A fractal approach for damage detection in concrete and masonry structures by the acoustic emission technique Une approche fractale pour la détection de dommages aux structures de béton et de maçonnerie par les techniques d’émission acoustique

• Auteur :

  CARPINTERI A., LACIDOGNA G., PUGNO N.

• Auteur moral :

• Année de parution :

  2004

• Résumé :

  La contribution des méthodes de recherche non destructives et instrumentales est actuellement mise à profi t pour mesurer et vérifi er l’évolution de certains phénomènes structuraux défavorables, tels que le dommage et les fi ssures, et pour prédire leurs développements ultérieurs. Le choix de la technique pour contrôler et surveiller les structures en béton armé et en maçonnerie est strictement corrélé avec le type de structure à analyser et avec les données à extraire [1]. Parmi ces méthodes, la méthodologie non destructive basée sur l’émission acoustique (AE) s’avère très effi cace [2 - 5]. Au moyen de la technique d’AE, nous avons analysé [6] l’évolution des dommages dans deux piliers soutenant un viaduc le long d’une autoroute italienne construite dans les années 50 (fi gure 1). Le procédé de surveillance consiste à enregistrer les signaux d’AE résultant des phénomènes de fi ssure se produisant dans les deux piliers, désignés sous le nom de P1 et de P2 (fi gure 1). Un avantage évident apporté par cette méthode est qu’elle rend possible de surveiller l’évolution des dommages, même si les fi ssures ne sont pas apparentes, ou sont largement réparties sur la surface d’un élément de structure. Les capteurs, en fait, peuvent détecter des défauts ou des anomalies dans un rayon de 10 m du point d’application [4]. Les ondes élastiques produites pendant le processus de fi ssure sont transmises avec une atténuation extrêmement faible dans une structure constituée par un matériau élastique et de forme élancée, telle qu’une colonne de béton. Ces ondes peuvent être détectées par les capteurs à une fréquence d’environ 50 kHz, c’est-à-dire à la plus basse fréquence perçue par les sondes, jusqu’à une distance d’approximativement 10 m de la zone de génération du signal. Cette technique de surveillance originale rend possible d’estimer la quantité d’énergie libérée pendant le processus de rupture, et d’obtenir de l’information sur la criticité du processus en cours. L’énergie détectée par AE est strictement reliée à celle dissipée par la structure surveillée. L’énergie dissipée pendant la formation de fi ssures dans les structures constituée de matériaux quasi-fragiles joue un rôle fondamental dans le comportement de ces structures durant toute leur vie. On observe clairement des effets de forte ampleur sur la densité d’énergie dissipée durant la fragmentation. Récemment, un processus de dissipation d’énergie multi-échelle a été montré comme ayant lieu dans la fragmentation, d’un point de vue théorique et fractal [7, 8, 9]. Fondée sur l’hypothèse de Griffi th d’une dissipation locale d’énergie proportionnelle à la superfi cie de fi ssure nouvellement créée, la théorie fractale montre que l’énergie sera globalement dissipée dans un domaine fractal compris entreune surface et un volume euclidiens. Conformément aux concepts fractals, une théorie ad-hoc est ici employée, pour détecter et surveiller des structures de béton et de maçonnerie au moyen de la technique d’AE. Cette théorie fractale originale tient compte du caractère multi-échelle de la dissipation d’énergie et de ses effets de grande ampleur. Ceci permet d’introduire un paramètre énergétique de dommages utile pour une évaluation des structures basée sur la corrélation entre l’activité d’AE dans une structure et l’activité correspondante enregistrée sur un petit échantillon extrait de la structure et testé jusqu’à sa défaillance [10]. Enfi n, en appliquant des critères fractals et d’AE, la sûreté des structures subissant des processus de dommage et de dégradation peut être effi cacement évaluée in situ.

• ISBN :

• Thématique(s) :

  Bâtiments et constructions, Équipements, technologies et recherche

• Type de contenu :

  Article scientifique

• Mot(s) clé(s) :

• Langue :

  Anglais

• Disponible en prêt au CidB :

  Oui

• Réf. CidB :

  78/10458

• Lien de téléchargement :

  https://www.bruit.fr/revues/78_10458.PDF