Formation HWD Principe de mesure

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1 Formation HWD Principe de mesure
Michaël BROUTIN Chef du programme Auscultation des chaussées Service technique de l’aviation civile (STAC) Département Infrastructures Aéroportuaires Division Etudes et Recherche 12 Juin 2012, CST Colas, Magny les Hameaux

2 Organisation de la présentation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées I - Présentation des matériels de mesure de déflexions II - Présentation du SHWD 1- Schéma général 2- Fonctionnement des capteurs 3- Charge appliquée et enregistrement des données 4- Fonctionnement du logiciel Conclusion générale : vers la phase d’analyse

3 Organisation de la présentation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées I - Présentation des matériels de mesure de déflexions II - Présentation du SHWD 1- Schéma général 2- Fonctionnement des capteurs 3- Charge appliquée et enregistrement des données 4- Fonctionnement du logiciel Conclusion générale : vers la phase d’analyse

4 Auscultation des chaussées
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Auscultation des chaussées Evaluations régulières des chaussées nécessaires afin d’optimiser leur gestion. Historiquement : sondages destructifs Années : apparition des premiers appareils d’auscultation non destructive des chaussées (NDT devices) Politique de gestion communément admise : coupler les inspections visuelles (méthode de relevé des dégradations suivant la méthode Indice de Service (IS)) avec des appareils d’auscultation structurelle non destructive des chaussées.

5 Critères de choix d’un NDT
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Critères de choix d’un NDT 1- Le test réalisé doit simuler le plus fidèlement possible les charges roulantes accueillies par la chaussée, 2- Un appareil à haut rendement est nécessaire, afin de pouvoir atteindre un échantillonnage spatial des essais compatible avec la détection de zones faibles et de défauts, 3- Les précisions de mesures doivent être compatibles avec l’analyse ultérieure, et les informations recherchées.

6 Critère 1 : Simuler le passage d’une charge réelle
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Critère 1 : Simuler le passage d’une charge réelle L’essai doit reproduire le plus fidèlement le passage d’une charge réelle, en termes de : Forme et durée de la sollicitation reçue par la structure, Durée de sollicitation : paramètre fondamental dans le cas de l’auscultation des chaussées bitumineuses (matériaux fortement viscoélastiques) Niveaux de déformation.

7 Forme et durée de la sollicitation appliquée à la chaussée
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Forme et durée de la sollicitation appliquée à la chaussée Du fait de la forte dépendance en fréquence des matériaux bitumineux, il convient, pour l’auscultation des chaussées souples de : - Réaliser les essais dans une gamme de durée de sollicitation cohérente avec les passages des charges réelles, - Appliquer, pour la phase d’analyse ultérieure, des corrections en fréquence.

8 Forme et durée de la sollicitation appliquée à la chaussée
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Forme et durée de la sollicitation appliquée à la chaussée Critère : déformation relative de traction à la base des matériaux bitumineux Dt

9 Niveaux de sollicitation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Niveaux de sollicitation Les matériaux granulaires et le sol support peuvent présenter des comportements non-linéaires avec les niveaux d’efforts appliqués. Il convient donc : - d’appliquer à la structure des niveaux d’efforts comparables aux efforts réels reçus par la chaussée, - si possible, de réaliser des essais à différents niveaux de chargement, afin d’appréhender le caractère non-linéaire de ces matériaux.

10 Critère 2 : Rendement de l’appareil
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Critère 2 : Rendement de l’appareil Mesures en continu vs discrètes Cas de mesures discrètes : Importance de resserrer les points [Bay and Stokoe, 2008]

11 Critère 3 : Appareils de précision
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Critère 3 : Appareils de précision Veiller à ce que l’essai soit adapté aux attentes en terme de précisions sur les résultats de l’analyse (propriétés matériaux, portance, durée de vie résiduelle de la chaussée) qui sera faite des données : Justesse des mesures « Bonnes » répétabilité/reproductibilité

12 Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
3 grands types de NDT Etudes de l’évolution des déformations permanentes du complexe chaussée/structure Méthodes sismiques Mesures de déflexion

13 Organisation de la présentation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées I - Présentation des matériels de mesure de déflexions II - Présentation du SHWD 1- Schéma général 2- Fonctionnement des capteurs 3- Charge appliquée et enregistrement des données 4- Fonctionnement du logiciel Conclusion générale : vers la phase d’analyse

14 Appareils de mesure de déflexion
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Appareils de mesure de déflexion

15 Quatre types d’appareils :
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Quatre types d’appareils : En fonction du type de sollicitation appliquée à la chaussée : Chargements statiques, ou charges roulantes quasi-statiques Chargements vibratoires Mesures de déflexion en continu sous charges roulantes Chargements impulsionnels

16 Appareils à chargement quasi-statiques, ou charges roulantes lentes
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Appareils à chargement quasi-statiques, ou charges roulantes lentes A – Mesures « manuelles » Mesures de déflexion au passage d’une roue + placement « manuel » de : Poutre Benkelman [A.C Benkelman, US Bureau of Public Roads, 1953] Système inclinométrique du STAC Autres ?..

17 Système de poutre à balancier avec base de référence
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Poutre Benkelman Système de poutre à balancier avec base de référence Comparateur au 1/100mm ; d = valeur lue × 2 Mesures ponctuelles Ligne d’influence ; pas de bassin de déflexion Photo LCPC Photo John Harvey

18 Système inclinométrique du STAC
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Système inclinométrique du STAC Système d’inclinomètres dans le sens transverse Obtention d’un bassin de déflexion par intégration spatiale STAC : utilisation du jumelage A340 d’Airbus Photos D. Guédon ; LR Toulouse

19 B – Mesures « automatisées » Déflectographe
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions B – Mesures « automatisées » Déflectographe France : Déflectographe Lacroix, [Lacroix, 1963] ; nombreuses versions, jusqu’à l’actuelle, « Flash ». RU : Traveling Deflectometer [Zube & Forsyth, 1966] Curviamètre - CEBTP ; cf [Paquet, 1977]

20 Appareils à chargement vibratoire
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Appareils à chargement vibratoire Application de chargements vibratoires par : Masses excentrées mises en rotation Systèmes hydrauliques Différents types de sollicitations : Différents niveaux d’effort moyen Différentes amplitudes de la partie variable

21 Appareils à chargement vibratoire
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Appareils à chargement vibratoire Principaux appareils : Vibreur WES 16-kips Dynaflect RoadRater Rolling Dynamic Deflectometer (RDD) Essai stationnaire Charge roulante

22 Vibreur WES 16 kips Photo : US army website
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Vibreur WES 16 kips Photo : US army website

23 Mesures de déflexion en continu (charges roulantes)
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Mesures de déflexion en continu (charges roulantes) Différentes techniques de mesure: Mesures de distances à l’aide de lasers Utilisation de lasers à effet Doppler Lumière structurée Principaux appareils : Traffic Speed Deflectometer (TSD), Rolling Wheel Deflectometer, Rolling Weight Deflectometer; Road Deflection Tester, ….

24 I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
TSD

25 Mesures de déflexion en continu (charges roulantes)
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Mesures de déflexion en continu (charges roulantes) Technologies d’avenir Pas encore au point + coût prohibitif Pour le moment : relevé à grand rendement pour découpage en zones homogènes ; en préparation de campagnes HWD

26 Avantages/inconvénients des différents NDT
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Avantages/inconvénients des différents NDT Tableau récapitulatif

27 Organisation de la présentation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées I - Présentation des matériels de mesure de déflexions II - Présentation du SHWD 1- Schéma général 2- Fonctionnement des capteurs 3- Charge appliquée et enregistrement des données 4- Fonctionnement du logiciel Conclusion générale : vers la phase d’analyse

28 II – Présentation du SHWD
1 – Schéma général Principe de mesure Tampons caoutchouc Hauteur de chute H0 Masse M0 Plaque de chargement SYSTÈME DE MASSE TOMBANTE Création d’un chargement impulsionnel supposé simuler le passage d’une roue d’avion Plaque de chargement ; Capteur d’effort + géophone G1 au centre G9 G8 G7 G6 G5 G4 G3 G2 Chaussée ENREGISTREMENT DES DEFLEXIONS SURFACIQUES A l’aide de géophones* * Schéma = Cas des chaussées souples : utilisation de G1 à G9 (Version « standard » du HWD)

29 Mesures de déflexion en continu (charges roulantes)
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Mesures de déflexion en continu (charges roulantes) Disposition des géophones vs type de structure auscultée G8 G 1 Sens de déplacement Véhicule tracteur G4b G8b G6b Barre de mesure principale Barre de rallonge G9 G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 Géophones Joints (chaussées rigides) Partie utile (chaussées souples) Partie utile (chaussées rigides)

30 SHWD sur chaussées souples
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général SHWD sur chaussées souples Configuration par défaut (9 géophones) Géophone G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 d [cm] 30 40 60 90 120 150 180 210 Configuration STAC (13 géophones + 2 déportés) Géophone G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 G11 G12 G13 G17 G18 d [cm] 30 40 50 60 75 90 105 120 150 180 210 240 -4000 -6000

31 SHWD sur chaussées souples
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général SHWD sur chaussées souples Barre déportée :

32 Exemple de résultats bruts
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Exemple de résultats bruts Dt La réponse de la chaussée dépend du signal d’effort appliqué, i.e. principalement de Fmax et Dt Il faut donc cibler pour l’essai, pour ces deux paramètres, des valeurs cohérentes avec le trafic attendu

33 Représentativité de l’essai HWD en termes de temps de chargement
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Représentativité de l’essai HWD en termes de temps de chargement Le chargement HWD doit être représentatif du passage d’une roue en termes d’amplitude en termes de temps d’impulsion Relation Dt HWD vs Vroue dépendante de la chaussée Structure de chaussée utilisée pour l’étude : Charge HWD de référence : 300kN sur plaque de 45cm

34 Relation vitesse / temps de chargement
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Relation vitesse / temps de chargement Relation entre Dt HWD et les pseudo-fréquences « ressenties » par les matériaux 1 - Calcul théorique (PREDIWARE, STAC) Charge HWD de référence : 300kN sur plaque de 45cm Signal  Dt [ms] f [Hz] Effort F(t) 29,75 33,6 Déflexion d(t) 37 38,5 Déformation relative de traction à la base du BB eXX_BB(t)=eYY_BB(t) 26 31,5 Déformation relative de traction à la base de la GB eXX_GB(t)=eYY_GB(t) 31,75 Déformation relative verticale de compression au sommet de la GRH eZZ_GRH(t) 30,3 Déformation relative verticale de compression au sommet du sol eZZ_Sol(t) 33 27,0

35 Relation vitesse / temps de chargement
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Relation vitesse / temps de chargement Relation entre Dt HWD et les pseudo-fréquences « ressenties » par les matériaux 2 – Validation expérimentale (Planche d’essais de Bonneuil) Signal  Dt [ms] f [Hz] Effort F(t) 30 33,6 Déflexion d(t) A compléter Déformation relative de traction à la base du BB eXX_BB(t)=eYY_BB(t) Non dispo Déformation relative de traction à la base de la GB eXX_GB(t)=eYY_GB(t) 31 32,25 Déformation relative verticale de compression au sommet de la GRH eZZ_GRH(t) Déformation relative verticale de compression au sommet du sol eZZ_Sol(t) 34 29,5 Très bonne validation expérimentale Conclusion : légère augmentation de Dt avec la profondeur due à des problèmes de diffusion ; cependant, au premier ordre, Dt considéré comme constant

36 Relation vitesse / temps de chargement
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Relation vitesse / temps de chargement Relation entre Dt HWD et la vitesse de passage de la roue l/2 e [µdéfs] V = l×f avec V vitesse de passage de la roue, l la largeur du « bassin de déformation relative » considéré, et f la pseudo-fréquence. - l augmente avec la profondeur (phénomène de diffusion), On considère pour la relation V vs f, la déformation relative longitudinale à la base des matériaux bitumineux : eXX (bas GB)

37 Relation vitesse / temps de chargement
II – Présentation du SHWD 4 – Charge appliquée et enregistrement des données Relation vitesse / temps de chargement Calcul théorique de l/2 (PREDIWARE) => l/2 ~ 1,5m

38 Relation vitesse / temps de chargement
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Relation vitesse / temps de chargement Validation expérimentale (planche STAC) => Valeur de 1,5m confirmée

39 Relation vitesse / temps de chargement
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Relation vitesse / temps de chargement Quelques valeurs numériques : Temps d’impulsion du signal d’effort HWD [ms] Vitesse de la roue [km/h] 540 20 150 70 33 320 Rappel : valeurs obtenues sur la structure de référence choisie => légèrement variables suivant les épaisseurs et propriétés mécaniques => Pour atteindre une gamme de variation de vitesses simulées de 20 à 200km/h, prévoir des variations de Dt de 30 à 500ms

40 Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle Les caractéristiques du signal d’effort dépendent de 4 paramètres : la masse statique M0 laissée tomber, sa hauteur de chute H0, le système d’amortissement (tampons en caoutchouc, de rigidité surfacique apparente k), la chaussée. Le dernier élément est imposé et subi. Les trois autres sont des paramètres de l’essai, ajustables.

41 Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle Leur influence relative peut être résumée ainsi : Une augmentation de M0 induit une augmentation de Fmax et de dt, Une augmentation de H0 induit une augmentation de Fmax et une diminution de dt, Une augmentation de k induit une augmentation de Fmax et une diminution de dt,

42 Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle Dans la pratique changements de masses et de système de tampons fastidieux -> Faire varier H0 STAC : système de tampons « durs » (dureté SHORE 75) + M0 = 720 kg -> Dt~30 ms ; 70<Fmax<300kN => Avec la gamme de Dt fournie par le matériel, essai représentatif du passage d’une roue sur piste

43 Utilisation des résultats
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Utilisation des résultats Détermination des caractéristiques mécaniques des matériaux constitutifs par calcul inverse Méthodes courantes = pseudo-statiques, i.e. Reconstitution d’un bassin de déflexion pseudo-statique Modélisation de la chaussée sous effort statique Fmax, Minimisation de f : => Voir deuxième jour pour les détails de la résolution

44 Organisation de la présentation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées I - Présentation des matériels de mesure de déflexions II - Présentation du SHWD 1- Schéma général 2- Fonctionnement des capteurs 3- Charge appliquée et enregistrement des données 4- Fonctionnement du logiciel Conclusion générale : vers la phase d’analyse

45 Capteurs du HWD Capteur d’effort Intégré à la plaque de chargement
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Capteurs du HWD Capteur d’effort Intégré à la plaque de chargement Capteur d’effort C6A de HBM, 500kN* Géophones Solidaires de la surface de la chaussée Géophones SM-6 *, gamme de mesure 4mm * Pour le matériel Carl Bro

46 Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Fonctionnement d’un géophone Noyau cylindrique aimanté dans une bobine Dessins Georges Kouroussy, 2004

47 Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Fonctionnement d’un géophone Le fonctionnement mécanique du géophone peut être modélisé ainsi :

48 Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Fonctionnement d’un géophone Mise en équations : x = déplacement de la masse aimantée ; y = déplacement du boîtier du géophone En posant : z = (x − y), et sachant que la tension induite u est proportionnelle au déplacement relatif de l’aimant par rapport à la bobine , il vient, en posant H(w) la fonction de transfert tension/vitesse de déplacement du géophone : avec et respectivement la pulsation propre du géophone et l’amortissement réduit

49 Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Fonctionnement d’un géophone Le géophone est donc un capteur de vitesse de déplacement La fonction de transfert H(w) définit la sensibilité du capteur ; elle s’apparente à un filtre passe-haut

50 Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Fonctionnement d’un géophone Corrections possibles : Matérielle : utilisation d’un pré-amplificateur avec une courbe de réponse inverse à celle du géophone Numérique : application d’une fonction de transfert corrective, en post-traitement

51 Mesures lors d’un essai
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Mesures lors d’un essai 1- Buffering sur la valeur d’effort mesurée ; écrasement boucle et en continu des données sur une période de 3? ms 2- Lorsque la valeur seuil est atteinte : déclenchement de la mesure : A – Tare sur les différents signaux B – Acquisition : -Fréquence d’échantillonnage = 4 kHz/voie -Ancienne version (2005) du HWD : mesure démultiplexée ; nouvelle version : mesures en parallèle C – Traitement : - Tous capteurs : application des gains et corrections - Géophones : application des fonctions de transfert + intégration des signaux de vitesse pour obtenir les historiques de déflexions Intégré à la plaque de chargement Capteur d’effort C6A de HBM, 500kN* Géophones Solidaires de la surface de la chaussée Géophones SM-6 *, gamme de mesure 4mm * Pour le matériel Carl Bro

52 Etalonnage de la voie de mesure
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Etalonnage de la voie de mesure Comparaison de la réponse du géophone + de sa chaîne de mesure avec celle d’un LVDT étalonné Géophones et LVDT mis en parallèle Balayage en fréquence Ajustement de la fonction corrective de la voie

53 Fréquence d’étalonnage
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Fréquence d’étalonnage Fréquence d’étalonnage préconisée par les constructeurs = 1 an Apparaît être de la sur-qualité Possibilité de vérifier son matériel, et ne procéder au ré-étalonnage qu’en cas de dérive supérieure aux tolérances Ex : site du STAC Système de pesage dynamique de précision Ancrages profonds

54 Organisation de la présentation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées I - Présentation des matériels de mesure de déflexions II - Présentation du SHWD 1- Schéma général 2- Fonctionnement des capteurs 3- Charge appliquée et enregistrement des données 4- Fonctionnement du logiciel Conclusion générale : vers la phase d’analyse

55 Etendue des mesures acceptables
II – Présentation du SHWD 3 – Charge appliquée et enregistrement des données Etendue des mesures acceptables Effort appliqué - Variable entre 70 et 300 kN environ (cf structure) - Nécessité d’appliquer une charge en adéquation avec la structure et le trafic accueilli Déflexions mesurées - Gamme de mesure : µm - Déflexion cible 1500µm (cf problèmes d’homogénéité) Logigramme

56 Incertitudes en fonction des structures
II – Présentation du SHWD 3 – Charge appliquée et enregistrement des données Incertitudes en fonction des structures Mesure très répétable/reproductible Différence entre 2 essais provient en général des hétérogénéités de la structure (épaisseurs, propriétés des matériaux)

57 Interprétation des formes de courbe
II – Présentation du SHWD 3 – Charge appliquée et enregistrement des données Interprétation des formes de courbe Détection de comportements non-linéaires et/ou de présence de substratum peu profond : utilisation des modules de surface

58 Interprétation des formes de courbe
II – Présentation du SHWD 3 – Charge appliquée et enregistrement des données Interprétation des formes de courbe Détection de comportements non-linéaires et/ou de présence de substratum peu profond Apparent pavement stiffness subgrade modulus

59 Interprétation des formes de courbe
II – Présentation du SHWD 3 – Charge appliquée et enregistrement des données Interprétation des formes de courbe Comment isoler la non-linéarité de la présence d’un substratum peu profond :

60 Correction des déflexions en fonction de la charge
II – Présentation du SHWD 3 – Charge appliquée et enregistrement des données Correction des déflexions en fonction de la charge Normalisation des résultats (pour détection de zones homogènes pas exemple) = Problème complexe car concurrence entre Fmax et Dt Préconisation STAC : ne pas normaliser Decreasing fall height

61 Organisation de la présentation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées I - Présentation des matériels de mesure de déflexions II - Présentation du SHWD 1- Schéma général 2- Fonctionnement des capteurs 3- Charge appliquée et enregistrement des données 4- Fonctionnement du logiciel Conclusion générale : vers la phase d’analyse

62 Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD 4 – Fonctionnement du logiciel Logiciel d’acquisition des données Carl Bro Présentation de la version 2005 Remarque : version 2011 ; nouvelle interface ; gestion des fichiers en bases de données

63 Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD 4 – Fonctionnement du logiciel Logiciel d’acquisition des données Carl Bro Configuration du logiciel avant essai

64 Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD 4 – Fonctionnement du logiciel Logiciel d’acquisition des données Carl Bro Entrée des données d’essais

65 Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD 4 – Fonctionnement du logiciel Logiciel d’acquisition des données Carl Bro Lancement d’un essai

66 Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD 4 – Fonctionnement du logiciel Logiciel d’acquisition des données Carl Bro Résultats A l’écran Fichiers de sortie Maxima (fichier .fwd) Historiques (fichier .his)

67 Tableau récapitulatif
Conclusion générale Conclusion générale Bilan Vers la phase d’analyse Tableau récapitulatif

68 Merci de votre attention

69 Study framework

70 Study framework

71 Study framework

72 Remorque de portance du STAC
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Remorque de portance du STAC

73 Principe de l’essai sur chaussées souples
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Principe de l’essai sur chaussées souples Tester le complexe sol/chaussée à la fatigue sous chargements répétés Séries de 10 cycles de chargt-déchargt => charge admissible 1er cycle Charge P nulle Chargement + Palier de 10 s Déchargement rapide + palier à effort nul

74 Principe de l’essai sur chaussées rigides
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Principe de l’essai sur chaussées rigides Déterminer la charge produisant dans le béton une contrainte de traction à la flexion égale à la contrainte admissible Charge de service déterminée en fonction du critère le plus pénalisant entre les déformations verticales et l’élongation horizontale Mise en Place Essai sur chaussée rigide

75 Avantages/inconvénients
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Avantages/inconvénients Essais en vraie grandeur Méthode empirique : analyse simplifiée Application de charges très lentes => problèmes de fluage pour les chaussées souples avec fortes épaisseurs de matériaux bitumineux, à température élevée, … Interpolation 10->104 cycles Faible rendement (30min/point d’essai)

76 Méthodes sismiques Analyse de la propagation des ondes de surface
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Méthodes sismiques Analyse de la propagation des ondes de surface [Hildebrand, 2002]

77 Méthodes sismiques Analyse de la propagation des ondes de surface
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Méthodes sismiques Analyse de la propagation des ondes de surface [Yuan et al., 1998]

78 Avantages/inconvénients
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Avantages/inconvénients Essai simple ; bon rendement Détermination des propriétés mécaniques de l’ensemble des couches de la structure Sollicitation très éloignée des chargements réels : Fréquences de l’excitation très élevées -> influence sur le comportement matériaux bitumineux Niveaux de déformation très faibles (facteur 1000) -> problème de comportement non linéaire des matériaux non liés

79 Méthodes sismiques Non linéarité des matériaux granulaires et du sol
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées Méthodes sismiques Non linéarité des matériaux granulaires et du sol [Puech et al., 2004]

80 I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Déflectographe Tests à la poutre Benkelman automatisés au passage des demi-essieux arrière (i.e. 1 poutre Benkelman par demi-essieu)

81 Caractéristiques du chargement :
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Déflectographe Caractéristiques du chargement : Vitesse de déplacement : 5km/h déflectographe Lacroix ; 8km/h pour la version Flash Charge : kN Réalisation d’un essai: Mise en place de la poutre devant le demi-essieu Mesure Benkelman sous passage de la roue Enlèvement de la poutre => Mesures discrètes ; 1 essai / 4m

82 Exploitation standard :
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Déflectographe Exploitation standard : Outil de suivi de réseau : études d’homogénéité sur de grandes sections ; détection de zones faibles Utilisation de la courbure : C(x) = d’’(x)/V2 d = la dérivée seconde spatiale de la déflexion V = la vitesse de déplacement du véhicule

83 Inconvénients de ce matériel : Vitesse de déplacement très lente :
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Déflectographe Inconvénients de ce matériel : Vitesse de déplacement très lente : Faible rendement Problèmes d’opérabilité Fréquence de sollicitation non représentative du trafic réel : apparition de problèmes de fluage Longueur de poutre trop faible pour s’assurer d’une référence fiable, i.e. la référence supposée est en réalité dans la zone d’influence du demi-essieu Charges trop faibles pour des auscultations de chaussées aéronautiques Mesures discrètes et non continues

84 I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Curviamètre Tests de déflexion automatisés, à l’aide d’un géophone au passage d’un demi-essieu Configuration matérielle : 3 géophones sur une chaîne de 15m ; chaîne au sol 2,5m devant le demi-essieu jusqu’à 1,5m derrière

85 Caractéristiques du chargement : Vitesse de déplacement : 18km/h
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Curviamètre Caractéristiques du chargement : Vitesse de déplacement : 18km/h Charge : 65 kN Tare sur le géophone devant l’essieu (à 2,5m) Passage de l’essieu ; mesure par le géophone, entre +2,5m et -1,5m de la vitesse verticale de déplacement surfacique de la chaussée (-> déflexion par intégration temporelle) Géophone suivant en place, après 1/15 tour, i.e. 1 m plus tard pour la mesure suivante => Mesures discrètes ; 1 essai / 5m

86 Exploitation standard : Idem que déflectographe
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Curviamètre Exploitation standard : Idem que déflectographe Inconvénients de ce matériel : Idem que pour le déflectographe Vitesse de déplacement plus élevée néanmoins

87 Lumière structurée Dh = pp - pa / tan a
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions Lumière structurée Dh = pp - pa / tan a

88 Reconstitution d’un bassin pseudo-statique
II – Présentation du SHWD 1 – Schéma général Reconstitution d’un bassin pseudo-statique r

89 Système de pesage dynamique de précision
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Système de pesage dynamique de précision

90 Système de pesage dynamique de précision
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Système de pesage dynamique de précision

91 Système de pesage dynamique de précision
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Système de pesage dynamique de précision

92 Ancrages profonds schéma D.Guédon, LR Toulouse
II – Présentation du SHWD 2 – Fonctionnement des capteurs Ancrages profonds schéma D.Guédon, LR Toulouse