Les structures des immeubles, de ponts, barrages, monuments historiques, ou tunnels peuvent être affaiblies à cause de séismes, de glissements de terrain, de corrosion des armatures en acier, ou de défauts de construction résultant de techniques anciennes. Si ces structures s’effondrent, on s’en doute, les conséquences sont gravissimes. Or ces désastres pourraient être évités si l’on intégrait, dès la construction, des capteurs susceptibles de détecter précocement les désordres. Un défi que relèvent les chercheurs du projet Genesi (2 millions dx’euros, 7 partenaires), financé par l’UE, à qui vise à concevoir un réseau de capteurs sans fil pour surveiller l’état des structures.
« Les capteurs doivent fonctionner pendant toute la durée de vie de la structure, donc des dizaines voire des centaines d’année, explique le professeur Chiara Petrioli de la Sapienza Università de Rome, coordinateur du projet. Il s’agissait là du plus gros défi technique. Mais nous avons aussi constaté que l’installation des réseaux de détecteurs pendant les travaux de construction permettait de protéger les ouvriers et au besoin de modifier la conception. » Contrairement aux systèmes existants, les réseaux de capteurs de Genesi sont économiques en termes de déploiement et d’entretien car ils ne sont pas intrusifs. Ils disposent de leur propre alimentation et continuent de fonctionner en cas de panne du réseau électrique, par exemple après un tremblement de terre. Ils conviennent aussi aux régions reculées qui ne sont pas reliées au réseau. Le système a été validé dans le cadre de deux sites de construction, la nouvelle ligne B1 du métro de Rome et le pont de la Poya à Fribourg en Suisse.
Métro de Rome. Dans le cas du métro de Rome, l’équipe a mis en place directement derrière le tunnelier des segments en béton qui offrent le revêtement final du tunnel. Ces segments sont équipés des capteurs Genesi qui mesurent en temps réel des variables comme la pression, la température et les déformations. Les données issues des capteurs ont été transmises via les réseaux 3G et Internet à l’aide de protocoles propriétaires à faible consommation, vers un panneau de contrôle et d’alerte supervisé par des ingénieurs et des géologues travaillant sur le projet. Ils ont ainsi pu vérifier que le forage préservait avant tout la sécurité des ouvriers et des futurs usagers du métro. Ce réseau est plus simple, plus rapide et plus économique à installer et à maintenir que les systèmes classiques de capteurs câblés. Dans la perspective d’une surveillance économique et de longue durée du tunnel en service, il est en partie alimenté par des micro-turbines actionnées par le déplacement d’air des trains qui passent.
Pont en Suisse. Dans le cas de la construction du pont en Suisse, environ 25 capteurs ont mesuré des variables telles que la traction sur les pylônes, le déplacement des supports, le vent, la température et l’humidité. « Le réseau de capteurs s’est avéré très utile, car la conception, la planification et la construction s’accompagnent toujours de nombreuses incertitudes, analyse Holger Wörsching, un ingénieur de la société suisse Solexperts AG spécialisée dans les procédés et les instruments de mesure et partenaire du projet Genesi. Lorsque le tablier du pont a été soulevé pour relier les deux extrémités, nous avons été informés des déformations et des courbures. Ce qui nous a permis de vérifier que les charges étaient correctes. »
Solexperts envisage de nombreuses autres utilisations pour cette technologie et la déploie actuellement dans un tunnel d’accès à une centrale hydraulique à Innertkirchen ainsi que sur une voie ferrée des Alpes soumise à des risques de glissements de terrain. De son côté, la société Wsense, une entreprise dérivée du projet Genesi, emploie six personnes et étudie l’installation d’une version miniaturisée du système Genesi pour surveiller les nombreux sites historiques en Italie. Qui plus est, elle vient aussi en aide au ministère italien du délégué au Patrimoine avec une application tracer le transport des œuvres d’arts d’un musée à un autre.
Erick Haehnsen
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