Brevet FR3150296A1 — publié le 20241227

L’invention porte sur une instrumentation (1) de mesure des déformations d’une structure (10) sous contraintes, comprenant : un réservoir (2) apte à recevoir la structure (10) ainsi qu’à recevoir un liquide (3) immergeant au moins partiellement la structure (10) ; une coiffe (6) destinée à être solidairement couplée à une partie supérieure de la structure (10) ; un mécanisme destiné à appliquer une charge mécanique à la structure (10) ; et au moins un capteur (8) de déformations, disposé sur la coiffe (6). L’invention vise également l’utilisation d’une telle instrumentation (1) avec un niveau de liquide inférieur à la position du capteur (8). Figure de l’abrégé : Figure 1 Instrumentation de mesure et procédé correspondant La présente divulgation relève du domaine des instrumentations de mesure et en particulier des instruments visant à mesurer, établir et/ou surveiller la durabilité d’un solide au moins partiellement immergé, en particulier dans un milieu détériorant le solide. Le document de brevet JP-H-03220401 A décrit un instrument de mesure de la déformation d’une structure tubulaire, dans lequel deux butées coniques sont mises en contact avec chacune des extrémités de la structure. La déformation de la structure tubulaire est ainsi mesurée au moyen de l’analyse de la position des butées coniques. Cet instrument n’est adapté que pour des structures tubulaires à section cylindrique et dans des circonstances qui permettent aux cônes d’avoir accès aux deux extrémités de la structure. Cet instrument n’est donc pas adapté, notamment, pour mesurer des déformations liées à une charge axiale. Enfin, cet instrument ne permet pas de mesurer les déformations d’une structure immergée qui subit des déformations du fait de la dégradation chimique induite par le liquide immergeant. En résumé, il n’existe à ce jour aucune solution technique permettant de mesurer et/ou surveiller les déformations, en particulier celles apparaissant au cours du temps (retrait, fluage), d’un solide sous contrainte mécanique et immergé dans un milieu agressif. Résumé La présente divulgation permet de répondre à ce besoin, en proposant une instrumentation et un procédé qui permettent, de façon fiable et simple, de mesurer la déformation d’un solide immergé et sous contrainte mécanique. Il est proposé une instrumentation de mesure des déformations d’une structure sous contraintes, comprenant : un réservoir apte à recevoir la structure ainsi qu’à recevoir un liquide immergeant au moins partiellement la structure ; une coiffe destinée à être solidairement couplée à une partie supérieure de la structure ; un mécanisme destiné à appliquer une charge mécanique à la structure ; et au moins un capteur de déformations, disposé sur la coiffe. Ce dispositif permet de mesurer les déformations d’une structure au moins partiellement immergée, en y rapportant une coiffe instrumentalisée. La coiffe étant hors du liquide, il n’y a pas de contrainte d’étanchéité pour les capteurs. La mesure peut être plus fiable et plus durable que pour des capteurs immergés dans un liquide agressif. Selon un autre aspect, le capteur de déformations est un transformateur différentiel linéaire variable, préférentiellement non étanche. Selon un autre aspect, la coiffe et/ou le réservoir présente(nt) au moins un orifice et l’instrumentation comprend une tubulure et une pompe, destinées à faire circuler le liquide via l’orifice. Le circuit de liquide permet de renouveler le liquide au contact de la structure et donc de s’assurer que le liquide conserve ses propriétés agressives (notamment corrosives). Cela permet par exemple de simuler les effets d’un plus grand volume de liquide entourant la structure. Selon un autre aspect, l’au moins un orifice est un perçage central et/ou un perçage latéral prévu(s) dans la coiffe. Cette configuration permet de déverser le liquide dans une partie haute de la structure. Selon un autre aspect, la coiffe est une plaque d’acier inoxydable. Par exemple, la coiffe peut être choisie pour avoir un contour qui correspond à celui de la structure à étudier. Selon un autre aspect, le mécanisme destiné à appliquer une charge mécanique à la structure est une presse. Il est ainsi possible d’appliquer un effort vertical de compression ou de traction à la structure. D’autres mécanismes peuvent être utilisés notamment pour étudier d’autres types d’efforts (par ex. torsion). La charge peut être constante ou peut varier selon les aspects des déformations à mesurer. Elle peut être cyclique. L’invention porte également sur un procédé de mesure de la déformation d’une structure avec l’instrumentation exposée ci-dessus, le procédé comprenant les étapes, pas nécessairement dans l’ordre dans lequel elles sont présentées, consistant à : disposer la structure dans le réservoir ; coupler solidairement la coiffe à une partie supérieure de la structure ; agencer au moins un capteur de déformations sur la coiffe ; amener un liquide à un niveau inférieur à la position du capteur ; appliquer une charge mécanique sur la structure ; et mesurer la déformation de la structure à l’aide du capteur. Selon un autre aspect, que la structure est de forme tubulaire ayant un axe longitudinal, et l’étape visant à disposer la structure dans le réservoir consiste à disposer la structure dans le réservoir avec son axe longitudinal orienté verticalement. Selon un autre aspect, l’étape d’amenée du liquide consiste à remplir le réservoir à l’exclusion de la structure. Alternativement, l’étape d’amenée du liquide consiste à remplir exclusivement une cavité interne de la structure. Alternativement, l’étape d’amenée du liquide consiste à remplir le réservoir ainsi qu’une cavité interne de la structure. Il est ainsi possible d’étudier, avec la même instrumentation, différents aspects de dégradation chimique, combinés à une contrainte mécanique. Selon un autre aspect, l’étape d’amenée du liquide consiste à faire circuler un liquide dans la structure et/ou dans le réservoir. La circulation du liquide peut être permanente ou intermittente. Selon un autre aspect, la structure est constituée de béton et le liquide est composé d’eau. Naturellement, l’instrumentation est à vocation universelle et peut être utilisée pour d’autres matériau, soumis à l’eau ou à d’autres liquides. Selon un autre aspect, la charge mécanique appliquée est un effort vertical. Comme évoqué ci-dessus, d’autres charges mécaniques peuvent être appliquées à la structure. Selon un autre aspect, la charge mécanique est appliquée indirectement sur la structure, via la coiffe. La coiffe peut ainsi non seulement mesurer les déformations de la structure, puisqu’elle est solidaire mécaniquement de la structure, mais la coiffe peut également être soumis à la charge pour transmettre celle-ci à la pièce. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 montre une vue isométrique de l’instrumentation. Fig. 2 montre trois alternatives d’utilisation de l’instrumentation. La montre un mode de réalisation de l’instrumentation 1 de l’invention. Celle-ci comprend un réservoir 2 qui peut recevoir un volume de liquide 3. Le réservoir 2 peut également recevoir un socle 4 sur lequel peut être déposée la structure 10 dont les déformations sont à étudier. L’instrumentation 1 comprend également une coiffe 6 destinée à être fixée à une partie supérieure de la structure 10. La coiffe 6 peut prendre la forme d’une plaque, ou d’un dôme. Elle peut être faite d’acier inoxydable ou d’un autre matériau non sensible au liquide utilisé. La coiffe 6 peut comprendre au moins une surface supérieure 61 qui est destinée à ne pas être immergée. Sur cette surface peuvent être montés les capteurs 8 de déformation de la structure, directement ou indirectement au moyen de supports adaptés. Les capteurs 8 peuvent être des transformateurs différentiels linéaires variables (LVDT). Puisqu’ils ne sont pas destinés à être immergés, les capteurs 8 peuvent être non étanches. La coiffe 6 comprend également un orifice 62 qui peut être relié à une tubulure d’amenée du liquide, afin de remplir une cavité intérieure de la structure 10. L’orifice 62 peut être latéral comme dessiné, ou central. L’instrumentation comprend aussi un mécanisme (non représenté) permettant d’appliquer une charge mécanique à la structure 10. Ce mécanisme peut être une presse avec un actionneur qui peut entrer au contact de la surface 61, notamment sur une zone annulaire de la surface 61 correspondant à la section de la structure 10. D’autres mécanismes peuvent être prévus, pour appliquer d’autres types d’efforts (par exemple torsion, compression dans le plan horizontale, traction, etc.), directement sur la structure 10 ou via la coiffe 6. L’instrumentation peut également comprendre une pompe et des tubulures (non représentées) destinées à former un circuit pour le liquide. Les tubulures peuvent amener le liquide via les orifices prévus sur le réservoir 2, sur la coiffe 6 et/ou sur le socle 4. La structure étudiée 10 peut être une structure tubulaire 10 à section annulaire ou non. La illustre trois utilisations, parmi celles possibles, de l’instrumentation discutée ci-dessus. Dans ces trois exemples, la structure 10 est une structure tubulaire d’axe longitudinal Z et elle est agencée dans le réservoir de telle sort à ce que son axe longitudinal soit vertical. Avantageusement, l’extrémité inférieure de la structure et l’extrémité supérieure de la structure sont planes. La structure tubulaire 10 définit une cavité interne 11. Dans la configuration (a), le liquide est uniquement versé à l’extérieur de la structure 10. Dans la configuration (b), le liquide est versé uniquement dans la cavité interne 11 de la structure 10 et pas dans le reste du réservoir 2. Dans la configuration (c), le liquide est amené à la fois dans la cavité 11 et dans le reste du réservoir 2. Chacune des configurations permet d’étudier différentes dégradations (internes et/ou externes) du liquide et leur combinaison avec les contraintes mécaniques. Les trois configurations illustrent le fait que le niveau de remplissage de liquide (noté A) peut être choisi tel que le liquide ne dépasse pas la position B des capteurs 8. La met en évidence également le fait que la structure 10 peut être totalement immergée sans qu’il devienne nécessaire pour les capteurs 8 d’être étanches. L’utilisation de l’instrumentation comprend, entre autres, les étapes visant à disposer la structure 10 dans le réservoir 2, préférentiellement avec l’axe longitudinal de la structure orienté verticalement. Avant ou après la mise en place de la structure 10, la coiffe 6 peut être arrimée à la structure 10. Avant ou après ces étapes, le liquide peut être amené dans le réservoir et/ou dans la cavité interne de la structure 10. Avant ou après ces étapes, le ou les capteurs 8 sont positionnés sur la coiffe 6. Un effort est ensuite appliqué sur la coiffe 6 et/ou sur la structure 10. Celui-ci peut être un effort de compression (selon Z par exemple). La déformation de la structure est mesurée et/ou suivie au cours du temps, alors que la structure subit à la fois les affres de la charge mécanique et de la détérioration chimique. Le liquide peut être renouvelé au moyen d’un circuit fait de tubulures et d’une pompe. L’invention vise particulièrement la détérioration de puits en béton immergés mais l’homme du métier comprendra que d’autres types de solides, de différentes formes ou en différents matériaux, peuvent également être étudiés au moyen de l’instrumentation décrite ci-dessus. Aussi, la combinaison entre divers types de charges mécaniques et divers types de détérioration chimique (différents liquides ou gaz) pourra également être étudiée au moyen de ce dispositif. Instrumentation (1) de mesure des déformations d’une structure (10) sous contraintes, comprenant : un réservoir (2) apte à recevoir la structure (10) ainsi qu’à recevoir un liquide (3) immergeant au moins partiellement la structure (10) ; une coiffe (6) destinée à être solidairement couplée à une partie supérieure de la structure (10) ; un mécanisme destiné à appliquer une charge mécanique à la structure (10) ; et au moins un capteur (8) de déformations, disposé sur la coiffe (6). Instrumentation (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur (8) de déformations est un transformateur différentiel linéaire variable, préférentiellement non étanche. Instrumentation (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la coiffe (6) et/ou le réservoir présente(nt) au moins un orifice (62) et l’instrumentation comprend une tubulure et une pompe, destinées à faire circuler le liquide via l’orifice (62). Instrumentation (1) selon la revendication 3, caractérisée en ce que l’au moins un orifice (62) est un perçage central et/ou un perçage latéral prévu(s) dans la coiffe (6). Instrumentation (1) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la coiffe (6) est une plaque d’acier inoxydable. Instrumentation (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le mécanisme destiné à appliquer une charge mécanique à la structure est une presse. Procédé de mesure de la déformation d’une structure avec l’instrumentation (1) selon l’une des revendications 1 à 6, le procédé comprenant les étapes, pas nécessairement dans l’ordre dans lequel elles sont présentées, consistant à : - disposer la structure (10) dans le réservoir (2) ; - coupler solidairement la coiffe (6) à une partie supérieure de la structure (10) ; - agencer au moins un capteur (8) de déformations sur la coiffe (6) ; - amener un liquide (3) à un niveau (A) inférieur à la position (B) du capteur (8) ; - appliquer une charge mécanique sur la structure (10) ; et - mesurer la déformation de la structure (10) à l’aide du capteur (8). Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la structure (10) est de forme tubulaire ayant un axe longitudinal, et l’étape visant à disposer la structure (10) dans le réservoir consiste à disposer la structure (10) dans le réservoir (2) avec son axe longitudinal orienté verticalement. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l’étape d’amenée du liquide consiste à remplir le réservoir (2) à l’exclusion de la structure (10). Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l’étape d’amenée du liquide consiste à remplir exclusivement une cavité interne (11) de la structure (10). Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que l’étape d’amenée du liquide consiste à remplir le réservoir ainsi qu’une cavité interne (11) de la structure (10). Procédé selon l’une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que l’étape d’amenée du liquide consiste à faire circuler un liquide dans la structure (10) et/ou dans le réservoir (2). Procédé selon l’une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que la structure (10) est constituée de béton et le liquide est composé d’eau. Procédé selon l’une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que la charge mécanique appliquée est un effort vertical. Procédé selon l’une des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que la charge mécanique est appliquée indirectement sur la structure (10), via la coiffe (6).