ABSTRACT

La sécurité et la maintenance efficace des barrages sont des aspects primordiaux de gestion de ces ouvrages stratégiques. La nécessité de combiner, de manière encore plus efficace, la sécurité avec une réduction des coûts de maintenance directement liés à la durée de vie de l’ouvrage, nécessite des approches novatrices à côté des méthodes traditionnelles. L’accessibilité réduite des barrages, de par leur nature stratégique, et le temps nécessaire pour une inspection par méthode traditionnelle ne facilitent pas l’inspection visuelle directe. Par conséquent, l’utilisation de drones est plus appropriée. L’utilisation des drones s’étend à l’inspection sécurisée des sections d’ouvrages qui, autrement, ne seraient pas directement accessibles, sauf par des procédures coûteuses et dangereuses, notamment des grimpeurs. Les drones sont utilisés dans les enquêtes et la reconstruction métrique dans plusieurs domaines, mais leur utilisation sur les barrages est rare, encore à ses prémisses. En outre, une étude sur l’exactitude et la précision des relevés en comparant les drones avec les dispositifs traditionnels comme une station GPS et un scanner laser serait encore à faire. Par conséquent, le présent ouvrage présente la première reconstruction géométrique tridimensionnelle par drone d’un barrage poids-voute en béton, fournissant une procédure opérationnelle pour les opérations de relevés par drones et pour la validation en nuage dense des barrages de maçonnerie. L’étude de cas a été le barrage de Ridracoli (hauteur maximale 103,5 m et longueur de crête de 432 m), un barrage poids-voute situé dans en Italie centrale qui approvisionne en eau 48 villages dans la région Emilie-Romagne. Après le placement des marqueurs sur le barrage et sur les butées, le drone permet de couvrir, avec plus de 3000 images, l’ensemble du système. A partir de cette énorme base photographique, il est possible d’obtenir des informations qualitatives dans le but de connaître l’état des matériaux, ainsi que des informations quantitatives. La technique «Structure from Motion» permet la reconstruction d’objets tridimensionnels à partir d’images bidimensionnelles afin de créer un modèle 3D de l’ouvrage examiné. Ensuite, un vaste relevé topographique, par Station Totale, GPS et Laser Scanner, a été réalisée pour géo-référencer et valider le nuage de points denses du drone. Les analyses de validation concernent l’évaluation de la densité spatiale, la correspondance de points spécifiques (marqueurs et points naturels) et les comparaisons linéaires et de surface. L’efficacité des techniques par drones sont mises en évidence par 82leur rapidité et leur faible coût (phase d’acquisition) et par la précision ponctuelle, linéaire et de surface (phase de traitement). Le déploiement potentiel et les développements futurs du produit drone sont variés. Certaines zones du barrage de Ridracoli et similaires, en raison de leur faible accessibilité, nécessiteraient des travaux d’inspection de sécurité (impliquant des grimpeurs) et le partage simultané d’informations entre techniciens de maintenance et de gestion ne serait pas toujours possible. En outre, la possibilité d’avoir un enregistrement photographique de tous les détails de l’ouvrage permet un partage et établit un état de base pour surveiller l’évolution de l’état de conservation de l’ouvrage afin qu’il soit possible de passer d’une gestion de maintenance «run to failure» à une approche prédictive et proactive. De plus, le modèle de nuage de points denses validé constitue la base du développement d’un modèle tridimensionnel pour les analyses en éléments finis. La possibilité de schématiser des éléments structurellement significatifs tels que les joints de construction, les déversoirs, le bassin d’amortissement et les blocs latéraux permet de simuler les charges correctes et les conditions de déformabilité. La modélisation de la morphologie du terrain environnant est un développement supplémentaire du modèle simulant l’état actuel de la contrainte structurelle. La subdivision de l’ouvrage en éléments solides indépendants permet l’application de propriétés mécaniques de matériaux, de différentes conditions aux limites et de différentes conditions d’interaction. En effet, le haut niveau de détail des relevés par drones permet la modélisation des surfaces de transition entre différents éléments structurels ou ouvrages annexes et le terrain environnant. Les analyses statiques et dynamiques permettront d’évaluer les états de contraintes, en particulier des surfaces discontinues telles que les joints de l’ouvrage. Par conséquent, le modèle Dense Point Cloud est la première étape vers la construction d’un modèle tridimensionnel FEM - Finite Element Method, grâce auquel il est possible de simuler des scénarios qui ont affecté l’ouvrage, ou pourrait l’affecter.