validation d'une structure de chaussée avec opecc- m. meunier
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1.Mise en contexte2.Objectifs3.Principes de base de l’outil de calcul3.Principes de base de l’outil de calcul4.Capacité et limite5.Formulation – Autoroutier et Urbain6.Simulations7.Conclusions
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� L’outil de prédiction se veut un complément aux outils de dimensionnement de chaussée
� Il ne veut en aucun cas concurrencer les � Il ne veut en aucun cas concurrencer les outils suivants :
Logiciel ALIZÉLogiciel ALIZÉ
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1.Mise en contexte
2.Objectifs3.Principes de base de l’outil de calcul3.Principes de base de l’outil de calcul4.Capacité et limite5.Formulation – Autoroutier et Urbain6.Simulations7.Conclusions
![Page 5: Validation d'une structure de chaussée avec OPECC- M. Meunier](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062401/586e317d1a28ab3f528bfb2b/html5/thumbnails/5.jpg)
rienter et guider l’étape de conception
rédire le comportement à long terme de la chaussée
conomiser et maximiser chaque dollar investit dans le réseau routier
oncevoir des chaussées durables
réer un réseau routier de qualité
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rédire le comportement à long terme de la chaussée …
… le comportement vis-à-vis l’ORNIÉRAGE
Ornières de type fluage causés par les couches de matériaux bitumineux
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rédire le comportement à long terme de la chaussée …
… le comportement vis-à-vis la FATIGUE
La FATIGUE : fissuration dans traces de roues
La RUINE : fissuration problématique dans traces de roues … en l’absence d’entretien
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1.Mise en contexte2.Objectifs
3.Principes de base de l’outil de calcul3.Principes de base de l’outil de calcul4.Capacité et limite5.Formulation – Autoroutier et Urbain6.Simulations7.Conclusions
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� Évolution de la chaussée dans le temps… dépend de :
SECTEURS VISÉS
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� Mais … l’Évolution de la chaussée dépend en grande partie de :
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� Évolution de la chaussée dans le temps… dépend en grande partie de :
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Approche MÉCANISTIQUE - EMPIRIQUE
ÉVOLUTION (temps)
Circulation Géométrie Climat
Basée sur la méthodologie SETRA 1994 et
le logiciel Chaussée 2 (gel-dégel)
Calage EMPIRIQUE
Fondement MÉCANISTIQUE - ANALYTIQUE
Circulation fr et ni
Géométrie hi
Climat Ti
Réponse de la structure
Propriétés matériaux
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Climat Ti
� Les calculs des profils de température dans la chaussées sont basés sur la théorie de la conductivité de la chaleur et de l'équation développée par MM. SHAO, PARK et KIM
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Réponse de la structure
� Calculs σσσσ - ε basés sur BURMISTER σσσσ(comportement élastique) et fournis par le logiciel KENPAVE
� Calculs de E* basés sur la modélisation VEL (modèle 2S2P1D) et Huet Sayegh(OLARD 2003, Di BENEDETTO et al.2004)
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� WÖHLER : (courbe) loi durée de vie - fatigue
Fondement MÉCANISTIQUE
� MINER : loi d’accumulation du dommage• Dommage élémentaire (dr)• Cumul des dommages (Dr)
� ESSO : loi d’orniérage et de son évolution Ω
LOIS DE LA MMC
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Calage EMPIRIQUE
� Modèle de PERFORMANCE� Modèle de PERFORMANCE• Fatigue = Fissuration « FC »• Basé sur une fonction de « transfert »
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1.Mise en contexte2.Objectifs3.Principes de base de l’outil de calcul
4.Capacité et limite4.Capacité et limite5.Formulation – Autoroutier et Urbain6.Simulations7.Conclusions
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• 1 couche d’infrastructure
• Possibilité jusqu’à 4 couches de matériaux granulaires
• Possibilité jusqu’à 4 couches de
9 couches possibles
OPTION : Interfaces des couches Collées ou Non-Collées
• Possibilité jusqu’à 4 couches de matériaux bitumineux
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• Température calculée à chaque haut et milieu de couche
• Calcul sur une période de temps désirée ou pré-sélectionnée
milieu de couche
• Module complexe calculé pour chaque couche de matériau bitumineux
• Sollicitation, DJMA , ECAS et CA variable
• Possibilité de tenir compte de la période de dégel – variation des modules des couches granulaires
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• OPECC prend en considération le RISQUEque l’on désire prendre dans le projet
Approche FRANÇAISE = « Notion de RISQUE »
OPECC considère la variation du design pour une même période de temps « p »
La variation du design dépend du RISQUEque l’on veut prendre … 10% - 20% … 50%
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• Notion de RISQUE … Mise en place
ecible Théorie = couche uniforme eCSTEPratique = variation de l’épaisseur eNON-CSTE ecible
50 % ����e
Comment réduire le risque ?
10 %
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• Notion de RISQUE … épaisseur EB
10 %e10
10 % de la chaussée fissurée
Épaisseur de pose plus élevéeToujours sur une même période « p »• Risque plus faible• Apparition des fissures dans les traces de
roues moins prononcée
20 %
50 %
e20
e50
20 % de la chaussée fissurée
50 % de la chaussée
fissurée
Donc… pour une même épaisseur de poseToujours sur une même période « p »• Plus le RISQUE est ÉLEVÉ, plus la fissuration
sera PRONONCÉE
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1.Mise en contexte2.Objectifs3.Principes de base de l’outil de calcul4.Capacité et limite4.Capacité et limite
5.Formulation – Autoroutier et Urbain6.Simulations7.Conclusions
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• 1er cas : Milieu AUTOROUTIER
Paramètres de conception
Durée de vie 30 ans
Fiabilité 0,95Fiabilité 0,95
Module résilient Mr, sol support 47 MPa
Situation géographique Dorval
DJMA 40 000
CAM 1
% Poids lourds 10,0
% de croissance annuelle 2,0
Jours / année 300
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• 1ère Étape : Définir le sol support
• Données : Mr = 47 MPa
• Action : Définir la classe de portance
Tableau IV.1. – Classes de portance à long terme au niveau de l’arase de la PSTTableau IV.1. – Classes de portance à long terme au niveau de l’arase de la PST
Module (MPa) 20 50 120 200
Classe de l’arase AR1 AR2 AR3 AR4
« … la méthode de dimensionnement est calée en retenant les caractéristiques mécaniques correspondant aux conditions hydriques les plus défavorables pour la chaussée… » Guide SETRA IV.3.5.
4720
AR1
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• 1ère Étape : Définir le sol support
Mr sol support = 20 MPa
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• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
• Données : Classe de l’arase = AR1
• Action : Définir le EV2 de la plate-forme« … pour des chantiers, comme ceux des « … pour des chantiers, comme ceux des autoroutes, où la circulation sur la couche de forme sera importante … les seuils suivants peuvent être relevés : un module EV2 d’au moins 80 MPa » Guide SETRA IV.2.
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• Données : EV2PF = min 80 MPa et EV2AR = 20 MPa
• Action : Définir l’épaisseur de la plate-forme
• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
Figure IV.5.2. – Module EV2 sur la plate-forme de chaussée en fonction de l’épaisseur de couche de forme en grave et du module EV2sur l’arase de terrassement Guide SETRA IV.5.3.1.
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EV
• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
Épaisseur établie pour des granulats
roulés… EV2AR1
20
EV2PF80
Hcdf (cm) Épaisseur de la
couche de forme
50
roulés…
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• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
Mr sol support = 20 MPa
ECF = 80 MPa
eCF = 50 cm
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• 3e Étape : Définir la couche de fondation
• Données : Consultation Chaussée 2 pour contrer l’effet du gel-dégel – EGNT = 1065 mm
• Action : Définir les modules des CF et « e »
1065-500
565
Tableau V.3.2. – Valeurs de module d’Young des couches de GNT pour le dimensionnement
Chaussées à moyen trafic (T2 et T1) : structures GB/GNT
Couches de fondation
(GNT subdivisée en sous-couches
de 0,25 m d’épaisseur)
EGNT [1] = 3 Eplate-forme support
EGNT [sous-couche i] = 3 EGNT [sous-couche (i-1)]EGNT borné par 360 MPa
• Action : Définir les modules des CF et « e »
Dimensionnement des chaussées neuves Guide SETRA VI.2.5.1.
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• 3e Étape : Définir la couche de fondation
Tableau V.3.2. – Valeurs de module d’Young des couches de GNT pour le dimensionnement
• Action : Définir les modules des CF et « e »
Chaussées à moyen trafic (T2 et T1) : structures GB/GNT
Couches de fondation
(GNT subdivisée en sous-couches
de 0,25 m d’épaisseur)
EGNT [1] = 3 Eplate-forme support
EGNT [sous-couche i] = 3 EGNT [sous-couche (i-1)]EGNT borné par 360 MPa25
1ère GNT (112) : e = 25 cm ; E = 3*EPFS = 3*80 = 240 MPa2e GNT (112) : e = 11,5 cm ; E = 3*EGNT 1 = 3*240 = 720 MPa
Mais le EGNT est limité à 360 MPa3e GNT (20) : e = 20 cm (minimum MTQ) = 360 MPa
1065-500
565
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EGNT3 (20) = 360 MPa
eGNT3 (20) = 20 cm
EGNT2 (112) = 360 MPa
e (112) = 11,5 cm
• 3e Étape : Définir la couche de fondation
Mr sol support = 20 MPa
ECF = 80 MPa
eCF = 50 cm
eGNT2 (112) = 11,5 cm
EGNT1 (112) = 240 MPa
eGNT1 (112) = 25 cm
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• 4e Étape : Définir les couches d’enrobés
• Données : Même design que le MTQ pour fin de validation
• Action : Définir les valeurs de E*(Huet-Sayegh), • Action : Définir les valeurs de E*(Huet-Sayegh), de fatigue (Wöhler) et d’orniérage (loi Esso)
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EGNT3 (20) = 360 MPa
eGNT3 (20) = 20 cm
EGNT2 (112) = 360 MPa
e (112) = 11,5 cm
• 4e Étape : Définir les couches d’enrobés
Mr sol support = 20 MPa
ECF = 80 MPa
eCF = 50 cm
eGNT2 (112) = 11,5 cm
EGNT1 (112) = 240 MPa
eGNT1 (112) = 25 cm
E (ESG-10) = 7789 MPa
e (ESG-10) = 5,0 cm
E (ESG-14) = 7931 MPa
e (ESG-14) = 7,7 cm
E (GB-20) = 6969 MPa
e (GB-20) = 10,5 cm
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• 2e cas : Milieu URBAIN
Paramètres de conception
Durée de vie 25 ans
Fiabilité 0,85Fiabilité 0,85
Module résilient Mr, sol support 45 MPa
Situation géographique Jardin Botanique, MTL
DJMA 7 500
CAM 2,7
% Poids lourds 15,0
% de croissance annuelle 3,0
Jours / année 365
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• 1ère Étape : Définir le sol support
• Données : Mr = 45 MPa
• Action : Définir la classe de portance
Tableau IV.1. – Classes de portance à long terme au niveau de l’arase de la PSTTableau IV.1. – Classes de portance à long terme au niveau de l’arase de la PST
Module (MPa) 20 50 120 200
Classe de l’arase AR1 AR2 AR3 AR4
« … la méthode de dimensionnement est calée en retenant les caractéristiques mécaniques correspondant aux conditions hydriques les plus défavorables pour la chaussée… » Guide SETRA IV.3.5.
4720
AR1
![Page 39: Validation d'une structure de chaussée avec OPECC- M. Meunier](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062401/586e317d1a28ab3f528bfb2b/html5/thumbnails/39.jpg)
• 1ère Étape : Définir le sol support
Mr sol support = 20 MPa
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• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
• Données : Classe de l’arase = AR1
• Action : Définir le EV2 de la plate-forme« … pour les chantiers courants, les valeurs « … pour les chantiers courants, les valeurs généralement retenues sont : Le module EV2 … soit supérieur à 50 MPa » Guide SETRA IV.2.
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• Données : EV2PF = min 50 MPa et EV2AR = 20 MPa
• Action : Définir l’épaisseur de la plate-forme
• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
Figure IV.5.2. – Module EV2 sur la plate-forme de chaussée en fonction de l’épaisseur de couche de forme en grave et du module EV2sur l’arase de terrassement Guide SETRA IV.5.3.1.
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EV
• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
EV2AR120
EV2PF50
Hcdf (cm) Épaisseur de la
couche de forme
30
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• 2e Étape : Définir l’épaisseur de la couche de forme
Mr sol support = 20 MPa
ECF = 50 MPa
eCF = 30 cm
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• 3e Étape : Définir la couche de fondation
• Données : Consultation Chaussée 2 pour contrer l’effet du gel-dégel – EGNT = 795 mm
• Action : Définir les modules des CF et « e »
795-300
465
Tableau V.3.2. – Valeurs de module d’Young des couches de GNT pour le dimensionnement
Chaussées à moyen trafic (T2 et T1) : structures GB/GNT
Couches de fondation
(GNT subdivisée en sous-couches
de 0,25 m d’épaisseur)
EGNT [1] = 3 Eplate-forme support
EGNT [sous-couche i] = 3 EGNT [sous-couche (i-1)]EGNT borné par 360 MPa
• Action : Définir les modules des CF et « e »
Dimensionnement des chaussées neuves Guide SETRA VI.2.5.1.
T1 car DJMAVPS
± 407
Définition des classes de trafic Guide SETRA VI.4.3.1.
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• 3e Étape : Définir la couche de fondation
Tableau V.3.2. – Valeurs de module d’Young des couches de GNT pour le dimensionnement
• Action : Définir les modules des CF et « e »
Chaussées à moyen trafic (T2 et T1) : structures GB/GNT
Couches de fondation
(GNT subdivisée en sous-couches
de 0,25 m d’épaisseur)
EGNT [1] = 3 Eplate-forme support
EGNT [sous-couche i] = 3 EGNT [sous-couche (i-1)]EGNT borné par 360 MPa25
1ère GNT (112) : e = 25 cm ; E = 3*EPFS = 3*50 = 150 MPa2e GNT (112) : e =2,5 cm ; E = 3*EGNT 1 = 3*150 = 450 MPa
Mais le EGNT est limité à 360 MPa3e GNT (20) : e = 22 cm (minimum MTQ) = 360 MPa
795-300
495
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EGNT2 (20) = 360 MPa
eGNT2 (20) = 22 cm
• 3e Étape : Définir la couche de fondation
Mr sol support = 20 MPa
ECF = 50 MPa
eCF = 30 cm
eGNT2 (20) = 22 cm
EGNT1 (112) = 150 MPa
eGNT1 (112) = 27,5 cm
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• 4e Étape : Définir les couches d’enrobés
• Données : Même design que le MTQ pour fin de validation
• Action : Définir les valeurs de E*(Huet-Sayegh), • Action : Définir les valeurs de E*(Huet-Sayegh), de fatigue (Wöhler) et d’orniérage (loi Esso)
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EGNT2 (20) = 360 MPa
eGNT2 (20) = 22 cm
• 4e Étape : Définir les couches d’enrobés
Mr sol support = 20 MPa
ECF = 50 MPa
eCF = 30 cm
eGNT2 (20) = 22 cm
EGNT1 (112) = 150 MPa
eGNT1 (112) = 27,5 cm
E (ESG-10) = 7789 MPa
e (ESG-10) = 4,0 cm
E (ESG-14) = 7931 MPa
e (ESG-14) = 6,0 cm
E (GB-20) = 6969 MPa
e (GB-20) = 80,0 cm
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1.Mise en contexte2.Objectifs3.Principes de base de l’outil de calcul4.Capacité et limite4.Capacité et limite5.Formulation – Autoroutier et Urbain
6.Simulations7.Conclusions
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![Page 52: Validation d'une structure de chaussée avec OPECC- M. Meunier](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062401/586e317d1a28ab3f528bfb2b/html5/thumbnails/52.jpg)
1.Mise en contexte2.Objectifs3.Principes de base de l’outil de calcul4.Capacité et limite4.Capacité et limite5.Formulation – Autoroutier et Urbain6.Simulations
7.Conclusions
![Page 53: Validation d'une structure de chaussée avec OPECC- M. Meunier](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062401/586e317d1a28ab3f528bfb2b/html5/thumbnails/53.jpg)
• Un outil qui fait ressortir les différences de design entre le milieu URBAIN et AUTOROUTIER
• Un outil conviviale et simple d’utilisation
• Un outil qui fait ressortir les différences et l’utilité d’utiliser un liant d’accrochage entre les l’utilité d’utiliser un liant d’accrochage entre les différentes couches
• Un outil qui nécessite une bonne caractérisation des matériaux
• Un outil qui fait ressortir les effet du gel/dégel
• …un outil PROMETTEUR
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