Diapositive 1

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Centre de recherche sur les infrastructures en
béton
ÉTUDE DU CONCEPT DE STRUCTURE INVERSE POUR LE
RENFORCEMENT DE CHAUSSÉES SOUMISES AUX CHARGES
DAUTOBUS URBAINS
Séminaire INFRA 2007
Pierre Gauthier, ing.
Jean-Marie Konrad, ing., Ph.D. Benoît
Bissonnette, ing., Ph.D.
6 novembre 2007
2
Dégradation structurale des chaussées
Fissuration par fatigue
3
Dégradation structurale des chaussées (suite)
Déformation structurale
4
Objectifs du projet de développement

• Renforcer de façon optimisée les chaussées
• soumises aux charges dautobus urbains
• Sattaquer aux causes des problèmes
• rencontrés et non à leurs effets
• Utiliser le plus possible les matériaux
• recyclés disponibles localement
• Viser un meilleur rapport bénéfices/coûts

5
Sollicitations et contraintes de conception

• Charges - conception 80 KN (1.0 ECAS)
• - légale 100 KN (2.2 ECAS)
• - autobus 115 KN (4.0 ECAS)
• Gel dégel - portance réduite au dégel
• - contrôle inexistant au dégel
• Particularités - trottoirs bordures
  (rehaussement impossible)
• - services publics à conserver
• (750 mm de profondeur)

6
Approche de conception conventionnelle
7
Principe de renforcement à laide dune
structure inverse
8
Approche de conception mécanistique - empirique
9
Sélection du logiciel de conception

• DAMA (Asphalt Institute)
• - limite de 5 couches au maximum
• - impossible de modéliser une couche antifissure
  
• ALIZÉ III (LCPC)
• - essais de caractérisation français
• - lois de fatigue et de déformation européennes
• KENLAYER (Université du Kentucky)
• - accepte jusquà 19 couches et sous-couches
• - calcule les essieux avant, simple et multiple

10
Utilisation du logiciel KENLAYER

• - Modélisation de 8 couches
• - Élastique linéaire et non linéaire
• Essieux avant et arrière
• - Analyse sur 12 mois

11
Données dentrée du logiciel KENLAYER

• Module délasticité des enrobés
• - module délasticité dynamique
• Caractéristiques physiques des GCR
• - module délasticité
• - résistance à la flexion
• Caractéristiques des matériaux granulaires
• - module délasticité
• - facteur
• Charges et trafic

12
Module délasticité des enrobés bitumineux du
revêtement
13
Module délasticité des Graves Ciment Recyclées
(GCR)
25000
20000
15000
E (MPa)
10000
5000
Rapport A/G 0.33
0
janvier
février
mars
avril
mai
juin
juillet
août
sept.
octobre
nov.
déc.
11752
11177
9491
7801
7100
7100
7100
7100
7100
7481
8985
10794
GCR-4
15899
15119
12835
10551
9600
9600
9600
9600
9600
10122
12150
14599
GCR-6
20535
19528
16577
13628
12400
12400
12400
12400
12400
13073
15693
18856
GCR-8
14
Résistance à la flexion des Graves Ciment
Recyclées (GCR)
6.0
5.0
4.0
Rf (MPa)
3.0
2.0
1.0
Rapport A/G 0.33
0.0
janvier
février
mars
avril
mai
juin
juillet
août
sept.
octobre
nov.
déc.
GCR-4
3.1
3.0
2.5
2.1
1.9
1.9
1.9
1.9
1.9
2.1
2.4
2.9
4.0
3.8
3.2
2.6
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.6
3.0
3.6
GCR-6
4.8
4.6
3.9
3.2
2.9
2.9
2.9
2.9
2.9
3.2
3.7
4.4
GCR-8
15
Variation saisonnière des matériaux granulaires
et du sol
16
Valeur du facteur K1 des matériaux granulaires
de la chaussée
17
Module délasticité du sol support de la chaussée
18
Répartition du nombre dautobus sur le réseau
artériel
750
700
650
600
550
Autobus / Jour
500
450
1
6
11
16
21
26
31
36
41
46
51
56
61
66
71
76
81
86
91
96
101
106
111
116
121
126
131
136
141
146
151
156
161
166
Nombre de tronçon
(RTC 2004)
19
Principaux résultats de la modélisation

• Prédiction de lendommagement de la GCR
• - rapport ?t / Rf
• Calcul du nombre de passage maximum
• - rupture par fatigue
• - déformation permanente
• Calcul de la durée de vie en année
• - facteurs dendommagement relatif
• - rapport fatigue/déformation
• Conception de chaussée à structure inverse

20
Prédiction de lendommagement de la couche de GCR
0.6
ESSIEU ARRIÈRE
SEUIL D'ENDOMMAGEMENT
PAR FATIGUE
ESSIEU AVANT
0.5
0.4
?t / Rf
0.3
0.2
0.1
0.0
janvier
février
mars
avril
mai
juin
juillet
août
sept.
octobre
nov.
déc.
21
Relation entre la déformation en tension et le
nombre de passages
Loi de fatigue
22
Relation entre la déformation en compression et
le nombre de passages
Loi de déformation
23
Chaussée flexible Endommagement relatif
FATIGUE
25
ESSIEU ARRIÈRE
ARTÈRE PRINCIPALE
ESSIEU AVANT
20
TRAFIC D'AUTOBUS
250 A/j
VITESSE DES AUTOBUS
50 km/h
15
(mm)
(mm)
Endommagement relatif ()
1)
EB-10S
40
10
2)
EB-20
70
Revêtement
110
5
3)
MG
450
4)
ST
450
0
janvier
février
mars
avril
mai
juin
juillet
août
sept.
octobre
nov.
dec.
Épaisseur Totale
1010
5)
SS1
790
DÉFORMATION
25
6)
SS2
-------
20
Endommagement relatif ()
15
ENDOMMAGEMENT RELATIF
10
Fatigue
100
Déformation
20
5
DURÉE DE VIE
5 ans
0
janvier
février
mars
avril
mai
juin
juillet
août
sept.
octobre
nov.
dec.
24
Chaussée inverse Endommagement relatif
FATIGUE
25
ESSIEU ARRIÈRE
ARTÈRE PRINCIPALE
ESSIEU AVANT
20
TRAFIC D'AUTOBUS
250 A/j
VITESSE DES AUTOBUS
50 km/h
Endommagement relatif ()
15
Endommagement relatif ()
(mm)
(mm)
1)
EB-10S
40
10
2)
GBR
70
5
3)
MAF
100
4)
GCR
100
0
janvier
février
mars
avril
mai
juin
juillet
août
sept.
octobre
nov.
dec.
Renforcement
310
5)
MG
250
DÉFORMATION
25
6)
ST
450
Épaisseur Totale
1010
20
7)
SS1
790
Endommagement relatif ()
8)
SS2
-------
15
Endommagement relatif ()
ENDOMMAGEMENT RELATIF
10
Fatigue
100
Déformation
10
5
DURÉE DE VIE
26 ans
0
janvier
février
mars
avril
mai
juin
juillet
août
sept.
octobre
nov.
dec.
25
Conception de chaussées à structure inverse
26
Conclusions et recommandations

• Les chaussées à structure inverse permettent
  dentrevoir
• - une très grande durabilité (25 ans)
• - des excavations peu profondes (350 à 450
  mm)
• - lutilisation de GCR à faible teneur en
  ciment (4)
• - le recyclage de matériaux disponibles
  localement
• - des réhabilitations futures limitées à la
  surface.
• Des planches dessais sont nécessaires afin
  dévaluer le comportement et détablir le rapport
  bénéfices/coûts des ces chaussées novatrices.

27
À SUIVRE
MERCI