TP 14950F

Étude de l’incidence des systèmes de contrôle de gonflement des pneus (SCGP) sur l’interaction

véhicule-route

Préparé pour le Centre de développement des transports

de Transports Canada

par

DÉPARTEMENT DE GÉNIE CIVIL

et

Avril 2009

TP 14950F

Étude de l’incidence des systèmes de contrôle de gonflement des pneus (SCGP) sur l’interaction véhicule-route

par Guy Doré, Jérôme Fachon et Damien Grellet

Groupe de recherche en ingénierie des chassées Université Laval

Avril 2009

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Les opinions et les vues exprimées dans ce rapport sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement les vues et les politiques officielles du Centre de développement des transports de Transports Canada. Le Centre de développement des transports et les organismes parrains n’ont pas l’habitude de citer des noms de produits ou de fabricants. S’ils le font ici, c’est simplement pour la bonne compréhension du texte. Ce rapport n’utilise pas toujours les unités du Système international, étant donné que dans le secteur d’activités concerné seules certaines unités impériales ont cours. An English summary is included before the Table of Contents.

Transports Canada

Transport Canada FORMULE DE DONNÉES POUR PUBLICATION

1. No de la publication de Transports Canada

TP 14950F 2. No de l’étude

5736 3. No de catalogue du destinataire

4. Titre et sous-titre

5. Date de la publication

Avril 2009

6. No de document de l’organisme exécutant

7. Auteur(s)

G. Doré, J. Fachon et D. Grellet 8. No de dossier - Transports Canada

2450-190-613

9. Nom et adresse de l’organisme exécutant 10. No de dossier - TPSGC

MTB-7-20441

11. No de contrat - TPSGC ou Transports Canada

T8200-077509/001/MTB

12. Nom et adresse de l’organisme parrain 13. Genre de publication et période visée

Final

14. Agent de projet

T. Takeda

15. Remarques additionnelles (programmes de financement, titres de publications connexes, etc.)

16. Résumé

17. Mots clés

Chaussée souple, instrumentation, jauge de déformation, fibre optique, pression de gonflage, charges lourdes, climat, fatigue, pneu jumelé, pneu à bande large, déformation longitudinale, déformation transversale, bassin de déformation

18. Diffusion

Disponible sur demande à tdccdt@tc.gc.ca

19. Classification de sécurité (de cette publication)

Non classifiée

20. Classification de sécurité (de cette page)

Non classifiée

21. Déclassification (date)

—

22. Nombre de pages

xx, 65 ann.

23. Prix

Port et manutention

CDT/TDC 79-005 Rev. 96 iii

Étude de l'incidence des systèmes de contrôle de gonflement des pneus (SCGP) sur l'interaction véhicule-route

FPInnovations – Feric 580, boul. St-Jean Pointe-Claire (Québec) Canada H3R 3J9

Centre de développement des transports (CDT) Place de Ville, tour C 330, rue Sparks, 26e étage Ottawa (Ontario) K1N 0N5

Les routes se doivent d’assurer le déplacement sécuritaire et confortable des usagers malgré les agressions variables et complexes du climat et du trafic. L’objectif principal de l’étude est de déterminer si la variation de la pression des pneus a une incidence significative sur les déformations engendrées dans la structure de plusieurs types de chaussée souples, dans différentes conditions climatiques. Pour ce faire, on a instrumenté un site expérimental constitué de quatre planches d’essais. Des carottes d’asphaltes, conditionnées puis instrumentées par des jauges à fibres optiques, sont installées sur chaque section. Cette méthode innovatrice permet de renvoyer avec précision les déformations s’appliquant au bas de la couche d’asphalte. Il résulte des expériences qu’un passage de 100 psi à 75 psi pour la pression pneumatique d’un autobus réduit l’amplitude des déformations de 3 % à 15 % en fonction de la saison et de l’état de sollicitation. De même, la diminution de la pression des pneus jumelés de 100 psi à 55 psi au niveau du groupe d’essieux tridem d’un camion forestier réduit de 8 % à 15 % les déformations de la chaussée. La résistance en fatigue de la couche d’asphalte au niveau de la fibre inférieure est améliorée et une augmentation potentielle de 30 % de la durée de vie de la structure est observée.

Transport Canada

Transports Canada PUBLICATION DATA FORM

1. Transport Canada Publication No.

TP 14950F 2. Project No.

5736 3. Recipient’s Catalogue No.

4. Title and Subtitle

5. Publication Date

April 2009

6. Performing Organization Document No.

7. Author(s)

G. Doré, J. Fachon and D. Grellet 8. Transport Canada File No.

2450-190-613

9. Performing Organization Name and Address 10. PWGSC File No.

MTB-7-20441

11. PWGSC or Transport Canada Contract No.

T8200-077509/001/MTB

12. Sponsoring Agency Name and Address 13. Type of Publication and Period Covered

Final

14. Project Officer

T. Takeda

15. Supplementary Notes (Funding programs, titles of related publications, etc.)

16. Abstract

17. Key Words

Flexible pavement, instrumentation, deformation meter, fibre optic, tire pressure, heavy loads, weather, fatigue, dual wheels, wide-tread tire, longitudinal deformation, transversal deformation, deformation basin

18. Distribution Statement

Available on request at tdccdt@tc.gc.ca

19. Security Classification (of this publication)

Unclassified

20. Security Classification (of this page)

Unclassified

21. Declassification (date)

—

22. No. of Pages

xx, 65 apps.

23. Price

Shipping/ Handling

CDT/TDC 79-005 Rev. 96 iv

Étude de l'incidence des systèmes de contrôle de gonflement des pneus (SCGP) sur l'interaction véhicule-route

FPInnovations – Feric 580 St. Jean Blvd. Pointe-Claire, Quebec Canada H3R 3J9

Transportation Development Centre (TDC) Place de Ville, Tower C 330 Sparks Street, 26th Floor Ottawa, Ontario K1N 0N5

Roads must remain safe and comfortable for users despite the variable and complex weather and traffic conditions. The main objective of the study was to determine whether variations in tire pressure have a significant impact on deformations in the structure of several types of flexible pavement, under various weather conditions. A test site was equipped with four testing areas. Asphalt cores instrumented with fibre optic meters were installed on each section. This innovative method made it possible to accurately detect deformations to the bottom of the asphalt layer. According to test results, lowering a bus's tire pressure from 100 psi to 75 psi reduced the extent of deformations by 3 to 15 percent, depending on the season and stress. Similarly, reducing the tire pressure in dual wheels from 100 psi to 55 psi for triple axles on forestry trucks reduced pavement deformations by 8 to 15 percent. Fatigue resistance in the lower fibres of the asphalt layer was improved and a potential 30% increase in structural lifespan was observed.

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REMERCIEMENTS

Les auteurs désirent remercier toute l’équipe qui a contribué au bon déroulement des différentes phases expérimentales de ce projet, notamment FPInnovations division Feric, pour son active participation par l’intermédiaire de messieurs Steve Mercier et Mathieu Careau, le Ministère des Transports du Québec (MTQ), le Réseau de Transport en Commun du Québec (RTC), les étudiants à la maîtrise de l’Université Laval, messieurs Romain Marcel et Laurent Hausswirth, l’équipe technique du GRINCH, Monsieur Christian Juneau, de même que l’agréable collaboration des chauffeurs des entreprises de transport Daniel Tardif et le Centre de développement des transports de Transports Canada, pour son soutien et ses conseils.

Équipe de recherche Guy Doré, ing. Ph.D, Chef de projet Jérôme Fachon, ing, ingénieur de recherche Damien Grellet, étudiant à la Maîtrise

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SOMMAIRE Les routes jouent un rôle majeur dans le développement économique et social d’une région. Elles subissent l’agression de plusieurs agents, dont le climat et les charges lourdes du trafic qui endommagent la chaussée. Elles se doivent donc de posséder une bonne résistance à la fatigue et de conserver une capacité structurale et fonctionnelle suffisante pour assurer un déplacement sécuritaire et confortable pour les usagers. L’agressivité du trafic est variable au cours d’une année. C’est au cours du dégel que la situation est la plus critique car l’accumulation d’eau dans la structure entraîne une perte de capacité structurale de la route intensifiant ainsi les dommages journaliers. La législation impose des restrictions quant à la charge maximale admissible qui entraînent une perte de productivité de l’ordre de 40 millions de dollars pour le camionnage. En milieu urbain, les dommages causés par le transport en commun sont aussi conséquents. La réhabilitation de toutes ces structures est coûteuse. Plusieurs approches visant à augmenter la résistance aux charges lourdes et au climat ont été envisagées. L’une d’elle est de modifier les caractéristiques des charges s’appliquant sur la chaussée. L’étude présentée a pour objectif de déterminer si la variation de la pression des pneus a une incidence significative sur les déformations engendrées dans la structure de plusieurs types de chaussée souples, dans différentes conditions climatiques. La mise en avant d’une configuration de pneu entraînant une diminution significative des déformations sur une chaussée donnée permettrait une plus grande souplesse dans les charges transportées par camionnage. En milieu urbain, des modifications sur les véhicules de transport en commun limiteraient les dommages aux chaussées et une baisse des dépenses associées à la réhabilitation des voies. Afin de mesurer les déformations de traction et de compression s’exerçant dans la couche d’asphalte, des jauges de déformation ont été placées à la base de celle-ci sur des sections du site expérimental. Le site expérimental est constitué de quatre planches d’essais, dont l’épaisseur de l’asphalte est de 200 mm, 100 mm, 50 mm respectivement et d’un enduit de surface. Chaque section est instrumentée par des jauges de teneurs en eaux multiniveaux, une jauge de température pour la couche d’asphalte et un déflectomètre. Des jauges à fibres optiques sont disposées en croisillon au niveau de la fibre inférieure et supérieure de la couche d’asphalte (à l’exception de la section avec l’enduit superficiel). Ces jauges sont disposées sur des carottes d’asphaltes conditionnées à cet effet. Après le calibrage et la mise en place sur site des carottes, la mesure transversale et longitudinale des déformations est possible par l’intermédiaire d’un conditionneur de signal.

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Des essais de passages ont été complétés à l’aide d’un autobus du Réseau de Transport en Commun du Québec (RTC) ainsi qu’un camion forestier. La première série d’essais a été réalisée pendant la période de dégel où les conditions climatiques sont optimales pour évaluer l’effet de la baisse de pression et la seconde pendant la période estivale offrant un complément dans l’évaluation de l’influence du climat. Les deux véhicules ont été chargés par des poids pour l’autobus et des billes de bois pour le camion pour reproduire des conditions réelles d’utilisation. En ce qui concerne l’autobus, la pression de gonflage de 100 psi a été testée ainsi qu’une pression réduite de 75 psi. Pour chacune des pressions, deux états de sollicitations sont appliqués. Un obstacle installé sur la chaussée provoque un effet dynamique franc au passage des essieux. Plusieurs distances entre les jauges et l’obstacle ont été étudiées afin de quantifier différentes réponses de la suspension et de l’écrasement du pneu. Le camion forestier, équipé de pneus jumelés, a été testé avec une pression de 100 psi et ensuite à pression réduite à 55 psi. Des essais ont été également réalisés avec le camion forestier équipé des pneus à bandes larges. Aucune simulation d’effet dynamique n’a été réalisée pour le camion forestier. Afin de réduire au maximum les perturbations extérieures, du matériel complémentaire a permis de maintenir la température de la chaussée constante et de s’assurer de la distance de passage du pneu sur les jauges. Des études antérieures ont mis en évidence l’influence importante de cette distance de passage sur les amplitudes des signaux. L’influence des ces paramètres a été quantifiée en relevant pour chaque série l’amplitude des déformations pour les deux essieux de l’autobus et pour le groupe tridem du camion. Entre deux séries, une seule variable sera modifiée (pression, épaisseur de l’asphalte, chargement, état de sollicitation, type de pneu). Les résultats de l’étude montrent que la réponse de l’instrumentation est fiable et fidèle. L’analyse statistique des résultats dévoile la présence de certaines valeurs extrêmes qui ont été filtrées afin de ne pas influencer la réponse. L’ensemble des mesures effectuées pour les différentes séries indiquent que l’amplitude des déformations des jauges longitudinales était plus grande que les jauges transversales. Comme l’étude se concentre sur les phénomènes de fatigue en bas de la couche d’enrobé, les jauges transversales n’ont pas été considérées. Pour l’autobus, les résultats montrent qu’une baisse de pression des pneus a pour effet de réduire l’incidence des déformations en bas de la couche d’asphalte. Ces constatations sont valables quelle que soit l’épaisseur d’asphalte étudiée et quelle que soit l’état de sollicitation. Pour les différents états de sollicitations, la baisse de pression a dans l’ensemble des cas plus d’incidence au niveau de la section 200 mm par rapport à la section 100 mm et cela pour les conditions printanières et estivales. Il est à noter que la baisse de pression des pneus a plus d’influence pour la réduction des déformations pour un état de sollicitation dynamique. Puisque cette baisse est comprise entre 8 % et 15 %.

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Pour le camion forestier, les conclusions de l’étude suggèrent que la baisse de pression des pneus jumelés a pour effet de réduire l’amplitude des déformations au bas de la couche d’asphalte. Cette réduction est plus grande au niveau de la section 50 mm (14,4 %) par rapport à la section 100 mm (8,8 %) pour les conditions printanières. En condition estivale, la baisse est plus importante pour les deux sections puisqu’elle est de 10,8 % pour le 100 mm et de 16,7 % pour le 50 mm. Les sections à faible épaisseur d’enrobées sont donc plus sensible aux changements de pression que les sections plus épaisses. Toutes ces moyennes sont issues d’une analyse statistique effectuée sur plusieurs passages et des écarts types sont mesurés pour chaque moyenne. Plusieurs études présentent des écarts types pouvant aller jusqu'à 15 % ce qui se traduit par un écartement marqué des points. Ces écarts s’expliquent par la grande sensibilité des amplitudes des signaux par rapports à la distance de passage de la roue. Cette sensibilité est observable sur les bassins longitudinaux et transversaux des déformations. Ces bassins de déformations ont aussi mis en avant des zones plus sensibles que d’autre à la différence de pression. Il apparaît que des phénomènes autres que la simple mise en tension de la fibre inférieure de la couche d’asphalte entrent en ligne de compte dans le schéma complexe de sollicitation de la structure de chaussée. La déformation de la fibre inférieure de la couche d'asphalte influence directement la durée de vie de la structure de la chaussée. Il est intéressant de constater que les diminutions de déformation observées lors des essais pourraient représenter une augmentation allant jusqu'à 30 % de la durée de vie de la structure de chaussée pour certaines des sections étudiées. Toutes ces constatations ne sont valables que pour la résistance en fatigue de la couche d'asphalte au niveau de sa fibre inférieure. Il faut noter que des dégradations peuvent également être provoquées par les efforts en surface. Ceux-ci ne pourraient être évalués qu'au travers d'études spécifiques se concentrant sur les effets tel que le cisaillement au niveau de l’arrête du pneu.

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SUMMARY

Roads play a major role in a region's economic and social development. They are affected by several elements, including the weather and heavy traffic loads that damage the pavement. They must resist fatigue and maintain sufficient structural and functional capacity to ensure that users can travel safely and comfortably. Traffic varies throughout the course of a year. It is during thaw periods that the situation is the most critical since the accumulation of water in the structure reduces the road's structural capacity, intensifying daily damage. Laws impose maximum load restrictions, resulting in $40 million of lost productivity for the trucking industry. In urban areas, damage caused by public transit is just as significant. Repairing all these structures is costly. Several approaches aimed at increasing resistance to heavy loads and weather have been examined. One of them involves modifying the load characteristics being applied on the pavement.

The objective of this study was to determine whether variations in tire pressure have a significant impact on deformations caused in the structure of several types of flexible pavement, under various weather conditions. Developing a tire configuration that would significantly reduce pavement deformations would provide greater flexibility in terms of loads transported by the trucking industry. In urban areas, modifications to public transit vehicles would limit pavement damage and reduce road repair costs. In order to measure traction and compression deformations in the asphalt layer, deformation meters were placed at the asphalt base in sections of the test site.

The test site comprised four test sections of varying thickness: 200 mm thick asphalt, 100 mm thick asphalt, 50 mm thick asphalt, and surface dressing only. Each section was equipped with multi-level water meters, a temperature meter for the asphalt layer and a deflectometer. Fibre optic meters were laid out crosswise in the lower and upper fibres of the asphalt layer (except for the section with the surface coating). These meters were placed on asphalt cores treated for this purpose. Once the cores were calibrated and put in place, deformations could be measured transversally and longitudinally using a signal conditioner.

Test runs were conducted using a bus from the Réseau de Transport en Commun du Québec (RTC) and a forestry truck. The first series of tests was carried out during spring thaw, when weather conditions are optimal for evaluating the effects of lower tire pressures, and the second series was conducted during the summer to generate complementary data for evaluating the weather’s impact. The bus was loaded with weights and the truck was loaded with logs in order to reproduce real usage conditions. For the bus, a tire pressure of 100 psi was tested as well as a reduced pressure of 75 psi. For each of the different pressure levels, two stresses were applied. An obstacle placed on the pavement caused a dynamic effect when the axles passed over it. Various

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distances between the meters and the obstacle were studied to quantify various responses in the suspension and in tire deflection. The forestry truck, equipped with dual wheels, was tested with a tire pressure of 100 psi and then a reduced tire pressure of 55 psi. Tests were also conducted with the forestry truck equipped with wide-tread tires. No dynamic effect simulation was conducted with the forestry truck.

In order to reduce exterior disturbances as much as possible, additional material was used to maintain constant pavement temperature and ensure consistent distance between the tire and the meters. Previous studies have highlighted the importance of this distance on signal amplitudes. The influence of these parameters was quantified by measuring the amplitude of the deformations for the bus’s two axles and the truck’s triple axle for each series of tests. A single variable was changed (pressure, asphalt thickness, loading, stress, type of tire) for each test series.

The study results showed that the instrumentation response was accurate and reliable. A statistical analysis of the results revealed the presence of some outlying values that were filtered out in order not to influence the response. All of the measurements taken for the various test series indicated that the amplitude of the deformations recorded by the longitudinal meters was greater than with the transversal meters. Since the study focused on the fatigue phenomena below the surface dressing, the transversal meters were not considered. For the bus, the results revealed that a lower tire pressure reduced the incidence of deformations below the asphalt layer. These observations were valid regardless of the asphalt thickness studied and regardless of the loading conditions.

For the various stresses, the lower tire pressure in all cases had more impact on the 200 mm section than on the 100 mm section, both for spring and summer conditions. It should be noted that lower tire pressures had more impact in reducing deformations in a dynamic stress situation. This drop was between 8% and 15%.

For the forestry truck, the study found that lower tire pressure in the dual wheels reduced the amplitude of deformations at the bottom of the asphalt layer. This reduction was greater for the 50 mm section (14.4%) compared to the 100 mm section (8.8%) in spring conditions. In summer conditions, the decrease was greater for both sections, totalling 10.8% for the 100 mm section and 16.7% for the 50 mm section. The sections with the thinner surface dressing were therefore more sensitive to pressure changes than the thicker sections.

All these averages stem from a statistical analysis conducted on several test runs, and standard deviations were measured for each average. Several previous studies have presented standard deviations that can range as high as 15%, which results in significant point spacing. These deviations can be explained by the sensitivity of the signal amplitudes in relation to the wheel path offset. This sensitivity can be seen in the

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longitudinal and transversal directions, revealing zones that are more sensitive to pressure differences than others. It would appear that phenomena other than the simple tensioning of the lower fibres of the asphalt layer come into play in the complex configuration of stress on the pavement’s structure.

Deformation of the lower fibres of the asphalt layer has a direct impact on the life span of the pavement structure. It is interesting to note that the reduced deformations observed during the testing could represent an increase of up to 30% in the life span of the pavement structure for some of the sections studied. These observations are only valid for the asphalt layer fatigue in terms of the lower fibres. It should be noted that degradations can also be caused by surface impacts. These could be evaluated but only through specific studies focused on effects such as shearing at the tire’s edge.

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TABLE DES MATIERES 1. INTRODUCTION ............................................................................................................................. 1 2. REVUE DE LA DOCUMENTATION .................................................................................................... 3

2.1. MISE EN CONTEXTE ............................................................................................................................ 3 2.2. LES SUSPENSIONS PASSIVES OPTIMISEES .................................................................................................. 4 2.3. ANALYSE DE LA FAISABILITE D’UN SYSTEME CENTRAL DE GONFLAGE DES PNEUMATIQUES................................... 6 2.4. EFFET DE LA VARIATION DE LA PRESSION DES PNEUS SUR LA DUREE DE VIE ESTIMEE D’UN AUTOBUS URBAIN. ......... 8 2.5. CARACTERISATION ET EVALUATION DES SOLLICITATIONS A L’INTERFACE PNEU‐CHAUSSEE. ................................. 8 2.6. CONCLUSION ................................................................................................................................... 10

3. PRESENTATION GENERALE .......................................................................................................... 11 3.1. LE SITE EXPERIMENTAL ...................................................................................................................... 11 3.2. L’INSTRUMENTATION ........................................................................................................................ 12

3.2.1. Instrumentation de chaque section .................................................................................... 12 3.2.2. Jauges à fibre optique ........................................................................................................ 13 3.2.3. Déflectomètre ..................................................................................................................... 17 3.2.4. Capteur de teneur en eau et de température ..................................................................... 18 3.2.5. Capteur de teneur en eau multiniveau ............................................................................... 19 3.2.6. Les appareils de mesure ..................................................................................................... 19

3.3. LE MATERIEL AUXILIAIRE .................................................................................................................... 20 3.4. LES VEHICULES ................................................................................................................................. 22

4. PROTOCOLE EXPERIMENTAL ........................................................................................................ 23 4.1. LA MATRICE D’ESSAIS ........................................................................................................................ 23

4.1.1. Essais de printemps ............................................................................................................ 23 4.1.2. Les essais d’été ................................................................................................................... 24

4.2. LES PRISES DE MESURES ..................................................................................................................... 24 5. ANALYSE DES DONNEES .............................................................................................................. 25

5.1. NOTATION ET EXEMPLE DE RESULTATS .................................................................................................. 25 5.2. VERACITE DES RESULTATS................................................................................................................... 28

5.2.1. Comparaison des résultats de deux jauges consécutives ................................................... 28 5.2.2. Comparaison des résultats de trois passages valides ......................................................... 31 5.2.3. Particularité des jauges transversales ................................................................................ 34 5.2.4. Relevé des variations de température ................................................................................ 36 5.2.5. Relevé des variations de teneur en eau .............................................................................. 37

5.3. CONCLUSION ................................................................................................................................... 37 5.4. EMPREINTE DES PNEUS ...................................................................................................................... 37

6. EFFET DE LA PRESSION DES PNEUS .............................................................................................. 38 6.1. METHODOLOGIE .............................................................................................................................. 38 6.2. TRAITEMENT DES DONNEES ................................................................................................................ 41

6.2.1. Jauges longitudinales ......................................................................................................... 41 6.2.2. Traitement statistique ........................................................................................................ 41

6.3. CAS DE L’AUTOBUS ........................................................................................................................... 42 6.3.1. Essais de printemps ............................................................................................................ 42 6.3.2. Essais d’été ......................................................................................................................... 46 6.3.3. Synthèse des résultats ........................................................................................................ 49

6.4. LE CAMION FORESTIER ....................................................................................................................... 50 6.4.1. Déformations longitudinales .............................................................................................. 51 6.4.2. Mesure de la déflection ...................................................................................................... 54

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6.5. CONSEQUENCE SUR LA DUREE DE VIE DES CHAUSSEES .............................................................................. 54 7. EFFET DU DECALAGE LATERAL ..................................................................................................... 55

7.1. AUTOBUS ....................................................................................................................................... 55 7.1.1. Essai de printemps .............................................................................................................. 55 7.1.2. Essai de l’été ....................................................................................................................... 57

7.2. CAMION FORESTIER .......................................................................................................................... 61 8. CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS ...................................................................................... 63 RÉFÉRENCES .................................................................................................................................. 65

Annexes A  Caractéristiques de l’autobus B  Caractéristiques du camion forestier C  Empreintes des pneus de l’autobus et du camion forestier D  Matrice des essais réalisés au printemps 2008 E  Matrice des essais réalisés à l’été 2008 F  Évolution de la température de l’asphalte au cours des essais G  Teneur en eau multi‐niveaux suivant les sections d’étude au cours des essais H  Bassin de déformations longitudinales I  Bassin de déformations transversales J  Bassin de déformations du camion forestier 

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LISTE DES FIGURES Figure 1 : Profil longitudinal du secteur d’essai AVL .................................................................... 11 Figure 2 : Positionnement schématique de l'instrumentation sur une section d'étude : (a) teneur en eau multiniveaux, (b) teneur en eau au niveau de la fondation, (c) capteur de température, (d) carottes instrumentées, (e) déflectomètre. ................................................................................... 12 Figure 3 : Photographie de l'instrumentation de la section 50 mm .............................................. 13 Figure 4 : Préparation des carottes .............................................................................................. 14 Figure 5 : Pose des jauges sur les carottes .................................................................................. 14 Figure 6 : Représentation schématique d'une carotte instrumentée ............................................. 15 Figure 9 : Courbe typique de calibrage des jauges ....................................................................... 16 Figure 10 : Mise en place des capteurs par carottage .................................................................. 16 Figure 11 : Schéma du cylindre d’asphalte instrumenté sur deux niveaux. .................................. 17 Figure 12 : Disposition type des jauges après mise en place ....................................................... 17 Figure 13 : Déflectomètre implanté sous la couche asphalte. ...................................................... 18 Figure 14 : Capteur de teneur et eau et de température .............................................................. 18 Figure 15 : Capteur de teneur en eau multiniveau ....................................................................... 19 Figure 16 : Conditionneurs de signal Opsens. ............................................................................. 19 Figure 17 : Utilisation d'une couverture thermique ...................................................................... 20 Figure 18 : Guide installé sur camion forestier............................................................................. 21 Figure 19 : Guide placé sur l'autobus ........................................................................................... 21 Figure 20 : Représentation d'un passage valide et non valide par vidéo ....................................... 22 Figure 21 : Chargement du camion forestier ................................................................................ 22 Figure 22 : Pneus doubles et à bande large du camion forestier .................................................. 24 Figure 23 : Courbe typique pour le passage de l'autobus............................................................. 25 Figure 24 : Traitement des signaux obtenus ................................................................................ 26 Figure 25 : Numérotation des jauges ........................................................................................... 26 Figure 26 : Exemple d'étude graphique ....................................................................................... 27 Figure 27 : Courbes typique pour un passage du camion forestier .............................................. 28 Figure 28 : Passage statique du bus sur section 100 mm ............................................................ 28 Figure 29 : Jauge LB avec pneu large 100/100/120 psi sur section 100 mm ............................... 29 Figure 30 : Jauge LB avec pneu double 100/100/100 psi sur section 50 mm .............................. 30 Figure 31 : Jauge TB avec pneu double 100/100/100 psi sur section 50 mm .............................. 30 Figure 32 : Passages valides du bus en statique sur 100 mm ...................................................... 31 Figure 33 : Passages valides du bus en dynamique sur 100 mm .................................................. 32 Figure 34 : Passages valides du bus en statique sur 200 mm ...................................................... 32 Figure 35 : Passages valides du bus en dynamique sur 200 mm .................................................. 33 Figure 36 : Passages valides pneu large 100/100/120psi section 100 mm ................................. 33 Figure 37 : Passages valides pneu large 100/100/120 psi section 100 mm ................................ 34 Figure 38 : Passages valides du bus en statique sur 100 mm ...................................................... 34 Figure 39 : Passages valides du bus en dynamique sur 100 mm .................................................. 35 Figure 40 : Jauges transversales TB10, cas de la série 27C .......................................................... 36 Figure 41 : Empreinte brute ......................................................................................................... 38 Figure 42 : Empreinte traitée ....................................................................................................... 38 Figure 43 : Variation de pression autobus section 100 mm (longitudinale) .................................. 39 Figure 44 : Variation de pression autobus section 100 mm (transversale) ................................... 40 Figure 45 : Exemple des écarts de déformations sur la section 100 mm (printemps-Dynamique) 42

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Figure 46 : Écart de déformations sur la section 100 mm (printemps-Statique) ........................... 43 Figure 47 : Écart de déformations sur la section 100 mm (printemps-dynamique 700) ............... 43 Figure 48 : Écart de déformations sur la section 100 mm (printemps-dynamique 1200) ............. 44 Figure 49 : Écart de déformations sur la section 200 mm (printemps-Statique) ........................... 44 Figure 50 : Écart de déformations sur la section 200 mm (printemps-dynamique 700) ............... 45 Figure 51 : Écart de déformations sur la section 200 mm (printemps-dynamique 1200) ............. 45 Figure 52 : Écart de déformations sur la section 100 mm de l'autobus (été-Statique) .................. 46 Figure 53 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-dynamique 1200) ........................ 46 Figure 54 : Écart de déformations en statique de l'autobus (été) .................................................. 47 Figure 55 : Écart de déformations sur la section 100 mm (été-dynamique 1700) ........................ 47 Figure 56 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-statique) ...................................... 48 Figure 57 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-dynamique 1200) ........................ 48 Figure 58 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-dynamique 1700) ........................ 49 Figure 59 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (printemps-Section 100 mm) ................ 51 Figure 60 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (printemps-Section 50 mm) .................. 52 Figure 61 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (été-Section 100 mm) ........................... 52 Figure 62 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (été-Section 50 mm) ............................. 53 Figure 63 : Impact de la baisse des déformations sur le nombre d'ECAS ...................................... 55 Figure 64 : Bassin des déformations transversales sous passage de l’autobus, section 200 mm, pression de 75 psi, essai de printemps ........................................................................................ 56 Figure 65 : Bassin des déformations longitudinales sous passage de l’autobus, section 200 mm, pression de 75 psi, essai de printemps ........................................................................................ 56 Figure 66 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu avant de l'autobus (100 mm) ... 57 Figure 67 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu avant de l'autobus (200 mm) ... 57 Figure 68 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu arrière de l'autobus (100 mm) . 58 Figure 69 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu arrière de l'autobus (200 mm) . 58 Figure 70 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu avant de l'autobus (100 mm) .... 59 Figure 71 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu avant de l'autobus (200 mm) .... 60 Figure 72 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu arrière de l'autobus (100 mm) .. 60 Figure 73 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu arrière de l'autobus (200 mm) .. 61 Figure 74 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu N°2 du camion (100 mm), pression 100 psi .......................................................................................................................... 62 Figure 75 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu N°2 du camion (100 mm), pression 100 psi ........................................................................................................................................ 62

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LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Pression optimale en fonction du chargement .............................................................. 7 Tableau 2 : Matrice d'essais générale pour l'autobus au printemps .............................................. 23 Tableau 3 : Matrice d'essais générale pour le camion forestier au printemps ............................... 23 Tableau 4 : Nomenclature des jauges .......................................................................................... 26 Tableau 5 : Mesure de l'écart entre deux jauges consécutives de la série 123C5 ......................... 30 Tableau 6 : Offset de passage de la série 1S ................................................................................ 35 Tableau 7 : Offset de passage de la série 2D ............................................................................... 35 Tableau 8 : Bilan des offsets pour la série 27C ............................................................................ 36 Tableau 9 : Moyenne et écarts mesurés de température lors des essais ....................................... 37 Tableau 10 : Plage de variation de la teneur en eau du sol .......................................................... 37 Tableau 11 : Surface des pneus en fonction des pressions appliquées ........................................ 38 Tableau 12 : Sélection des séries de l'autobus section 100 mm ................................................... 39 Tableau 13 : Synthèse des amplitudes des pics ........................................................................... 40 Tableau 14 : Calcul des pourcentages des différences ................................................................. 40 Tableau 15 : Synthèse des résultats de la section 100 mm .......................................................... 49 Tableau 16 : Synthèse des résultats de la section 200 mm .......................................................... 49 Tableau 17 : Synthèse des résultats des pneus jumelés suivant la section étudiée....................... 53 Tableau 18 : Synthèse des résultats des déflections pour les pneus jumelés ............................... 54

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1. INTRODUCTION Les routes sont des axes de communication nécessaires au développement

économique et social d’une région et de sa population. Elles permettent le transport des marchandises, le déplacement des personnes et assurent l’occupation du territoire ainsi que l’exploitation des ressources. La conception d’un tel ouvrage repose sur une optimisation de la structure de la chaussée afin d’obtenir le maximum de qualité et de durabilité au moindre coût. La chaussée repose sur une grande variété de sols et subit l’agression variable et complexe de plusieurs agents dont le climat et le trafic sont les plus importants. Contrairement à d’autres ouvrages de structure, une chaussée ne subira pas de rupture soudaine mais une détérioration progressive de cette dernière est inévitable. Il est cependant nécessaire que la chaussée conserve sa capacité structurale et fonctionnelle quantifiable par le confort de roulement minimum et le niveau de sécurité à la conduite.

La dégradation d’une chaussée n’est pas uniforme au cours d’une année. En

effet, selon la saison, une chaussée ne pourra pas supporter la même charge, due au trafic. En été, la capacité structurale de la chaussée est optimale. Il en est de même en hiver, lorsque toute la structure du sol est gelée. Un sol totalement gelé peut supporter d’importantes charges. C’est au moment du dégel que la situation s’aggrave. En moyenne, selon les sources de Transports Québec (Info DLC, Vol8, N°11 de Novembre 2003), 40 % des dégradations annuelles surviennent à cette période. Une des caractéristiques de la rudesse du climat québécois consiste en une période de dégel lente (3 mois). La fonte de la glace commençant en surface, l’eau interstitielle se trouve piégée au dessus de la couche gelée et contribue à saturer le sol. Il y a une accumulation de l’eau dans les couches de structure. La capacité de la route à supporter les charges lourdes est par conséquent fortement réduite. L’agressivité du trafic devient à ce moment très importante. L’agressivité journalière en période dégel est typiquement 60 % plus élevée que celle en été. La législation impose aux transporteurs routiers de réduire leur charge maximale transportable. Ces mêmes problèmes structuraux sont aussi observables en ville au niveau des axes utilisés par les transports en commun.

Plusieurs approches pour réduire l’agressivité des véhicules lourds ont été

envisagées. L’une d’elle serait de modifier la surface d’application de la charge au sol par une réduction de la pression des pneus. Plusieurs études ont été effectuées sur les effets de la réduction des pressions. Owende et al. en 2001 ont analysé plusieurs types de chargement et modifié la pression de gonflage des pneus dans une optique de minimiser les déformations s’exerçant dans la chaussée en modifiant les pressions des pneus. Ses études spécifient que le paramètre principal dans la caractérisation de la durée de vie en fatigue des chaussés souple correspond aux déformations transversales (perpendiculaire à la direction de roulement). En effet les déformations transversales vont amorcer la fissuration de fatigue alors que les déformations longitudinales vont

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influencer la dégradation. Ses études indiquent que les déformations longitudinales augmentent significativement avec la pression de gonflage des pneus. A titre d’exemple, la réduction de 490 kPa (70 psi) à 350 kPa (50 psi) entraine une augmentation allant jusqu'à 93 % du nombre de répétitions de charge admissible avant la rupture. Les études de Owende spécifient que l’endommagement en fatigue d’un camion à vide dont les pneus sont gonflés à 770kPa (110 psi) est le même que celui d’un camion à pleine charge à une pression de 350 kPa (50 psi). En conclusion, ses études recommandent l’utilisation d’un système de gonflage. Enfin, De Beer en 1996 étudia les phénomènes à l’interface entre le pneu et la chaussée. La répartition des contraintes de surface n’est pas uniforme sous un pneu. En particulier, la pression de gonflage, le type de pneu et la charge sont des paramètres influant la contrainte de surface. La pression de gonflage sera un paramètre prédominant sur les contraintes verticales au centre du pneu alors que le chargement va influencer les contraintes proches des arrêtes du pneu. Différentes surfaces de contacts entraînent des répartitions de charge sur la chaussée variable. Suite à des analyses par éléments finis, De Beer, recommande des mesures 3D pour la conception et l’analyse des chaussées flexibles.

L’étude présentée a pour objectif de déterminer si la variation de la pression des

pneus pour des autobus à charge moyenne a un impact significatif sur les déformations engendrées dans la structure de plusieurs types de chaussée souples, dans différentes conditions climatiques. En contexte urbain, la réduction des pressions de pneus sur les véhicules de transport en commun modérément chargés limiterait les endommagements sur les chaussées, notamment en conditions de charges dynamiques induites par les distorsions de la surface des chaussées (regards d’égouts, fissures, etc.).

Afin de mesurer les déformations de traction et de compression s’exerçant dans la couche d’asphalte, des jauges de déformation ont été placées à la base de celle-ci. Cette méthode permet de recueillir des valeurs conformes aux prédictions théoriques. Au printemps les conditions climatiques sont optimales pour évaluer l’effet de la baisse de pression des pneus jumelés d’un autobus de la RTC en période de dégel. Ces données ont été complétées avec celles issues des passages d’un camion forestier à la même période. Deux types de pneus ont été testés pour ce dernier et dans chaque cas deux ou trois pressions différentes ont été appliquées. Dans le cas de l’autobus, un obstacle a permis de créer un effet dynamique sur la chaussée. Toutes ces données ont été complétées par celles recueillies lors de la campagne d’essais estivale.

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2. REVUE DE LA DOCUMENTATION

2.1. Mise en contexte

L’action exercée par un véhicule sur une chaussée se fait par l’intermédiaire de la surface de contact nervure-chaussée à l’interface pneu-chaussée. Les interactions dynamiques des véhicules (autobus urbain, camion de transport) avec les chaussées relativement mauvaises (en termes de qualité de roulement) génèrent des forces dynamiques importantes aux interfaces pneu chaussée et suspension-châssis. Ces interactions dynamiques produisent dans toute la carrosserie des vibrations à basse fréquence qui se transmettent à l’ensemble du système et en particulier aux conducteurs. Il est établi que de telles forces dynamiques des pneus sur la chaussée causent une détérioration prématurée de celle-ci, tandis que les forces exercées sur la suspension raccourcissent la durée de vie utile du châssis.

Les dimensions des véhicules, les charges par essieux, les types de suspensions

ainsi que les caractéristiques des pneus (principalement la pression de gonflage) vont jouer un rôle important dans l’amplitude des oscillations verticales des roues et des charges dynamiques transmises à la chaussée. Les charges par essieux des autobus urbains et des camions de transport sont régies par les codes provinciaux de la route et l’économie des transports. La modification de la suspension et des propriétés des pneus vont influencer les forces transmises à la chaussée et au châssis pour un chargement donné. En autre, des suspensions souples vont réduire les charges sur le châssis et sur la chaussée en accentuant en contre partie le rebond et le roulis des véhicules. Une suspension ayant un bon amortissement peut réduire de façon importante les vibrations en résonance et les forces de grande magnitude transmises à a chaussée et au châssis.

L’analyse de ce système complexe (charge, châssis, suspension, pneu, route) à été l’objet de plusieurs études. La première en 2001 (Rakheja et al., 2001), réalisée par le centre de recherche CONCAVE à l’université Concordia, a orienté ces analyses vers une optimisation des suspensions hydrauliques des autobus afin de réduire les vibrations transmises aux chauffeurs ainsi que les forces transmises à la chaussée. La seconde étude, réalisée à l’université Laval pour le ministère des transports du Québec s’est attardée à la caractérisation et l’évaluation des sollicitations à l’interface pneu-chaussée. Une première approche sur l’influence de la pression des pneus à été mis en avant avec les mesures des déflections et des déformations dans la structure de la chaussée. Le centre de recherche CONCAVE a par la suite complété ses études sur les autobus urbains avec un projet sur la faisabilité d’un système central de gonflage des pneumatiques (SCGP) pour autobus. Finalement Bodycote Testing Group a estimé les effets de la variation de la pression des pneus sur la durée de vie utile d’un autobus urbain à plancher surbaissé de 40 pieds de long.

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2.2. Les suspensions passives optimisées

Le centre de recherche CONCAVE à mené des études à travers des analyses en laboratoire et essais sur route pour déterminer l’amortissement optimal de la suspension des autobus urbains. Ceci en vue de connaitre le coefficient d’amortissement nécessaire pour atténuer à la fois les vibrations transmises au conducteur et les forces dynamiques transmises à la chaussée et au châssis. Le tout dans une optique de préservation des chaussées des villes et du châssis des véhicules. Les conditions d’exploitation varient grandement en raison du nombre de passagers, des inégalités de la route, de la pression des pneumatiques ou encore de la vitesse de l’autobus. Cette étude entreprise dans le cadre du Programme de technologie des autobus du Centre de développement des transports (CDT), visait à améliorer les conditions de conduite des autobus urbains, de rendre ceux-ci moins agressifs vis-à-vis de la chaussée, et de réduire les charges sur le châssis de ces véhicules. Les objectifs étaient donc :

-De définir l’amortissement optimal d’une suspension passive en vue d’un confort accru et d’une préservation de la chaussée. -D’étudier dans quelle mesure une suspension optimale diminue les forces dynamiques exercées sur le châssis, afin d’asseoir la conception de structures de châssis optimales pour autobus allégés -D’étudier les effets des variations des conditions d’exploitation des véhicules -De mettre au point des amortisseurs de suspension optimisés pouvant convenir à la plupart des conditions d’exploitation.

Deux phases ont permis de répondre à ces objectifs. La première phase a

consisté à définir l’amortissement optimal de la suspension, par l’analyse, à l’aide de modèles informatiques simplifiés du plan de roulis des autobus Classic et à plancher surbaissé (LFS, pour LowFloor System), ainsi que la mise au point d’un banc d’essai de réglage de la suspension.

La deuxième phase consistait en l’optimisation de la suspension à l’aide de

modèles de véhicules détaillés, la validation des modèles par des mesures sur le terrain, la mise au point d’amortisseurs optimaux et une analyse des avantages potentiels de la suspension optimale sur le plan des performances.

Pour cette étude, des essais en laboratoire des amortisseurs, ressorts

pneumatiques et pneus actuellement montés sur les suspensions des autobus Classic et LFS ont permis de déterminer les caractéristiques des différentes forces statiques et dynamiques des composants de la suspension et des pneus de ces véhicules, sous de nombreuses conditions d’exploitation (nombre de passagers, vitesse du véhicule, inégalités de la route, pression de gonflage des pneus). Étant donné la grande variabilité des charges exercées sur les pneus en service, les caractéristiques des différentes forces

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exercées sur les pneus ont été évaluées en fonction de la charge statique et de la pression de gonflage. Ces données ont révélé que la raideur des pneumatiques augmente avec la pression de gonflage de ceux-ci. Les données obtenues en laboratoire ont servi à établir des modèles génériques et non linéaires des composantes de la suspension, fondés sur des analyses de régression et les lois physiques. Ces modèles ont été analysés dans un large éventail de conditions de chargement et de flexion, et les caractéristiques statiques et dynamiques ainsi obtenues ont été comparées avec les données issues des essais. Ces comparaisons ont révélé une corrélation élevée entre les résultats de la modélisation et les résultats des essais, pour tous les amortisseurs, ressorts pneumatiques et pneus étudiés, peu importe la charge transportée, la pression de gonflage des pneus et la flexion. Une campagne d’essais sur route a été réalisée, qui visait à recueillir des données sur le comportement d’un autobus LFS roulant sur différents circuits à des vitesses approximatives de 30 km/h et de 50 km/h. Ces essais visaient à mesurer les accélérations verticale, longitudinale et transversale aux essieux et du roulis dans la carrosserie.

Les modèles validés ont enfin été soumis à une analyse qui avait pour but

d’évaluer les performances des suspensions existantes sous différentes conditions de fonctionnement. (Charge, vitesse, rugosité, pression des pneumatiques...). Suite à cette analyse, il apparait que les performances se dégradent avec l’augmentation de la vitesse, l’augmentation de la rugosité de la chaussée, ou la diminution de la charge transportée. Les résultats ont révélé qu’en gonflant moins les pneus, on pouvait améliorer la plupart des mesures de performance des deux véhicules. Les résultats des données issues des essais sur route on été comparés aux résultats de modélisation pour valider les modèles et la comparaison des amortisseurs optimisés avec les amortisseurs classiques. L’étude a clairement démontré la supériorité des amortisseurs optimisés.

Cette étude a donc souligné le fait que la conception/sélection d’amortisseurs correctement accordés pour les autobus urbains est essentielle pour garder le conducteur à l’abri des vibrations et pour optimiser la durée de vie des chaussées et des châssis de véhicules. Ces résultats peuvent aussi laisser penser que la pression de gonflage joue un rôle important. On peut fortement limiter les dommages et véhicule et le confort de celui-ci en abaissant la pression des pneumatiques. Cependant, une faible pression peut aller à l’encontre de la durée de vie des pneumatiques et peu également nuire au comportement routier du véhicule. D’où l’utilité d’un système asservi à la charge de gonflage des pneumatiques (SCGP) que le centre de recherche CONCAVE à analysé.

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2.3. Analyse de la faisabilité d’un système central de gonflage des pneumatiques

La faisabilité d’un système central de gonflage des pneumatiques (SCGP) pour les

bus urbains a été étudiée grâce à des mesures sur route et simulations de modèle. Un SCGP permet notamment de maintenir une pression uniforme dans tous les pneus ce qui entre autre assure une meilleure conduite et une usure égale des pneus. L’objectif de cette étude (Rakheja et Wang, 2006) était de déterminer la pression optimale des pneumatiques en fonction du nombre de passagers présents dans le bus. En effet, lors de certains trajets, les autobus urbains transportent très peu de passagers, ce qui nécessite d’adapter la pression pour un meilleur comportement du bus (accélération de la carrosserie) et de limiter les dommages sur la chaussée (charges dynamiques des pneumatiques transmises à la chaussée notamment sur les mauvaises routes). En fonction du nombre de passagers, la charge statique des pneumatiques peut varier de 20 à 30kN, ce qui nécessite d’adapter la pression de gonflage des ces derniers. En parallèle des simulations, des essais réels sur route ont été menés en collaboration avec le Réseau de transport de Longueuil (RTL) et Tire Pressure Control (TPC) International. Deux grandeurs ont principalement été mesurées : l’accélération de la carrosserie en tant que mesure directe de la douceur de roulement, et l’accélération des essieux en tant que mesure indirecte des charges des pneumatiques transmises à la chaussée.

Les simulations et essais réalisés lors de cette étude mettent en avant les

avantages d’équiper les autobus urbains d’un SCGP. D’après ces études, il semble que les vibrations et les chocs, et les charges dynamiques des roues d’un autobus urbain dont les pneus sont gonflés à la pression nominale sont d’autant plus importants que la charge de passagers est faible. L’idée serait donc de réduire la pression de gonflage des pneus lorsque l’autobus transporte peu de passagers. En effet, sous une faible charge, (état fréquent de chargement sur les trajets des autobus urbains), avec une pression de gonflage constante, l’aire de contact pneu-chaussée est fortement diminuée et les oscillations des masses suspendues et non suspendues du véhicule sont accentuées. Un modèle tridimensionnel non linéaire à permis de définir les pressions quasi-optimales pour cinq types de chargement. L’ensemble de ces pressions sont présentées au tableau 1.

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Tableau 1: Pression optimale en fonction du chargement

Chargement Nombre 

 de passager Charge axiale (Kg) 

Pression optimale  des pneus (psi) 

Avant  Arrière  Avant  Arrière Pleine charge  40 à 75  6059.5  11946  112  114 Demi‐charge  25 à 40  5162  10188  101  109 Charge légère  15 à 25  4781.9  9443.1  90  95 

Très faible charge  1 à 15  4528.5  8946.5  75  85 Vide  0  4148.3  8201.7  75  75 

En parallèle des essais, des simulations informatiques ont été réalisées pour quantifier les possibles avantages d’un point de vue de performance des pressions de gonflage variables en tenant comptes des différents types de routes et de charge de passagers. Une comparaison entre pressions de gonflage constantes et optimales a été réalisée pour mettre en avant les avantages sur le plan des vibrations et des charges dynamiques des roues. De cette comparaison, il apparait que les pressions de gonflage optimales peuvent engendrer d’importants avantages sur les plans de la douceur de roulement et des charges dynamiques transmises à la chaussée. Les accélérations RMS de la carrosserie avec ces pressions optimales sont nettement inférieures (10 à 30 % selon le circuit urbain, grande artère ou route locale) à celles observées aux pressions nominales. Ces résultats soulignent une fois de plus l’intérêt de l’installation d’un système SCGP pour les autobus urbains. L’avis des conducteurs sur la douceur de roulement et la conduite a également été pris en compte pour conclure cette étude. Il apparait qu’avec une pression optimale, la douceur de roulement est accrue quelque soit le circuit et la vitesse et donc que des pressions de gonflage réduites pour des charges de passagers réduites entrainent des gains importants en termes d’atténuation des mouvements de choc, d’accélérations maximales des essieux et des vibrations dues à la route. Ceci devrait avoir pour effet de prolonger la durée de vie des chaussées et de réduire les coûts de maintenance. Il serait donc utile d’avoir un moyen de mesure directe de la charge de passagers pour adapter la pression des pneumatiques. La mesure de la pression moyenne dans les ressorts pneumatiques est une possibilité qui a été étudiée. Cependant elle ne fournit pas de valeur suffisamment précise pour pouvoir instrumenter un système complet SCGP mais les résultats de cette étude sont très encourageants vis-à-vis de l’installation d’un tel système sur les autobus urbains. Dans le cas d’une mise en application de ce système, le rapport précise qu’il est possible de penser que la réduction de la pression de gonflage sous de faibles charges n’accélérerait pas l’usure des pneus ou l’accumulation de chaleur associée à l’aire de contact pneu-chaussée. Les conséquences sur la durée de vie d’un autobus sont fournies par Bodycote Testing Group dans son rapport TP 14843E préparé pour Transport Canada (Leslar, 2008).

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2.4. Effet de la variation de la pression des pneus sur la durée de vie estimée d’un autobus urbain.

Cette étude a été menée sur un autobus urbain à plancher surbaissé de 40 pieds,

vide et transportant une charge légère. Elle est dans la continuité des recherches sur les effets des diverses pressions de pneu sur la durabilité de la structure des autobus urbains et sur les chaussées utilisées par ceux-ci. Le but était de recueillir des données issues de mesures réelles puis de les analyser pour évaluer l’effet d’une variation de pression des pneumatiques sur la durée de vie utile. L’autobus a été instrumenté de jauges extensiométriques, disposées aux points critiques précédemment identifiés avec une analyse éléments finis. Des accéléromètres verticaux ont eux été placés sur chaque fusée de roue, ainsi qu’à l’intérieur de l’autobus. Des essais sur route ont été effectués sur une ligne omnibus à vide et avec une charge légère, créée par des mannequins remplis d’eau pour simuler des passagers installés à divers endroits. Lors de l’essai, deux pressions de pneumatiques ont été utilisées soit 110psi et 75psi. Ces pressions correspondent aux conditions déterminées dans études précédentes. Le conducteur a reproduit au mieux les conditions normales de fonctionnement en marquant les arrêts autant que possible. Les données acquises lors de ces essais ont servi d’entrées pour un programme de prévision de durée de vie pour les structures soudées. Les prévisions faites par ce programme ont permis d’évaluer l’impact des pressions de pneu sur la structure des véhicules.

De cette étude, il ressort qu’en diminuant la pression de 110 à 75psi, la durée de vie utile du véhicule est multipliée en moyenne par un facteur 1,71 et 1,97 (à vide et charge légère). Il apparait donc que la baisse de pression est bénéfique pour les autobus en réduisant les accélérations ressenties par la carrosserie.

2.5. Caractérisation et évaluation des sollicitations à l’interface pneu-chaussée.

L’université Laval s’est intéressée en 2003 à l’évaluation des sollicitations à

l’interface pneu-chaussée suite à une baisse de pression. L’étude des sollicitations à l’interface pneu chaussée fait suite à une précédente étude menée par le Service des chaussées du Ministère des transports du Québec sur les effets des largeurs de pneus. Le projet visait à une expérimentation approfondie du modèle établit par la précédente étude pour évaluer l’impact des pneus sur la chaussée. Il est basé sur l’étude des pressions de contact nervure chaussée à l’interface pneu chaussée. Les pressions développées à cet endroit influencent la réponse de la chaussée aux sollicitations auxquelles elle est soumise. L’étude menée avait pour but d’évaluer les facteurs qui caractérisent les conditions de chargement en surface pour les pneus couramment

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montés sur les véhicules. Ces facteurs ont ensuite été déterminés pour les pressions de gonflage recommandées par les fabricants de pneus et pour différentes charges.

Cette présente étude visait à évaluer l’agressivité des différents types de pneus

et l’endommagement qu’ils peuvent causer à la chaussée. Des spécifications existent sur les charges axiales autorisées en fonction de l’espacement des essieux et de la largeur des pneus. Elles ont pour but de protéger les chaussées des sollicitations trop élevées. De récents travaux ont montré qu’au contact nervure chaussée, les pressions importantes causent des dommages aux chaussées de 80 à 200 % supérieurs à ceux évalués avec la méthode actuelle basée sur la réglementation qui précise que la charge maximale sur un pneu doit être au plus de 10kg/mm de largeur de pneu. Le modèle plus précis a donc été développé pour évaluer la pression de contact en fonction du type de pneu et du nombre de nervures, de sa pression de gonflage et de la charge supportée. La surface de contact et la pression de contact on été prises en compte. Il est ainsi possible d’évaluer de façon plus précise l’agressivité du pneu à son passage sur la chaussée. Cet outil d’évaluation conduirait à une version révisée de la règlementation sur le permis spécial de circulation. Ces expérimentations ont permis de mesurer la réponse et d’évaluer le comportement d’une chaussée en fonction du type de pneu, de leurs conditions de chargement et de leur pression de gonflage. Les calculs théoriques ont été vérifiés par les mesures des déflections et déformations verticales et horizontales. Différents temps ont rythmé ce projet :

-mise à jour de la documentation sur l’effet de la largeur des pneus et sur la mesure des déformations dans le revêtement de la chaussée.

-instrumentation de la chaussée du site expérimental routier de l’université Laval (SERUL) pour connaitre les effets du passage d’un véhicule sur une chaussée.

-mesure des déflections et déformations à différents niveaux critiques de la chaussée.

-exploitation des données expérimentales pour valider le modèle élaboré par le Service des chaussées du Ministère des Transports du Québec.

Des études précédentes, avaient déjà montré que : -les contraintes verticales de contact sous la charge d’un pneu ne sont pas

uniformes. Leur distribution dépend de la conception du pneu lui-même. - à l’inverse des contraintes longitudinales, la vitesse du véhicule n’affecte en rien les

contraintes verticales. -pour un pneu statique, la friction à l’interface pneu chaussé développe des efforts

tangentiels dirigés de l’extérieur vers l’intérieur de la surface de contact pneu chaussée.

-pour un pneu en déplacement, des cisaillements longitudinaux se développent au centre de la surface de contact.

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La distribution des efforts et contraintes dans une chaussée est fonction de la rigidité de la chaussée, de l’épaisseur des couches, de l’amplitude des charges, de la configuration des essieux ainsi que du type et de la pression des pneus.

Ce projet de recherche avait pour but d’obtenir pour différents configurations les données relatives au passage d’un véhicule sur les différents niveaux d’une chaussée. La plaque instrumentée a permis l’acquisition de nouvelles données caractérisant le comportement de la chaussée. Il apparait que l’augmentation des charges portées par les pneus provoque une augmentation des déflections aux différents niveaux de la chaussée, mais aussi des déformations à la base du revêtement et dans le revêtement lui-même. En dernier lieu, le type de pneu (large ou jumelé) affecte beaucoup le comportement de la chaussée. Les pneus jumelés sont moins agressifs pour la chaussée que les pneus larges. Cependant, ces conclusions restent fonctions de la profondeur de chaussée étudiée. Il faut donc maintenant appliquer un coefficient de pondérations au niveau de ces différents facteurs pour connaître le comportement sous des conditions bien précises.

2.6. Conclusion L’ensemble de ces études a mis en évidence la faisabilité d’installer un système de

contrôle de la pression au niveau des autobus urbains. Une utilisation optimale des suspensions, combiné à une adaptation de la pression en fonction de la charge permet de réduire les accélérations ressenties a plusieurs niveaux de la structure de l’autobus. Ces réductions ont pour effet en autre d’augmenter la durée de vie de ces autobus. Les conséquences au niveau de la durée de vie de la chaussée ne sont pas clairement identifiées puisque ces études utilisaient des critères d’évaluation indirecte. L’université Laval par ses études sur la caractérisation des sollicitations à l’interface pneu-chaussée a mis en avant la possibilité d’évaluer les conséquences, au niveau des déformations et des déplacements dans la structure de la chaussée, d’une modification de la charge. Les jauges à fibres optiques utilisées dans ces études offraient des résultats prometteurs sur leur applicabilité pour évaluer les effets d’une baisse de la pression dans les pneumatiques. A travers la mise en place d’une instrumentation adéquate, il est possible d’évaluer l’interaction entre les pneus et la chaussée. L’état de surface du réseau routier municipal (présence de regards, de fissures, de nids de poules) est tel que la sollicitation des véhicules est dynamique. L’analyse de cet effet dynamique, combiné à la variation de la pression de gonflage est un complément important dans l’analyse globale du système autobus-chaussée.

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3. PRÉSENTATION GÉNÉRALE

3.1. Le site expérimental Les essais se sont déroulés sur le site du SERUL, à la forêt de Montmorency. Le

SERUL a été développé en 1998 afin d'étudier le comportement des chaussées dans des conditions réelles et sous des chargements contrôlés. Localisé à la forêt Montmorency à la hauteur du kilomètre 103 de la route 175, le site est un nouveau tronçon de la route forestière 33. Ce "laboratoire" routier a été conçu pour expérimenter:

les revêtements de surface ainsi que le comportement de la chaussée construite avec différents matériaux, dans des conditions de drainage et climatiques variées.

l'agressivité des véhicules lourds (AVL) sur des remblais de matériaux expérimentaux.

Ce secteur AVL, long de 100 m possède le profil longitudinal illustré à la Figure 1

Figure 1 : Profil longitudinal du secteur d’essai AVL

Les planches expérimentales ont été construites par le MTQ en septembre 2007. Les sections 2 et 3 ont étés instrumentées au début du mois d’octobre 2007 et des premiers préliminaires se sont déroulés les 11 et 12 octobre 2007. De nouveaux capteurs ont étés ajoutés le 2 mai 2008 et la seconde série d’essais s’est déroulée sur cinq jours, du 5 au 9 mai 2008. Enfin la campagne d’été se déroula du 14 au 16 juillet

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2008 pour l’autobus, et du 28 au 30 juillet 2008 pour le camion forestier. Quatre sections sont à l’étude : les sections 2, 3, 4 et 5. Toutes les sections ne possèdent pas des structures identiques et en particulier l’épaisseur d’asphalte est respectivement de 100 mm, 200 mm, 50 mm et un enduit. Toutes ces sections sont identifiables sur la Figure 1.

3.2. L’instrumentation

3.2.1. Instrumentation de chaque section

Les chaussées de chaque section sont instrumentées afin de mesurer les déformations et les déflections à des niveaux jugés pertinents pour l’étude. Des jauges à fibres optiques, des déflectomètres ainsi que des capteurs de teneur en eau et de température, détaillés aux sections: 3.2.2, 2.2.3 et 2.2.4 ont été installés sur chaque section. Les sections 100 mm et 200 mm présentent trois carottes instrumentées contre seulement deux pour la section 50 mm dont la disposition est observable sur les figure 2 et figure 3 .

Figure 2 : Positionnement schématique de l'instrumentation sur une section d'étude : (a) teneur en

eau multiniveaux, (b) teneur en eau au niveau de la fondation, (c) capteur de température, (d) carottes instrumentées, (e) déflectomètre.

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Figure 3 : Photographie de l'instrumentation de la section 50 mm

Il est à noter que les carottes de chaque section ne sont pas instrumentées de façon identique et que la section avec un enduit superficiel ne contient qu’un déflectomètre.

3.2.2. Jauges à fibre optique

Conditionnement des carottes Les jauges de déformations à fibres optiques sont destinées à mesurer les

déformations horizontales à la base, ainsi qu’à faible profondeur du revêtement. Les jauges ont tout d'abord été préparées en laboratoire.

Afin de minimiser les perturbations dans le comportement de la couche asphalte,

le diamètre des cylindres est minimal. Les carottes d’enrobé bitumineux utilisées ont été prélevées sur place afin de garder une homogénéité des matériaux dans la zone de mesures. La base des carottes a été sculptée à l’aide d’une machine automatisée, pour accueillir parfaitement les anneaux comprenant les jauges de déformation et une rainure a été creusée sur le coté de la carotte pour permettre le passage des fibres optiques (figure 4)

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Figure 4 : Préparation des carottes

Les jauges sont ensuite apposées sur les carottes et collées à l’aide de colle époxy (figure 5).

Figure 5 : Pose des jauges sur les carottes

La disposition des jauges en croisillon permet à la fois de mesurer les déformations transversales et longitudinales. Sur les sections à 100 mm et à 200 mm il est intéressant de mesurer les déformations s’appliquant à la base du revêtement mais aussi très proche de la surface. Cela va permettre de mettre en lumière les efforts de compression et de traction qui s’exercent au passage des essieux. Pour la section de 50 mm une instrumentation à un seul niveau est mise en place compte tenu de la faible épaisseur d’asphalte. Les jauges une fois installées sur la carotte (figure 6) sont calibrées à l’aide d’un banc d’essai conçut à cet effet.

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Figure 6 : Représentation schématique d'une carotte instrumentée

Calibrage des jauges

Les carottes sont placées dans le banc de calibrage, celui-ci permet de solidariser la carotte et avec un anneau métallique à qui ont fait subir des déformations contrôlées. L’opérateur applique donc une déformation à l’aide d’une molette qui étire l’anneau et par conséquent une traction diamétrale à la carotte. Dans un premier temps un capteur de déplacement mesure la variation du diamètre de la carotte (figure 8), dans un second temps la jauge à fibre optique présente dans la cellule. Ce dispositif, permet de comparer les déformations réelles, s’appliquant sur le diamètre lors d’une mise sous charge, avec les déformations perçût par les jauges. En effet une jauge renvoie les déformations dans une direction alors que la répartition des efforts se fait sur tout le diamètre. Chaque jauge est alors placée sur le banc d’essai pour calibrage (figure 7). Cette procédure permet de déterminer un facteur de correction propre à chaque jauge qui sera appliqué lors de l’interprétation des résultats pour approcher au mieux des valeurs réelles de déformation.

Figure 7: Carotte de 50 mm en cours de calibrage

Figure 8: Présentation du banc de calibrage

Molette d’application du déplacement

Capteur de déplacement

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Un exemple des courbes obtenues lors du calibrage est présenté à la Figure 9.

Figure 9 : Courbe typique de calibrage des jauges

Dans ce cas précis la courbe correspond à la seconde jauge transversale sur la section à 50 mm. Les coefficients de corrélation sont bons, puisque toujours au alentour de 0,95.

Mise en place sur le site Les cylindres instrumentés ont ensuite été placés et scellés dans la chaussée à

l’aide d’époxy. La figure 10 montre cette mise en place:

Figure 10 : Mise en place des capteurs par carottage

Une représentation schématique du cylindre implanté dans la chaussée offre une meilleure vision de la disposition des jauges au sein de la couche d’asphalte (Figure 11).

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Figure 11 : Schéma du cylindre d’asphalte instrumenté sur deux niveaux.

Les jauges suivant la direction X mesurent les déformations longitudinales tandis que celles suivant Y correspondent aux déformations transversales. Ce dispositif permet donc des mesures dans la direction transversale et longitudinale sur deux niveaux de la couche.

Figure 12 : Disposition type des jauges après mise en place

3.2.3. Déflectomètre Le déflectomètre est un capteur de déplacement vertical. Il mesure le

déplacement relatif sous le revêtement suivant la direction Z. L’installation du capteur de déplacement implique de creuser une cavité de 250 mm de profondeur sous le revêtement. Le capteur de déplacement est placé dans la cavité puis remblayé soigneusement avec des matériaux granulaires du site. La tête du capteur est ensuite placée et ajustée pour être juste sous le revêtement d’asphalte. La carotte d’asphalte prélevée pour installer ce capteur est alors replacée dans le trou et recollée à la chaussée avec de la colle époxy. Le capteur mesure la déformation verticale dans les

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200 premiers mm de la fondation. La figure n°7 illustre l’installation des capteurs dans la chaussée.

Figure 13 : Déflectomètre implanté sous la couche asphalte.

3.2.4. Capteur de teneur en eau et de température Les capteurs de teneur en eau et de température sont complémentaires à l’étude.

Ces derniers vont permettre de connaitre précisément la teneur en eau présente dans le sol. En effet cette teneur en eau va varier entre les expériences effectuées pendant le printemps et pendant l’été. Le capteur de température va aussi s’avérer nécessaire pour connaitre la température de l’asphalte qui va réagir différemment suivant cette dernière. Ces deux capteurs sont donc placés proches des jauges, mais hors du sentier de roue pour ne pas affecter les résultats.

Figure 14 : Capteur de teneur et eau et de température

Le capteur de température est basé sur l’utilisation classique d’un thermocouple. Les données fournies par ces capteurs permettent d’affiner le modèle théorique. La prise de température permet aussi de suivre l’efficacité des couvertures thermiques et d’affiner la température des bains si nécessaire.

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3.2.5. Capteur de teneur en eau multiniveau Des tubes sont installés au niveau des sentiers de roue bien en avant des jauges

pour mesurer sur plusieurs niveaux la teneur en eau du sol. Les prises de mesures sont pour des profondeurs de 100, 200, 300, 400, 600 mm et 1 m

Figure 15 : Capteur de teneur en eau multiniveau

Les mesures de teneur en eau multiniveaux n’ont été effectuées que pour l’été et sont disponibles à l’annexe G.

3.2.6. Les appareils de mesure Les jauges à fibres optiques sont toutes reliées à un appareil de type RadSens (8 Voix de prise de mesure avec un échantillonnage maximal de 1000 Hz) ou PicoSens (une voix disponible, utilisée lors des essais pour surveiller la température). Ces deux conditionneurs présents sur la Figure 16 sont reliés à un ordinateur.

Figure 16 : Conditionneurs de signal Opsens.

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3.3. Le matériel auxiliaire

L’obstacle de pleine largeur Des essais préliminaires ont mis en avant l’importance d’utiliser un obstacle

« pleine largeur » sur la route. Celui-ci va provoquer un effet dynamique franc au passage des essieux. L’effet dynamique est étudié en faisant varier la distance de l’obstacle par rapport aux jauges. Cette variation est nécessaire car la réponse de la suspension va jouer sur l’écrasement du pneu sur la chaussée et modifier les amplitudes observées.

Les couvertures thermiques

Des couvertures thermiques ont été installées le matin avant chaque journée d’essais afin de garder une température de 12°C au printemps contre 22°C en été. Une tolérance de 2° est permise. Les couvertures, alimentées par des bassins thermiques, sont retirées avant le passage du véhicule et replacées directement après le passage de ce dernier (Figure 17). Ceci a permis de garder, aussi constantes que possible, les températures des matériaux de surface. Le contrôle de la température de l’asphalte est effectué à chaque instant grâce aux jauges de température installées.

Figure 17 : Utilisation d'une couverture thermique

Système de guidage des véhicules

Afin de permettre à l’autobus et au camion d’atteindre facilement les jauges implantées dans la chaussée, un dispositif de guidage a été développé. Ce dispositif permet au chauffeur d’être plus régulier et plus précis dans ses passages. Il est constitué de deux barres d’aluminium articulées afin d’ajuster au mieux le repère visuel. Ce repère est une chaine placée à l’extrémité du guide qui s’aligne sur la bande médiane de la chaussée. Le chauffeur peut ainsi, de son siège, suivre avec précision sa trajectoire et sa vitesse et la corriger si nécessaire.

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Figure 18 : Guide installé sur camion forestier

Les ventouses placées à la base du dispositif de guidage offrent une grande liberté pour la fixation sur les châssis des différents véhicules (Figure 18 et Figure 19 ).

Figure 19 : Guide placé sur l'autobus

Repère visuel et caméra vidéo Des études préliminaires à ces campagnes d’essais ont montré l’importance de la

constance du passage du pneu sur les jauges de déformation. En effet, il a été statué qu’un offset de +/- 50 mm permettait d’avoir des lectures du même ordre de grandeur. Au-delà de cet offset, l’impact du passage du pneu n’est plus représentatif des déformations engendrées au droit de celui-ci. Afin de relever avec précision la distance de passage du véhicule par rapport aux instruments implantés dans la chaussés, un repère visuel est placé en avant des jauges. Ce dernier, accompagné d’un enregistrement vidéo, permet de valider la ligne de passage des véhicules. L’axe central

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du repère visuel a été aligné avec l’axe des jauges. Chaque essai faisant l’objet d’un enregistrement vidéo pour visionner le passage au ralenti, il est possible lors du traitement des données de s’assurer avec une grande précision de la distance de passage des différents pneus.

Figure 20 : Représentation d'un passage valide et non valide par vidéo

3.4. Les véhicules Pour les essais, deux types de véhicules ont été utilisés un autobus de type Nova LFS

et un camion forestier. Ces deux véhicules, pour reproduire des conditions réelles d’utilisation, ont été chargés par des poids pour l’autobus et des billes de bois pour le camion. Les détails des chargements et des caractéristiques plus précises sur la répartition des charges et les pneus utilisés sont donnés à l’annexe A et à l’annexe B.

Figure 21 : Chargement du camion forestier

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4. PROTOCOLE EXPÉRIMENTAL Le protocole expérimental a été développé de façon à permettre l’évaluation de l’effet de la pression des pneus pour deux véhicules (Autobus mi-chargé et camion forestier à pleine charge). Des essais ont été réalisés au printemps et à l’été pour permettre de vérifier si la relation pression – déformation varie en fonction de la saison. Afin de faire ressortir l’effet dynamiques engendrés par les distordions à la surface de la chaussée (bouches d’égouts, fissures etc.) qui caractérisent souvent les corridors de transport urbains, des essais avec l’autobus ont également été réalisés avec des obstacles placés à différentes distances des jauges. Les prochaines sections décrivent le programme d’essais réalisé.

4.1. La matrice d’essais

4.1.1. Essais de printemps Plusieurs séries d’essais ont été réalisées sur les cinq jours, du 5 au 9 mai 2008.

Pour chaque série d’essai un seul paramètre variait : La pression des pneus, la présence d’un obstacle, le type de pneu, l’épaisseur d’asphalte ou le type de véhicule. L’ensemble de la matrice d’essai est disponible à l’annexe D.

Tableau 2 : Matrice d'essais générale pour l'autobus au printemps

Autobus‐Printemps 

Structure de 100 mm Pression à 100 psi/75 psi   Sans obstacle  30 km/h

Structure de 100 mm Pression à 100 psi/75 psi  Obstacle à 700/1200 mm  30 km/h

Structure de 200 mm Pression à 100 psi/75 psi   Obstacle à 700/1200 mm  30 km/h

Structure de 200 mm Pression à 100 psi/75 psi  Sans d’obstacle  30 km/h

Ces séries d’essais pour l’autobus ont la particularité de pouvoir être comparées

deux-à-deux dans des conditions similaires en ne faisant varier que la pression des pneus (100 psi par rapport à 75 psi), ce qui permet de faire ressortir l’impact de cette variable. Il est ainsi possible dans le traitement des données d’étudier l’impact de la variation de la pression de pneu pour l’autobus sur plusieurs épaisseurs d’asphaltes dans un état statique et dynamique.

Tableau 3 : Matrice d'essais générale pour le camion forestier au printemps

Camion forestier‐Printemps 

Structure de 100 mm Pneu double Pression à 100/100/100//100/60/55  30 km/h

Structure de 50 mm Pneu double Pression à 100/100/100//100/60/55  30 km/h

Structure Enduit Pneu double Pression à 100/100/100//100/60/55  30 km/h

Structure de 100 mm Pneu large  Pression tridem à 120/100/80  30 km/h

Structure de 50 mm Pneu large  Pression tridem à 120/100/80  30 km/h

Structure Enduit Pneu large  Pression tridem à 120/100/80  30 km/h

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Pour le camion forestier trois épaisseurs d’asphalte seront étudiées (la zone à

100 mm, à 50 mm et l’enduit superficiel). La variation des pressions est spécifique à chaque zone et détaillées en annexe. De même que pour l’autobus, un seul paramètre va varier entre deux essais. En effet au cours des essais les pneus doubles du groupe tridem seront changés pour y placer des pneus à bande large.

Figure 22 : Pneus doubles et à bande large du camion forestier

4.1.2. Les essais d’été La matrice des essais effectués au cours de l’été est détaillée à l’annexe E. Les

essais sont sensiblement les mêmes, à l’exception de la distance de l’obstacle qui a été augmentée pour estimer au mieux l’influence de ce dernier. Une nouvelle matrice a également été définie pour estimer le « bassin » transversal de déformation au passage du pneu et ce, sur une distance allant jusqu’à environ 1200 mm (cet offset correspond au fait que la déformation lue à cette distance est inférieure à 5 μdéf)

4.2. Les prises de mesures Les véhicules circulent pour chaque essai à une vitesse de 30 km/h. Pour valider

les prises de mesure dans une situation donnée, il a été nécessaire d’effectuer suffisamment de passage afin que les roues circulent à plus ou moins de 50 mm du centre de la cible sur le sol. Cette vérification est effectuée à l’aide de la plaque placée sur le passage du véhicule. L’observation est effectuée par vidéo. Après chaque passage cette dernière est visionnée image par image pour identifier avec exactitude le passage de chaque roue. Les mesures sont échantillonnées avec une fréquence de 500 Hz Un essai sera considéré valide lorsque trois passages seront relevés l’intervalle de ± 50 mm, pour une vitesse de 30 km/h.

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5. ANALYSE DES DONNÉES

5.1. Notation et exemple de résultats Les courbes obtenues sont regroupées en série de graphique. Chaque graphique

représente la lecture d’un capteur au passage de la roue avant et des roues arrière de l’autobus. Les valeurs en ordonnées sont données en µdéformations.

Figure 23 : Courbe typique pour le passage de l'autobus

La Figure 23 est une courbe typique des résultats obtenus au passage de l’autobus sur la section de 100 mm. Chaque courbe représente la réponse d’un capteur au niveau de la section étudiée. Chacun des points de la courbe est enregistré ce qui permet de retrouver la valeur de l’amplitude des pics. Pour étudier les courbes il est nécessaire de supprimer la valeur moyenne résiduelle et centrer toutes les courbes sur un même pic. Pour ce faire, un logiciel a été conçu pour traiter les données. Un exemple des résultats obtenus après traitement est présenté sur la Figure 24.

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Figure 24 : Traitement des signaux obtenus

Le traitement permet de séparer chaque réponse des capteurs et de filtrer le signal. De cette manière il devient très aisé de sélectionner les courbes que l’on souhaite comparer. A des fins de simplifications et de clarté les jauges ont étés numérotées de 1 à 12 comme l’indique la Figure 25

Figure 25 : Numérotation des jauges

Les jauges 1, 4, 8 et 12 correspondent aux déflectomètres. Les autres jauges correspondent sont les carottes instrumentées. Les carottes étant instrumentées à plusieurs niveaux et suivant différentes orientations une nomenclature a été instaurées.

Tableau 4 : Nomenclature des jauges

Lettre  Définition L  Longitudinale (sens de roulement) 

T  Transversale (perpendiculaire) H  Niveau Haut de la carotte 

B  Niveau Bas de la carotte 

D  Déflectomètre 1 à 12  Numéro de la carotte 

A titre d’exemple la jauge TH10 correspond à la jauge Transversale Haute de la carotte numéro 10.

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Chaque série possède une dénomination précise. Elle se présente sous le format suivant : « Chiffre » « Lettre » « Chiffre ». Par exemple 22C6, le premier chiffre correspond au numéro de la série, la lettre ‘S’ signifie Statique, ‘D’ pour Dynamique, ‘T’ pour Transversale et finalement ‘C’ pour Camion. Enfin le dernier chiffre correspond au numéro du passage dans la série. Dans le cas de l’exemple il s’agit du passage numéro 6 pour le camion dans la série 22. Toutes les dénominations sont détaillées dans les matrices des passages en annexe D.

Ainsi dans le cas de la Figure 26 le graphique met en parallèle la courbe du

passage 6 de la série 2 en dynamique pour la jauge longitudinale basse de la carotte numéro 10, avec le passage numéro 2 de la série 5 pour les mêmes caractéristiques. Un graphique va donc contenir toute les informations utiles pour connaître les paramètres utilisés lors de l’étude.

Figure 26 : Exemple d'étude graphique

L’amplitude de chaque graphique est donnée en µdéformation, l’abscisse correspond au temps. Il y’a un point toutes les 2 ms. Toutes ces informations sont aussi valables pour le camion forestier dont une acquisition type est disponible à la Figure 27

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Figure 27 : Courbes typique pour un passage du camion forestier

5.2. Véracité des résultats

5.2.1. Comparaison des résultats de deux jauges consécutives Comme vu dans les sections précédentes, il y’a deux ou trois carottes

consécutives instrumentées de manière similaire. Il est donc possible de comparer deux jauges dites « consécutives » c'est-à-dire placées sur deux carottes différentes d’une même section. Sur la Figure 28 les jauges longitudinales basses des carottes N°10 et 11 sont mises en parallèles pour valider ou non la véracité des résultats.

Figure 28 : Passage statique du bus sur section 100 mm

On constate qu’entre deux jauges longitudinales basses consécutives, les différences de déformations sont constantes, si bien pour l’essieu avant que arrière. Les résultats renvoyés par la jauge LB10 sont inférieures à ceux renvoyés par la jauge LB11, et ce à un coefficient près. Ce constat est valable pour les passages statiques. En ce qui

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concerne les passages dynamiques, la distance de l’obstacle étant différent la comparaison ne peut pas se faire.

Comme pour l’autobus, les observations sont les similaire pour les essais du camion (Figure 29).

Figure 29 : Jauge LB avec pneu large 100/100/120 psi sur section 100 mm

Nous constatons ainsi que les courbes possèdent des allures identiques pour les deux types de revetements testés, à savoir le 50 mm et le 100 mm et pour les deux types de pneus testés.

Cependant, un décalage significatif est à noter au point de vue de l’amplitude des déformations relevées par les deux jauges. Ce phénomène nous a permis d’ajuster notre procédure de fabrication des carottes instrumentées sur le point suivant. Les premières jauges ont été équipées avec des anneaux instrumentés collés sur toute la surface du croisillon contenant les jauges de déformation. Il a été constaté que la présence fortuite d’un granulat au droit de la jauge diminuait fortement la liberté de la jauge à représenter la déformation globale de l’asphalte. La nouvelle génération de jauges est équipée d’un anneau instrumenté collé uniquement sur sa périphérie. Ainsi, la présence fortuite des granulats au droit de la jauge n’altére dorénavant que très peu la lecture de la déformation moyenne diamétrale de la carotte sur la fibre inférieure de l’asphalte. Les nouvelles jauges posées pour la campagne de l’été donnent des résultats plus fiables à cet égart comme le montre la Figure 30 et la Figure 31

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Figure 30 : Jauge LB avec pneu double 100/100/100 psi sur section 50 mm

Figure 31 : Jauge TB avec pneu double 100/100/100 psi sur section 50 mm

Il est possible d’évaluer l’erreur en mesurant l’amplitude des pics du tridem est en calculer le pourcentage de l’erreur. Les résultats sont résumés au Tableau 5:

Tableau 5 : Mesure de l'écart entre deux jauges consécutives de la série 123C5

Section 50 mm/ Pression 100 psi/ Pneu Double 

Série  123C5 Essieu N°  4  5  6 

TH3 vs TH2  2,58 %  1,97 %  1,06 % 

LH3 vs LH2  ‐2,56 %  ‐3,22 %  ‐1,57 % 

Les différences sont donc bien inférieures grace à cette nouvelle conception pour la fixation des jauges sur la carrote.

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Conclusion : Il est donc possible d’affirmer que les jauges sont fiables au niveau du signal,

néanmoins, il existe une différence au niveau des amplitudes, différence provenant des premières jauges « expérimentales ». Cependant, la présente étude portant principalement sur un aspect comparatif de différents types de chargement et de pression, les résultats obtenus permettent néanmoins de statuer sur l’aggressivité relative des différentes configurations de chargement et de pression pour en identifier celles qui sont les plus agressives pour la structure de chaussée. C’est pourquoi l’etude des courbes sera faite pour une jauge donnée et non pas entre deux jauges consécutives. Les exemples enoncés précedement sont pour quatres jauges. Cependant ces mêmes etudes ont été réalisées pour toutes les jauges et les conclusions sont les mêmes dans chaque cas.

5.2.2. Comparaison des résultats de trois passages valides Lors des essais, la validité des passages était déterminée par la distance de

passage entre le pneu et les marquages sur le repère au sol. Les graphiques des trois essais valides pour chaque situation sont regroupés à des fins de confirmation.

Cas de l’autobus

Figure 32 : Passages valides du bus en statique sur 100 mm

32

Figure 33 : Passages valides du bus en dynamique sur 100 mm

Figure 34 : Passages valides du bus en statique sur 200 mm

33

Figure 35 : Passages valides du bus en dynamique sur 200 mm

Dans le cas des jauges longitudinales basses, pour trois passages d’offset entre

-50 mm et +50 mm sur la plaque de guidage (basé sur l’arrête du pneu avant), les déformations mesurées sont sensiblement les mêmes, comme on peut le constater sur les graphiques intitulés Figure 32 à Figure 35. Le constat est le même pour l’effet statique que pour l’effet dynamique. Le décalage observé entre les pics secondaires s’explique par le fait que la vitesse entre les essais variait très légèrement.

Cas du camion forestier

Figure 36 : Passages valides pneu large 100/100/120psi section 100 mm

34

Figure 37 : Passages valides pneu large 100/100/120 psi section 100 mm

Comme pour l’autobus, les résultats des jauges longitudinales sont très peu sensibles à la position de la roue sur le capteur, comme on peut le constater sur les graphiques intitulés Figure 36 à Figure 37. Intéressons nous donc aux résultats transversaux.

5.2.3. Particularité des jauges transversales

Cas de l’autobus L’analyse des courbes indique des divergences pour les jauges transversales. En

effet, alors que les courbes longitudinales offrent des résultats très similaires, les jauges transversales sont plus disparates. Ceci est observable sur les figures Figure 38 et Figure 39.

Figure 38 : Passages valides du bus en statique sur 100 mm

Pour expliquer ces différences les courbes sont à mettre en parallèle avec les offsets de passage des roues de chaque série (Tableau 6).

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Tableau 6 : Offset de passage de la série 1S

Sous-série Offset (mm) 1S2 0 1S8 +30 1S9 +20

Les différences s’observent aussi pour les séries dynamiques.

Figure 39 : Passages valides du bus en dynamique sur 100 mm

Tableau 7 : Offset de passage de la série 2D

Sous-série offset 2D1 +10 2D5 -10 2D6 -5

On constate une différence de résultats au niveau des deux essieux. Dans le cas

des jauges transversales basses, une légère différence de l’offset, entraine un écart des amplitudes.

Cas du camion forestier Les différences observées sont bien plus marquées pour le camion forestier. Prenons le cas de la série 27C pour étudier l’effet de l’offset sur le signal.

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Figure 40 : Jauges transversales TB10, cas de la série 27C

La 3 séries valides présentent les offset suivants : Tableau 8 : Bilan des offsets pour la série 27C

   Offset du tridem 

Série  Roue 1  Roue 2  Roue 3 

27C4  0 10 50

27C5  ‐10 10 40

27C6  ‐20 5 40

On remarque sur cet exemple que la courbe 27C4, à savoir le passage le plus excentré, se démarque des autres pour son amplitude nettement plus élevée au niveau du tridem. Elle se distingue aussi par un signal en traction pour les deux premières roues contre de la compression pour les deux suivantes. La série 27C5 qui est située entre les deux autres présente un signal qui est lui aussi compris entre les deux autres. La seconde roue présente une légère traction contre une compression et une traction importante pour les deux autres séries.

Nous pouvons donc conclure suite à cet exemple, que les jauges transversales sont particulièrement sensibles à l’offset.

5.2.4. Relevé des variations de température Pour chaque série, la température a été relevée sur chaque section. Il est

important de maintenir la température constante pour tous les essais. La variation de la température va modifier le comportement mécanique de la chaussée et donc l’amplitude des déformations.

Les conditions pour les essais sont résumées dans le Tableau 9 Et toutes les

courbes d’évolutions sont présentes à l’annexe F.

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Tableau 9 : Moyenne et écarts mesurés de température lors des essais

Section 200 mm Section 100 mm Section 50 mm Section Enduit Printemps 16° ± 2° 12° ± 2° 12° ± 2° Non imposé

été 21° ± 2° 22° ± 2° 22° ± 2° Non imposé

5.2.5. Relevé des variations de teneur en eau La prise de mesure à différentes heures de la journée ne montre pas d’évolution

de la teneur en eau. Il existe cependant une légère variation lorsque les essais étaient réalisés sur une section sur plusieurs jours. La plage de variation des valeurs est donnée dans le Tableau 10. La variation étant faible cela n’aura pas de conséquence majeure sur la prise de mesure.

Tableau 10 : Plage de variation de la teneur en eau du sol

Teneur en eau Section 200 mm Section 100 mm Section 50 mm Section Enduit Printemps 6,7 9,4 - 9,8 7,7 6,7 - 6,9

été 5,7 - 5,8 4,9 - 5 6,7 6,5

5.3. Conclusion Au passage d’une charge, les jauges d’une section retranscrivent correctement le

phénomène de traction ou de compression qui s’opère. Des différences d’amplitudes sont présentes, l’étude se fera donc entre deux essais jauge par jauge. En ce qui concerne les différences d’amplitude dues à l’offset il sera important de sélectionner des séries qui présentent des différences d’offset aussi minimales que possibles en fonction des séries disponibles obtenues à l’expérimentation. Les mesures obtenues nous ont permis de comparer des séries ayant une différence relative d’offset de 10 mm maximum La valeur positive ou négative de l’offset a aussi beaucoup d’importance. C’est pourquoi deux essais ne pourront être comparés pour deux offsets de même signe. Le choix des séries se faisant par les distances dans l’offset il sera malgré tout nécessaire de s’assurer que les courbes ne présentent pas d’irrégularité entre elles.

5.4. Empreinte des pneus Afin de connaitre la variation de la surface d’application de la charge, les

empreintes de pneus pour l’autobus et le camion forestier ont été reproduites. Une peinture est appliquée sous le pneu et ce dernier est apposé sur une feuille blanche. Afin de mesurer la surface, les empreintes sont numérisées et analysées par un logiciel de traitement d’image et la surface est calculée numériquement (Tableau 11).

38

Figure 41 : Empreinte brute

Figure 42 : Empreinte traitée

Tableau 11 : Surface des pneus en fonction des pressions appliquées

  

Autobus Pneu avant  Pneu arrière 

100 psi  75 psi 100 psi  75 psi 

Intérieur  Extérieur  Intérieur  Extérieur 

Surface du pneu (cm²) 

372  385 248  181  316  228 

429  544 

La distinction entre le pneu intérieur et extérieur est donnée à l’annexe C, ainsi que l’ensemble des empreintes.

6. EFFET DE LA PRESSION DES PNEUS

6.1. Méthodologie La première étape de l’analyse consiste à sélectionner les séries qui seront deux

à deux comparées. Pour chacune des séries, la valeur des amplitudes des déformations est calculée pour chaque essieu de l’autobus et pour les trois essieux du groupe tridem du camion. Cela permet dans le cas de l’autobus d’obtenir deux valeurs pour chaque jauge situées en bas de la couche d’asphalte et trois valeurs pour le camion.

Prenons pour exemple le cas de l’autobus lors des essais de l’été sur la section 100 mm. Pour chaque état, c'est-à-dire sans obstacle (statique), avec obstacle à 1200

  

Camion forestier

Pneu à bande large  Pneu jumelé 

120 psi  100 psi  80 psi 100 psi  75 psi 

Intérieur  Extérieur  Intérieur  Extérieur 

Surface du pneu (cm²) 

541  630  651 316  305  399  312 

621  711 

39

mm de la première jauge (dynamique 1200) et avec obstacle à 1700 mm de la première jauge (dynamique 1700), deux comparaisons de série sont possibles et synthétisées dans le Tableau 12.

Tableau 12 : Sélection des séries de l'autobus section 100 mm

Pression des pneus section 100 mm Statique  Dynamique 1200  Dynamique 1700 

101S6 vs 

108S1  102D3 vs

107D2  103D1 vs 

106D4  ‐50 # 35   ‐45 # 40   5 # 90  15 # 90   10 # 90   10 # 85 101S4 

vs 108S5  102D5 

vs107D1  103D2 

vs 106D1 

 15 # 95   5 # 75   ‐5 # 75   0 # 75  35 # 110  30 # 95 

Les valeurs sous la dénomination des séries représentent l’offset des pneus pour

la série (offset pneu avant # offset pneu arrière). Ainsi dans ce cas là 12 séries seront analysées pour offrir six valeurs comparatives pour chaque jauge. Pour chaque critère, (statique, dynamique 1200 et dynamique 1700), les séries correspondantes sont ainsi sélectionnées.

Une fois les séries sélectionnées les valeurs des pics sont relevés pour chaque

essieu. Les amplitudes des pics sont mesurées comme indiqués sur la Figure 43 et la Figure 44. La synthèse des résultats dans le cas de notre exemple est présentée au Tableau 13

Figure 43 : Variation de pression autobus section 100 mm (longitudinale)

40

Figure 44 : Variation de pression autobus section 100 mm (transversale)

Tableau 13 : Synthèse des amplitudes des pics

N° série  Passage  Véhicule 

vs 

N° série  Passage  Véhicule 

101S  101S6  Autobus  108S  108S1  Autobus 

Essieu  1  2  Essieu  1  2 

TB11  ‐49,74118  58,28302  TB11  ‐51,63932  56,81622 LB10  41,2669  76,71169  LB10  42,61758  73,68419 LB11  90,41872  113,01396  LB11  83,21387  107,73291 TB10  ‐69,57161  ‐14,29099  TB10  ‐69,53471  ‐10,19203 TB9  ‐41,14625  50,67196  TB9  ‐42,88537  47,35175 

La différence est alors calculée et un pourcentage de celle-ci est effectué pour

quantifier la différence. Les pourcentages sont arrondis à 5 % (Tableau 14). La formule pour déterminer l’influence de la pression sera toujours la suivante :

( ) 100psi)(100normalepression àValeur

psi)(50baisséepression àValeur psi)(100normalepression àValeur %Ecart ×−=

L’interprétation des écarts est la suivante : Une valeur positive des pourcentages indique que les déformations engendrées à 75 psi sont inférieures à celle à 100 psi.

Tableau 14 : Calcul des pourcentages des différences

Pression  100/75  100/75 

=> 

Pression  100/75  100/75 

Essieu  1  2  Essieu  1  2 

TB11  ‐3,82 %  2,52 %  TB11  ‐5 %  5 % 

LB10  ‐3,27 %  3,95 %  LB10  ‐5 %  5 % 

LB11  7,97 %  4,67 %  LB11  10 %  5 % 

TB10  0,05 %  28,68 %  TB10  0 %  30 % 

TB9  ‐4,23 %  6,55 %  TB9  ‐5 %  5 % 

41

Ces opérations sont effectuées pour chaque comparaison de série et pour

chaque critère. Le nombre d’occurrence d’un pourcentage est alors calculé et les résultats sont donnés dans les parties suivantes.

6.2. Traitement des données

6.2.1. Jauges longitudinales L’ensemble des mesures effectuées pour les différentes séries indiquent que

l’amplitude des déformations mesurée pour les jauges longitudinales était plus grande que les jauges transversales. Afin de se concentrer sur les phénomènes de fatigue en bas de la couche d’enrobé, seules les jauges longitudinales seront conservées pour la suite de l’analyse. Sauf indication contraire, tous les diagrammes seront pour les jauges longitudinales situées au bas de la couche de revêtement.

6.2.2. Traitement statistique Les premières analyses des signaux indiquent que certaines valeurs étaient

« extrêmes ». Une analyse statistique des données permet d’identifier ces valeurs dites aberrantes. Le critère utilisé est une méthode attribué à Tukey qui utilise la notion de quartile. Les quartiles sont les trois valeurs qui partagent la population (les données) en quatre sous-populations de même taille. Ces coefficients notés q1, q2 et q3 sont tels que 25 % des données sont inférieures à q1, et que 25 % sont supérieures à q3. Par la suite l’écart interquartile (EIQ) est calculé. Ce coefficient va quantifier l’étendue des valeurs. C’est une valeur qui est robuste car peu sensible aux valeurs extrêmes contrairement à l’écart type. Deux niveaux sont définis pour quantifier les valeurs extrêmes. Une valeur sera dite « légèrement extrême » si elle n’appartient pas à l’intervalle [q1-1.5xEIQ; qa +1.5xEIQ]. Une valeur sera définie comme « très extrêmes » si elle n’appartient pas à l’intervalle [q1-3xEIQ; qa+3xEIQ] La formule de l’EIQ étant la suivante: EIQ=|qa-q1|.

Prenons le cas d’un exemple pour l’autobus sur la section 100 mm pour le cas

dynamique avec l’obstacle situé à 700 mm les pourcentages de la différence entre la pression de 100 psi par rapport à 75 psi est le suivant.

42

Figure 45 : Exemple des écarts de déformations sur la section 100 mm (printemps-Dynamique)

Les valeurs des quartiles sont les suivantes :

q1  5,0 % 

=> 

Bornes 

q3  10,0 %  Min : q1 ‐ 3 x EIQ  ‐10,0 % 

EIQ= q3‐q1  5,0 %  Max : qa + 3 x EIQ   25,0 % 

Toutes valeurs non situées dans l’intervalle [-10 %, 25 %] sont considérées

comme extrêmes. La valeur donnant –20 % est donc une valeur très extrême et sera supprimée de l’analyse. Cette approche est effectuée pour l’ensemble des graphiques et les valeurs extrêmes sont retirées de l’étude.

6.3. Cas de l’autobus

6.3.1. Essais de printemps

Section 100 mm L’étude complète de toutes les courbes va nous permettre de synthétiser les

résultats sous forme de diagramme. (Rappel : L’interprétation des écarts est la suivante : Une valeur positive des pourcentages indique que les déformations engendrées à 75 psi sont inférieures à celle à 100 psi.) Les trois niveaux de sollicitation sont présents sur les figure 46 à figure 48

État statique (sans obstacle)

43

Figure 46 : Écart de déformations sur la section 100 mm (printemps-Statique)

État dynamique (obstacle situé à 700 mm)

Figure 47 : Écart de déformations sur la section 100 mm (printemps-dynamique 700)

État dynamique (obstacle situé à 1200 mm)

44

Figure 48 : Écart de déformations sur la section 100 mm (printemps-dynamique 1200)

Section 200 mm

État statique (sans obstacle)

Figure 49 : Écart de déformations sur la section 200 mm (printemps-Statique)

45

État dynamique (obstacle situé à 700 mm)

Figure 50 : Écart de déformations sur la section 200 mm (printemps-dynamique 700)

État dynamique (obstacle situé à 700 mm)

Figure 51 : Écart de déformations sur la section 200 mm (printemps-dynamique 1200)

46

6.3.2. Essais d’été Les mêmes séries de courbes ont été tracées pour les essais de l’été :

Section 100 mm État statique (sans obstacle)

Figure 52 : Écart de déformations sur la section 100 mm de l'autobus (été-Statique)

État dynamique (obstacle situé à 1200 mm)

Figure 53 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-dynamique 1200)

47

Figure 54 : Écart de déformations en statique de l'autobus (été)

État dynamique (obstacle situé à 1700 mm)

Figure 55 : Écart de déformations sur la section 100 mm (été-dynamique 1700)

48

Section 200 mm État statique (sans obstacle)

Figure 56 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-statique)

État dynamique (obstacle situé à 1200 mm)

Figure 57 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-dynamique 1200)

49

État dynamique (obstacle situé à 1700 mm)

Figure 58 : Écart de déformations sur la section 200 mm (été-dynamique 1700)

Dans un but de synthèse nous allons déterminer pour chaque courbe la moyenne des pourcentages ainsi que l’écart type.

6.3.3. Synthèse des résultats Le tableau 15 et le tableau 16 synthétisent la moyenne des points obtenus ainsi que entre parenthèse l’écart type de la courbe. Tableau 15 : Synthèse des résultats de la section 100 mm

Section 100 mm 

  Statique Dynamique  700 mm 

Dynamique  1200 mm 

Dynamique  1700 mm 

Printemps  0,8 % (5)  10,6 % (7)  10,8 % (9)  ‐ 

été  5,0 % (6)  ‐  8,8 % (10)  2,5 % (9) 

Tableau 16 : Synthèse des résultats de la section 200 mm

Section 200 mm 

  Statique Dynamique  700 mm 

Dynamique  1200 mm 

Dynamique  1700 mm 

Printemps  2,0 % (7)  15,8 % (16)  8,3 % (8)  ‐ 

été  4,4 % (2)  ‐  15,0 % (14)  5,8 % (7) 

50

Ces tableaux mettent en lumière plusieurs observations :

Toutes les moyennes sont positives, cela implique que la baisse de pression dans les pneus a bien pour effet de réduire l’impact des déformations en bas de la couche d’asphalte. Ces constatations sont valables quelque soit l’épaisseur d’asphalte étudiée et quelque soit l’état de sollicitation.

Il apparaît que la baisse de pression a plus d’impact au niveau de la section 200 mm par rapport à la section 100 mm et cela pour les conditions printanières et estivales pour les différents états de sollicitations. Cette observation qui peut paraître contre-intuitive a priori, s’explique en grande partie par le fait que l’évaluation se fait sur la base du comportement relatif entre deux pressions de pneus. Le résultat représente donc l’effet relatif pour des déformations plus faibles sur la section de 200 mm. Les déformations plus faibles entraînent également des erreurs plus grandes dans l’estimation de la variation. Il est donc possible que la différence de résultats notés entre la section de 100 mm et la section de 200 mm ne soit pas significative globalement.

Il apparaît que l’impact de la baisse de pression dans les pneus a plus d’influence dans la réduction des déformations pour un état de sollicitation dynamique. Le fait de baisser la pression va diminuer les déformations entre 8 % et 15 %.

Les écarts types calculés sont variables, ils peuvent aller de 5, qui représentent un bon groupement des points, à une valeur de 16, où la les points sont plus disparates. Il est donc important de bien associer une moyenne des points avec la forme de la courbe qui lui est associée.

Il est à noter que les écarts types sont plus importants dans le cas de l’étude dynamique. Cela vient dans un premier temps du fait que les pneus avant et arrière de l’autobus n’auront pas la même réponse face à un obstacle de part le fait que la charge est différente mais aussi la suspension. L’écart type pour l’analyse au niveau des sollicitations à 700 mm et 1200 mm sont particulièrement importants par rapport à la distance de 1700 mm car pour une certaine distance l’ensemble du système se stabilise et il y’a un retour vers le niveau sans obstacle (statique). C’est pour ces raisons que l’impact en mode dynamique est plus faible pour la distance de 1700 mm par rapport à elle de 1200 mm.

6.4. Le camion forestier

Cette partie traite de la différence engendrée par une variation de pression sur les déformations occasionnées par un groupe d’essieux tridem. Trois sections ont été testées pour le camion forestier, soit la section de 100 mm, la section à 50 mm et finalement la section avec un enduit superficiel. Pour les pneus jumelés équipant le camion forestier, l’analyse est faite entre la pression à 100 psi par rapport à 55 psi.

La méthodologie est similaire à celle utilisée dans le cas de l’autobus, à la différence que les trois essieux du camion sont pris en compte. Les déformations engendrées par l’essieu moteur, et par le tandem ne sont pas pris en compte dans l’analyse numérique.

51

6.4.1. Déformations longitudinales Toutes les sections sont étudiées (100 mm et 50 mm) et l’ensemble des

histogrammes est présent dans cette section. Il n’y a pas d’effet dynamique pour le camion forestier et la pression des pneus est diminuée de 100 psi à 55 psi. Une valeur positive des pourcentages implique que les déformations engendrées à 55 psi sont inférieures à celles à 100 psi. La Figure 59 et la Figure 60 représentent les résultats toutes sections confondues.

Essais de printemps

Figure 59 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (printemps-Section 100 mm)

52

Figure 60 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (printemps-Section 50 mm)

Essais de l’été

Figure 61 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (été-Section 100 mm)

53

Figure 62 : Effet de la pression pour des pneus jumelés (été-Section 50 mm)

Le tableau 17 présente une synthèse de la moyenne des points obtenus ainsi que entre parenthèse l’écart type de la courbe.

Tableau 17 : Synthèse des résultats des pneus jumelés suivant la section étudiée

  Pneu jumelé 

Section 100 mm  Section 50 mm 

Printemps  8,8 % (4)  14,4 % (9) 

été  10,8 % (4)  16,7 % (8) 

 

Les moyennes sont toutes positives, impliquant que la baisse de pression des pneus a pour effet de réduire l’amplitude des déformations au bas de la couche d’asphalte.

La baisse de pression a plus d’impact au niveau de la section 50 mm par rapport à la section 100 mm dans les conditions printanières et estivales.

Il ressort des courbes que sur les deux sections la baisse de pression a plus d’impact pour l’été que pour le printemps.

Les écarts types calculés sont tous du même ordre de grandeur. Les points des courbes sont en effet bien centrés autour de la moyenne. Il est intéressant de noter que les écarts types sont plus faibles pour la section 100 mm de part le fait que les contraintes sont plus sensibles à la distance de passage du pneu pour la section 50 mm. On peut conclure qu’un groupe tridem gonflé à 55 psi engendrera une baisse entre 8 et 15 % dépendamment de la saison.

54

6.4.2. Mesure de la déflection Sur la section 50 mm et sur l’enduit les déflectomètres donnent les résultats suivant :

Tableau 18 : Synthèse des résultats des déflections pour les pneus jumelés

  

Pneu jumelé Section 50 mm  Enduit 

Printemps ‐4,4 % (9)  ‐5 % (13) 

‐4,6 % (9) 

été ‐5,8 % (7)  3,4 % (3) 

‐2,8 % (8) 

Les moyennes négatives signifient que la baisse de pression des pneus a pour

effet d’augmenter l’amplitude des déflections sur les deux sections à l’étude. Ces valeurs sont malgré tout proches de zéro. Les variations sur les déformations verticales ne sont pas aussi marquées que pour les déformations longitudinales et transversales. Ce phénomène peut s’expliquer par le fait qu’un pneu à pression moindre aura tendance à s’appuyer sur ses flancs, augmentant ainsi la pression locale ce qui a pour effet d’augmenter la déflexion puisque nos prises de mesures sont effectuées proche du flanc du pneu (la migration de la charge vers les flancs du pneu peut être assimilée à une diminution de la surface de contact).

6.5. Conséquence sur la durée de vie des chaussées La déformation de la fibre inférieure de la couche d'asphalte influe directement

sur la durée de vie de la structure de chaussée, donc des ECAS (Essieu équivalent) admissibles. Des valeurs courantes de déformations relevées au bas de la structure d'asphalte ont été prises en exemple (dans notre cas, de 100 à 250 μdéf) et il a été calculé le nombre d'ECAS admissible sur une structure dimensionnée acceptant ce même ordre de grandeur de déformation. Ensuite, les mêmes déformations ont été envisagées, mais avec des baisses homogènes aux différents gains enregistrés, suite aux variations de pression des pneus des véhicules, évoquées dans ce rapport.

55

Figure 63 : Impact de la baisse des déformations sur le nombre d'ECAS

Il apparaît, à la vue de la Figure 63 qu'une baisse de 7 % de la déformation engendrée par un passage de pneu engendre augmentation de la durée de vie de près de 30 % pour la structure de chaussée. Un gain de l'ordre de 10 %, permettrait d'augmenter la durée de vie de la chaussée de 40 %. Ces constatations sont valables pour la résistance en fatigue de la couche d'asphalte au niveau de sa fibre inférieure en considérant que tous les véhicules qui circulent sur une chaussée donnée ont les caractéristiques des véhicules étudiés dans cette étude. Une analyse complète de l’endommagement devrait considérer une pondération de l’endommagement en fonction de la fréquence des passages et les caractéristiques des véhicules. Il faut également prendre en compte que des dégradations majeures sont aussi provoquées par les efforts en surface, mais ceux-ci ne pourraient être mis en évidence qu'au travers d'études spécifiques adaptées pour se focaliser sur ces effets (effets de cisaillement, effets dynamiques, etc.)

7. EFFET DU DÉCALAGE LATÉRAL

7.1. Autobus L’objectif de cette étude est de déterminer un bassin de déformation, en

effectuant des passages successifs à des offsets volontairement de plus en plus éloignés du zéro.

7.1.1. Essai de printemps Les essais de printemps ont mis en avant la pertinence de ces essais comme le

montre la Figure 64 et la Figure 65 pour l’autobus. Pour permettre une meilleure compréhension, la zone rectangulaire représente la localisation du pneu de l’autobus dont le flanc passe au droit de l’axe de la jauge de déformation. Il est important de noter que, dans le cas ou deux essieux sont représentés sur la figure, la position des pneus de chaque essieu est indiquée par rapport au centre des jauges et non par

56

rapport à l’autre essieu. Cette représentation ne reflété donc pas la géométrie du véhicule mais uniquement la position des pneus par rapport aux jauges.

Figure 64 : Bassin des déformations transversales sous passage de l’autobus, section 200 mm,

pression de 75 psi, essai de printemps

Figure 65 : Bassin des déformations longitudinales sous passage de l’autobus, section 200 mm,

pression de 75 psi, essai de printemps

On constate que les courbes pour l’essieu avant et l’essieu arrière possèdent la même allure mais une amplitude différente. Ce décallage est du entre autre à la charge qui diffèrent entre les deux. Il apparaît grâce à ces courbes que la déformation transversale présente un pic de compression vers -200 mm de l’arrete du pneu. Mais surtout que la variation proche de l’arrete (offset de zéro) est tres grande. Les essais de l’été (ci-après) détaillent ce phénomème et permettent aussi de mettre en parallèle l’effet de la pression du pneu. En ce qui concerne les déformations longitudinales. Elles sont en augmentation constante jusqu'à zero.

57

7.1.2. Essai de l’été

Bassin de déformation longitudinale Au cours de l’été, l’etude transersale a été effectuée afin de comparer les bassins

de déformations entre les deux pressions analysées. Les deux sections 100 mm et 200 mm sont étudiées. La Figure 66 et la Figure 68 présentent les deux bassins issus l’essieux avant de l’autobus (pneu simple) respectivement sur la section 100 mm et 200 mm.

Figure 66 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu avant de l'autobus (100 mm)

Figure 67 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu avant de l'autobus (200 mm)

La même analyse est effectuée pour l’essieu arrière et présentée sur la Figure 68 et la Figure 69.

58

Figure 68 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu arrière de l'autobus (100 mm)

Figure 69 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu arrière de l'autobus (200 mm)

Observations Les courbes indiquent que l’essieu avant présente un maximun de déformation

au centre du pneu indépendament de section étudiée. La différence de pression est d’autant plus marquée au niveau de cette zone. Au contraire, au niveau de l’arrête du pneus avant, la différence est beaucoup moins importantes, les courbes se superpose en partie.

Le bassin du pneu arrière présente une différence plus marquée au niveau de la forme entre une pression de 100 psi et de 75 psi. Cette différence peut venir du fait que le pneu arrière est un pneu double (donc une surface de chargement globalement plus

59

large et d’une charge supérieure, d’où une forme de bassin plus large). La différence entre l’essieu avant et arrière de l’autobus est observable à 0. Ces courbes indiquent que les déformations engendrées par l’essieu arrière sont plus importantes confirmant ainsi les observations faites précédement.

Bassin de déformation transversale Les bassins de déformations pour les deux essieux sur les deux sections (100 et 200 mm) montrent que les déformations transversales à 100 psi sont supérieures à celles à 75 psi (Figure 70 à Figure 73)

Figure 70 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu avant de l'autobus (100 mm)

60

Figure 71 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu avant de l'autobus (200 mm)

Figure 72 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu arrière de l'autobus (100 mm)

61

Figure 73 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu arrière de l'autobus (200 mm)

En ce qui concerne l’essieu avant, la déformation tranversale maximale se situe au centre du pneu comme pour les déformations longitudinales. Il est noté qu’a l’extérieur du pneu la déformation est négative contrairement au valeur positive qui mettent en avant une traction dans le sol. L’observation des courbes mettent en avant l’influence du type de pneu sur les déformations. En effet les déformations atteignent un maximun , diminue légèrement pour augmenter de nouveau au nieau des pneus doubles. Cette distinction entre les pneus est disponible à l’annexe I. Les déformations transversales sont supérieures pour le pneus simple (avant) que pour le pneu double (arrière) du fait les charges axiales sont différentes et également de leur répartition en fonction de la surface de contact pneu/chaussés.

7.2. Camion Forestier

Comme pour le bus, nous avons fait passer le camion forestier à des offsets volontairement élevés afin d’obtenir le bassin de déformation suivant. Les résultats sont ceux renvoyés par les jauges transversales et longitudinales. La figure 74 et la figure 75 représente les déformations pour le deuxième essieu du groupe d’essieu tridem (Afin de permettre une meilleure lecture des figures, la longueur des pneus est arbitraire, cependant la largeur des pneus est représentative de celle mesurée expérimentalement). Le détail de chaque essieu est donné à l’annexe I. Sur les graphiques ci-dessous, la différence entre les deux pneus est mise en avant pour une pression de 100 psi, sur la section 100 mm.

62

Figure 74 : Bassin des déformations longitudinales pour l’essieu N°2 du camion (100 mm),

pression 100 psi

Figure 75 : Bassin des déformations transversales pour l’essieu N°2 du camion (100 mm), pression

100 psi

Ces graphiques présentent la différence entre les deux types de pneus au niveau de la répartition des déformations. Les déformations longitudinales sont plus réparties pour les pneus doubles et leurs amplitudes plus faibles. Alors que pour les déformations transversales, les variations causées par le pneu jumelées sont plus grandes.

63

8. CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS L’implantation des jauges optiques en croisillon sur plusieurs épaisseurs de la

couche d’asphalte ont permis une bonne caractérisation des déformations s’exerçant dans la chaussée. L’analyse des amplitudes des signaux a mis en avant la différence pouvant exister suivant les configurations appliquées au véhicule. Toutes les mesures ont été relevées par les jauges prises au bas de la couche d’asphalte. Toutes les données issues des jauges hautes ne sont pas traitées car l’étude est concentrée sur l’agressivité relative des différentes configurations de chargement sur la base de modèles reconnus. Ces modèles associent la détérioration par fatigue de la chaussée au comportement en traction au niveau de la fibre inférieure de la couche de revêtement.

L’analyse pour l’autobus a été effectuée sous une pression de 100 psi et de 75

psi en statique puis en dynamique. L’observation des courbes montre une baisse de 1 à 11 % sur la section 100 mm et de 2 à 16 % pour la section 200 mm en fonction des conditions climatiques et du type de sollicitation de la chaussée. En ce qui concerne le camion forestier, l’analyse a été effectuée pour des pneus jumelés (sous des pressions de 100 psi et 55 psi). La baisse de pression pour les pneus jumelés réduirait de 9 à 16 % les amplitudes des déformations. Les prises de mesures sont donc ponctuelles et peuvent présenter des irrégularités en fonction du bon alignement du véhicule, de l’offset du passage, et des conditions extérieures. Il est donc important d’associer la moyenne mesurée aux formes des courbes qui renvoient une tendance générale. Il est intéressant de constater que la diminution des déformations mesurées lors des essais pourraient représenter une augmentation pouvant aller jusqu’à 30 % de la durée de vie de la structure de chaussée si tous les véhicules circulant sur la chaussée avaient les caractéristiques des véhicules étudiés. A titre de suite à ce projet, il serait intéressant de mettre en perspective ces résultats en faisant une analyse de dommage pondéré à partir de données réelles sur la fréquence des passages d’autobus et de leur niveau de chargement.

La détermination des bassins transversaux pour les jauges longitudinales et

transversales situées en bas de la couche d’asphalte, a mis en avant des zones plus sensibles aux différences de pressions. Les jauges longitudinales présentent des amplitudes plus grandes au centre des pneus. Au contraire les jauges transversales permettent de caractériser un phénomène de traction à l’extérieur des pneus et inversement au niveau de la zone du pneu. Il apparaît donc que des phénomènes autres que la simple mise en tension de la fibre inférieure de la couche d’asphalte entrent en ligne de compte dans le schéma complexe de sollicitation de la structure de chaussée. Des études complémentaires seraient à planifier pour focaliser l’observation et l’expérimentation sur les phénomènes de traction et de compression en surface, ainsi que la prise en compte des efforts de cisaillement localisés au droit des pneus.

64

De plus, l’actuel processus expérimental est principalement axé sur la mesure des déformations engendrées dans la structure au passage d’un véhicule. Des mesures ont été effectuées en simulant un obstacle au passage des roues, mais celles-ci, faisant intervenir des notions physiques différentes, n’ont pu être exploitées de façon satisfaisantes, par manque d’éléments nécessaires à une analyse objective (décollement de la roue, transfert de charge au moment de l’impact, etc.) Il serait donc intéressant de modifier le processus d’essais, en modifiant éventuellement l’instrumentation pour mettre l’accent sur l’étude des effets dynamiques, également très impliqués tant dans le processus de dégradation des chaussées que sur la pérennité mécanique des véhicules. Cette étude complémentaire serait particulièrement intéressante et pertinente pour l’évaluation des facteurs d’agressivité des véhicules lourds en milieu urbain où les irrégularités de la surface sont fréquentes.

65

Références

1. De Beer, M, Fisher, C, & Jooste, F J, 1997, Determination of pneumatic tyre-pavement interface contact stresses under moving loads and some effects on pavements with thin asphalt surfacing layers. Proceedings of the Eighth International Conference on Asphalt Pavements (ICAP ‘97), August 10- 14, 1997, University of Washington, Seattle, Washington, USA. pp179-227.

2. De Beer, M., Fisher, C., and Jooste, F. J. 2002: Evaluation of non-uniform tyre

contact stresses on thin asphalt pavements. Ninth (9th) International Conference on Asphalt Pavements (ICAP 2002), Copenhagen, August 17-22, 2002.

3. Leslar D., 2008,Effect of Varying Tire Pressures on Life Estimates of a 40-foot

Transit Bus, Research report TP 14843E, Bodycote Testing Group, August 2008 4. Ministère des transports du Québec, 2003, Impact des restrictions de charges en

période de dégel, Info DLC, Vol. 8, n° 11, novembre 2003 5. Owende, P.M.O., Hartman, A.M., Ward, S.M., Gilchrist, M.D., and O’Mahony, M.J.

2001. Minimizing Distress on Flexible Pavements Using Variable Tire Pressure, Journal of Transportation Engineering, p. 254-262

6. Pierre, P., Doré G., and Prophète F. (2004) Characterization of the impact of Tires

on Pavement Behaviour, Canadian J. of Civil Eng., vol.31, No.5, pp. 860-869 7. Rakheja S., Ahmed A.K.W.and I. Stiharu, 2001, Urban Bus Optimal Passive

Suspension Study, research report TP 13787E CONCAVE Research Centre, Concordia University, April 2001

8. Rakheja S. and Wang Z., 2006, Feasibility Assessment of a Central Tire Inflation

System for Urban Buses, research report TP14643E CONCAVE Research Centre, Concordia University, December 2006

A-1

ANNEXE A

CARACTÉRISTIQUES DE L’AUTOBUS

Modèle : Nova LFS Unité : 0501 et 514 et 0719 Pneus : Michelin XZU2 305/70R22.5 Chauffeur : M. Claude Magnan

Charge par essieu

Charge par essieu (unité 0501) Date : 5 mai 2008 (10h45)

Côté chauffeur Côté passager Essieu directeur 2.19 t 2.20 t Essieu-moteur 5.09 t 3.89 t

Charge par essieu (unité 0514)

Date : 6 mai 2008 (11h35) Côté chauffeur Côté passager

Essieu directeur 2.21 t 2.31 t Essieu-moteur 4.8 t 4.0 t

Charge par essieu (unité 0719)

Date : 15 Juillet 2008 Côté chauffeur Côté passager

Essieu directeur 2.25 t 2.20 t Essieu-moteur 4.850 t 4.04 t

Caractéristique des pneus utilisés

B-1

ANNEXE B

CARACTÉRISTIQUES DU CAMION FORESTIER

Charge par essieu Date : 28,29 et 30 Juillet 2008

Côté chauffeur

Côté passager

Côté chauffeur

Côté passager

Essieu 100 % 80 % Directeur (kg) 5420 5393 5330

Moteur avant (kg) 9213 7833 6820 Moteur arrière (kg) 8910 7563 6640

Relevable (kg) ----- 7080 ----- Tracteur 1 (kg) 8778 7225 7450 5840 Tracteur 2 (kg) 8263 6658 6570 5270 Tracteur 3 (kg) 8453 7118 6380 6060

Total 49035 49070 39190 39190

Truck

Owner Daniel Tardif Make Kenworth

Model T800 Color Orange

Trailer Make Trailex

Charge par groupe d’essieux Date : 6 mai 2008 (14h00)

Essieu directeur

Essieux-moteurs (2)

Essieux remorque (3)

5 460 kg 17 900 kg (charge axiale =

8 950 kg)

25 650 kg (charge axiale = 8

550 kg)

Charge par essieu Date : 7 mai 2008

Côté chauffeur

Côté passager

Essieu-moteur#1 (pneus 3-6)

4.55 t 4.61 t

Essieu-moteur #2 (pneus 7-10)

4.35 t 4.45 t

Essieu-remorque #1 (pneus 19-22)

4.21 t 4.6 t

Essieu-remorque #2 (pneus 23-26)

3.95t 4.55 t

Essieu-remorque #3 (pneus 27-30)

4.0 t 4.45 t

B-2

Caractéristique des pneus et des pressions utilisées.

B-3

Position du pneu Dimension Marque Modèle Pression

normale/réduite (psi)

Essieu directeur (steer)

1 L Steer 11R24.5 Michelin XZE LRH 100/100

2 R Steer 11R24.5 Michelin XZE LRH 100/100

Essieux-moteurs (drive)

3 Drive 1 L-O 11R24.5 Michelin XDHT LRG 100/60

4 Drive 1 L-I 11R24.5 Michelin XDHT LRG 100/60

5 Drive 1 R-I 11R24.5 Michelin XZE LRG 100/60

6 Drive 1 R-O 11R24.5 Michelin XZY-2 LRG 100/60

7 Drive 2 L-O 11R24.5 Michelin XDHT LRG 100/60

8 Drive 2 L-I 11R24.5 Michelin XDY-2 LRG 100/60

9 Drive 2 R-I 11R24.5 Michelin XDN2 LRG 100/60

10 Drive 2 R-O 11R24.5 Michelin XZA-1 LRG 100/60

Essieux remorque (trailer)

19 Tridem 2 L-O 11R24.5 Michelin XDA-HT LRG 100/55

20 Tridem 2 L-I 11R24.5 Michelin XDA-HT LRG 100/55

21 Tridem 2 R-I 11R24.5 Michelin XZY3 LRH 100/55

22 Tridem 2 R-O 11R24.5 Michelin XZY3 LRH 100/55

23 Tridem 3 L-O 11R24.5 Michelin XZE LRG 100/55

24 Tridem 3 L-I 11R24.5 Michelin XDA-HT LRH 100/55

25 Tridem 3 R-I 11R24.5 Michelin XDA-HT LRH 100/55

26 Tridem 3 R-O 11R24.5 Michelin XDA-HT LRG 100/55

27 Tridem 4 L-O 11R24.5 Michelin XDS LRH 100/55

28 Tridem 4 L-I 11R24.5 Firestone FD663 100/55

29 Tridem 4 R-I 11R24.5 Yokohama RY637 LRG 100/55 30 Tridem 4 R-O 11R24.5 Sumitomo ST928 LRH 100/55

Pneus à bande large 455/55R22.5 LRL Michelin X one 80/100/120 psi

C-1

ANNEXE C

Empreintes des pneus de l’autobus et du camion forestier

Autobus-Pneu avant- 100 psi

Autobus-Pneu avant- 75 psi

C-2

Autobus-Pneu arrière- 100 psi

Surface intérieure

248 cm2 Surface extérieure

181 cm2

Autobus-Pneu arrière- 75 psi

Surface intérieure 316 cm2

Surface extérieure 228 cm2

C-3

Camion forestier-Pneu jumelé- 100 psi

Surface extérieure

305 cm2 Surface intérieure

316 cm2 Camion forestier-Pneu jumelé- 55 psi

C-4

Surface intérieure

399 cm2 Surface extérieure

312 cm2

C-5

Camion forestier-Pneu à bande large- 120 psi

Camion forestier-Pneu à bande large- 100 psi

Camion forestier-Pneu à bande large- 80 psi

D-1

ANNEXE D

MATRICE DES ESSAIS REALISES AU PRINTEMPS 2008

N° série 

Véhicule Epaisseur  asphalte 

Pression Essieu1 

Pression Essieu2 

Pression Essieu3 

Distance  Obstacle 

Type de Pneu 

Dénomination

1  Autobus  100  100  100  None  None  Double  1S 2  Autobus  100  100  100  None  700  Double  2D 3  Autobus  100  100  100  None  1200  Double  3D 4  Autobus  100  75  75  None  1200  Double  4D 5  Autobus  100  75  75  None  700  Double  5D 6  Autobus  100  75  75  None  None  Double  6S 7  Autobus  200  100  100  None  None  Double  7S 8  Autobus  200  100  100  None  700  Double  8D 9  Autobus  200  100  100  None  1200  Double  9D 10  Autobus  200  75  75  None  1200  Double  10D 11  Autobus  200  75  75  None  700  Double  11D 12  Autobus  200  75  75  None  None  Double  12S 13  Autobus  200  75  75  None  None  Double  13T 14  Camion Forestier  100  100  100  100  None  Double  14C 15  Camion Forestier  100  100  60  55  None  Double  15C 16  Camion Forestier  Enduit  100  60  55  None  Double  16C 17  Camion Forestier  Enduit  100  100  100  None  Double  17C 18  Camion Forestier  50  100  100  100  None  Double  18C 19  Camion Forestier  50  100  60  55  None  Double  19C 20  Camion Forestier  50  100  100  120  None  Large  20C 21  Camion Forestier  50  100  100  100  None  Large  21C 22  Camion Forestier  50  100  75  80  None  Large  22C 23  Camion Forestier  Enduit  100  120  100  None  Large  23C 24  Camion Forestier  Enduit  100  100  100  None  Large  24C 25  Camion Forestier  Enduit  100  100  80  None  Large  25C 26  Camion Forestier  Enduit  100  100  120  None  Large  26C 27  Camion Forestier  100  100  100  120  None  Large  27C 28  Camion Forestier  100  100  100  100  None  Large  28C 29  Camion Forestier  100  100  100  80  None  Large  29C 

Remarque : Les dénominations « essieu 1 » et « essieu 2 » pour les séries avec l’autobus correspondent respectivement à l’essieu directeur et l’essieu moteur. Alors que les dénominations« essieu1 »à « essieu3 » pour le camion forestier correspond à la pression au niveau des groupes d’essieu. Par conséquent essieu1=> Essieu directeur, essieu2=> essieu moteur (tandem) et essieu 3=> essieu remorque (tridem)

E-1

ANNEXE E MATRICE DES ESSAIS RÉALISÉS A L’ÉTÉ 2008

N° série 

Véhicule Epaisseur  asphalte 

Pression Essieu1 

Pression Essieu2 

Pression Essieu3 

Distance  Obstacle 

Type de Pneu 

Dénomination

101  Autobus  100  100  100  None  None  Double  101S 102  Autobus  100  100  100  None  1200  Double  102D 103  Autobus  100  100  100  None  1700  Double  103D 104  Autobus  100  100  100  None  Transversal  Double  104T 105  Autobus  100  75  75  None  Transversal  Double  105T 106  Autobus  100  75  75  None  1700  Double  106D 107  Autobus  100  75  75  None  1200  Double  107D 108  Autobus  100  75  75  None  None  Double  108S 109  Autobus  200  75  75  None  None  Double  109S 110  Autobus  200  75  75  None  1200  Double  110D 111  Autobus  200  75  75  None  1700  Double  111D 112  Autobus  200  75  75  None  Transversal  Double  112T 113  Autobus  200  100  100  None  Transversal  Double  113T 114  Autobus  200  100  100  None  1700  Double  114D 115  Autobus  200  100  100  None  1200  Double  115D 116  Autobus  200  100  100  None  None  Double  116S 117  Camion Forestier  100  100  100  100  None  Double  117C 118  Camion Forestier  100  100  60  55  None  Double  118C 119  Camion Forestier  100  100  100  100  Transversal  Double  119T 120  Camion Forestier  Enduit  100  100  100  None  Double  120C 121  Camion Forestier  Enduit  100  60  55  None  Double  121C 122  Camion Forestier  50  100  60  55  None  Double  122C 123  Camion Forestier  50  100  100  100  None  Double  123C 124  Camion Forestier  50  100  100  100  Transversal  Double  124T 125  Camion Forestier  Enduit  100  100  120  None  Large  125C 126  Camion Forestier  50  100  100  120  None  Large  126C 127  Camion Forestier  50  100  100  100  None  Large  127C 128  Camion Forestier  50  100  100  100  Transversal  Large  128T 129  Camion Forestier  Enduit  100  100  100  None  Large  129C 130  Camion Forestier  Enduit  100  100  80  None  Large  130C 131  Camion Forestier  50  100  100  80  None  Large  131C 132  Camion Forestier  100  100  100  120  None  Large  132C 133  Camion Forestier  100  100  100  100  None  Large  133C 134  Camion Forestier  100  100  100  100  Transversal  Large  134T 135  Camion Forestier  100  100  100  80  None  Large  135C 136  Camion Forestier  100  100  100  100  None  Large  136X 134  Camion Forestier  100  100  100  100  Transversal  Large  134T 135  Camion Forestier  100  100  100  80  None  Large  135C 136  Camion Forestier  100  100  100  100  None  Large  136X 

E-2

Des essais complémentaires ont été effectués ou la valeur de la charge du camion forestier est diminuer à 80 % de la charge normale. Ces données ne sont cependant pas traitées dans le présent rapport.

N° série 

Véhicule Epaisseur  asphalte 

Pression Essieu1 

Pression Essieu2 

Pression Essieu3 

Distance  Obstacle 

Type de Pneu 

Dénomination

137  Camion Forestier  100  100  100  100  Valeur 80 %  Large  137C 138  Camion Forestier  100  100  100  100  Valeur 80 %  Large  138X 139  Camion Forestier  Enduit  100  100  100  Valeur 80 %  Large  139C 140  Camion Forestier  50  100  100  100  Valeur 80 %  Large  140C 141  Camion Forestier  50  100  100  100  Valeur 80 %  Double  141C 142  Camion Forestier  Enduit  100  100  100  Valeur 80 %  Double  142C 143  Camion Forestier  100  100  100  100  Valeur 80 %  Double  143C 144  Camion Forestier  100  100  100  100  Valeur 80 %  Double  144X 137  Camion Forestier  100  100  100  100  Valeur 80 %  Large  137C 

F-1

ANNEXE F Évolution de la température de l’asphalte au cours des essais (printemps)

F-2

G-1

ANNEXE G

Évolution de la température de l’asphalte au cours des essais (été)

G-2

Teneur en eau multiniveaux suivant les sections d’étude au cours de l’été

Date: 29 juillet 2008 

100 mm 200 mm

Profondeur en mm 

Teneur  en eau (%)

Profondeur en mm 

Teneur  en eau (%)

100  16,1  100  23,9 

200  16,3  200  21,3 

300  14,5  300  13,8 

400  14,2  400  15,1 

600  15,4  600  25,5 

1000  38,0  1000  27,1 ENDUIT 50 mm

Profondeur en mm 

Teneur  en eau (%)

Profondeur en mm 

Teneur  en eau (%)

100  15,5  100  15,6 

200  17,4  200  9,2 

300  16,6  300  12,6 

400  16,9  400  13,2 

600  19,9  600  9,8 

1000  23,4  1000  25,5  

Date : 30 Juillet 2008 

50 mm

Profondeur en mm 

Teneur  en eau (%)

100  14,0 

200  9,2 

300  12,4 

400  12,6 

600  9,2 

1000  25,0 

H-1

ANNEXE H Détail des essais par sections pour les pneus jumelés

H-2

Bassin de déformations longitudinales (essieu avant vs essieu arrière)

Section 100 mm

H-3

Section 200 mm

I-1

ANNEXE I

Bassin de déformations Transversales (essieu avant vs essieu arrière)

Section 100 mm

I-2

Section 200 mm

J-1

ANNEXE J

Bassin de déformations du camion forestier

Pneu Large

J-2

Pneu jumelé