Vers une optimisation de la conception structurale des cours d usines et voies d accès
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- Corentin Mercier
- il y a 7 ans
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1 Vers une optimisation de la conception structurale des cours d usines et voies d accès Ateliers Conférences CIFQ sur le séchage du bois Québec, 16 avril, 2015 Glen Légère, ing.f., M.Ing, Gestionnaire de recherche Papa Masseck Thiam, ing., M.Sc., Chercheur Groupe routes d accès Opérations forestières
2 Plan de la présentation FPInnovations et notre expertise en voirie Contexte et problématique des cours d usines Résumé de recherche bibliographique Objectifs de recherche Projets en cours et solutions possibles Perspectives futures et Conclusions 2
3 FPInnovations Centre canadien sur le fibre de bois (CCFB) SCF Pâtes, papiers et bioproduits Produits du bois Opérations forestières Groupe Routes d accès 3
4 Expertise : Groupe routes d accès Évaluation d équipements de construction Entretien des infrastructures Inspection de sécurité routière Contrôle de sédiments et d érosion Milieux humides 4
5 Expertise: Groupe routes d accès Conception structurale Expertise en mécanismes de détérioration Analyse et conception (modélisation, charges hivernales et restriction printanière) Expertise en renforcement géosynthétique et stabilisation chimique Réhabilitation et entretien d infrastructures Analyse de coûts de cycle de vie
6 Contexte et problématique des cours d usines et voies d accès Zones ciblées: Voies (routes) d accès Zones de chargement et déchargement Sites d entreposage (peut inclure produits finis) Entrées d usine, etc. 6
7 Contexte et problématique des cours d usines et voies d accès Les enjeux: Environnemental (contamination) Hydraulique (présence cours d eau à proximité, drainage, etc.) Géologique (disponibilité de matériaux de construction) Mécanique (trafic, type de chargement, etc.) Géotechnique (historique de conception structurale, capacité portante des sols supports, etc.) 7
8 Contexte et problématique des cours d usines et voies d accès Problématiques Faible capacité portante des sols supports Matériaux de construction Accumulation de débris (contamination de la surface) Gel-dégel Drainage Géométrie Les conséquences Perte de productivité des équipements Problèmes d entreposage des bois (logistique, saison) Coûts d entretien élevés Impacts sur la qualité des bois transformés 8
9 Recherche bibliographique Très peu de documentation sur le design structural de cours d usines Une bonne partie des règles d art utilisées pour la conception des routes peut être adaptée Couche de roulement Fondation Sol d infrastructure 9
10 Quelques comparaisons usine/route Route Cours d usine Structure Multi couche Multi couche Drainage Simple Complexe Type chargement Dynamique Statique + Dynamique Contamination de la surface Très peu (sablage d hiver) Très problématique et cumulatif Mouvement de véhicules (trajet) Concentré Très variable Période d utilisation souhaitée 12 mois 12 mois Vitesse de déplacement Élevée Lente Tolérance à une surface de roulement rugueuse Faible? Logistique de transport (déplacements) Simple Complexe 10
11 Objectifs de nos recherches et projets Apporter un soutient technique à nos membres Développer/adapter des solutions de conception structurale et de drainage: Efficaces, fiables et à long terme Faciles de mise en place Respectant les différentes exigences environnementales Permettant une exploitation optimale de la cours, indépendamment de la période de l année 11
12 Projets en cours et solutions possibles Stabilisation mécanique (géosynthétiques) Réhabilitation de la cours d usine chez Tembec (Chapleau, Ont.) Stabilisation chimique Stabilisation à l aide de cendres volantes «fly ash» et ciment chez Tolko (Meadow Lakes, Sask.) 12
13 Stabilisation mécanique Tembec Objectifs Améliorer productivité et mouvement des véhicules Augmenter fiabilité des accès à la cours Améliorer zone de stockage Améliorer performance long terme Réduire coûts d entretien Description projet Investigation in situ et en laboratoire Estimation trafic et types de chargement Design structural avec renforcement géosynthétique Analyse de coût de cycle de vie pour déterminer les meilleures solutions de réhabilitation 13
14 Disposition de la cours d usine Problèmes de drainage et de portance 6 puits de forage à une profondeur maximale de 2 m Caractérisation des matériaux Utilisation historique de sable fin comme remblai
15 Produits géosynthétiques Conception structurale Estimation trafic annuel = véhicules 3 modèles de conception: AASHTO SpectraPave Tencate Mirafi CBR infrastructure = 10 CBR fondation = 40 Utilisation mensuelle de la niveleuse 15
16 Produits géosynthétiques Conception 1 Conception 2 Conception 3 Géo-cellule perforée Géotextile tissé Géogrille Tri-axiale Fonctions: Renforcement Confinement Drainage Fonctions: Séparation Filtration Renforcement Confinement Drainage Fonctions: Renforcement Confinement 16
17 Produits géosynthétiques Une structure non-renforcée aurait une fondation de 500 mm La couche de roulement n est pas considéré comme couche structurale Granular A Conception 1 Geocell + geotextile de séparation 100 mm Conception 2 Geotextile de renforcement Conception 3 Géogrille Tri-axiale + géotextile séparation Granular B geocell Géotextile séparation 100 mm Granular A 100 mm Granular A 100 mm organique Granular B 300 mm Granular B 150 mm Géotextile de renforcement et séparation Géogrille Tri-axiale Géotextile séparation infrastructure infrastructure infrastructure sable sable sable 17
18 Produits géosynthétiques Exemple d analyse de coût Coût ($/m²) Conception 2 Matériaux Conception 1 Conception 3 Géotextile de Géo-cellule Géogrille renforcement Granulat A (Surface roulement) 1,30 1,30 1,30 Granulat B (Fondation) 1, ,95 Sable 0, Renforcement 10,00 5,75 4,80 Géotextile de séparation 1,00-1,00 Coût de transport du sable 0, Total 14,68 10,95 9,05 Exclus coûts de transport, construction, supervision et nettoyage des résidus de surface 18
19 Stabilisation chimique Stabilisateurs utilisés pour améliorer le comportement hydraulique et mécanique des sols (portance, résistance au cisaillement, sensibilité à l eau) Bénéfices: réduire l épaisseur des granulats et sensibilité à l eau eau, utilisation de matériaux locaux, support à long terme, etc. 19
20 Stabilisation chimique Quatre additifs Enrobé bitumineux Ciment Portland Chaux Cendre volantes (classes C et F d usine de charbon) Classe F a besoin d un agent d activation (ciment ou chaux) Classe C s auto-active La stabilisation chimique est plus adéquate pour les sols cohérents, mais bénéfique pour matériaux pulvérulents 20
21 Étude géotechnique - Tolko La minéralogie des sols et leur caractérisation physique essentiels pour le choix d additifs Éléments à considérer: Teneur fine, teneur en argile, ph, composition organique, IP, Teneur en sulfate. Très faible teneur en argile Présence importante d organiques Valeurs moyennes Gravier 23 % Sable 48 % Fines (silt et argile) 29 % Matériaux organiques Indice de plasticité (IP) Classification (USCS) Couche en surface Très faible Sable silteux / Sable argileux FPInnovations. All rights reserved. Copying and redistribution prohibited. FPInnovations, its marks and logos are trademarks of FPInnovations.
22 Stabilisation chimique Sélection Essai granulométrique et Limites d Atterberg Sols infrastructure >25 % passant le tamis 200 (80 microns) IP<15 15<IP<35 IP>35 Ciment Asphalte (IP <6) Chaux-Fly Ash (FS) Chaux Chaux-Ciment Chaux-Fly Ash (FS) Fly-Ash (CS) Ciment Chaux-Ciment Chaux Chaux-Fly Ash (FS) FPInnovations. All rights reserved. Copying and redistribution prohibited. FPInnovations, its marks and logos are trademarks of FPInnovations.
23 Stabilisation chimique Cendres volantes chez Tolko: Teneur élevée en aluminium, calcium, magnésium, potassium et sodium À cause de faible IP des sols, l utilisation des cendres seules n est pas recommandée Un mélange de cendres volantes avec avec autre additif (p.ex., ciment) est à considérer Essai supplémentaires nécessaires Essais en laboratoires nécessaires pour obtenir mix approprié FPInnovations. All rights reserved. Copying and redistribution prohibited. FPInnovations, its marks and logos are trademarks of FPInnovations.
24 Stabilisation chimique Essais Tolko Cendres volantes et Ciment Portland Mélange avec disques et compactage Profilage FPInnovations. All rights reserved. Copying and redistribution prohibited. FPInnovations, its marks and logos are trademarks of FPInnovations.
25 Perspectives futures Continuation d investigation (visites de terrains) Recherche collaborative Analyse des performances Création de guide de conception structurale, drainage et entretien 25
26 Conclusions Chaque usine présente des conditions et besoins différents Les coûts de stabilisation sont très variables Les choix de solutions possibles sont grands Infrastructure et fondation - Matériaux en place - Matériaux granulaires importés - Géosynthétiques - Stabilisation chimique, etc. 26
27 Conclusions Couche de roulement Gravier (non-revêtue) Asphalte $$ - Mécanisme d endommagement plus complexe Béton compacté au rouleau (BCR) $$$ 27
28 Conclusions La conception structurale dépend des charges, volume de trafic et type de matériaux L entretien de la surface joue un rôle important sur la performance Un système de drainage efficace est nécessaire Fossés et canaux de déviation Drains français Ponceaux de drainage Une analyse coût-bénéfice est nécessaire Productivité des équipements dans la cours Impact sur la qualité du bois transformé 28
29 Merci Tel.: Suivez-nous
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