EVE à la détermination de la durée de vie d une structure Calcul en fatigue selon COREM Méthode EVE Basé uniquement sur une modélisation théorique Modélisation basée sur une méthode observationnelle Pas de possibilité de suivi du vieillissement ou de l endommagement accidentel de la structure dans le temps Suivi du vieillissement ou de l endommagement accidentel de la structure dans le temps Pas de possibilité de vérifier la réalité de la durée de vie vis-à-vis du calcul théorique initial Vérification de la réalité de la durée de vie vis-à-vis du calcul théorique initial 11
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