présentation généralejf2

Fondation

Partie Supérieuredes Terrassements

(P.S.T.)

Couche de forme

BaseLiaison

RoulementSurface

Assise

La méthode française de dimensionnement

Objectif : déterminer la nature etl’épaisseur des couches del’ensemble de la chaussée

La méthode française de dimensionnement

Le dimensionnement se déduit par une approche mécanique fonction :

La chaussée subit un endommagement structurel sous l’effet de chargements répétés entraînant :

- des caractéristiques de résistance des matériaux (essais de laboratoire)- des sollicitations (trafic, conditions climatiques)

- des déformations permanentes du sol-support et des couches non liées- de la fissuration par fatigue des couches liées (bitumineuses ou traitées au L.H.).

Modèle mécanique de la chaussée

130 kN

130 kN

Z (PF)

Modèle mécanique de la chaussée

T (M.B.)/T(MT.L.H)

-Le TRAFIC CUMULÉ que supportera la chaussée (augmentation de trafic annuel ? )

-Le RISQUE DE RUINE admis sur la chaussée ( % de dégradations admis )

-La DURÉE DE VIE de la chaussée ( 5 , 10 , 15 , 20 ans ou plus)

Particularité fondamentale du caractère « PROBABILISTE » du dimensionnement.

-Le COMPORTEMENT EN FATIGUE des matériaux d’assises de la chaussée

Déterminé par essais en laboratoire pente de la droite de fatigue (b) fonction du matériau.

Compte tenu de la dispersion de l’essai écart type de dispersion fonction du matériau

-On tiendra compte de LA DISPERSION DES ÉPAISSEURS des couches, des EFFETS THERMIQUES ( noir ) et d’un CALAGE corrigeant l’écart entre la prédiction de la démarche de calcul et l’observation du comportement réel

-L’ AGRESSIVITÉ des véhicules passant sur la chaussée(silhouettes, répartition )

La méthode française de dimensionnement

Caractéristiques des matériaux

•Acier•Béton•Grave Ciment•EME•Sable Hydraulique•GB •BBSG•LTCC•Caoutchouc

•100 000 MPa• 40 000 MPa• 25 000 MPa• 14 000 MPa• 10 000 MPa• 9 000 MPa• 5 000 MPa• 5 000 MPa• 10 MPa

• Les modules d’élasticité des matériaux traités aux liants hydrauliques sont constants(insensibles à la température) • Les modules d’élasticité des matériaux traités aux liants hydrocarbonés (noir) sont eux par contre évolutifs avec la température ; comportement visco-élastique

Exemple : -10° 12 000 MPa 10° 10 000 MPa 40° 1 000 MPa

Caractéristiques des matériaux• Essai de fatigue en

flexion à déplacement imposé

• Essai de module complexe

Essai de fatigue

1000 10000 100000 1000000 10000000

NOMBRES DE CYCLES (durée de vie )

6

15°C 10 Hz

Déformation admissible à la base de la couche sollicitée

t admissible = f(6, E, NE)kr.kc.ks

kr ajustement sur la dispersion d’épaisseur

kc coefficient calage vis-à-vis du comportement observé de chaussées de

même type

ks coefficient minorateur pour l’hétérogénéité de portance de plate forme

loi de fatigue :t,adm = 6 x (N/106)b

6

logN

Log

Principe général du dimensionnement

Modélisation mécanique Comportement en fatigue

Charge réelle ±

complexe

Charge de référence

t

z

t calculée < t admissible et z calculée < z admissible

Modèle

Sol

Matériaux

Climat

t

éq

Trafic

x NE

t,cal

h

log t,adm

log Nh solution

Dimensionnement mécanique

Prise encomptedu trafic

Connaissance de la charge

Quelle charge ?

Quelle charge ?

Quelle charge ?

La résistance aux conditions climatiques

Remontée d’eau par cryosuccion

Propagation du front de gel

Ou au dégel?

Dimensionnement au gel

Résistance aux conditions climatiques

Le drainage

Détermination des épaisseurs des chaussées

• Aire industrielle • Route

Un sous dimensionnement est fatal !

Construction de la route

• Terrassement et fond de forme

Construction de la route

• Terrassement et fond de forme

• Couches d’assises

Construction de la route

• Terrassement et fond de forme

• Couches d’assises• Couche de roulement

Réalisation des enrobés bitumineux

• Rappels: généralités sur les enrobés

• Fabrication des enrobés en centrale d’enrobage

• Application et compactage des enrobés

Généralités: Composition

• Granulats : de 90 à 96 %– Plusieurs fractions

granulaires – Fines appelées filler

Généralités: Composition

• Granulats : de 90 à 96 %– Plusieurs fractions

granulaires – Fines appelées filler

• Bitume pur ou modifié: de 4 à 10%

Généralités: Composition

• Granulats : de 90 à 96 %– Plusieurs fractions

granulaires – Fines appelées filler

• Bitume pur ou modifié : de 4 à 10%

• Éventuellement dope – affinité et adhésivité liant

granulats– 0,3 à 0,5 % de la masse de

bitume (ajout en centrale)

Généralités: Composition

• Granulats : de 90 à 96 %– Plusieurs fractions

granulaires – Fines appelées filler

• Bitume pur ou modifié : de 4 à 10%

• Éventuellement dope – affinité et adhésivité liant

granulats– 0,3 à 0,5 % de la masse de

bitume (ajout en centrale)• Additifs pour performance

particulière recherchée; exemple PE

Généralités – Composition Granulats

• Granulats : 3 à 4 fractions + filler (si nécessaire)

– Propres et bien gradués,

– Caractéristiques adaptées,

– Stockage correct !

– Recyclage possible d’agrégats d’enrobés.

Généralité – CompositionTeneur en vides

• Enrobés : Granulats + bitume + vides d’air– Choix de la granulométrie, teneur en filler,– Teneur en bitume.

• Nécessité de réduire la teneur en vides densifier par compactage

– Cohésion des enrobés,– Performances mécaniques,– Durée de vie sous trafic.

• Compacité = 100 – teneur en vides (%) (100 x MVa/MVr)

– Résistance au désenrobage par l’eau,

– Résistance aux déformations : pas d’orniérage,

– Rigidité : module (T°, temps d’application de la charge),

– Durée de vie sous trafic : fatigue,

– Rugosité, drainabilité

GénéralitésPrincipales performances demandées

}

Enrobés Enrobés structurantsstructurants

Couche de Couche de roulementroulement

GénéralitésPerformances physico mécaniques

• Paramètres les plus influents– Caractéristiques granulats et liant, affinité entre eux,– Composition : granulométrie, teneur en filler et liant…– Teneur en vides,– Conformités fabrication et mise en œuvre.

• Suivant fonction et usage des enrobés– Normes pour chaque catégorie,– Performances requises par le marché,– Connaissance de l’usage.

L’étude de formulation est nécessaire !L’étude de formulation est nécessaire !

Fabrication des enrobés en centrale d’enrobage

Centrale discontinue:

production « épicerie »

Étalonnage Étalonnage préalablepréalable

Attention Attention aux aux surchauffessurchauffes

Centrale année 50

AUSTERLITZ 1805

AUSTERLITZ 2003

SLME

Centrale continue : gros chantier avec production Centrale continue : gros chantier avec production

à grand rendement sans changement fréquent de à grand rendement sans changement fréquent de formuleformule

Tambour Tambour sécheur sécheur enrobeur (TSE)enrobeur (TSE)

Application et compactage des enrobés bitumineux

Le finisseur

Le finisseur - Objectif

• Assurer– L’altimétrie– L’épaisseur des couches– L’uni: confort et sécurité de l’automobiliste

• Petites ondes: = 0.7 m à 2.8 m

• Moyennes ondes: = 2,8 m à 11,3 m

• Grandes ondes: = 11,3 m à 45 m

Nivellement : Vérins - bras - table

Vérin – réglage de la hauteur du point d’attache

Dameurs (tampers)Facilitent le passage de l’enrobé sous la table

VibrationPrécompactage de

l’enrobé

BRASAssure la traction

libre de la table

Principe de Principe de fonctionnementfonctionnement

Profil en traversCorrection de dévers

« pendule »• Guidage sur le côté qui demande le plus de

correction

• Utilisation du correcteur de pente

Profil en traversProfil en toit

• Réglage du bombement de 0 à 4 %

Poutres enjambeuses 18 m

Poutres enjambeuses de 18 Poutres enjambeuses de 18 mètresmètres

Autoroute A115Autoroute A115

Nivellement à la poutre

– Correction des Moyennes Ondes (couches de base et de liaison)

– Longueur variable entre 12 et 18 mètres.

– Prend sa référence en amont du finisseur ainsi que sur le tapis répandu en aval de la table.

– La relation des écarts de ces deux ensembles est transmise par deux éléments qui sont articulés en leur axe. Le palpeur va donc lire la variation de ces valeurs pour corriger le nivellement dans le profil en long.

Guidage laser

- Simple : Plan de référence

- Évolué: Système D&PS, cartographie intégrée

Améliore les Améliore les cadences et l’uni cadences et l’uni

résultantrésultant

Amélioration de l’uni: alimentateur de finisseur

Compactage des enrobés• Densifie l’enrobé

(ou réduit la teneur en vide)

• Optimise les performances de l’enrobé

• Pérennise la chaussée

• Agit sur la macro texture (Rugosité)

• Définition : Définition :

Compacité %Compacité % = 100x MVA/MVR = 100x MVA/MVR

Teneur en videTeneur en vide %% = 100 – compacité % = 100 – compacité %

Le compactage

• Objectif :– Atteindre la densité nominale de l’enrobé

• Obtention des caractéristiques mécaniques et de surface

• Moyens:– Atelier de compactage adapté

• À la formule• À l’épaisseur• À la cadence

– Respect du plan de compactage

Compactage principes• Le compacteurs vibrants tandems

– Leur efficacité en profondeur dépend de leur masse et de leur masse linéique (Kg/ m de génératice)

– Leur rendement dépend de leur largeur– Les compacteurs tandems légers permettent d’assurer les finitions et

points singuliers

• Les compacteurs à pneus (maxi 3 t/roue)– Compactent efficacement en profondeur– Peuvent coller sur les bitumes modifiés– Peuvent améliorer l’adhérence sur des formules trop fermées– Lourds à transporter, ils sont trop peu utilisés – Ils peuvent le plus souvent être remplacés par des tandems lourds

Efficacité

En augmentant la masse ou l’amplitude de vibration,

on augmente l’efficacité

Compacteurs vibrants tandem

VT0: 7,5 ≤ (M1/L)×AO ≤ 15 et AO≥0,2ou 15 et 0,2≤AO≤0,6

VT1: 15 ≤ (M1/L) ×AO ≤ 25 et AO≥0,6ou 25 et 0,6≤AO≤0,8

VT2: 25 ≤ (M1/L) AO ≤ 40 et AO≥0,8ou 40 et 0,8≤AO≤1,0

-(M1/L) masse par longueur de génératrice en kg/cm- AO amplitude nominale à vide en mm

CLASSIFICATION

Compacteurs à pneumatiques

PL0: CR < 15P0: 15< CR <25P1: 25< CR <40P2: 40< CR <60

CR = Charge par roue en kN

Réglages vibration des tandems

Fréquence40 Hz à 70 Hz

Amplitude0,2 mm à 0,9 mm

remarques

Enrobés très minces et drainants

Haute Minimale2 passes maximum vibrées,

sinon en lisse

Engins légers

3,5 à 6 cm Hauteà ajuster selon

support et conditions

En principe amplitude moyenne sur engins lourds / forte sur

engins légers

Enrobés épais 7 cm

Basse Forte --

Enrobés très épais 11 cm

Basse MaximaleEmploi de compacteurs lourds

indispensable

Compacteurs évolués:

• Réglage automatique de l’amplitude de vibration en fonction de la rigidification de l’enrobé

Compacteurs évolués:

• Vibration et oscillation

• Ouvrages d’art

• Zones urbaines sensibles

• Travail de nuit

Classique

HAMM Vibration

HAMM Oscillation

Les must…

Compactage et uni

• Une mauvaise pratique du compactage détériore l’uni de l’enrobé

Consignes pour une réalisation réussie

• Respect des consignes de fabrication et transport: T°C, granulométries, teneur en bitume, pas de fuel dans les bennes, camions bâchés (nombre adapté au rendement) …

• Préparation du support - Couche d’accrochage impérative

Consignes pour une réalisation réussie

• Respect des consignes de fabrication et transport: T°C, granulométries, teneur en bitume, pas de fuel dans les bennes, camions bâchés (nombre adapté au rendement) …

• Préparation du support• Couche d’accrochage

impérative• Respect : épaisseur,

température, conditions météo

Consignes pour une réalisation réussie• Réglage du finisseur (et des

poutres): vitesse constante, approvisionnement régulier, arrêts limités.

• Utiliser des compacteurs adaptés: charge, pression gonflage, protection du vent des pneus (jupe),fréquence de vibration

• Vérifier le nombre de passes et le balayage correct de la largeur à compacter, planche d’essai si nécessaire

• Limiter les joints (points faibles), les badigeonner à l’émulsion et les compacter

Réussir les enrobés, pas si Réussir les enrobés, pas si difficile…difficile…

Piste de Roissy 2