cete69 dll sagri presentation entretien · pdf fileessai dynaplaque r e mpa 100 50 50 % ......

COTITA – Club des labos départementaux RA Jeudi 4 octobre 2012

CHAUSSEES - GENERALITES


STRUCTURES DE CHAUSSEES

Terminologie et D éfinition.: Norme NFP 98-080-1

Partie Supérieure des Terrasements

Couche de Forme

Pla

te-F

orm

e

Couche de Fondation

Couche de BaseAssise

Couche de Liaison

Couche de Roulement Couches de

surfaceCHAUSSEE


LA FATIGUE DES MATERIAUX LIES

FONCTIONNEMENT D’UNE CHAUSSEE

CHAUSSEE

PLATE - FORME

6.5t

ELONGATION εεεεtCOMPRESSION

εεεεz

εt < seuil εz < seuil


FONCTIONNEMENT DES CHAUSSEES

� Hypothèses admises :

•Materiaux élastiques et linéaires

•Chaussee = plaque infinie

•Comportement à la fatigue des materiaux

•Approche probabiliste

•Methode rationnelle



MODELES DE LA MECANIQUE DES CHAUSSEES

WESTERGAARD (1926) : Bicouche

a

PLAQUE E1, νννν1

Ressorts k

σσσσz = kW

σσσσzW

k = Module de réaction du sol support



MODELES DE LA MECANIQUE DES CHAUSSEES

Burmister (1943) : Multi-couches

H1 E1 ν1

H2 E2 ν2

E , ν∞∞∞∞

LOGICIELS DE CALCUL :

ALIZE,ECOROUTE du LCPC, BISTRO de la SHELL

a

Hn En νn

Interfaces :collées

/ décollées

z


ALIZE Définition de la structure


ALIZE : calcul des sollicitations


MATERIAUX ROUTIERS -GENERALITES



FONCTIONNEMENT D’UNE CHAUSSEE

CHAUSSEE

PLATE - FORME

6.5t

ELONGATION εεεεt


LA FATIGUE DES MATERIAUX

LIES

PRINCIPE DE L’ESSAI

épro

uvet

te

CONDITIONS : 10°C et 25 Hz



100908070

5040

1 10 100 1000 10000 100000 1E+06 1E+07

Sollicitation

Nombre de cycles appliqués

σσσσN

b

εεεεεεεε66

RESULTATS DES ESSAIS :

droite de fatigue



� CARACTERISTIQUES D’UN MATERIAU :

� Déformation admissible 1 million de fois : σσσσ6 ou εεεε6

� Pente de la droite de fatigue : b

�� Dispersion de la tenue en fatigue : σσσσN


FATIGUE DES MATERIAUX LIES

� LE CUMUL DES DOMMAGES :• Effet de sollicitations variables ?

Sollicitation

N

droite de fatigue

N1

εεεε1

εεεε2

N2

n1

n2

< N1


FATIGUE DES MATERIAUX LIES

12

2

1

1 ≅+N

n

N

n

n

N

i

i∑ < 1

n

N

i

i∑ > 1

LE CUMUL DES DOMMAGES

Réponse : la LOI DE MINER

(0.6 à 1.4)

Influence de l’ ”Histoire ” de l’éprouvette :

εεεε élevée d’abord :

εεεε faible d’abord :

Sollicitation

NN1

εεεε1

εεεε2

N2


CHAUSSEES –LES DIFFERENTES STRUCTURES


LES DIFFERENTES STRUCTURES

1 - Souples

P L A T E – F O R M E

G N T

2 – Bitumineuses

épaisses

G B

G B

G N T



3 – Semi - Rigides


G. Hydr.G. Hydr.

G. Hydr.



4 – Mixtes


G. Hydr.G. Hydr.

G B

5 – Inverses

G N T

G B



CHAUSSEES RIGIDES (BETON)


BETON

5 – Dalles californiennes





BETON

6 – Dalles goujonées





BETON

7 – Béton Armé Continu (BAC)


LA PLATE-FORME

P.S.T 1 m

Couche de forme

ARi

20 à 50 Mpa : AR150 à 120 Mpa : PF2

120 à 200 Mpa : AR3> 200 Mpa : AR4 PFi

20 à 50 Mpa : PF150 à 120 Mpa : AR2

120 à 200 Mpa : PF3> 200 Mpa : PF4

h

Classification

Géotechnique

Constitution

PST0PST1

PST2PST3PST4PST5P

S

T

6


LA PLATE-FORME

� Son role :

•Nivellement (3cm)

•Portance a court terme

•Traficabilité

•Protection au gel

•Portance à long terme

•Homogéneisation de la portance

•Minimiser le cout Chaussée + P. Forme

•Drainage de la Chaussée

LA COUCHE DE FORME


LA PLATE-FORME

Mesure de la Portance

z

5.1.0z

aqE =

a

Essai de plaque

q0


LA PLATE-FORME


Essai Dynaplaque

H0

H1

R= H1

H0


LA PLATE-FORME


Essai Dynaplaque

R

E MPa

100

50

50 %


LA PLATE-FORMEMesure de la

Portance

Essai

Dynaplaque


DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES – LE TRAFIC



100908070

5040

1 10 100 1000 10000 100000 1E+06 1E+07

Sollicitation

Nombre de cycles appliqués

σσσσN

b

εεεεεεεε66

RESULTATS DES ESSAIS :

droite de fatigue


LE TRAFICEVOLUTION de L’AGRESSIVITE avec la CHARGE

0.000001

0.00001

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

0 5 10 15 20

Charge à l‘essieu

Nb

essi

eux


� Disperse en nature

� Comptage

� Taux de croissance : τ� Fatigue : Durée de service : n

� Essieux de 13t

� Fatigue : Trafic cumulé NE

LE TRAFIC

( )NE TraficPL CAM

n

=−+

3651 1

. . .ττ

CAM : Coefficient d’ Agressivité Moyen d’un PL


LE TRAFIC

CALCUL DE L’AGRESSIVITE

Modèle élastique et linéaire :εε

t

t

PP0 0

=avec P0 = 13t.

Loi de fatigue : εεεε = a.N-b

Pour un essieu élémentaire : A KP

P=

α

0

KEssieu simple Essieu tandem essieu tridem

5 1 0.75 1.1

Semi-Rigides 12 1 12 113

Béton 12 1 12 113

ααααSTRUCTURES

Souples etBitumineuses


LE TRAFIC

CALCUL DE L’AGRESSIVITE (FIN)

Trafic reel :

CAMNbPL

K nj ijPi

P=

10

Σα

CAM : Coefficient d’ Agressivité Moyen

1991 1992 1993 1994 1994 1996 1997 0.30 0.28 0.28 0.27 0.27 0.25 0.27


LE TRAFIC

CLASSE DE TRAFIC

0 25 50 150 300 750 2000 5000

T5 T4 T3 T2 T1 T0 TSO Tex

MATERIAUX T5 T4 T3 - T3+ > T2 < 20 cm 0.4 0.5 0.7 0.8

BITUMINEUX

Ds chauss. mixtes

0.8

> 20 cm 1 HYDRAULIQUES 1.3

trafic PL (C.U. > 5 t!) par sens

CAM : Coefficient d’ Agressivité Moyen


LES DOCUMENTSDE DIMENSIONNEMENT

Guide technique Chaussées neuve (1994)

Catalogue structure de chaussées RN(1998)

Manuel chaussées à faible trafic

Manuel Scétauroute (Aut. Concédées) 1997

Chaussées transport en commun

Renforcement des Tr. D’Agglo en EME

Guide technique Chaussées Béton (1997)


CHAUSSEES –DIMENSIONNEMENT AU GEL


� DESCRIPTION DU PHENOMENE :

� Températures < 0 �, + Eau :

� Aspiration d’eau (Cryosuccion) �� Gonflement �� Liquéfaction au dégel �

DIMENSIONNEMENT AU GEL



ESSAI DE GONFLEMENT AU GEL :

EAU

g

Mesure du gonflement de l’éprouvette en fonction de quantitéde gel appliquée



quantité de gel �� INDICE DE GEL :In

dic

e d

e G

EL

-5°-10° -5° -10°

-5°

5°

15°

20°

Temps

en Jour

30°

35°

Temp. moyenne



RESULTATS DE L’ESSAI :

p > 1

0.05 < p < 1

p < 0.05

Matériaux �� Qg : Quantité de gel admissible

�� GELIFS �� Qg = 0

�� PEU GELIFS

Qg = 4 si 0.05 <p<0.25Qg = 1/p si 0.25 < p < 1

NON GELIFS �� Qg = ∞∞∞∞

Gonflementen mm

Indice de gel



PROPAGATION

1- ENTRE L’ATMOSPHERE ET LA CHAUSSEE :

Isurface = 0.7.(Iatmos. -10)

qq 100 W/m²


DIMENSIONNEMENT AU GEL PROPAGATION

2 – DANS UNE COUCHE DE CHAUSSEE :

CHAUSSEE H

Is

It8 BB + 22 GB

Is

It

Is aH It bH= + +( )1

Matériau BB-GB GC-GL-GNT GCV LTCC SL-SC a 0.008 0.008 0.012 0.012 0.012 b 0.06 0.10 0.13 0.14 0.15


DIMENSIONNEMENT AU GEL PROPAGATION

2 – DANS LA PLATE-FORME :

QQ PF

Qng Couche de FORME H

SOL SUPPORT

Qg

QPF = Qng + Qg + QM

Qng = An.hn2 /(hn+10)

Matériau A B et C D LTCC CV,SC,SL An 0.15 0.13 0.12 0.14 0.17


AUSCULTATION DES CHAUSSEES –MESURES STRUCTURELLES


MESURES STRUCTURELLES

� Déflexion

� Rayons de courbure



MESURES DE DEFLEXION

Déflexion


MESURES STRUCTURELLESRAYON DE COURBURE

Rc



INTERPRETATION


MESURES STRUCTURELLESMESURES DE DEFLEXION



MESURES DE DEFLEXION

Déflexion


MESURES STRUCTURELLESMESURES DE RAYON DE COURBURE

81 échantillons

x

d(x)

d0d1d2d81

1 - CALCUL a PARTIR de la COURBE de DEFLEXION :


MESURES STRUCTURELLESMESURES DE RAYON DE COURBURE

2 – MESURE à L’INCLINOMETRE :

CHAUSSEE

6,5 tαααα

αααα

p


CHAUSSEES –LES COUCHES DE SURFACE


LES COUCHES DE SURFACE

� POUR L’USAGER :• Adhérence

• Confort (UNI)

• Bruit

� POUR L’EXPLOITANT :• Tenue à l’orniérage

• Durabilité

• Imperméabilité

• Viabilité hivernale

FONCTIONS

Vitesse

Lame d'eau

COUCHE DE ROULEMENT

p = 9 bars



� 1950 : Enrobés Denses

� 1966 : Enrobés Grenus

� 1969 : Enrobés semi-grenus

� 1973 : Enrobés Minces

� 1982 : Enrobés Très Minces

� 1985 : Enrobés Drainants

� 1988 : Enrobés Ultra-Minces

HISTORIQUE



� Asphaltes routiers 2 à 4 cm

� Béton Bitumineux à froid 5 à 8 cm

� Enrobés Coulés à froid 0,6 à 1,5 cm

� Enduits superficiels 1 à 1,5 cm

Autres produits Bitumineux ….



Ex. : Béton Bitumineux Semi-Grenus

NORMES ENROBES

GRANULATS :

LIAISON : DIIIa ROULEMENT : CIIIa

TERMINOLOGIE-ABREVIATIONS-CLASSES

CONDITIONS D’EMPLOI :

Etat du support : Déformation < 2 cm règle de 3m

Granulometrie Epaiss. Mini Epaiss. moyenne0/10 4 5 à 7 0/14 5 6 à 9

< 10% sable roulé RC > 2 Fines : IVR < 40% PouvoirRigidifiant : 10 à 20 °C

Recyclés : LIAISON : < 20% ROULEMENT : < 10 °C




NORMES ENROBES

CARACTERISTIQUES DU MELANGE :

Passant à 2 mm : 25 à 45 %

Teneur en liant : 0/10 : K = 3.4 0/14 : K = 3.2

NIVEAU D’ETUDES :

1 2 3 4

DURIEZ X X X X

PCG X X X X

ORNIERAGE X X X

MODULE X X

FATIGUE X

ESSAINIVEAU




NORMES ENROBES

PERFORMANCES MECANIQUES :

ESSAI CLASSE 1 CLASSE 2 CLASSE 3DURIEZ r/R > 0,75 > 0,75 > 0,75

ORNIERAGE (30 000 cycles - 60°C ) < 10% < 7,5 % < 5 %MODULE COMPLEXE 15°C, 10 Hz (MPa) > 5 500 > 7 000 > 7 000

MODULE Traction Directe 15°C 0,02s > 5 500 > 7 000 > 7 000FATIGUE ε6 10°C, 25 Hz > 100.10-6 > 100.10-6 > 100.10-6




NORMES ENROBES

Norme 98-150 (Enrobés à Chaud) FABRICATION :

MISE EN OEUVRE :

Norme 98-150 (Enrobés à Chaud)

Couche d’accrochage : > 250 g/m2

Températures : 70/100 > 120 °C50/70 > 125 °C35/50 > 130 °C

Vides : 4 à 8 %

HS : 0/10 : > 0,4 mm 0/14 : > 0,5 mm



% Sable10 20 30 40 50

Epaisseur

2

4

6

8BBSG

Béton Bitumineux Semi-Grenus



� Avantages :• Apport structurel

• Bonne étanchéité

• Reprofilage

• Résistance au polissage

• Tenue au vieillissement

� Inconvénients :• Chers

• Pb aux forts trafics

• Rugosité médiocre

• Bruit médiocre

Béton Bitumineux Semi-Grenus

Principe : 45% sable 55% gravillon F. Continue



% Sable

Epaisseur

10 20 30 40 50

2

4

6

8BBSG

BBDr

Béton Bitumineux DRAINANTS



� Avantages :• Plus de projection

d’eau (> 20% Vides)

• Excellent à l’orniérage

• Faible niveau de bruit

� Inconvénients :• Polissage des gravillons

• Viabilité hivernale délicate

• Pas d’étanchéité

• Fragilité

• Vieillissement du liant

• Renouvellement ?

• (Colmatage)

• Réservé autoroutes


Principe : 85% 6/10 15% 0/2 F. Discontinue



% Sable

Epaisseur

10 20 30 40 50

2

4

6

8BBSG

BBDrBBTM

Béton Bitumineux TRES MINCES



� Avantages :• Très bons à l’orniérage

• Faible niveau de bruit (0/6)

• Economiques

• Très bonne rugosité

� Inconvénients :• Polissage des gravillons

• Peu d’étanchéité

• Pas de reprofilage

• Viabilité hivernale délicate

Béton Bitumineux TRES MINCES

Principe : 72 % 6/10 28 % 0/2 F. Discontinue



% Sable

Epaisseur

10 20 30 40 50

2

4

6

8BBSG

BBM

BBDrBBTM

BBUM



PRINCIPE : Gravillons collés

LES ENDUITS

1 - Monocouche : 40 à 50 %

2 - Monocouche double gravillonnage : 10 à 15%

3 - Bicouche : 15 à 20 %


LES COUCHES DE SURFACELES ENDUITS (suite et fin)

4 - Pré-gravillonné : 15 à 20%

5 - Sandwich : % ?



� Avantages :• Economique

• Rugosité très élevée

• Imperméabilisation efficace

• Bonne adhérence

� Inconvénients :• Réalisation « pointue »

• Rejets de gravillons

• Très bruyants

• Polissage de gravillons

ENDUITS


LES COUCHES DE SURFACELES ENROBES COULES A FROID

RU

PT

EU

R

EMULSION

SABLE+

GRAVILLON

PRINCIPE : Gravillons + Sable + Bitume


LES COUCHES DE SURFACELES ENROBES COULES A FROID



� Avantages :• Pas de rejets de

gravillons

• Remise en circulation rapide

• niveau de bruit moyen

• Bonne adhérence

• Economique

� Inconvénients :• Fort trafic

• Etanchéité imparfaite

Enrobés Coulés à Froid

Principe : % SABLE % GRAVILLON


COUCHES DE ROULEMENTPERFORMANCES ACOUSTIQUES

Base de données des revêtements : 313 mesures VM (LAmax, température de 20°, vitesse 90 km/h)

70.1

7374.2 74.6

75.2 75.676.6

77.2 77.4 77.578.1 78.2

78.879.4 79.6 80.0 80.1

80.7

73.5

65

67

69

71

73

75

77

79

81

83

85

BB

Dr

0/6

BB

TM

0/6

-T2

BB

Dr

0/1

0

BB

TM

0/6

BB

UM

0/6

BB

TM

0/1

0-T

2

BB

Dr

0/1

4

BB

SG

0/1

0

BB

M 0

/10

EC

F

BB

UM

0/1

0

ES

BB

TM

0/1

0

BB

SG

0/1

4

ES

6/1

0

BC

BB

TM

0/1

4

BB

UM

0/1

4

ES

10

/14

Lre

v e

n d

B(A

)


COUCHES DE ROULEMENT

CARACTERISTIQUES D’USAGE

BB Très Mince

Rugosité + + + + + + + + + + + - 0Polissage - + - + - - - 0 0 0

Reprofilage - - - - - 0 + + + + + +Bruit - - - + + + + + + 0 0 0

Etanchéité + + + - - - - - + + +Orniérage + 0 + + + + + + 0 + + -

Apport Structurel - - - - - 0 0 0 + + + + +

ENDUITS E. C. F.BB

Ultra Mince

BB Drainant

BB Mince

BB à Mod. Eleve

BB Semi Grenu

CRITERE0/6 0/10

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