EXPÉRIMENTATION DU CONCEPT DE STRUCTURE INVERSE POUR LE RENFORCEMENT DE CHAUSSÉES SOUMISES AUX CHARGES D AUTOBUS URBAINS Congrès INFRA Hôtel Hilton Québec 9 novembre 2011
Objectifs du projet Renforcer de façon optimisée les chaussées soumises aux charges d autobus urbains S attaquer 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 2 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Sollicitations et contraintes de conception Charges : - conception : 8 165 kg (1.0 ECAS) - légale : 10 000 kg (2.2 ECAS) - autobus standard : 11 670 kg (4.2 ECAS) - autobus articulé : 12 120 kg (4.9 ECAS) Gel et dégel : - portance réduite au dégel - contrôle inexistant au dégel Particularités : - trottoirs et bordures (rehaussement impossible) - services d utilités publiques à conserver (750 mm de profondeur) 3 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Modes d endommagement des chaussées Fissuration par fatigue Déformation permanente 4 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Réseau des circuits d autobus sur l ensemble du territoire 109 parcours d autobus 857 km de réseau 42 km de voies réservés 4 614 arrêts 5 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Coefficient d'agressivité (CA) Évaluation de l agressivité de différents types d autobus Ordre de grandeur des CA moyens des autobus selon les modèles 6,4 6,2 6,0 5,8 5,6 5,4 5,2 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 3,8 3,6 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Scolaire Vide - Poids nominal Prévost X3-45 GMC Classic Novabus LFS Van Hool AG-300 Novabus LFS Artic 6 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Répartition des véhicules lourds sur le réseau artériel 7 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Comparaison de différentes approches de conception 8 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Renforcement de chaussée flexible à l aide d une structure inverse 9 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Composition du matériau granulaire de la grave rave ciment 10 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Endommagement relatif d une chaussée flexible Endommagement relatif (%) Endommagement relatif (%) ARTÈRE PRINCIPALE 25 FATIGUE ESSIEU ARRIÈRE ESSIEU AVANT TRAFIC D'AUTOBUS: 250 A/j VITESSE DES AUTOBUS: 50 km/h (mm) (mm) 1) EB-10S 40 2) EB-20 70 Revêtement: 110 3) MG 450 20 15 10 5 4) ST 450 Épaisseur Totale: 1010 5) SS1 790 0 janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec. 6) SS2 ------- 25 DÉFORMATION 20 15 ENDOMMAGEMENT RELATIF Fatigue: 100% Déformation: 20% 10 5 DURÉE DE VIE: 5 ans 0 janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec. 11 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Endommagement relatif d une chaussée inverse Endommagement relatif (%) Endommagement relatif (%) Endommagement relatif (%) ARTÈRE PRINCIPALE 25 FATIGUE ESSIEU ARRIÈRE ESSIEU AVANT TRAFIC D'AUTOBUS: 250 A/j VITESSE DES AUTOBUS: 50 km/h 20 15 (mm) (mm) 1) EB-10S 40 10 2) GBR 70 3) MAF 100 5 4) GCR 100 Renforcement: 310 5) MG 250 6) ST 450 Épaisseur Totale: 1010 7) SS1 790 0 25 20 janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec. DÉFORMATION 8) SS2 ------- 15 ENDOMMAGEMENT RELATIF Fatigue: 100% Déformation: 10% 10 5 DURÉE DE VIE: 26 ans 0 janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec. 12 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Prédiction de l endommagement de la couche de grave ciment 0.6 0.5 SEUIL D'ENDOMMAGEMENT PAR FATIGUE ESSIEU ARRIÈRE ESSIEU AVANT 0.4 t / R f 0.3 0.2 0.1 0.0 janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. déc. 13 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Site d expérimentation et type de matériaux antifissuration 14 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Coupes transversales des planches d essais 15 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Pré-planche d essai Caractérisation de la grave ciment 16 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Mise en place du mélange de grave ciment 17 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Mise en place des couches antifissuration 18 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Résistances en compression et en flexion de la grave ciment Description Résistance en compression (MPa) Résistance en flexion (MPa) Modélisation 6,75 2,15 Laboratoire 11,19 1,70 Chantier 10,35 1,78 19 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Bassins de déflexion du FWD avant les travaux 20 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Bassins de déflexion du FWD après les travaux 21 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Bassins de déflexion du FWD après les travaux (agrandit) 22 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Vieillissement accéléré et suivi des performances 23 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Les avantages des chaussées à structure inverse Les chaussées à structure inverse permettent d entrevoir : Des excavations peu profondes (500 à 600 mm) L utilisation de grave ciment à faible teneur en ciment (5 %) Le recyclage de matériaux disponibles localement Des réhabilitations futures limitées à la surface Une très grande durabilité (4 cycles de 25 ans) Un bon rapport-bénéfices/coûts 24 EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Pierre Gauthier, ing. Service de l ingénierie Section planification et développement www.ville.quebec.qc.ca