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ÉTUDE DU CONCEPT DE STRUCTURE INVERSE ÉTUDE DU CONCEPT DE STRUCTURE INVERSE POUR LE RENFORCEMENT DE CHAUSSÉES SOUMISES AUX CHARGES DAUTOBUS URBAINS Pierre.

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1 ÉTUDE DU CONCEPT DE STRUCTURE INVERSE ÉTUDE DU CONCEPT DE STRUCTURE INVERSE POUR LE RENFORCEMENT DE CHAUSSÉES SOUMISES AUX CHARGES DAUTOBUS URBAINS Pierre Gauthier, ing. 6 novembre 2007 Séminaire INFRA 2007 Jean-Marie Konrad, ing., Ph.D. Benoît Bissonnette, ing., Ph.D. Centre de recherche sur les infrastructures en béton

2 Fissuration par fatigue Dégradation structurale des chaussées des chaussées

3 Déformation structurale Dégradation structurale des chaussées (suite)

4 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 Objectifs du projet de développement

5 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) Sollicitations et contraintes de conception

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 - Modélisation de 8 couches - Élastique linéaire et non linéaire - Essieux avant et arrière - Analyse sur 12 mois Utilisation du logiciel KENLAYER

11 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 Données dentrée du logiciel KENLAYER

12 Module délasticité des enrobés bitumineux du revêtement

13 Module délasticité des Graves Ciment Recyclées (GCR) E (MPa) GCR-4% GCR-6% GCR-8% janvierfévriermarsavrilmaijuinjuilletaoûtsept.octobrenov.déc. Rapport A/G= 0.33

14 Résistance à la flexion des Graves Ciment Recyclées (GCR) R f (MPa) GCR-4% GCR-6% GCR-8% janvierfévriermarsavrilmaijuinjuilletaoûtsept.octobrenov.déc. Rapport A/G= 0.33

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 Nombre de tronçon Autobus / Jour (RTC 2004)

19 Principaux résultats de la modélisation Prédiction de lendommagement de la GCR : - rapport t / R f 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 janvierfévriermarsavrilmaijuinjuilletaoûtsept.octobrenov.déc. t / R f ESSIEU ARRIÈRE ESSIEU AVANT SEUIL D'ENDOMMAGEMENT PAR FATIGUE

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 Endommagement relatif (%) FATIGUE janvierfévriermarsavrilmaijuinjuilletaoûtsept.octobrenov.dec. ESSIEU ARRIÈRE ESSIEU AVANT DÉFORMATION janvierfévriermarsavrilmaijuinjuilletaoûtsept.octobrenov.dec. ARTÈRE PRINCIPALE TRAFIC D'AUTOBUS:250 A/j VITESSE DES AUTOBUS:50 km/h (mm) 1)EB-10S40 2)EB-2070 Revêtement:110 3)MG450 4)ST450 Épaisseur Totale:1010 5)SS1790 6)SS ENDOMMAGEMENT RELATIF Fatigue:100% Déformation:20% DURÉE DE VIE: 5 ans

24 Chaussée inverse Endommagement relatif DÉFORMATION janvierfévriermarsavrilmaijuinjuilletaoûtsept.octobrenov.dec. Endommagement relatif (%) FATIGUE janvierfévriermarsavrilmaijuinjuilletaoûtsept.octobrenov.dec. Endommagement relatif (%) ESSIEU ARRIÈRE ESSIEU AVANT Endommagement relatif (%) ARTÈRE PRINCIPALE TRAFIC D'AUTOBUS:250 A/j VITESSE DES AUTOBUS:50 km/h (mm) 1)EB-10S40 2)GBR70 3)MAF100 4)GCR100 Renforcement:310 5)MG250 6)ST450 Épaisseur Totale:1010 7)SS1790 8)SS ENDOMMAGEMENT RELATIF Fatigue:100% Déformation:10% DURÉE DE VIE:26 ans

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… À SUIVRE…


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