Déterminer l’origine de fissures apparues sur un pont roulant stratégique d’une aciérie du groupe Laminés Marchands Européens (LME)

À la suite de l’apparition de fissures sur l’une des poutres du pont roulant de 155 tonnes, qui joue un rôle essentiel au sein d’une aciérie du groupe LME, le bureau d’études SOFSID a été missionné par l’exploitant industriel pour réaliser une note de calcul visant à comprendre l’origine du désordre. Les résultats obtenus ont montré que les fissures seraient la conséquence de phénomènes complexes qui n’ont pas pu être pris en compte dans la modélisation aux éléments finis. Afin d’adapter les modèles de calcul de l’équipement et de surveiller en continu l’évolution de son état de santé, SOFSID a fait appel à OSMOS pour la mise en place d’un dispositif de monitoring permettant de caractériser le comportement structurel réel des poutres, en particulier en phase d’exploitation.

Qualifier le comportement mécanique de la structure en exploitation et suivre son évolution dans le temps à l’aide d’un dispositif de monitoring complet

Structures principales du pont roulant, les poutres caissons permettent la reprise de charge, notamment lors des opérations de levages. Sur les deux poutres, seule celle non électrifiée a été fissurée. Les deux éléments ont été instrumentés par Cordes Optiques de façon à obtenir une analyse comparative entre la poutre endommagée et celle saine. Le dispositif de monitoring permettait de suivre en temps réel et en continu les déformations des poutres du pont roulant pour comprendre leur comportement mécanique et identifier la cause des fissures.

Les ingénieurs d’OSMOS ont d’abord procédé à un enregistrement en temps réel des réactions de la structure à un enchainement prédéfini de manœuvres contrôlées. Cette première étape consistait à déterminer les réponses de l’ouvrage face aux sollicitations que représentent les opérations courantes menées sur l’équipement (levage seul, directeur seul, roulage, etc.). Dans un second temps, le monitoring structurel en exploitation courante a permis d’analyser le comportement mécanique de l’ouvrage et son évolution dans le temps, notamment d’identifier les événements ayant le plus fort impact sur les poutres caissons afin d’identifier l’origine du phénomène de fissuration.

Des analyses fines pour comprendre le comportement réel des poutres du pont roulant en exploitation courante

Au cours de la période de suivi, les données enregistrées par Cordes Optiques ont permis d’étudier les déformations des deux poutres lors d’opérations usuelles. L’évènement, d’une durée de 3 minutes et 12 secondes, représenté dans le graphique ci-dessous est un exemple de cycle d’exploitation courant, qui se répète plusieurs fois par jour. Grâce à la précision de ses données et à son expertise, OSMOS est en mesure de faire une analyse très fine de l’événement lui permettant d’évaluer l’impact exact de chaque opération sur l’état de la structure. On constate d’ailleurs dans ce graphique que la poutre fissurée est davantage sollicitée que la poutre saine, les plus fortes variations de contraintes étant provoquées par le soulèvement des poches pleines puis par leur dépose, mais également par le déplacement du chariot le long des poutres.

Le monitoring OSMOS a permis de confirmer le comportement structurel et le mode de fonctionnement des deux poutres principales du pont, notamment que les contraintes provenaient en grande partie de la flexion verticale des poutres sous le poids du chariot mobile et de sa charge. L’analyse des cycles de déformation a également montré que les contraintes sous charges d’exploitation étaient légèrement plus élevées pour la poutre non électrique que pour la poutre électrique. Des travaux ont donc été entrepris afin de rigidifier l’élément affecté, autrement dit de le rendre moins déformable. Les données issues de la partie fissurée montrent également que des renforcements locaux ont eu lieu sur la poutre initialement endommagée.

La surveillance structurelle du pont roulant du groupe LME par OSMOS permet non seulement de suivre l’évolution du désordre, de détecter tout comportement anormal de la poutre, notamment en cours d’exploitation, mais aussi de réadapter l’utilisation de l’équipement en conséquence. Grâce au monitoring déployé sur la structure, l’exploitant industriel est en mesure d’assurer le maintien en conditions opérationnelles de son équipement, qui tient un rôle essentiel au sein de l’usine. Les données obtenues seront également d’une grande aide pour le bureau d’études SOFSID qui pourra les intégrer à ses notes de calcul afin de procéder à la mise à jour de la modélisation du pont roulant et déterminer sa durée de vie résiduelle.

Les informations obtenues tout au long de la période de suivi ont permis au client de mettre en place une maintenance préventive et l’ont convaincu d’acquérir définitivement le dispositif de monitoring. Grâce à cet investissement, il sera en mesure d’assurer la surveillance continue de l’ouvrage sur le long terme.