Bernard ROBERT LR St-Brieuc Construction. Entretien et réhabilitationr

Transcription

1 Route et Développement D durable La rédaction r des marchés s de chaussées CoTITA Ouest Rennes, le 19 octobre 2010 Les études préalables Construction Structures Fonctionnement Modèle de dimensionnement Ouverture aux variantes Entretien et réhabilitationr Indicateurs d'état Méthodologie d'auscultation Diagnostic Solutions de travaux

2 La Construction

3 La conception des chaussées Une approche rationnelle : s'articulant avec les démarches normatives sur les matériaux, leurs modes de fabrication et de mise en œuvre fondée sur le calcul élastique des contraintes et déformations engendrées es dans les chaussées Elle suppose une bonne connaissance des caractéristiques ristiques mécaniques des matériaux utilisés, s, ainsi qu'une maîtrise de leur fabrication et de leur mise en œuvre 1994 Elle permet surtout d'ajuster l'épaisseur de la structure au contexte local de portance du support et de trafic en fonction du matériau utilisé, et de la politique d'investissement/entretien adoptée Elle fait l'objet du projet de norme NF P de dimensionnement des structures neuves de chaussées routières

4 Les structures de chaussées roulement liaison base fondation forme sol support Surface Assise Plate-forme Dimensionnement mécaniquem Vérification au gel Souples Bitumineuses Semi-rigides Structure mixte Structure inverse Rigides

5 Le fonctionnement d'une couche d assise traitée La répétition des charges entraîne ne une fissuration longitudinale de fatigue remontant dans la couche Forte rigidité Plate-forme Compression Traction Forte atténuation de la pression sur le sol Travail en flexion

6 Le travail en flexion de deux couches d'assise traitée Fatigue "normale" Fatigue accélérée couches collées couches décolld collées

7 Le fonctionnement d'une couche d assise non traitée La répétition des charges entraîne ne une déformation permanente Faible rigidité Plate-forme Répartition de la pression sur le sol Travail en compression

8 Les clés s d'entrée e du dimensionnement mécaniquem Trafic PL-MJA / sens T5 T4 T3 T2 T1 T0 TS faible moyen fort TEX Matériaux Plate-forme Module (MPa) PF1 PF2 PF Normes Classes de performance mécanique PF4

9 Le modèle de dimensionnement Burmister h1, E1, ν1 h2, E2, ν2 h3, E3, ν3 E4, ν4 σ Contraintes Calcul élastique Valeurs calculées ε Déformations Valeurs admissibles Logiciel Alizé-Lcpc Couches élastiques linéaires Interfaces collées ou glissantes Couches infinies en plan Charges circulaires 37,5 cm q = 0,662 MPa 12,5 cm

10 Un exemple de résultat r Alizé

11 La vérification v au gel Pour les seules structures reposant sur un matériau sensible au gel IR : indice de gel de référencer rence Chaussée Matériaux non gélifs Matériaux gélifs IA : indice de gel admissible Q M : protection mécanique Q ng : protection thermique Q g : quantité de gel admissible OK si IA > IR

12 Les structures " Catalogue "

13 Les structures " Catalogue " Agglomération et zone d activit activités économiques

14 L'ouverture aux variantes Le règlement de la consultation fixe les hypothèses et les données à prendre en compte 2003 Spécifications des variantes L'entreprise applique la méthode de calcul du Guide technique de 1994 Les matériaux "recevables" sont : normalisés faisant l objet d un avis technique CFTR valide innovants au sens de la charte Innovation Dans ces deux derniers cas, il doit être établi que les performances mécaniques des matériaux sont bien obtenues avec les constituants du chantier

15 L'ouverture aux variantes Des dispositions complémentaires pour les matériaux bitumineux normalisés

16 L'ouverture aux variantes Les données à vérifier dans l analyse des notes de calcul

17 Les chaussées en service Diagnostic Entretien Réhabilitation

18 Les données utiles au diagnostic de l él état des chaussées Dégradations de surface Nature et année e de la couche de roulement Type de chaussée Trafic PL souple bitumineuse Historique de la chaussée Archives Conditions de drainage et d'assainissement Identification géotechnique g du sol support Données d'auscultation semi-rigide

19 Les données d auscultationd souple Déflexion Sondages Nature et épaisseur des matériaux Identification géotechnique g du sol support bitumineuse semi-rigide Déflexion Carottages Qualité et épaisseur des matériaux Collage des couches Etat des interfaces Essais de laboratoire sur carottes Auscultation Radar des variations d éd épaisseur

20 Les moyens d auscultation d APL DEFLECTO RADAR CAROTTEUSE TUS

21 Les dégradations d de surface

22 Un appareil de relevé SSV

23 La représentation graphique des dégradations de surface 1 2 Revêtement BB ES ES BB BB ES Réparations Déformations Dégrad. revêt. Fissures longit. Faïençage Fissures transv.

24 La fissuration de fatigue Répétition des efforts de traction par flexion au passage des charges

25 La fissuration de surface Fragilité du liant causée e par son vieillissement ou par sa trop grande dureté à l'origine

26 La fissuration de surface Autre exemple

27 La fissuration transversale Phénom nomène ne de prise et de retrait thermique des chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques

28 L orniérage rage de fatigue Sol support peu portant, insuffisamment protégé par la chaussée autres : Affaissement de rive Flache

29 L orniérage rage de fluage Instabilité des couches de surface bitumineuses

30 Les arrachements Évolution du désenrobage d de la couche de roulement

31 La mesure de déflexiond Déflectographe D.03 2 mesures tous les 4 m Poutre Benkelmann

32 Le principe de mesure de la déflexiond La courbe de déflexiond est un indicateur du comportement mécanique m d'une chaussée Jumelage 6,5 tonnes de sa déformabilitd formabilité structurelle Rayon de courbure (m) Déflexion maximale (mm)

33 La déflexiond d une assise non traitée La déflexion : 1 à 3 mm est un indicateur de la portance du sol et de la qualité de l assise Faible rigidité Plate-forme Travail en compression

34 La déflexiond d une assise traitée La déflexion : 0,1 à 1 mm est un indicateur de la rigidité de l assise et localement de la portance de la plate-forme Forte rigidité Plate-forme Travail en flexion Forte atténuation de la pression sur le sol

35 La déflexiond flexion suivi des chaussées Déflexions (mm/100) Déformabilité hétérogène d'une chaussée bitumineuse épaisse dégradations de fatigue localisées Déflexions (mm/100) Déformabilité très satisfaisante d'une assise traitée au ciment fissu ration transversale dense Déflexions (mm/100) années plus tard fissuration devenue active

36 La méthodologie m des études de diagnostic et de réhabilitationr Itinéraire à étudier Recueil des données Auscultation en continu Découpage en sections homogènes h1, E1, ν1 h2, E2, ν2 h3, E3, ν3 E4, ν4 Solutions de travaux Auscultation à caractère re ponctuel carottages Modélisation des différents cas de figure révélés par le découpage Établissement du diagnostic En fonction du cahier des charges fixé par le gestionnaire

37 Un système expert entretien et réhabilitation des chaussées Décrit la chaussée Erasmus fonctionne sur la base habituelle des données issues de l'auscultation : dégradations, trafic PL, structure, matériaux, climat Version 1 : 1992 Intègre les expertises et connaissances du RST Établit le diagnostic Erasmus analyse le comportement passé de la chaussée pour identifier l'origine des défauts constatés s : fatigue, gel, fissuration thermique, décollements Parution prochaine d un guide technique CFTR/IDDRIM Conçoit oit les solutions de travaux En fonction du diagnostic et du cahier des charges, Erasmus propose des solutions de travaux respectant les normes françaises aises relatives aux chaussées

38 La réhabilitation r des chaussées souples à faible trafic h cm = C d 0 x log d 0 d 1 Loi empirique de réduction des déflexionsd BB d 0 : déflexion d mesurée d 1 : déflexion d visée e après s travaux d 1 = / N 0,367 trafic PL cumulé GB GE GNT C = Référence Réhabilitation des routes à faible trafic Club d'échange d'expériences sur les Routes Départementales (1990)

39 Exemple d éd étude sur une RD Repérage Déflexions (mm/100) Bande de roulement gauche Bande de roulement droite Voie gauche Voie droite PR Rozneven Le LE Clos CLOS Braz C5 C C Kernavanet VC 4 2 x 2 voies C Orniérage TUS (mm) Rive Gauche Rive Droite Couche de roulement et derniers travaux 1987 : BBSG (10 cm) 1990 : géo. + BBTM 1991 : géotextile + BBM (4 cm) Réparations Joint longitudinal Dégradations Fissures longit. spécifique BdR Fissures longit. non spécifique BdR Autres fissures Faïençage spécifique BdR Faïençage non spécifique BdR Dégradations de revêtement Fiss. transversales Nombre de fissures transversales par 100 m Pontée Grav 1 Grav 2 Grav 3 Grav 4 Structure SOLUTION Voie gauche Voie droite DE TRAVAUX PROPOSEE PL par jour 4 cm BBM priorité à : 1/2 voie gauche 18 cm GNT + 25 cm GC + 8 cm BBSG (1976) 2,5 cm BBTM 8 cm GB3 désenrobage étendu Réfection GB3 (15 cm mini) après décaissement chaussée droite et chaussée gauche à : chaussée droite - voie droite

40 Exemple sur une voirie de Z.I. Largeur Revêtue REPERAGE RUE rue du Boisillon caniveaux et bordures de trottoirs 8,80 m impasse des Châtelets CHAFF. Chaffoteaux RD 790 rue du Chalonge (mm/100) DEFLEXIONS déformations TUS ETAT DE SURFACE Voie Gauche Axe Rive Voie Droite Orniérage (mm) Rive voie Gauche Rive voie Droite Affaissement de rive (cm) Assainissement Revêtement Réparations Arrach. - Ressu. Fissuration Faïençage Fissures transv. STRUCTURE TRAFIC PL 2003 SOLUTION DE TRAVAUX PROPOSEE G D G D G D G D G D Origine (0) : sortie du giratoire de la Croix-Denis (côté RD 700) 200 PL par jour fond de GB dés agrégé sur 3 cm réseau canalisé et enterré BB ❺ 5 BBSG (198?) Dans le cas présent, l'affaissement de rive est une "cassure" du profil en travers à la mise en oeuvre 1969 : arène d'apport + GNT (30 cm) + GB (8 cm) + BBSG (4 cm) 198? : BBSG (4 à 6 cm) EME2 (15 cm) ou GB3 (18 cm) 6 ❼ 200 PL par jour et par sens (classe T2) 4 BBSG (6 cm) après fraisage à -6 cm si maintien du profil existant EME2 (7 cm) ou GB3 (8 cm) + BBSG (6 cm) si abaissement de profil de 4 cm BBSG (6 cm) BBSG (6 cm) EME2 (15 cm) ou GB3 (18 cm) après décaissement des deux rives par fraisage (-25 ou -28 cm) respectivement sur une largeur d'au moins 2,70 m pour la couche d'assise et 3 m pour la couche de roulement Hypothèse d'abaissement du profil de 4 cm pour le ramener à la cote des caniveaux 3 7 ❷ carottages 1 2 ❶ Extrémité (0+1905) : intersection avec RD 790 TUS DESY DEFLECTO

41 Les techniques d'entretien et de réhabilitationr Qualité d usage Entretien de surface Renouvellement de la couche de roulement Restauration des caractéristiques ristiques de surface Préservation du patrimoine Entretien de structure Rechargement Renforcement Réfection partielle ou totale Réhabilitation Retraitement en place

42 Le retraitement en place à froid Avec un liant hydrocarboné 5 à 15 cm Avec un liant hydraulique 20 à 30 cm juillet 2003 Faible trafic Trafic T3 Avec un liant composé 10 à 30 cm Reconnaissance minimale Etude de diagnostic Etude de faisabilité

43 Un exemple d étude en faveur du retraitement en place à froid 1997 : Déflexions 1 à 1,5 mm faïençage faïençage 1994 ECF avec fibres BBSG (6 cm) 1,5 km sans ECF 1989 GNT (20 cm) Ancienne chaussée sur plus de 11 km 2000 trafic T3/T2 épaisseur et collage du BBSG? mesures de déflexion épaisseur et qualité de la GNT?

44 Un exemple d étude en faveur du retraitement en place à froid Déflexions D.03 (mm/100) en mars 2000 "voie droite" (cm) Interfaces Radar "voie droite"

45 Un exemple d étude en faveur du retraitement en place à froid En 2002 BBM (4 cm) BBSG (6 cm) 10 ans BBM (4 cm) GB3 (8 cm) 15 ans 175 PL-MJA par sens En 2010 retraitement en place Déflexion : mm Orniérage rage 12 à 15 mm : 50% absence de liaison retraitement en place à l émulsion? Faïençage : 90% 10 à 15 cm GNT instable % fines élevé