MAESTROS - Capteurs et gestion optimisés de structures existantes

Coordinateur : Franziska Schmidt

Partenaire : Mahdi Boukerdja, Université de Lille CRIStAL

Équipe : PERSI du Groupe Thématique : ToPSyS.

Dates : 2025-2029

Résumé :

Le béton étant le matériau de construction le plus utilisé dans le monde, le vieillissement des ouvrages en béton armé constitue un enjeu économique, sociologique et culturel majeur du 21e siècle. Le projet MAESTROS propose donc de mettre au point un outil de maintenance prédictive pour les structures en béton armé, par une approche multi-échelle et multidisciplinaire fondée sur une méthodologie d’instrumentation optimisée pour les structures en béton armé, et des indicateurs de santé structurelle.

Dans une première étape, diverses pathologies et leurs signes primaires seront analysés en laboratoire, sur des éprouvettes de béton spécifiques, et des méthodologies de suivi dédiées seront développées. Plusieurs instrumentations seront développées et/ou testées, par des méthodes physiques et par apprentissage, pour étudier chaque pathologie d’abord individuellement puis en combinaison.
Dans la seconde étape du projet, ces approches seront vérifiées et généralisées sur une maquette d’ouvrage d’art de 10 mètres de long, qui permettra d’introduire des endommagements structurels (appuis modifiés, tassement différentiel,...). Ces travaux en conditions contrôlées seront l’occasion de tester une surveillance du comportement global de l’ouvrage en intégrant la détection et l’identification des pathologies. Un jumeau numérique avec une implémentation de modèles de vieillissement sera testé sur ce cas simplifié.

La dernière étape se situe à l’échelle de l’ouvrage. Elle permettra d’implémenter cette nouvelle approche sur trois ouvrages réels, avec un traitement des données de surveillance en continu, en particulier en suivant les effets des conditions climatiques et du trafic. L’analyse des données sera assurée en développant des modèles par apprentissage, et en étudiant les anomalies. La théorie de la valeur de l’information permettra alors de déterminer les choix optimaux de maintenance prédictive intégrant le type de capteurs et leurs emplacements sur l’ouvrage.

Abstract :

As concrete is the most widely used construction material in the world, the aging of reinforced concrete structures is a major economic, sociological and cultural issue of the 21st century. The MAESTROS project therefore proposes to develop a predictive maintenance tool for reinforced concrete structures, using a multi-scale and multidisciplinary approach based on an instrumentation methodology optimized for reinforced concrete structures, and structural health indicators.

In a first tep, various pathologies and their primary signs will be analyzed in the laboratory, on specific concrete specimens, and dedicated monitoring methodologies will be developed. Several instrumentations will be developed and/or tested, by physical and learning methods, to study each pathology first individually and then in combination.

In the second stage of the project, these approaches will be verified and generalized on a 10-meter long model of a structure, which will allow the introduction of structural damages (modified supports, differential settlement,...). This work in controlled conditions will be the opportunity to test a monitoring of the global behavior of the structure by integrating the detection and identification of pathologies. A digital twin with an implementation of aging models will be tested on this simplified case.

The last step is at the scale of the structure. It will allow the implementation of this new approach on three real structures, with a continuous monitoring data processing, in paticular by following the effects of the climatic conditions and the traffic. Data analysis will be performed by developing learning models and studying anomalies. The theory of the value of information will then be used to determine the optimal predictive maintenance choices integrating the type of sensors and their locations on the structure. A guide for managers will be the outcome of the project.