La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSÉES RIGIDES MGC 840 Méthode AASHTO Méthode de la PCA pour le calcul des chaussées rigides Introduction l Domaine d application.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSÉES RIGIDES MGC 840 Méthode AASHTO Méthode de la PCA pour le calcul des chaussées rigides Introduction l Domaine d application."— Transcription de la présentation:

1 DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSÉES RIGIDES MGC 840 Méthode AASHTO Méthode de la PCA pour le calcul des chaussées rigides Introduction l Domaine d application l Principes de design Facteurs de design Procédure de design l Analyse à la fatigue l Analyse à l érosion

2 Quest ce quune chaussée rigide Avantages et inconvénients dune chaussée rigide Pour Contre Soutenir des charges plus élevées Soutenir des charges plus élevées Durée de vie plus élevée Durée de vie plus élevée Moins dentretien Moins dentretien Peu sensible au climat Peu sensible au climat Coût initial plus élevé Coût initial plus élevé Temps de prise plus élevé (12h) Temps de prise plus élevé (12h) Sensible au gel/degel - fissures

3

4 Portland Cement Concrete Surface Slab Stabilized Base Granular Subbase Natural Subgrade Prime Coat

5

6 Types de dalles l dalles non goujonnées en béton non-armé n sans acier d armature n sans goujons aux joints (espacement max 4,6 m) l dalles goujonnées en béton non-armé n goujons aux joints (espacement max 6,6 m) l dalles goujonnées en béton armé n armatures interrompues au niveau des joints n goujons aux joints (espacement max 13,0 m) l dalles continues n pas de joints de retrait transversaux

7 Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP) Jointed Plain Concrete Pavement (JPCP)

8 Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP) Jointed Reinforced Concrete Pavement (JRCP)

9 Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP) Continuously Reinforced Concrete Pavement (CRCP)

10 Pre-stressed Concrete Pavements (PCP)

11 Méthode de conception Empirique (AASHO). Méthode de conception Empirique (AASHO). Plusieurs versions : 1961 (Interim Guide), Plusieurs versions : 1961 (Interim Guide), : Caractérisation poussée des matériaux. 1986: Caractérisation poussée des matériaux. 1993: 1993: Accent sur la réhabilitation Accent sur la réhabilitation Cohérence flexible vs rigide Cohérence flexible vs rigide 2002: Approche Mécaniste-empirique 2002: Approche Mécaniste-empirique

12

13 Inputs Pavement performance Pavement performance Traffic Traffic Roadbed soil Roadbed soil Slab characteristics Slab characteristics Environment Environment Reliability Reliability Shoulder design Shoulder design

14 AASHTO Design: JPCP, JRCP et CRCP JPCP, JRCP et CRCP Identique aux chauss é es flexibles Identique aux chauss é es flexibles Portance mesur é e par l é paisseur de la Dalle D au lieu du SN Dalles moins é paisses que les structures flexibles é quivalentes. Dalles moins é paisses que les structures flexibles é quivalentes.

15 Equation: Equation: NOMOGRAPHE Abaque AASHTO chaussées rigides

16 MÉTHODE DE LA PCA n OBJECTIF: n Méthode de la Portland Cement Association (PCA) l même objectif que tous les travaux de structure l trouver l'épaisseur minimum de la dalle de béton l coût annuel le plus faible possible n coût de construction n coût d entretien l déterminer l épaisseur optimale

17 Objectifs n Déterminer l épaisseur optimale n Assurer un bon rendement l Préparation d une assise uniforme et mince couche de fondation traitée ou non pour contrer le phénomène de pompage l Utilisation de joints pour assurer un bon transfert de charge et sceller la surface

18 Procédure de design tient compte de: l degré de transfert de charges aux joints l incidence d un accotement en béton l deux critères de design n critère de fatigue n critère basé sur l érosion

19 Méthode de calcul basée sur: l Études théoriques de Westergaard, Pickett, Roy, … l Résultats d'essais routiers sur des chaussées expérimentales soumis aux charges de trafic contrôlés l Dalles expérimentales soumises à des essais routiers l Rendement des dalles construites normalement et sujettes à un trafic routier normal (+ importante) l Westergaard fut un des premiers à reconnaître que les résultats théoriques doivent être vérifiés par le comportement des chaussées en service.

20 Pour déterminer lépaisseur de la dalle n 4 facteurs: l Résistance en flexion du béton MR l Module de réaction de l infrastructure ou de la combinaison fondation-infrastructure k l Charges, fréquence et types de camions l Année de conception

21 RÉSISTANCE EN FLEXION DU BÉTON n Principalement pour le critère de fatigue l contrôle la fissuration n Charges de la circulation dans la dalle de béton: l Efforts de compression et de flexion l Rapport entre contraintes de compression et résistance en compression trop faibles n pas d influence sur l'épaisseur de la dalle. l Rapport entre contraintes de tension et résistance en tension fréquemment supérieur à 0,5 n grande influence si la résistance à la flexion de la dalle n'est pas suffisante

22 RÉSISTANCE EN FLEXION DU BÉTON n Essai en flexion: l Module de rupture du béton l Sur des poutres de 150 x 150 x 760 mm n Mesure du module de rupture selon l'une des 3 méthodes de chargements suivantes : l chargement en porte-à-faux l chargement au point central de la poutre l chargement à deux points au tiers de la poutre - Choix de cette dernière plus conservatrice

23 RÉSISTANCE EN FLEXION DU BÉTON n Essai du module de rupture: l Habituellement effectués à 7, 14, 28 et 90 jours l Résultats d'essais à 7 et 14 jours n pour vérifier si la résistance du béton est conforme aux exigences des devis n pour déterminer le moment propice pour ouvrir la chaussée à la circulation l Résultats d'essais à 28 et 90 jours n utilisés dans le calcul de l'épaisseur des chaussées pour routes, rues et aéroports n durant les premiers mois, la chaussée ne doit supporter qu'un nombre limité de répétitions de charges n la résistance du béton continue à augmenter après 90 jours

24 RÉSISTANCE EN FLEXION DU BÉTON n Relation entre la résistance en flexion, lâge et les conditions de design

25 PORTANCE DE LA FONDATION ET DE L INFRASTRUCTURE n Portance de l infrastructure et de la fondation: l définie par le module de réaction l déterminée par des essais de chargement sur plaque l s exprime en MPa/m l calculée à l'aide de l'une des 2 équations suivantes:

26 PORTANCE DE LA FONDATION ET DE L INFRASTRUCTURE n Module de réaction k l essai long et onéreux l corrélation avec le CBR l résultats d'essai sur plaque ajustés pour tenir compte des facteurs qui pourraient modifier significativement la capacité portante du sol n la teneur en eau du sol durant la période de dégel

27 PORTANCE DE LA FONDATION ET DE L INFRASTRUCTURE

28

29 n Couche de matériaux sous la dalle : l Augmente la capacité portante de la dalle l Plus économique d'augmenter l'épaisseur de la dalle que de placer une couche de fondation l Nécessaire de placer une couche de matériau granulaire sous la dalle pour d'autres raisons : n Assurer un support uniforme de la dalle n Remplacer les sols instables, gonflants ou gélifs n Assurer un soulèvement ou affaissement uniforme n Empêcher les matériaux fins de remonter n Permettre la circulation pendant de la construction

30 PORTANCE DE LA FONDATION ET DE L INFRASTRUCTURE Effet d une fondation non traitée sur les valeurs du module de réaction k (en MPa/m et en pci)

31 PORTANCE DE LA FONDATION ET DE L INFRASTRUCTURE Valeur de k pour une fondation traitée au ciment

32 EXEMPLES n Exemple 1 : Si l'on intercale 150 mm de matériau granulaire entre un sol de portance k = 40 MPa/m et la dalle, la portance du sous-sol, mesurée à la surface du matériau granulaire, sera de 49 MPa/m n Exemple 2 : Si l'on intercale 150 mm de matériau stabilisé au ciment entre le sol de portance k = 40 MPa/m et la dalle de béton, la portance du sous-sol mesurée à la surface de la fondation stabilisée sera de 130 MPa/m

33 ANNÉE DE DESIGN n Durée de vie d'une chaussée: l expression ambiguë l représente l'âge après lequel la chaussée aura besoin d'un renforcement n Année de design: l période d analyse du débit routier l varie généralement entre 20 et 50 ans l horizon de plus de 20 ans difficile à prévoir

34 CIRCULATION n Intensité et charge de circulation: l facteurs déterminants dans le calcul de l'épaisseur l nombre et poids des véhicules n DJMA n DJMA-C n Charges axiales des camions

35 FACTEURS DE SÉCURITÉ SUR LES CHARGES n Coefficients de majoration recommandés par la PCA pour tenir compte de la nature du trafic: Routes et rues supportant un trafic lourd continu1,20 Routes interprovinciales Rues et routes supportant un trafic lourd avec interruptions Routes et artères résidentielles 1,10 Rues résidentielles et routes à faible trafic lourd1,00 Chemins secondaires

36 PROCÉDURE DE DESIGN n Procédure détaillée lorsque les données sur les charges axiales sont connues n Pour calculer l'épaisseur, il faut connaître : l la nature de la route l le type de joints et d accotement l le module de rupture du béton (MR) l le module de réaction de fondation-infrastructure (k) l le facteur de sécurité sur les charges l l'intensité et le poids de la circulation

37 PROCÉDURE DE DESIGN n 2 types d analyse: l Analyse à la fatigue, contrôle l épaisseur des dalles n routes à trafic léger (dalles goujonnées ou non) n routes moyennement achalandées (dalles goujonnées) l Analyse à l érosion, contrôle l épaisseur des dalles n routes à achalandage moyen et élevé (dalles non goujonnées) n routes à trafic lourd (dalles goujonnées)

38 ANALYSE À LA FATIGUE n Procédure: l Contrainte équivalente n sans accotement de béton: tableau 6a n avec accotement de béton: tableau 6b l Écrire en 8 et 11 les facteurs de contrainte équivalente à partir d une épaisseur d essai et de la valeur k de la fondation-infrastructure l Diviser ces facteurs par MR et écrire en 9 et 12 l Calculer la fatigue en pourcentage en divisant le nombre de répétitions de charges envisagées par le nombre de répétitions permises l Faire la somme des dommages dus à la fatigue

39 CONTRAINTE ÉQUIVALENTE - 6a Pas d accotement en béton

40 CONTRAINTE ÉQUIVALENTE - 6b Avec accotement en béton

41 ANALYSE À LA FATIGUE Nb de répétitions de charges permises

42 PROCÉDURE DE DESIGN

43 ANALYSE À L ÉROSION n Procédure: l Facteur d érosion n sans accotement de béton : figure 6a l joints goujonnés ou dalle armée continue: tableau 7a l joints non goujonnés: tableau 7b n avec accotement de béton : figure 6b l joints goujonnés ou dalle armée continue: tableau 8a l joints non goujonnés: tableau 8b l Écrire en 10 et 13 les facteurs d érosion l Déterminer le nombre de répétitions permises l Calculer les dommages en pourcentage l Faire la somme des dommages dus à l érosion

44 FACTEUR D ÉROSION - 7a Pas d accotement - Joints goujonnés

45 FACTEUR D ÉROSION - 7b Pas d accotement - Joints non goujonnés

46 FACTEUR D ÉROSION - 8a Avec accotement - Joints goujonnés

47 FACTEUR D ÉROSION - 8b Avec accotement - Joints non goujonnés

48 ANALYSE À L ÉROSION Pas d accotement en béton

49 ANALYSE À L ÉROSION Avec accotement en béton

50 EXEMPLE DE DESIGN n Données du projet: l Autoroute à 4 voies l Année de design : 20 ans l DJMA = l Facteur d accroissement du trafic = 1,50 l DJMA-C = 19% du DJMA n Calculs de circulation: l DJMA projeté = x 1,5 = l DJMA-C projeté = x 0,19 = l 9675 véh/direction = 81% dans la voie de conception l 3680 x 0,5 x 0,81 x 365 x 20 = camions

51 EXEMPLE DE DESIGN n Design # 1A : l joints goujonnés l fondation de 100 mm non traitée l pas d accotement en béton l infrastructure en argile : k = 27 MPa/m l valeur k combinée = 35 MPa/m l facteur de sécurité sur les charges = 1,20 l module de rupture du béton MR = 4,5 MPa

52 EXEMPLE DE DESIGN #1A Essieux simples

53 EXEMPLE DE DESIGN #1A Essieux doubles

54 FATIGUE DE LA DALLE DE BÉTON n Fatigue dans la dalle de béton: l La résistance à la fatigue d'une dalle de béton dépend du rapport de l'effort de flexion dans la dalle et du module de rupture du béton utilisé l Si une charge axiale cause un effort en flexion de 3,5MPa et que le module de rupture du béton est 4,8MPa, le rapport des contraintes sera de 3,5/4,8 soit 0,71

55 FATIGUE DE LA DALLE DE BÉTON n Phénomène de la fatigue du béton : l Lorsque le rapport des efforts décroît, le nombre de répétitions de charges que la dalle de béton peut supporter augmente l Lorsque la valeur des efforts répétés n'excède pas 50% de la valeur du module de rupture, le béton peut résister sans rupture à une infinité d'applications de ces contraintes l Lorsque les contraintes répétées excèdent 50% du MR, la répétition des contraintes entraînera la rupture de la dalle l Lorsque les contraintes répétées sont moins élevées que celles de la limite d'endurance, la résistance à la fatigue du béton sera améliorée l La résistance du béton à la fatigue peut également être améliorée lorsque les contraintes répétées sont appliquées à intervalles éloignées (phénomène de relaxation)

56 NOMBRE DE RÉPÉTITIONS DES CHARGES n Il faut faire intervenir dans le calcul de l'épaisseur de la dalle, le nombre de répétitions des charges que le revêtement devra pouvoir supporter sans se rompre. Cela se fait à partir de la durée prévue pour l'utilisation des revêtements et également d'estimations de l'importance de la nature de la circulation pendant cette durée. n En théorie, le pourcentage de fatigue utilisé durant la vie ne devrait pas excéder 100%, lorsque les calculs sont basés sur le module de rupture du béton à 28 jours. Par ailleurs si les calculs sont basés sur un MR de 90 jours, la consommation de fatigue peut aller jusqu'à 125%. Les rapports de contraintes au module de rupture variant de 0,51 à 0,80, le nombre de répétitions de cette contrainte entraînant la rupture de la dalle.

57 NOMBRE DE RÉPÉTITIONS DES CHARGES

58

59 EFFORTS DE CHARGES n Les efforts induits dans la dalle par la charge de la circulation sont directement reliés à la largeur des voies. Autrefois, les voies avaient une largeur de 2,70m (9 pi) et presque tout le trafic lourd circulait en bordure de la chaussée. La contrainte la plus élevée dans une dalle se produit lorsque la charge d'une roue d'un camion est appliquée au coin formé par un joint transversal et le bord extérieur de la dalle. n Avec l'élargissement des voies, de 3 à 4m (10 à 12 pi), le trafic s'est déplacé vers l'intérieur de la dalle et les efforts critiques sont passés de la bordure vers l'intérieur au joint transversal.

60 POSITION DES VÉHICULES LOURDS n Points d application critiques:

61 POSITION DES VÉHICULES LOURDS n Points d application critiques:

62 ANALYSE AVEC ESSIEUX TRIPLES Calcul de l épaisseur des dalles

63 ANALYSE AVEC ESSIEUX TRIPLES Analyse à la fatigue

64 ANALYSE AVEC ESSIEUX TRIPLES Facteur d érosion - Joints goujonnés

65 ANALYSE AVEC ESSIEUX TRIPLES Facteur d érosion - Joints non goujonnés


Télécharger ppt "DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSÉES RIGIDES MGC 840 Méthode AASHTO Méthode de la PCA pour le calcul des chaussées rigides Introduction l Domaine d application."

Présentations similaires


Annonces Google