FR2865805A1

FR2865805A1 - Edifice unit e.g. cable, monitoring device, has sensors placed on wave guide that is placed along edifice unit, where sensors and waveguide are Wiedemann magnetostriction sensors and waveguide

Info

Publication number: FR2865805A1
Application number: FR0450167A
Authority: FR
Inventors: Laurent Butin; Philippe Henninot
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-05

Abstract

The device has sensors (3) placed on a wave guide (7) that is placed along an edifice unit (1) e.g. cable. The waveguide is connected to a computer (5). The sensors and the waveguide are Wiedemann magnetostriction sensors and waveguide. The sensors are connected to strands (12) of the edifice unit through modules (30) for measuring longitudinal displacements of the edifice unit.

Description

La présente invention concerne un dispositif de contrôle et deThe present invention relates to a device for controlling and

surveillance d'éléments d'édifices et en particulier des dispositifs soumis à des précontraintes ou des tensions, dispositifs utilisés notamment sur des ouvrages d'art, comme par exemple des tirants monitoring building elements and in particular devices subjected to prestressing or tension, devices used in particular on structures, such as tie rods

s permanents ou des câbles d'ouvrages suspendus comme des ponts, des poutres ou des pieux ou des tours. s permanent or cables of suspended works such as bridges, beams or piles or towers.

Depuis plus d'une cinquantaine d'années le milieu du bâtiment fait très largement appel aux techniques de précontrainte, tant en construction d'ouvrages suspendus et haubanés qu'en béton Io précontraint. Ces techniques de construction concernent aussi bien les ponts, les bâtiments, mais aussi les enceintes de protection de l'industrie nucléaire. La plupart des ponts du réseau des routes nationales et principales et une grande partie des ponts du réseau ferroviaire ont été construits en béton précontraint et dans la majorité des cas en précontrainte avec adhérence. Ces constructions peuvent être réalisées à partir d'éléments métalliques tels que des poutres métalliques (des IP par exemple) ou des pieux métalliques ou des barres ou des câbles. For more than fifty years the building industry has made extensive use of prestressing techniques, both in the construction of suspended structures and guyed Io prestressed concrete. These construction techniques concern not only bridges, buildings, but also the protective enclosures of the nuclear industry. Most of the national and main road network bridges and a large part of the railway network bridges were built of prestressed concrete and in most cases of prestressed with adhesion. These constructions can be made from metal elements such as metal beams (IP for example) or metal piles or bars or cables.

Bien que le concept proposé dans ce rapport s'adapte à ces différents cas, les cibles premières sont pour le contrôle de tirants d'ancrage, de pieux, les parois ancrées, les revêtements de tunnels et leurs ancrages. Les cibles secondaires sont les tabliers de ponts, les cheminées, charpentes, murs, les poutres, poutrelles, mats, berceaux, suspentes, haubans, tirants, câbles, pieux, les parois ancrées, les revêtements de bâtiments et de tunnels et leurs ancrages. Ces éléments d'édifices sont préfabriqués ou non, et sont en brique, parpaings, béton, bois, acier, composite ou verre. Although the concept proposed in this report adapts to these different cases, the primary targets are for control of anchors, piles, anchored walls, tunnel linings and their anchors. Secondary targets are bridge decks, chimneys, frames, walls, beams, joists, mats, cradles, hangers, guy wires, tie rods, cables, piles, anchored walls, building and tunnel linings and their anchors. These elements of buildings are prefabricated or not, and are made of brick, blocks, concrete, wood, steel, composite or glass.

Le bon état de ces éléments de structure est vital pour la pérennité de ces ouvrages puisqu'ils contribuent à leur équilibre global. The good condition of these structural elements is vital for the durability of these structures since they contribute to their overall equilibrium.

En ce qui concerne les ouvrages réalisés avec des structures en béton précontraint, la nécessité d'assurer des installations pérennes et donc de les contrôler est renforcée par le fait que ces structures continuent à se déformer dans le temps au-delà de la période normalement attribuée aux effets différés telle que le fluage, le retrait ou la relaxation (ces comportements non stabilisés peuvent être attribués aux déformations irréversibles sous actions cycliques comme les variations de température, les trafics des poids lourds, les mouvements de terrain, les infiltrations d'eau, le vieillissement de structures, etc...). Ces différents effets ont des influences non négligeables sur les déformations des structures à long terme et donc o potentiellement sur leur intégrité. A plus court terme, on note que le type de structure, mais également le mode de fabrication a une influence sur les déformations. Certaines structures partiellement précontraintes peuvent accepter des fissures sous charges permanentes, mais à condition de contrôler leur évolution. Dans de nombreux cas, la tenue des éléments est déterminante pour la sécurité structurale, pour l'aptitude au service et pour la durabilité d'ouvrages. II a été constaté que des dégradations plus ou moins graves dues par exemple à la corrosion sont apparues suite à la détérioration des éléments de fixation des structure ou des éléments de précontrainte. With regard to structures made with prestressed concrete structures, the need to ensure perennial installations and thus to control them is reinforced by the fact that these structures continue to deform in time beyond the period normally assigned. delayed effects such as creep, withdrawal or relaxation (these unstabilized behaviors can be attributed to irreversible deformations under cyclic actions such as temperature variations, heavy truck traffic, ground movements, water infiltration, the aging of structures, etc ...). These different effects have significant influences on long-term structure deformations and therefore potentially on their integrity. In the shorter term, we note that the type of structure, but also the method of manufacture has an influence on the deformations. Some partially prestressed structures can accept cracks under permanent loads, but only if they control their evolution. In many cases, the holding of the elements is decisive for the structural safety, the serviceability and the durability of structures. It has been found that more or less serious damage due for example to corrosion has occurred following the deterioration of the fastening elements of the structure or the prestressing elements.

La plupart des constructeurs et des utilisateurs souhaitent donc que l'état des éléments d'édifices, des câbles ou des éléments métalliques soit régulièrement contrôlé afin de juger de la sécurité des structures et de juger du bon dimensionnement, de la nécessité de renforcement ou de destruction de l'ouvrage. Most builders and users therefore want the condition of building elements, cables or metal elements to be regularly checked in order to judge the safety of the structures and to judge the proper sizing, the need for reinforcement or destruction of the work.

Cependant, la connaissance de l'état et des déformations à long terme et à court terme des ouvrages est importante et difficile à appréhender. Il est en particulier difficile de savoir s'il y a corrosion, endommagement, s'il y a des ruptures, des glissements, de connaître les tensions résiduelles, l'état de fissurations, de savoir si les structures ont été correctement dimensionnées. Des mesures de déformation des parois, des murs, des câbles, des poutres ou des éléments métalliques fournissent donc de précieuses informations sur l'état des édifices et de leurs structures. However, knowledge of the state and long-term and short-term deformations of the structures is important and difficult to grasp. It is particularly difficult to know if there is corrosion, damage, if there are breaks, slips, to know the residual tensions, the state of cracks, to know if the structures were correctly dimensioned. Deformation measurements of walls, walls, cables, beams or metal elements thus provide valuable information on the state of buildings and their structures.

Dans le cas des structures de précontrainte, la nature de la structure a une influence directe sur la difficulté du contrôle: les câbles nus tels que ceux utilisés sur les suspentes ou les haubans sont plus faciles d'accès que les câbles sous gaines comme les haubans sous gaines ou les câbles à précontrainte extérieure. Ces derniers sont également plus faciles d'accès que les câbles intérieurs comme les câbles à précontrainte coulés ou moulés, les tirants ou les câbles nus o au seul droit des ancrages. Ces câbles intérieurs sont utilisés dans les bétons précontraints qui servent dans tous les domaines du bâtiment: les ponts, les viaducs, les barrages, les bâtiments d'habitation ou du génie civil, les poutrelles, les poteaux, les traverses, les cheminées, mats, berceaux, murs, composantes de tunnels, pieux, parois ancrées, haubans, tabliers, etc... In the case of prestressing structures, the nature of the structure has a direct influence on the difficulty of the control: the bare cables such as those used on the lines or shrouds are easier to access than the cables in sheaths such as the stays ducts or cables with external prestressing. They are also easier to access than inner cables such as cast or molded prestressing cables, tie-rods or bare cables, or the anchors alone. These internal cables are used in prestressed concretes which are used in all areas of the building: bridges, viaducts, dams, residential buildings or civil engineering, beams, poles, sleepers, chimneys, mats , cradles, walls, tunnel components, piles, anchored walls, shrouds, aprons, etc ...

Pour les tirants d'ancrage utilisés couramment dans le génie civil ou pour stabiliser les masses rocheuses, la résistance et les déformations sont induits par les déplacements dos câbles, le glissement de l'ancrage, des glissements de terrain, la diminution des propriétés mécaniques des composants du tirant... La partie basse est ancrée dans le terrain via un béton injecté. Cette partie constitue un des points privilégiés pour le contrôle. For anchor bolts commonly used in civil engineering or for stabilizing rock masses, resistance and deformations are induced by the movements of cables, the sliding of the anchor, landslides, the reduction of the mechanical properties of pulling components ... The lower part is anchored in the ground via injected concrete. This part is one of the privileged points for control.

Le besoin d'équipement pour l'évaluation de l'état de ces structures est donc réel. Dans le cas des tirants, la difficulté principale réside dans la compréhension des mécanismes qui mettent en jeu un nombre élevé de variables: résistance de la roche, résistance de l'acier, dimensionnement et positionnement des boulons, caractéristiques du coulis d'injection, l'angle de frottement, la dilatation le long des joints rocheux, l'angle entre le joint et le renfoncement, la tenue du tirant. The need for equipment to evaluate the state of these structures is therefore real. In the case of tie rods, the main difficulty lies in understanding the mechanisms that involve a large number of variables: rock resistance, steel strength, sizing and positioning of bolts, characteristics of the grout, angle of friction, expansion along the rock joints, the angle between the joint and the recess, the holding of the tie rod.

Toute mesure de déformation sur la structure même fournirait une estimation de sa tenue et permettrait une optimisation de la mise en oeuvre technique, particulièrement au niveau du dimensionnement des éléments constitutifs de l'édifice. Il permettrait en outre de qualifier les endommagements, de définir les besoins de réparation ou de valider la conception en définissant par exemple le nombre de tirants nécessaires à la structure, leurs longueurs,... Ces mesures de déformation, effectuées à des intervalles de temps régulier, peuvent permettre d'évaluer les modifications subies par les structures et par les éléments de précontrainte. Any measure of deformation on the structure itself would provide an estimate of its behavior and would allow an optimization of the technical implementation, particularly in the dimensioning of the constituent elements of the building. It would also make it possible to qualify the damages, to define the repair needs or to validate the design by defining for example the number of tie rods required for the structure, their lengths, etc. These deformation measurements, carried out at intervals of time regular, can be used to evaluate changes in structures and prestressing elements.

La législation impose de plus en plus de normes afin d'améliorer la qualité des structures et des édifices afin de limiter leur fissuration iu (normes ayant trait à la prévention du risque sismique par exemple). Les constructions sont calculées avec des coefficients de sécurité important, difficiles à évaluer sur site et qui peuvent justifier des estimations quantitatives et qualitatives. La mise en place d'un outil de mesure capable de suivre les déformations sous charge et de qualifier leur résistance en déformation statique et/ou dynamique apparaît comme un dispositif répondant à cette demande. Legislation is imposing more and more standards to improve the quality of structures and buildings in order to limit their cracking iu (standards relating to the prevention of seismic risk for example). The constructions are calculated with important safety factors, difficult to evaluate on site and which can justify quantitative and qualitative estimates. The implementation of a measuring tool capable of following the deformations under load and qualifying their resistance in static and / or dynamic deformation appears as a device responding to this request.

Dans le cas des tirants pris pour exemple, certaines normes imposent un contrôle avant la mise en oeuvre et un contrôle annuel. Or, il n'existe aujourd'hui que très peu de méthodes actuellement utilisables. L'isolation électrique et l'état de corrosion sont classiquement vérifié de façon non destructive par des mesures de résistance électrique. Cependant les fabricants proposent maintenant des dispositifs de précontrainte avec une protection anti-corrosion améliorée utilisant des gaines en matière synthétique et des câbles isolés électriquement, ce qui limite beaucoup l'utilisation de la méthode par résistivité électrique. In the case of tie rods taken as an example, some standards require a check before implementation and an annual check. However, today there are very few currently usable methods. The electrical insulation and the state of corrosion are conventionally verified non-destructively by electrical resistance measurements. However, manufacturers now offer prestressing devices with improved corrosion protection using synthetic sheaths and electrically insulated cables, which greatly limits the use of the electrical resistivity method.

Pour le contrôle des éléments d'édifices, on se heurte à un certain nombre do difficultés: - l'intégration de cet équipement sur des structures existantes, - la robustesse de l'équipement qui doit pouvoir être utilisé dans des environnements très divers, la facilité d'installation et de manipulation de l'équipement, - la précision des mesures sur de grandes amplitudes de déplacements, - le contrôle à la fois en statique et en dynamique, une tenue importante dans le temps sans nécessité de 5 maintenance. For the control of building elements, there are a number of difficulties: - the integration of this equipment on existing structures, - the robustness of the equipment which must be able to be used in very diverse environments, the ease of installation and manipulation of the equipment, the accuracy of the measurements over large ranges of displacements, the control both in static and in dynamics, a significant holding over time without the need for maintenance.

L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif de surveillance à la fois simple, peu coûteux, fiable, pérenne et d'usage aisé tout en ne nécessitant pas la destruction de l'ouvrage. Le dispositif selon l'invention est, pour les structures internes, mis en place lors de leur construction. Il peut être adapté sur de très nombreuses structures externes et câbles isolés électriquement ainsi que les éléments de construction métalliques, béton, brique, parpaing, bois, composite, verre. The object of the present invention is to provide a monitoring device that is simple, inexpensive, reliable, durable and easy to use while not requiring the destruction of the structure. The device according to the invention is, for the internal structures, set up during their construction. It can be adapted to a large number of external structures and electrically insulated cables as well as metal, concrete, brick, cinderblock, wood, composite and glass building elements.

Le dispositif de surveillance d'un élément d'édifice selon l'invention est composé d'au moins un capteur associé à au moins un guide, et il est caractérisé en ce que l'ensemble constitué du capteur et du guide utilise la magnétostriction Wiedemann. L'élément d'édifice peut être sous tension mécanique. Le capteur mesure les déplacements de la structure en un point particulier de celle-ci. Le guide est relié à un appareil d'acquisition de données. Dans ce dispositif de surveillance, le capteur mesure des déplacements longitudinaux le long du guide. The monitoring device of a building element according to the invention is composed of at least one sensor associated with at least one guide, and it is characterized in that the assembly consisting of the sensor and the guide uses the Wiedemann magnetostriction. . The building element may be under mechanical tension. The sensor measures the movements of the structure at a particular point thereof. The guide is connected to a data acquisition device. In this monitoring device, the sensor measures longitudinal displacements along the guide.

Le système de mesure repose sur l'utilisation du principe connu de la magnétostriction Wiedemann. Cette méthode selon l'invention, assure un relevé des déplacements induits dans la structure de façon reproductible et de haute précision. Dans la technologie de la magnétostriction Wiedemann, le coeur du système est un élément de mesure, par exemple, ferromagnétique qui se comporte comme un guide d'ondes acoustiques. Ce guide d'onde est indépendant de la structure dont on souhaite évaluer les déplacements ou les contraintes. The measurement system is based on the use of the known principle of Wiedemann magnetostriction. This method according to the invention ensures a survey of the induced displacements in the structure reproducibly and with high precision. In the Wiedemann magnetostriction technology, the core of the system is a measuring element, for example, ferromagnetic which behaves like an acoustic waveguide. This waveguide is independent of the structure whose displacements or constraints are to be evaluated.

Un module de mesure de position et de déplacement mobile et sans contact avec le guide (le capteur de position pouvant être par exemple un aimant) génère un champ magnétique par exemple longitudinal dans le guide d'ondes. Si une impulsion de courant passe dans le guide d'ondes, un second champ magnétique, par exemple radial autour du guide, est généré. La rencontre de ces deux champs magnétiques déclenche une impulsion par exemple de torsion ou de flexion... Cette onde acoustique se propage à une vitesse ultrasonore constante depuis son point de formation, à l'emplacement de mesure (emplacement du capteur), jusqu'aux extrémités du guide (emplacement du récepteur). Cette impulsion acoustique est alors transformée en impulsion électrique dans un boîtier qui sert également de connexion de données. A position measuring module and movable moving and without contact with the guide (the position sensor may be for example a magnet) generates a magnetic field, for example longitudinal in the waveguide. If a current pulse passes through the waveguide, a second magnetic field, for example radial around the guide, is generated. The meeting of these two magnetic fields triggers a pulse for example of torsion or bending ... This acoustic wave propagates at a constant ultrasonic speed from its training point, to the measurement location (location of the sensor), until at the ends of the guide (receiver location). This acoustic pulse is then transformed into an electrical pulse in a housing that also serves as a data connection.

in Les données sont transmises via un faisceau à un endroit accessible pour le terminal (ordinateur ou module de mesure). Le capteur est sans usure possible lié au frottement de pièces mécaniques, et non perturbateur de la mesure à effectuer. La célérité de l'onde mécanique est insensible aux agents extérieurs (température, poussières, secousses) dans une gamme de valeurs très étendue et fortement adaptée aux besoins en génie civil. Ces capteurs présentent donc une grande immunité aux perturbations, y compris électromagnétiques. in The data is transmitted via a beam to an accessible location for the terminal (computer or measurement module). The sensor is wear-free due to the friction of mechanical parts, and non-disruptive of the measurement to be made. The speed of the mechanical wave is insensitive to external agents (temperature, dust, shaking) in a wide range of values and highly adapted to the needs of civil engineering. These sensors thus have a high immunity to disturbances, including electromagnetic disturbances.

Ces capteurs permettent en outre des mesures de déplacement et de vitesse, ce qui les rend aptes à des mesures statiques et dynamiques. Sur la base de la technologie de capteurs actuels, la réalisation de mesures en dynamique s'effectue avec des fréquences supérieurs à 200Hz pour un capteur de 10m, 1000Hz pour un capteur de longueur supérieure à 3m, et 4kHz pour une étendue de mesure inférieure à 500mm. These sensors also allow measurements of displacement and speed, which makes them suitable for static and dynamic measurements. On the basis of the current sensor technology, dynamic measurements are carried out with frequencies higher than 200Hz for a 10m sensor, 1000Hz for a sensor longer than 3m, and 4kHz for a measurement range less than 500mm.

Notons que pour ces mesures, il faut tenir compte des vitesses actuelles de transmission des données, qui sont de l'ordre de 400kBd pour un câble de 50m, 100 kBd pour un câble de 400m; mais les progrès en ces domaines vont sans cesse croissant. Note that for these measurements, it is necessary to take into account the current data transmission speeds, which are of the order of 400 kBd for a 50m cable, 100 kBd for a 400m cable; but progress in these areas is steadily increasing.

Le capteur et le guide permettent des mesures de déplacements 30 longitudinaux relativement à la direction de l'axe du guide lors du déplacement du capteur. On mesure ainsi des déplacements longitudinaux de l'élément d'édifice (à partir desquels on peut calculer des contraintes). Néanmoins, l'utilisation de bagues permet de façon connue un transfert de quantité de mouvement d'un déplacement radial à un déplacement axial. De même, on peut de façon connue extraire des informations de déplacements longitudinaux à partir de déplacements de type flexion, rotation, cisaillement, traction, compression, de l'élément d'édifice. The sensor and the guide allow measurements of longitudinal displacements relative to the direction of the axis of the guide during the displacement of the sensor. Longitudinal displacements of the building element (from which we can calculate constraints) are measured. Nevertheless, the use of rings makes it possible, in a known manner, to transfer momentum from a radial displacement to an axial displacement. Similarly, it is possible in known manner to extract information from longitudinal displacements from flexion, rotation, shear, traction, compression displacements of the building element.

Selon une première variante, l'élément d'édifice est un câble. According to a first variant, the building element is a cable.

Selon une deuxième variante, l'élément d'édifice est une structure lo métallique, telle qu'un IPN, un IP, un tablier, une charpente, un berceaux, une structure de tunnel, un mat, un renfort, une armature de pieux, une armature de paroi, ... According to a second variant, the building element is a metal structure, such as an IPN, an IP, an apron, a framework, a cradle, a tunnel structure, a mat, a reinforcement, a pile reinforcement , a wall frame, ...

Selon une troisième variante, l'élément d'édifice est constitué de matériaux de construction. L'élément d'édufice est tel qu'un mur, une cheminée, un tunnel, une suspente, un tablier, un balcon, une terrasse, une charpente, une poutre, poutrelle, mat, berceau, hauban, tirant, paroi ancrée, ..., est réalisé en tout ou partie en brique, en béton, en ciment, en plâtre, en parpaing, en bois, en métal, en composite, en verre, en pierre. According to a third variant, the building element consists of building materials. The element of edufice is such that a wall, a chimney, a tunnel, a suspension, an apron, a balcony, a terrace, a framework, a beam, joists, mat, cradle, stay, pulling, wall anchored, ..., is made entirely or partly of brick, concrete, cement, plaster, cinder block, wood, metal, composite, glass, stone.

Selon une caractéristique particulière, le capteur est rendu solidaire de l'élément de d'édifice. Cet élément peut être sous tension mécanique comme dans le cas d'un tirant, en compression mécanique comme pour un pieux, un tablier, soumis à sa propre gravité tel que pour une paroi ancrée, ou en équilibre statique, quasi-statique comme dynamique. La mesure est ainsi localisée de façon précise en un point particulier de la structure: l'élément d'édifice sur lequel est fixé le capteur. Le capteur peut être vissé, cloué, clipsé, collé, riveté, soudé directement sur l'élément d'édifice ou sur une pièce intermédiaire elle même rendue solidaire de l'élément d'édifice, permettant ainsi des mesures sur des éléments d'édifices soumis à des contraintes de cisaillement, de flexion, de compression, de traction, de rotation. According to a particular characteristic, the sensor is secured to the building element. This element can be under mechanical tension as in the case of a tie rod, in mechanical compression as for a pile, an apron, subjected to its own gravity such as for an anchored wall, or in static equilibrium, quasi-static as dynamic. The measurement is thus located precisely at a particular point of the structure: the building element on which the sensor is fixed. The sensor can be screwed, nailed, clipped, glued, riveted, welded directly on the building element or on an intermediate piece itself secured to the building element, thus allowing measurements on building elements. subjected to shear, bending, compression, tensile and rotational stresses.

Selon une autre caractéristique particulière, le guide d'onde est disposé le long de la structure dont on mesure les déformations. Ceci s'applique pour des éléments d'édifices plans ou incurvés, et est amélioré par l'utilisation d'un guide pouvant être rigide ou flexible. According to another particular characteristic, the waveguide is arranged along the structure of which the deformations are measured. This applies to elements of flat or curved buildings, and is improved by the use of a guide that can be rigid or flexible.

Dans le cas des tirants, le guide d'onde est disposé à la place d'un toron du câble. Si le câble est constitué de plusieurs torons d'acier, on pourra ajouter ou remplacer un toron par le guide d'onde, le capteur sera ainsi totalement intégré au câble. In the case of tie rods, the waveguide is arranged in place of a cable strand. If the cable consists of several strands of steel, we can add or replace a strand by the waveguide, the sensor will be fully integrated into the cable.

Selon une caractéristique supplémentaire, le guide est soumis à o des élongations longitudinales inférieures ou égales à la précision de la mesure. La mesure est faite sans que le guide d'onde n'ait à subir de déformation, ni même d'élongation proportionnelle à la mesure; en effet, la mesure est faite d'après le déplacement du capteur le long du guide. Cette particularité permet d'avoir une précision de mesure inférieure ou égale à l'élongation subie par le guide durant la procédure de mesure. Un faible transfert de contrainte entre l'élément d'édifice et le guide assure une importante précision sur la mesure de déplacement (ou de contrainte) de l'élément d'édifice. Cette précision peut atteindre quelques microns actuellement pour une mesure à plusieurs mètres. According to an additional characteristic, the guide is subjected to longitudinal elongations less than or equal to the accuracy of the measurement. The measurement is made without the waveguide having to undergo deformation, or even elongation proportional to the measurement; indeed, the measurement is made from the displacement of the sensor along the guide. This particularity makes it possible to have a measuring accuracy less than or equal to the elongation experienced by the guide during the measurement procedure. A weak transfer of stress between the building element and the guide ensures an important precision on the measurement of displacement (or stress) of the building element. This precision can reach a few microns for a measurement at several meters.

Selon une autre caractéristique, plusieurs capteurs sont disposés sur le même guide. II est ainsi possible avec un seul guide de réaliser au moins une mesure de déplacement et de contrainte. Avec plusieurs capteurs, on effectue des mesures en différents points de l'édifice. According to another characteristic, several sensors are arranged on the same guide. It is thus possible with a single guide to perform at least one measurement of displacement and stress. With several sensors, measurements are made at different points in the building.

Selon une disposition particulière, il y a entre deux capteurs successifs une distance comprise entre quelques centimètres à quelques mètres. Suivant la longueur de l'élément à surveiller, on pourra disposer des points de mesures distants de moins de quelques centimètres à près de 10 mètres actuellement. According to a particular provision, there is between two successive sensors a distance of between a few centimeters to a few meters. Depending on the length of the element to be monitored, measurement points from less than a few centimeters to nearly 10 meters may be available.

Selon une caractéristique particulière, au moins un capteur fixe sert d'étalonnage. Le système est calibré initialement avec des performances définies et très stables dans les conditions d'utilisation rencontrées couramment dans la surveillance d'éléments d'édifices, cependant, afin de pouvoir certifier des mesures de position absolue (et/ou de corriger d'éventuelles élongations du guide), une telle référence qui demeure de façon invariante peut être disposée à une distance constante de l'extrémité du guide. Ce capteur est placé de préférence près de l'extrémité du guide pour augmenter la précision de la mesure. According to a particular characteristic, at least one fixed sensor serves as calibration. The system is calibrated initially with defined performance and very stable under the conditions of use commonly encountered in the surveillance of building elements, however, in order to be able to certify absolute position measurements (and / or correct any extension of the guide), such a reference which remains invariantly may be disposed at a constant distance from the end of the guide. This sensor is preferably placed near the end of the guide to increase the accuracy of the measurement.

Selon une autre caractéristique, le capteur a une dynamique de mesure de quelques microns à la longueur du guide. En d'autre terme, le même capteur peut fournir une information de localisation sans limite Io de déplacement autre que celui du à la longueur du guide ou du à une autre contrainte imposé au mouvement du capteur. Dans le cas du contrôle de tirants cité en exemple, les amplitudes de déplacement de chacun des capteurs ne sont limitées que par la forme du module lui servant de protection. En l'absence de ce module de protection, les amplitudes de déplacement ne sont limitées que par la longueur du guide. Ce module peut être décliné en forme et en taille selon le besoin et peut ne pas être nécessaire dans certaines applications comme certains câbles extérieurs, des structures métalliques ou tous autres exemples d'éléments d'édifices précités. According to another characteristic, the sensor has a measurement dynamic of a few microns to the length of the guide. In other words, the same sensor can provide location information without limit Io displacement other than that of the length of the guide or to another constraint imposed on the movement of the sensor. In the case of the control rods cited example, the displacement amplitudes of each of the sensors are limited only by the shape of the module serving as protection. In the absence of this protection module, the movement amplitudes are limited only by the length of the guide. This module can be declined in shape and size as needed and may not be necessary in certain applications such as some external cables, metal structures or any other example of building elements mentioned above.

Selon une autre variante, le capteur est couplé à au moins un capteur d'inclinaison. Ce qui permet de mesure les variations d'inclinaison de l'élément d'édifice et d'associer les informations ainsi mesurées pour évaluer d'autres paramètres tels que des données géotechniques ou structurelles. According to another variant, the sensor is coupled to at least one inclination sensor. This makes it possible to measure the inclination variations of the building element and to associate the information thus measured to evaluate other parameters such as geotechnical or structural data.

Selon une autre variante, le capteur est couplé à un thermomètre. On peut ainsi mesurer les variations de température et effectuer des analyses couplées entre déformation et température. Ces informations peuvent être utiles pour évaluer l'état de contrainte acceptable par la structure en lieu et place de l'élément de précontrainte, comme pour assurer et mesurer la résistance mécanique de la structure en cours de fabrication ou de son cycle de vie. According to another variant, the sensor is coupled to a thermometer. It is thus possible to measure temperature variations and to perform coupled analyzes between deformation and temperature. This information can be useful for evaluating the state of stress acceptable by the structure in place of the prestressing element, as for ensuring and measuring the mechanical strength of the structure during manufacture or its life cycle.

Selon une autre caractéristique, le boîtier de connexion est relié à l'appareil d'acquisition des données La liaison peut être assurée par un faisceau. Ce faisceau permet l'alimentation et le transfert des données vers un ordinateur ou un module de mesure dédié. Les données mesurées par le système composé du ou des capteurs, du guide et du boîtier de connexion de données sont transférées et stockées vers un terminal ou un PC. La connexion permet donc d'alimenter le système, de réceptionner les données de mesure, de valider si nécessaire le fonctionnement du système; et un logiciel dédié permet de relever les io informations de position des différents capteurs et de suivre l'évolution temporelle des mesures. Il permet d'effectuer des traitement des données, des analyses, des alarmes et de la visualisation. Le système permet d'effectuer des relevés périodiques ou continus, pour effectuer des mesures en statique ou en dynamique. According to another characteristic, the connection box is connected to the data acquisition apparatus The connection can be provided by a beam. This beam allows the supply and transfer of data to a computer or a dedicated measurement module. The data measured by the system composed of the one or more sensors, the guide and the data connection box are transferred and stored to a terminal or a PC. The connection thus makes it possible to feed the system, to receive the measurement data, to validate the operation of the system if necessary; and a dedicated software makes it possible to record the position information of the various sensors and to follow the temporal evolution of the measurements. It allows to perform data processing, analysis, alarms and visualization. The system allows periodic or continuous readings to be performed for static or dynamic measurements.

Selon une caractéristique particulière, la distance entre le boîtier de connexion et l'appareil d'acquisition de données va de quelques millimètres à plusieurs kilomètres. Ceci est rendu possible par l'utilisation de faisceaux électriques ou optique, ou de liens radio. According to a particular characteristic, the distance between the connection box and the data acquisition device ranges from a few millimeters to several kilometers. This is made possible by the use of electrical or optical beams, or radio links.

Selon une caractéristique particulière, plusieurs dispositifs sont 20 mis on réseau. On peut ainsi augmenter les zones de contrôle. According to a particular characteristic, several devices are networked. It is thus possible to increase the control zones.

Selon une autre caractéristique, le capteur est encapsulé dans un module indépendant. Ceci est particulièrement utile lorsque le capteur doit uniquement être dépendant des déformations induites par la structure ou le câble sur lequel il a été fixé (cas des structures coulées ou moulées tels les tirants dans du béton). Il est en outre protégé des contraintes extérieures auxquelles il pourrait être soumis, ce qui augmente sa durée de vie et garantie sa pérennité dans ces applications spécifiques. Ce module peut en outre servir à pré- positionner le capteur avant l'application d'un déplacement ou d'une su contrainte sur l'élément de structure. According to another characteristic, the sensor is encapsulated in an independent module. This is particularly useful when the sensor must only be dependent on the deformations induced by the structure or cable on which it was attached (in the case of cast or molded structures such as tie rods in concrete). It is also protected from external constraints to which it could be subjected, which increases its life and guarantees its durability in these specific applications. This module can further be used to pre-position the sensor prior to applying displacement or stress on the structural element.

Selon une caractéristique particulière, le module est rempli d'un liquide visqueux. Ce liquide peut être de la graisse ou tout autre liquide visqueux. Le rôle de ce liquide est entre autre d'éviter toute infiltration lors de l'intégration ou de l'utilisation, comme l'infiltration de béton dans le module lors du coulage de celui-ci dans la structure, ce qui pourrait entraîner de dégâts irréparables au capteur ou de rendre la mesure inutile. Ce module est particulièrement utile pour les éléments coulés. According to a particular characteristic, the module is filled with a viscous liquid. This liquid can be grease or any other viscous liquid. The role of this liquid is, among other things, to prevent any infiltration during integration or use, such as the infiltration of concrete into the module when pouring it into the structure, which could lead to damage. irreparable to the sensor or render the measurement unnecessary. This module is particularly useful for cast elements.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels: io - la figure 1 est une vue d'ouvrages types, - la figure 2 est une vue détaillée d'une poutre d'un mur de soutènement, - la figure 3 est une vue du dispositif selon l'invention dans son application de type tirant, - la figure 4 est une vue détaillée de la fixation du module sur un câble. The invention will be better understood on reading the following description given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a view of typical works, FIG. is a detailed view of a beam of a retaining wall, - Figure 3 is a view of the device according to the invention in its pulling type application, - Figure 4 is a detailed view of the attachment of the module on a cable.

Le dispositif peut être utilisé pour surveiller des câbles 1 intérieurs (cf. figure 1) utilisés dans des ouvrages d'art tel que des tunnels T ou des routes R ou des murs de soutènement M, il peut également être utilisé pour des câbles nus ou sous gaine (non représentés) . The device can be used to monitor indoor cables 1 (see Figure 1) used in structures such as tunnels T or R roads or retaining walls M, it can also be used for bare cables or sheathed (not shown).

Les câbles enterrés 1 représentés à la figure 2 sont accessibles par l'extérieur par leurs extrémités 10 ou est placé un boulon d'ancrage 11. Ils sont enchâssés partiellement ou totalement dans du béton. Le câble 1 est constitué de plusieurs torons 2. The buried cables 1 shown in Figure 2 are accessible from the outside by their ends 10 or is placed an anchor bolt 11. They are embedded partially or completely in concrete. The cable 1 consists of several strands 2.

Comme on peut le voir à la figure 3, le câble 1 composé de plusieurs torons 12 est équipé d'un dispositif selon l'invention constitué de capteurs 3 placés sur un guide d'onde 7 qui remplace un des torons 12 du câble 1. As can be seen in FIG. 3, the cable 1 composed of several strands 12 is equipped with a device according to the invention consisting of sensors 3 placed on a waveguide 7 which replaces one of the strands 12 of the cable 1.

Le guide d'onde 7 part du bout 13 du câble 1 où est disposé un boîtier de connexion 6, et est disposé le long du câble sur toute sa longueur. Le faisceau 4 part du boîtier 6 et retourne à l'extrémité 10. L'extrémité du faisceau 4 est reliée à un ordinateur 5 ou un réseau (non représenté) par un câble d'alimentation 50. Un connecteur (non représenté) permet de laisser le câble 50 connecté de façon permanente ou non avec le faisceau 4. The waveguide 7 extends from the end 13 of the cable 1, where a connection box 6 is arranged, and is arranged along the cable along its entire length. The beam 4 leaves the housing 6 and returns to the end 10. The end of the beam 4 is connected to a computer 5 or a network (not shown) by a power cable 50. A connector (not shown) allows leave the cable 50 permanently connected or not with the beam 4.

Le guide d'onde 7 est équipé de capteurs de position 3 disposés sur toute ou partie de sa longueur et plus ou moins espacés selon le o besoin. Ces capteurs 3 sont reliés à un des torons 12 du câble 1 par des modules 30 comme on peut le voir à la figure 4. The waveguide 7 is equipped with position sensors 3 arranged over all or part of its length and more or less spaced as required. These sensors 3 are connected to one of the strands 12 of the cable 1 by modules 30 as can be seen in FIG.

La figure 4 détaille la fixation du capteur 3 sur le toron 12. Le capteur de position 3 est encapsulé sur un module indépendant 30 constitué de deux coques 30a et 30b. Le module 30 permet de désolidariser chaque capteur de l'environnement ambiant: béton coulé ou autre. Chaque module 30 comprend un moyen de solidarisation 31 du capteur 3 au toron 12 dont on souhaite évaluer les déplacements. Ce moyen de solidarisation 31 est soit collé, soit soudé au toron 12, soit clipé ou serti, etc... Le capteur 3 est libre de se déplacer le long du guide d'onde 7. Un orifice 32 est prévu sur le module 30 afin de permettre l'introduction du liquide visqueux tel que de la graisse une fois ledit module 30 fermé. Figure 4 details the fixing of the sensor 3 on the strand 12. The position sensor 3 is encapsulated on an independent module 30 consisting of two shells 30a and 30b. The module 30 makes it possible to separate each sensor from the ambient environment: poured concrete or other. Each module 30 comprises a securing means 31 of the sensor 3 to the strand 12 whose displacement is to be evaluated. This securing means 31 is either glued or welded to the strand 12, or clipped or crimped, etc. The sensor 3 is free to move along the waveguide 7. An orifice 32 is provided on the module 30 to allow the introduction of the viscous liquid such as grease once said module 30 closed.

Le moyen de solidarisation 31 comprend une bague 31b sur laquelle il est posé. Cette bague 31b est rendu solidaire du toron 12 par collage, soudure, clipsage ou sertissage. Cette construction permet de s'affranchir des mouvements de rotation du toron observé lors de l'étirement de celui-ci, et donc de ne mesurer que les effets d'allongement induits. The securing means 31 comprises a ring 31b on which it is placed. This ring 31b is secured to the strand 12 by gluing, welding, clipping or crimping. This construction makes it possible to dispense with the rotational movements of the strand observed during the stretching thereof, and thus to measure only the elongation effects induced.

Nous allons maintenant décrire le mode de montage du capteur 3 30 sur le câble 1 ou le toron 12. We will now describe the mounting mode of the sensor 3 30 on the cable 1 or the strand 12.

Le capteur 3 est de forme semi-cylindrique creuse. On insère le capteur 3 sur le guide d'onde 7. Cette opération est répétée autant de fois qu'il faut pour disposer tous les capteurs 3 sur le guide d'onde 7 afin de disposer d'autant de points de mesure que l'on souhaite obtenir. The sensor 3 is of hollow semi-cylindrical shape. The sensor 3 is inserted on the waveguide 7. This operation is repeated as many times as is necessary to dispose all the sensors 3 on the waveguide 7 in order to have as many measurement points as the we want to get.

On ajuste les moyens de solidarisation 31 ou la bague 31b sur l'élément à contrôler: le toron 12. Sur ce toron 12, l'opération de fixation se fait par collage ou soudage ou tout autre moyen de fixation connu. Puis, on solidarise les capteurs 3 à l'aide des moyens de solidarisation 31. The fastening means 31 or the ring 31b are adjusted to the element to be tested: the strand 12. On this strand 12, the fixing operation is done by gluing or welding or any other known fastening means. Then, the sensors 3 are secured by means of the securing means 31.

io Le tout est ensuite enfermé dans des coques de protection 30a et 30b constituant un module 30. Ces coques 30a et 30b sont de forme complémentaire et contiennent l'ensemble à protéger, elles se clipent l'une avec l'autre afin d'assurer leur fermeture, mais tout autre moyen de fermeture peut être utilisé. De la graisse ou de tout autre liquide visqueux est injecté dans le module 30, via le trou 32. Le module 30 comprend un élément 31 disposé à l'intérieur des coques 30a et 30b entre des picots de positionnement qui permettent le bon positionnement du module 31 lors du montage des coques 30a et 30b et de garantir ainsi le bon fonctionnement du système en charge. Ces picots seront rompus lors des déplacements du module 30 sur le toron 12. The whole is then enclosed in protective shells 30a and 30b constituting a module 30. These shells 30a and 30b are of complementary shape and contain the assembly to be protected, they clip with each other to ensure their closure, but any other means of closure can be used. Grease or any other viscous liquid is injected into the module 30, via the hole 32. The module 30 comprises an element 31 disposed inside the shells 30a and 30b between positioning pins which allow the correct positioning of the module 31 when assembling the hulls 30a and 30b and thus ensure the proper operation of the system under load. These pins will be broken during the movements of the module 30 on the strand 12.

L'ensemble constitué du guide d'onde 7 et du capteur 3 est ensuite fixé au tirant ou du câble 1 à l'aide d'un ruban adhésif ou autre moyen de solidarisation, en prenant soin au faisceau d'alimentation 4. The assembly consisting of the waveguide 7 and the sensor 3 is then fixed to the tie rod or cable 1 with the aid of an adhesive tape or other securing means, taking care of the feed beam 4.

L'ensemble est ensuite disposé sur le site où on souhaite l'installer. Du béton peut éventuellement être coulé autour ou une gaine peut être disposée sur le câble 1. The set is then placed on the site where it is desired to install it. Concrete may possibly be poured around or a sheath may be arranged on the cable 1.

Les extrémités du faisceau 4 sont reliées à un ordinateur ou un module de mesure 5 de façon permanente ou avec un connecteur afin de relever les informations de déplacement dynamique ou de position. The ends of the beam 4 are connected to a computer or measuring module 5 permanently or with a connector in order to record the dynamic displacement or position information.

Un logiciel permet ensuite de relever les informations de position des différents capteurs de position 3 et de suivre leur évolution dans le temps. Software then makes it possible to record the position information of the various position sensors 3 and to follow their evolution over time.

Claims

1. Device for monitoring a building element (1) composed of at least one sensor (3) associated with at least one guide (7), characterized in that the assembly consisting of the sensor (3) and the guide (7) uses Wiedemann magnetostriction.

2. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the building element (1) is a cable.

3. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the building element (1) is a metal structure.

io

4. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the building element (1) consists of building materials.

5. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (3) is secured to the element 15 of the building (1).

6. Monitoring device according to claim 1, characterized in that the waveguide (7) is disposed along the building element (1) whose displacement is measured.

7. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the guide (7) is subjected to longitudinal elongations less than or equal to the accuracy of the measurement.

8. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensors (3) are arranged on the same guide (7).

9. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that there is between two successive sensors (3) a distance of between a few centimeters to a few meters.

10. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one fixed sensor (3) serves as a calibration.

11. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (3) has a measuring dynamic of a few microns to the length of the guide (7).

Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (3) is coupled to at least one inclination sensor.

13. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (3) is coupled to a thermometer.

Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the connection box (6) is connected to the data acquisition device (5).

15. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the connection box (6) and the data acquisition apparatus (5) ranges from a few millimeters to several kilometers.

16. Monitoring device according to claim 15, characterized in that several devices are networked.

17. Monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (3) is encapsulated in an independent module (30).

18. Monitoring device according to claim 8, characterized in that the module (30) is filled with a viscous liquid.