Des capteurs dans le béton des taxiways
Le groupe ADP a coulé des capteurs dans le béton de l’un de ses taxiways pour étudier les effets du passage des avions sur la chaussée par un modèle numérique. Une expérimentation destinée à améliorer le dimensionnement et la maintenance de ces infrastructures soumises à rude épreuve.
Depuis décembre dernier, plus de 200 capteurs collectent des données sous l’une des voies de roulement de la piste 1 de l’aéroport Roissy-Charles-de-Gaulle.
Capteurs d’humidité, de température, de déformation et piézomètres mesureront l’évolution de l’ouvrage au fil du temps afin de produire un modèle numérique de référence pour les chaussées aéronautiques. « L’outil actuel de dimensionnement de ces chaussées date de 1986 et ne tient pas compte des performances des nouveaux matériaux ni des avancées théoriques, explique Romain Clouzeau, responsable du bureau d’études infrastructures chez ADP. Cette expérimentation veut optimiser les structures mises en œuvre et améliorer leur maintenance ». 30 000 mouvements par an
La voie instrumentée est le taxiway Delta 3 (D3) qui mène à la piste 1, la plus ancienne de l’aéroport. Six dalles ont été équipées, dont cinq sur une rangée complète afin de capter les données de tous les avions qui l’empruntent, quelle que soit leur taille, et une de la rangée suivante pour mesurer le transfert de charge d’une dalle à l’autre. D3 accueille en moyenne 30 000 mouvements par an. « Elle est assez fréquentée car c’est une voie d’alignement de la piste : c’est là que tous les avions passent pour aller décoller dans une configuration face à l’est », précise Romain Clouzeau. Poinçonnement et freinage
L’infrastructure est soumise à rude épreuve : « contrairement à la piste où l’avion a pris de la vitesse et profite donc de la portance de ses ailes, un taxiway est une zone assez contrainte : l’avion roule à une vitesse de 30 à 50 km/h donc tout son poids passe sur les trains, détaille Romain Clouzeau. Et un Airbus A380, c’est plus de 500 tonnes ! » De plus, l’avion marque un arrêt sur le taxiway avant de s’engager sur la piste de décollage. Au final, la voie subit des efforts de poinçonnement et de freinage. Deux niveaux de capteurs
Lors des travaux, chaque dalle a reçu deux paires de capteurs fixées sur des cages métalliques coulées dans le béton, l’une au niveau supérieur et l’autre au niveau inférieur. Deux dalles ont été équipées de piézomètres dans leur couche de béton drainant et de capteurs d’humidité, et l’ensemble est reliée par de la fibre optique. « Nous pouvons ainsi récupérer l’information à travers toute l’épaisseur de la dalle et savoir comment les contraintes se diffusent », explique Philippe Coustal, responsable du pôle infrastructures et maître d’œuvre des travaux de la piste 1.
Positionnement des cages métalliques pour supporter les capteurs des dalles Objectifs financiers et environnementaux
ADP collecte les informations produites par ses capteurs depuis quelques semaines et les injecte dans son modèle numérique pour l’affiner. « Nous voulons produire le modèle le plus réaliste possible qui nous permettra d’optimiser le dimensionnement de nos chaussées par rapport à nos objectifs financiers et environnementaux et de tester, avant d’investir, différentes technologies de construction », explique Romain Clouzeau. ADP a besoin de six mois de données statistiques pour couvrir l’ensemble du trafic. Les chaussées aéronautiques ayant une durée de vie théorique de 15 ans pour les structures semi-rigides et 20 ans pour les structures rigides, « nous devrions commencer à mesurer des déformations significatives d’ici cinq ans », estime le responsable du bureau d’études infrastructures d’ADP. Tous les types de structures couverts
La démarche ne s’arrête pas à cet unique taxiway et ADP instrumente actuellement de la même manière un poste avion, lieu où l’engin stationne tandis que les passagers embarquent et débarquent. Le groupe va également équiper une structure composite béton-enrobé rénovée en 2022. Enfin, les travaux de rénovation de la piste 1 qui seront menés en 2025 permettront de mesurer d’autres voies afin de couvrir « la quasi-totalité des structures aéronautiques du groupe ADP », se réjouit Romain Clouzeau. Un modèle partagé avec les autres aéroports
Le projet est mené main dans la main avec le Service technique de l’aviation civile (Stac) et le modèle numérique issu de ces travaux sera ensuite partagé avec l’ensemble des aéroports français. « Notre objectif est que le Stac et la Direction générale de l’aviation civile (DGAC) s’approprient nos recherches pour mettre en œuvre de nouveaux types de chaussées afin que tous les aéroports réalisent des gains environnementaux et financiers », explique Emile Crayssac, maître d’ouvrage délégué de l’opération piste 1 au sein d’ADP. « Aujourd’hui, sur nos chaussées, on arrive vite à une épaisseur de béton de 40 cm, précise Romain Clouzeau. Etant donné les surfaces revêtues sur un aéroport, même si on les réduit de 2 ou 3 cm, c’est déjà un très beau gain ».