Tout sur le SHM !

Généralités sur le SHM

Le SHM, ou Structural health monitoring, c’est quoi ? Difficile à dire car c’est une discipline transversale et multidisciplinaire !

Ce qui mettra tout le monde d’accord, c’est de dire que le SHM est une approche pluridisciplinaire qui regroupe l’ensemble des méthodes, techniques, technologies et disciplines qui ont pour objectif d’évaluer l’intégrité, la santé et le maintien dans le temps des structures afin de détecter et prédire leurs défaillances et donc prolonger leur durée de vie !

Cela peut donc mettre en œuvre des compétences en matériaux, en contrôles non destructifs (CND), des capteurs, de l’instrumentation, l’architecture de systèmes, la maintenance mais également de l’analyse de données et de la modélisation. A cela il faut ajouter la stratégie de surveillance mis en place pour la structure concernée !

Nous vous invitons à consulter notre article sur les définitions pour en savoir + sur les termes utilisés.

Table des matières de cette page :
  1. Généralités sur le SHM
  2. Pour aller plus loin :

Le SHM, pour quoi faire ?

Le Structural health monitoring est utilisé pour surveiller ou suivre le comportement d’une structure, ainsi que son évolution dans son ensemble.

Mais les objectifs recherchés peuvent être différents, par exemple :

  • Surveiller l’évolution d’une pathologie
  • Augmenter la durée de vie de la structure
  • Faciliter la maintenance en sachant où intervenir
  • Mieux gérer et planifier la maintenance (maintenance prédictive)
  • Améliorer les connaissances sur une structure et/ou son comportement, par exemple pour la modéliser

Voir les 2 derniers exemples publiés :

Ni la règlementation, ni la normalisation ne précisent ce qui doit être mis en place. En revanche, les retours d’expériences acquis sur les projets depuis de nombreuses années permettent de répondre à un grand nombre de situations !

Voir tous les exemples de réalisations

Quels sont les enjeux ?

Les enjeux du SHM sont liés à l’usage de la pièce ou de la structure qui va déterminer un niveau d’exigence. Équipements sous pression, aéronautique, nucléaire, ferroviaire, génie civil, etc, chaque secteur a ses contraintes et ses critères au delà desquels il ne peut fonctionner en toute sécurité.

De nombreux exemples montrent l’intérêt qu’il y aurait eu à disposer de SHM pour surveiller la structure et éviter les problèmes, voire des morts : éoliennes qui chutent, pont Morandi à Gênes (août 2018), Pont suspendu de Mirepoix (novembre 2019), …

Rien qu’en France de plus en plus de structures sont vieillissantes, or le prolongement de leur utilisation est indissociable avec une garantie de leur intégrité !

Pour illustrer cette importance, exemple du patrimoine routier existant en génie civil :

- Réseau routier national estimé à + de 1 105 000 Km de routes dont 97% gérés par les collectivités territoriales
- Autoroutes concédées : 8 500 Km et autoroutes non concédées : 2 800 Km
- Mûrs de soutènements estimés au nombre de 5 900 pour une surface de 1 637 000 m²
- Ponts : on estime qu'il y a 7 000 ponts sur le réseau national non concédé, 12 000 sur le réseau national concédé
- Il faut aussi ajouter + de 125 000 ponts gérés par les départements et 120 000 gérés par les communes !

Ces chiffres, pour le seul domaine du génie civil routier, démontrent la quantité importante de structures pouvant faire l’objet d’une instrumentation.

De même nous pourrions comptabiliser les kilomètres de conduites forcées, dans des zones difficiles d’accès, amenant l’eau sous pression aux générateurs d’électricité ; les nombreux barrages ; ou bien encore les milliers de kilomètres de pipelines, qu’ils soit aériens ou enterrés !

Nous pouvons donc dire que les structures pouvant potentiellement accueillir du SHM sont très nombreuses !

Les enjeux auxquels est confronté le SHM peuvent être :

  • Organisationnels : en cas d’avarie, la structure n’est plus utilisable
  • Juridiques : qui est responsable en cas de dégâts, voire de décès
  • Financiers : coût de la non-disponibilité d’une structure, voire de sa destruction
  • Sécuritaires : des biens et des personnes ou usagers
  • Technologiques, techniques ou scientifiques : comment répondre de manière fiable aux besoins
  • Économiques : une meilleure utilisation ou disponibilité de la structure peut être un levier de performance / compétitivité

Quels objectifs ?

Les raisons et objectifs pour faire du SHM peuvent être nombreux. Cela peut être par exemples :

  • Pour suivre des endommagements :
    • Déplacements ou déformations
    • De la corrosion
    • Délaminages ou décollements
    • Chocs ou impacts
    • Fissures ou rupture (de câbles par exemple)
  • Pour effectuer une surveillance continue :
    • Suivi opérationnel : surveillance de risques
    • Données physico-chimiques : température, pression, tension de câbles…
    • Détection d’impacts
  • Ou bien pour être en capacité de prendre une décision :
    • Suite à la détection ou l’évolution d’anomalies
    • Grâce à une analyse (statistique, comparative avec un modèle numérique…)
    • En cas de dépassement de seuils d’alertes préalablement définis

Quels freins à la mise en place ?

De nombreux freins existent à l’utilisation du SHM :

Il y a tout d’abord le manque de connaissance sur les possibilités, voire même l’ignorance de l’existence, du SHM… si vous lisez ceci, vous avez passez cette première étape, bravo !

Et puis il y a des éléments plus « pragmatiques », et le donneur d’ordre peut rapidement se poser des questions :

  • De « logistique » : accès à une alimentation électrique, pas de réseau de données accessible (zone blanche, …), zones inaccessibles,
  • De coûts : Comment calculer le retour sur investissement ? Installation temporaire avec matériel/logiciels loué, ou acheté ? Difficulté de convaincre les dirigeants
  • De connaissances de la structure (pas de modèle, pas d’informations sur sa conception, matériaux anciens dont les propriétés ne sont pas connues
  • De gestion des données : il peut y avoir des volumes de données importants à stocker, qui en est le propriétaire, qui héberge et archive, comment maintenir les logiciels permettant de les lire
  • De compétences : qui interprète les données récoltées, qui prend les décisions et sur quels critères (déterminés comment) ?
  • De compréhension : le donneur d’ordre souhaite généralement une information traitée, analysée, tout en n’ayant pas les compétences pour le faire s’il réception un flux de données brutes. Généralement le client défini un besoin dans son cahier des charges, mais il ne connaît/maîtrise ou ne dispose pas des connaissances/compétences pour déterminer les moyens d’y arriver.

Alors, comment faire pour s’y retrouver ?

Nous sommes là pour vous assister dans votre démarche : n’hésitez-pas à nous contacter pour nous puissions répondre au plus juste à votre problème, en nous appuyant sur les compétences présentes dans le réseau !

Pour aller plus loin :

Quelles méthodes ou technologies sont disponibles ? (rubrique en cours de rédaction)

De la modélisation

Des capteurs

De l’analyse des données

Des CND

Selon le matériau de la structure et les anomalies recherchées, il conviendra de choisir la méthode et/ou technique la plus adaptée pour atteindre ses objectifs. Il est souvent nécessaire de faire des compromis, ou de mettre en œuvre plusieurs méthodes et techniques pour les atteindre.

Pour ce qui est des CND, nous pouvons distinguer les méthodes dites surfaciques des méthodes volumiques. Mais également celles qui sont utilisables sur matériaux métalliques, ferromagnétiques, organiques (composites ou non), ou bien carbone. Chacune de ces méthodes aura des limites différentes selon le matériau étudié, ce qui nécessite des connaissances scientifiques et techniques spécifiques. Les éléments fournis ici sont donc très synthétiques et en cas de projets, nous vous invitons à nous contacter pour étudier ensemble votre besoin !