Brevet FR2805612A1 — publié le 20010831

La présente invention concerne un procédé de controle non destructif de poteaux en bois. Elle se rapporte d'une manière générale au domaine de l'entretien et de la maintenance des réseaux aériens électriques et téléphoniques, a pour objet l'estimation de la résistance mécanique de poteaux en bois à partir test in situ non destructif réalisé par un pénétromètre spécifique en appliquant une analyse mathématique des valeurs mesurées. dehors des agglomérations, la distribution d'énergie électrique ainsi que les liaisons téléphoniques sont, encore pour une part importante, realisées au moyen de cables aériens dont les supports sont constitués pour une non négligeable, en particulier dans le cas des réseaux téléphoniques, par des poteaux en bois. titre indicatif, la société "FRANCE TÉLÉCOM" possède environ 18 millions de poteaux en bois servant au support de son réseau aérien. Ce parc de poteaux a une moyenne d'âge d'environ 20 La durée de vie d'un d'un poteau varie de 3 à 40 ans. "FRANCE TÉLÉCOM", compte tenu du vieillissement de son parc, devrait remplacer depuis plusieurs années environ 1 million poteaux par an. La réalité est bien en-dessous de ce seuil, ce qui signifie que vieillissement du parc s'accentue, ce qui entraîne un danger en particulier en cas d'ascension. De nombreux cas d'accidents interviennent chaque année comportant souvent des traumatisme assez graves. outre, lors d'intempéries importantes telles que tempêtes, cyclones, ouragans ou dépôt de givre important, les efforts s'exerçant sur les poteaux les moins résistants provoquent la rupture d'une proportion importante de ces derniers, nécessitant une remise en état très onéreuse du réseau. ce jour, "FRANCE TÉLÉCOM" fait procéder à différents types de contrôle des poteaux en bois de son parc en se basant sur un examen visuel, des tests utilisant coups de marteau sur toute la hauteur du poteau (pendant l'ascension), sondages consistant en perçages de 30 cm profondeur au niveau de l'encastrement (avec décapage au pied du poteau) effectués avec une tarière de 12 diamètre. fonction du type de contrôle et des résultats, sous-traitant préconise reforme ou une garantie comprise entre 1 et 7 ans. méthode de contrôle et de suivi qualité des sous-traitants de "FRANCE TÉLÉCOM" consiste à remplacer les poteaux désignés comme dangereux et à les découper eventuellement pour vérifier si raison de la réforme évoquée par le sous-traitant correcte. Cette méthode s'avère peu fiable et très onéreuse. effet, lors d'essais effectues récemment sur 100 poteaux, rompus pour déterminer force de rupture réelle, dont 85 avaient été déclassés après contrôle in situ, il apparu que 40 poteaux, soit presque la moitié, avaient été déclassés à tort. D'une façon générale, l'estimation de la résistance mécanique des bois peut se faire en utilisant différentes techniques non destructives dont la liste non exhaustive - Techniques laboratoire ou plate-forme d'essais utilisant par exemple les vibrations, les ultrasons ou les rayons X. - Techniques applicables in situ aux poteaux bois, et en particulier - l'écoute du son rendu par un coup de marteau ; cette méthode très approximative et subjective est soumise à de nombreux facteurs perturbateurs tels que la qualité de l'encastrement au sol ou la présence d'appuis latéraux (autres poteaux, haubans, etc) - pénétromètre à aiguille poussée ; cette technique nécessite un appareillage lourd ne prend en compte que les premiers centimètres extérieurs ; elle ne donne aucune indication sur la destruction éventuelle du bois ou la pourriture interne. Aucune technique actuelle ne permet de donner simultanément - l'estimation de la résistance mécanique des poteaux en bois - l'évaluation de leur structure interne. destructif poteaux n'utilisant que les caractéristiques visuelles et un nombre de sondages minimum du bois, tout en donnant des résultats très représentatifs l'état du poteau estimation réaliste de sa durée de vie. Cette méthode permet une estimation quantitative de la résistance mécanique à la rupture en considérant la totalité de la section du poteau. Elle permet en outre d'introduire des facteurs correctifs pour le calcul de la résistance mécanique tels que la nodosité, la destruction superficielle (délitage) et diverses anomalies, - d'évaluer simultanément la structure du bois, et en particulier la répartition des cernes, la destruction de certaines parties ou la pourriture, - de combiner la résistance mécanique calculée à partir des profils relevés au moyen du résistomètre avec les facteurs visuels de correction externe et les données de structure internes du bois pour fournir un diagnostic sur l'état général du poteau. L'intérêt de l'invention est de mettre à disposition des opérateurs un outil d'aide à la décision efficace et objectif, donnant une valeur chiffrée pour la résistance ultime de rupture et intégrant les éléments de dégradation externes et internes de façon parfaitement définie et reproductible. Le procédé selon l'invention consiste à déterminer la résistance d'un poteau par un test non destructif, in situ, en effectuant quelques sondages à faible hauteur au moyen d'un pénétromètre à foret tournant de petit diamètre ne provoquant pas d'affaiblissement sensible du poteau et permettant de tenir compte des caractéristiques du bois sur le diamètre entier, les résultas de ces sondages étant combinés avec des contrôles visuels prédéterminés des caractéristiques du poteau tels géométrie du poteau, nodosité, délitage, irrégularité, torsion, blessures d'épareuses ou pourriture visible, les paramètres ainsi déterminés étant introduits dans système informatique pourvu d'un logiciel spécifique permettant de décider de la réforme ou de la conservation du poteau. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: les figures 1 et 2 représentent un pénétromètre vu respectivement de côté et de dessus, des formes de réalisation de l'objet de l'invention: les figures 1 et 2 représentent un pénétromètre vu respectivement de côté et de dessus, les figures 3 et 4 montrent l'utilisation d'un pénétromètre pour déterminer la resistance du bois, la figure 5 représente un sondage au pied d'un poteau destiné à déceler la présence de pourriture et la figure 6 est un exemple de courbe obtenue par un pénétro- mètre. Le procédé de diagnostic du poteau 1 repose essentiellement sur l'utilisation d'un pénétromètre 2 à foret tournant 3 associé à une unité traitement informatique pouvant consister en un micro-ordinateur ou un système electronique intégrée. Le pénétromètre 2 sera avantageusement du type ' vitesse de pénétration imposée par l'appareil et à couple d'entraînement mesuré par torsio- mètre. La pénétration du foret tournant 3 et le couple d'entraînement sont mémori sés, par exemple tous les 1110ème de millimètre. Le pénétromètre peut toutefois présenter d'autres caractéristiques sans modifier fondamentalement le principe de calcul et le procédé d'estimation de la résistance mécanique. Le résultat du forage est une courbe ou "profil" 4 numérique représentant le couple C d'entraînement du foret 3 en fonction de la profondeur P de pénétration, et sera utilisé pour effectuer les calculs aboutissant à la classification du poteau 1 teste. La résistance ultime de rupture et le module de Young du bois sont sensiblement proportionnels à sa densité. La hauteur du "profil" 4 (couple d'entraîne ment du foret) est sensiblement proportionnelle à la densité locale du bois. Ce profil est une image représentative des caractéristiques locales de la résistance ultime à la rupture et du module de Young du bois testé. L'estimation de la résistance ultime de rupture brute est basée sur deux sondages effectués à une distance H du sol représentative, c'est à dire celle de la rupture la plus probable en cas de contrainte flexion appliquée au poteau 1. D'après de nombreux tests, cette zone de rupture préférentielle se situe à une hauteur H d'environ 0,40 m au-dessus sol 5. Des essais ont en effet permis de constater que 70% des ruptures se produisent entre l'encastrement et 80 cm, et plus de 80% entre 0 et 1,5 mètre. Ces essais permis en outre de vérifier que les deux sondages à 40 cm du sol étaient tout à fait représentatifs de la résistance intrinsèque du bois constitutif du poteau et que le modèle utilisé pour le logiciel d'exploitation permettait d'estimer l'état poteau 1 avec une marge d'erreur très inférieure à celle obtenue avec les méthodes connues à ce jour. Chaque sondage fournit un "profil" Le calcul de base de la résistance ultime de rupture brute, suivant ce profil, effectué en considérant les deux zones extérieures du profil (par exemple du diamètre), en calculant l'intégrale de chacune de ces zone et en prenant en compte la plus petite des deux (principe de précaution). On calcule ensuite, à partir relevés de nombreux essais effectués sur un échantillonnage représentatif poteaux réels diversement dégradés, la contrainte limite de rupture. Enfin, on détermine l'effort de traction en tête de poteau correspondant à cette contrainte en prenant en compte le diamètre du poteau à l'endroit des sondages et sa hauteur. Pour l'estimation de la limite ultime de rupture on peut considérer le plus faible résultat des deux profils ou une moyenne de ces résultats. Cette estimation est une valeur qui peut être considérée comme intrinsèque du bois au niveau des sondages (zone supposée saine et sans noeuds). Le résultat de la résistance ultime rupture peut être affiné en prenant en compte les raideurs locales de la section poteau (modules de Young locaux proportionnels à la hauteur du profil 4) et le déplacement de la fibre neutre de flexion. Cette approche sophistiquée a été essayée mais ne donne pas d'amélioration visible de la corrélation entre la rupture constatée et la valeur prévue par la méthode ci-dessus. Ceci est probablement lié au fait que le bois est un matériau dont la non-homogénéité rend les calculs de résistance relativement imprécis. valeur plus proche de la réalité peut être calculée en intégrant certaines caractéristiques physiques globales du poteau concerné, sous forme de facteurs correctifs (Validation statistique faite expérimentalement sur un échantillon nage varié représentatif) L'estimation de la résistance ultime de rupture corrigée est établie à l'aide de facteurs correctifs introduits pour l'estimation définitive de limite ultime de rupture qui sont principalement nodosité moyenne. Cette nodosité peut être définie en trois classes : Noeuds petit, moyen et gros diamètre. déstructuration de surface (délitage). Cette déstructuration est définie en trois classes : Délitage nul, faible et fort. facteurs correctifs sont définis par des critères chiffrés fournis à l'opérateur. lis interviennent comme termes multiplicatifs de la résistance brute. Ils sont compris entre et 0,5. procédé prévoit d'intégrer dans l'élaboration du diagnostic global des éléments complémentaires de deux ordres sondages effectués au pied du poteau ou à proximité de blessures pour détecter d'éventuels débuts de pourriture. constatations visuelles de causes d'affaiblissement : blessures profondes, attaques d'insectes, etc. Les données ainsi enregistrées sont affectées de coefficients et le procédé combine ces différents coefficients, ainsi que la résistance ultime de rupture corrigée pour fournir le diagnostic global qui est une recommandation sur le devenir du poteau concerné: réforme immédiate ou vérifications plus ou moins fréquentes. Le principe général de la logique de combinaison est que des facteurs défavorables associés entre eux ou avec une résistance mécanique proche de la limite acceptable entraînent une plus grande sévérité du diagnostic. Exemple Une attaque faible d'insectes et une résistance mécanique faible entraînent une réforme immédiate. L'information finale donnée par le logiciel un diagnostic argumenté et une proposition de décision concernant la période vérification future ou la réforme immédiate du poteau. La décision finale est prise par l'opérateur peut accepter la suggestion du logiciel ou la modifier en argumentant sa propre decision. La méthode selon l'invention est une méthode quasi non-destructive car les forets 3 du résistomètre 2 ont un diamètre de 3 mm maximum. Le résistomètre permet également de détecter des zones détériorées des attaques fongiques ou d'insectes au milieu de zones saines sur différentes espèces, les zones endommagées réduisant la résistance à l'avancement du foret. C'est à ce jour l'application principale des résistomètres. L'étude qualitative du profil sondage permettant de détecter la présence de zones de pourriture. L'appareil est conçu pour effectuer des sondages 45 grâce à un adaptateur 6 placé sur la tête de sondage. En creusant légèrement au pied d'un poteau, il est possible d'obtenir un état du bois à 20-30 cm sous niveau du sol, est-à-dire dans la zone où il y ale maximum de chance de détecter la pourriture. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par procédés similaires. REVENDICATIONS 1 . Procédé de contrôle non destructif de poteaux en bois ayant pour objet l'entretien et la maintenance des réseaux électriques ou téléphoniques formés de câbles aériens supportés par des poteaux en bois, caractérisé en ce que la résistance et la durée de vie d'un poteau (1) est déterminée in situ par un contrôle non destructif en effectuant, d'une part, quelques sondages à faible hauteur au moyen d'un pénétromètre (2) ne provoquant pas d'affaiblissement sensible du poteau et permettant de tenir compte des caractéristiques du bois sur le diamètre entier et, d'autre part, des contrôles visuels prédéterminés tels que géométrie du poteau, nodosité, délitage, irrégularité, torsion, blessures d'épareuses ou pourriture visible, les paramètres ainsi déterminés étant introduits dans un système informatique pourvu d'un logiciel spécifique permettant de décider de la reforme ou de la conservation du poteau (1). Procédé selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le pénétromètre est de type à foret tournant (3) de faible diamètre comporte un torsiomètre mesurant le couple d'entraînement (C) dudit foret dont la vitesse de pénétration est imposée par la mécanique de l'appareil, les valeurs du couple d'entraînement étant enregistrées en fonction de la profondeur de pénétration (P) dans le bois. 3 . Procédé selon la revendication 2, se caractérisant par le fait que la pénétration du foret tournant (3) et le couple d'entraînement sont mémorisés tous les 1/10ème de millimètre. 4 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 3, se caractérisant par le fait que le foret tournant (3) a un diamètre inférieur ou égal à trois millimètres. 5 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que pour le contrôle d'un poteau (1) il est effectué à l'aide de 40 centimètres dessus du sol (5). 6 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par fait que le pénétromètre (2) peut être équipé d'un adaptateur (4) placé sur la tête sondage et permettant d'effectuer des sondages à 45 , en particulier au pied poteau (1). 7 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le système informatique est agencé pour prendre en compte les données fournies par le résistomètre, ainsi que des facteurs correctifs compris entre 1 et 5 définis par des critères chiffrés intervenant comme termes multiplicatifs de la resistance brute, lesdits facteurs correspondant à - la nodosité moyenne du poteau définie en trois classes : noeuds de petit, moyen et gros diamètre, - la déstructuration de surface, ou délitage, définie en trois classes délitage nul, faible et fort. 8 . Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la détermination de la résistance ultime de rupture est affinée en prenant en compte les raideurs locales de la section du poteau (1) et le déplacement de la fibre neutre de flexion.