Le dimensionnement des structures de chaussées souples Ce qu est la structure de chaussée Université de Sherbrooke Le 11 mars 21 Denis St-Laurent, ing. M.Sc. En quoi consiste le dimensionnement? Déterminer la structure de chaussée e requise, dans un contexte donné,, pour atteindre un objectif de niveau de service et de durée e de vie A l inverse, l il devrait être possible d estimer d une espérance de vie pour un cas donné Analyser diverses options Études paramétriques Études d impact C est une tâche d ingd ingénierie nierie qui doit se fonder sur des bases tangibles Les défis d du dimensionnement des chaussées HEY P PA, COMMENT FONT ILS POUR SAVOIR LA LIMITE DE CHARGE DES PONTS? C EST SIMPLE PETIT, ILS FONT PASSER DES CAMIONS DE PLUS EN PLUS LOURD JUSQU À CE QU IL TOMBE ENSUITE ILS PÈSENT LE DERNIER CAMION ET ILS RECONSTRUISENT LE PONT OH, J AURAIS DÛ LE DEVINER CHÉRI, SI TU NE CONNAIS PAS LA RÉPONSE DIS LE LUI!
Historique : Méthode M de dimensionnement de l AASHTOl 1 ère version : 1961 2 ième version: 1972 3 ième Version 1986 mise à jour en 1993 Utilisé par 9% des agences nord-am américaines L essai routier AASHO Vue d un circuit Ottawa, Illinois AASHO RT Prochaine version attendue!!!,6 à 2 km R = 6 m Un seul type de sol (silt argileux) Construction (ann( années 1956-57) 57) 6 circuits fermés 468 planches (ch. souples) 368 planches (ch. rigides)...et un seul climat: - 86 mm de précipitations - 7 mm de gel (AASHO, 1961) Et 16 ponts de courte portée (8 acier + 8 béton) (AASHO, 1961)
1,14 millions de passages en 2 ans ans (1958-6) (AASHO, 1961) Vitesse constante (56 km/h) circuit n 1 n 1 non circulé Truck crash on loop 8 Fiche de pointage (indice PSI) Essai AASHO : RésultatsR Loi de puissance 4 (équivalence( des charges, ECAS) Corrélations statistiques entre les déflexions d et la structure de chaussée Concept d'indice de viabilité (PSI) Qualité de service vs variations du trafic et la conception de la chaussée Méthode de dimensionnement AASHTO Basée e sur des observations en conditions réellesr
Formule AASHTO 1993 (ch. Souple) PSI log 4,2 1,5 log( 18) 9,36log( 1),2 W Z R S SN 2,32log M r 8,7 194,4 5,19 SN 1 Extrapolation de l essai l AASHO...1993 Exemple Solution SN = 5. 1961... Empirique: Une formule qui «semble vérifier des faits expérimentaux» mais que l on ne peut pas démontrer théoriquement 1 114 passages en 2 ans AASHTO 1993 vs 21 PAVEMENT THICKNESS Data Limits (AASHO Road Test) Extrapolations AXLE LOAD REPETITIONS Projection Projection C Projection B Projection A Current Designs > 1 Million Grande variété de techniques Sections limitées Essai AASHO 1,1 millions de passages Guide AASHTO 93 1climat, 2 ans 5+ millions de passages 1 sol 1 set de matériaux Climats terrestres, 2 à 4 ans Plusieurs sols, Matériaux nouveau et variés
La théorie des couches élastiques (Modélisation analytique) Multicouche élastostatique. Solution générale publiée par Yue (1994) Cas élastostatique: xx xy xz x y z yx yy yz x y z zx zy zz x y z xx yx zx xy yy yz xz yz zz t v Solutions fournies par: Burmister (1943), Yue (1994) Fonction de Bessel: J m J 1 2 2 i( rsin m ) m( r) e d Fonctions de Bessel Résultent d'équations différentielles de la forme: Coordonnées cylindriques (x,y,z) (r,, z) Oscillantes à l'infini Précautions à prendre lorsqu'elles se retrouvent dans une intégrale infinie Cette solution correspond aux logiciels VIEM et NRCLAYER, sauf que ces derniers sont bridés pour permettre l'entrée d'une force verticale uniquement.
Élongation du revêtement 35 3 BB à 2 C Sans considération de l'affaiblissement dégel Base du revêtement Base de la couche intermédiaire Élongation dans l'enrobé (µm/m) 25 2 15 1 Essieu légal (1 tonnes) ECAS (8 tonnes) 5 En dessous d un certain seuil (65µ), on pense qu il n y a plus de phénomène de fatigue. Zone sans fatigue 5 1 15 2 25 3 35 Épaisseur du revêtement (mm) Revêtements fissurant par fatigue (AASHTO 24, ensemble des données nord-am américaines) % fissuré en fatigue 1 Micro-élongation 1 1 Vb 4,84,69 3 Vb 3,291 N 79,581 1 Vv f t EBB, 854 145,4 Fissuration de fatigue 7 MPa 15 MPa 35 MPa 7 MPa 1 MPa 5 1 15 2 25 3 35 BB (mm) Asphalt Institute (pour température 2 C) (Vb = 11%, Va = 5%) 1.1.1 1 1 1 1 Millions de passages admissibles
Déformation verticale (µm/m) 1 1 Orniérage Critère Shell (Klomp) Chaussées de Californie (Monismith) Essai routier de Brampton (Haas) Critère Chevron (Santucii 1977) Chevron: 15 N réf.: Haas, R., Hudson, WR, et Zaniewski, J. (1994). Modern pavement management. Malabar, FL: Kreiger Publishing. Page 319 (fig. 26.4) 1 1 1 1 1 1 Nombre de passages pour atteindre un PSI de 2.5 v,223 Simulation de la détérioration Réponse Climat (évolutif) Matériau c t Structure Sol Dommages = n/n Passages admis N E Charge i (n passages) État ( dommages) Endommagement ou % du seuil (D) 1.9.8 Détérioration.7.6.5.4.3.2.1 1-1.28 Simulation de la détériorationd Scénario X (fictif) Orniérage Fatigue Fiss.thermique IRI, m/km Durée de vie selon les seuils tolérés sept-1998 sept-23 sept-28 Date Temps 3.5 3 2.5 2 IRI (m/km) 1.5 1 1-1.29 Les éléments finis Géométries diverses Dalles de béton Rhéologies diverses Charges diverses et encore plus loin, il y a les éléments discrets.