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Formation SHWD – Principes de mesureCST Colas - 11 Juin 2012 ; Magny les Hameaux
Michaël BROUTINChef du programme Auscultation des chaussées
Service technique de l’aviation civile (STAC)Département Infrastructures Aéroportuaires
Division Etudes et Recherche
michael.broutin@aviation-civile.gouv.fr
Formation HWDPrincipe de mesure
12 Juin 2012, CST Colas, Magny les Hameaux
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Formation SHWD – Principes de mesureCST Colas - 11 Juin 2012 ; Magny les Hameaux
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
I - Présentation des matériels de mesure de déflexions
II - Présentation du SHWD
1- Schéma général
2- Fonctionnement des capteurs
3- Charge appliquée et enregistrement des données
4- Fonctionnement du logiciel
Conclusion générale : vers la phase d’analyse
Organisation de la présentation
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Formation SHWD – Principes de mesureCST Colas - 11 Juin 2012 ; Magny les Hameaux
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
I - Présentation des matériels de mesure de déflexions
II - Présentation du SHWD
1- Schéma général
2- Fonctionnement des capteurs
3- Charge appliquée et enregistrement des données
4- Fonctionnement du logiciel
Conclusion générale : vers la phase d’analyse
Organisation de la présentation
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Auscultation des chaussées
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Evaluations régulières des chaussées nécessaires afin d’optimiser leur gestion.
Historiquement : sondages destructifs Années 60-70 : apparition des premiers appareils
d’auscultation non destructive des chaussées (NDT devices) Politique de gestion communément admise : coupler les
inspections visuelles (méthode de relevé des dégradations suivant la méthode Indice de Service (IS)) avec des appareils d’auscultation structurelle non destructive des chaussées.
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Critères de choix d’un NDT
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
1- Le test réalisé doit simuler le plus fidèlement possible les charges roulantes accueillies par la chaussée,
2- Un appareil à haut rendement est nécessaire, afin de pouvoir atteindre un échantillonnage spatial des essais compatible avec la détection de zones faibles et de défauts,
3- Les précisions de mesures doivent être compatibles avec l’analyse ultérieure, et les informations recherchées.
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Critère 1 : Simuler le passage d’une charge réelle
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
L’essai doit reproduire le plus fidèlement le passage d’une charge réelle, en termes de :
Forme et durée de la sollicitation reçue par la structure,
Durée de sollicitation : paramètre fondamental dans le cas de l’auscultation des chaussées bitumineuses (matériaux fortement viscoélastiques)
Niveaux de déformation.
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Forme et durée de la sollicitation appliquée à la chaussée
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Du fait de la forte dépendance en fréquence des matériaux bitumineux, il convient, pour l’auscultation des chaussées souples de :
- Réaliser les essais dans une gamme de durée de sollicitation cohérente avec les passages des charges réelles,
- Appliquer, pour la phase d’analyse ultérieure, des corrections en fréquence.
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Forme et durée de la sollicitation appliquée à la chaussée
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Critère : déformation relative de traction à la base des matériaux bitumineux
Dt
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Niveaux de sollicitation
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Les matériaux granulaires et le sol support peuvent présenter des comportements non-linéaires avec les niveaux d’efforts appliqués.
Il convient donc :
- d’appliquer à la structure des niveaux d’efforts comparables aux efforts réels reçus par la chaussée,
- si possible, de réaliser des essais à différents niveaux de chargement, afin d’appréhender le caractère non-linéaire de ces matériaux.
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Critère 2 : Rendement de l’appareil
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Mesures en continu vs discrètes
Cas de mesures discrètes : Importance de resserrer les points
[Bay and Stokoe, 2008]
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Critère 3 : Appareils de précision
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Veiller à ce que l’essai soit adapté aux attentes en terme de précisions sur les résultats de l’analyse (propriétés matériaux, portance, durée de vie résiduelle de la chaussée) qui sera faite des données :
Justesse des mesures « Bonnes » répétabilité/reproductibilité
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3 grands types de NDT
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Etudes de l’évolution des déformations permanentes du complexe chaussée/structure
Méthodes sismiques
Mesures de déflexion
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Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
I - Présentation des matériels de mesure de déflexions
II - Présentation du SHWD
1- Schéma général
2- Fonctionnement des capteurs
3- Charge appliquée et enregistrement des données
4- Fonctionnement du logiciel
Conclusion générale : vers la phase d’analyse
Organisation de la présentation
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Appareils de mesure de déflexion
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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Quatre types d’appareils :
En fonction du type de sollicitation appliquée à la chaussée :
Chargements statiques, ou charges roulantes quasi-statiques
Chargements vibratoires
Mesures de déflexion en continu sous charges roulantes
Chargements impulsionnels
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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Appareils à chargement quasi-statiques, ou charges roulantes lentes
A – Mesures « manuelles »
Mesures de déflexion au passage d’une roue + placement « manuel » de :
Poutre Benkelman [A.C Benkelman, US Bureau of Public Roads, 1953]
Système inclinométrique du STAC
Autres ?..
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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Poutre Benkelman
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Photo LCPC Photo John Harvey
Système de poutre à balancier avec base de référence Comparateur au 1/100mm ; d = valeur lue × 2 Mesures ponctuelles Ligne d’influence ; pas de bassin de déflexion
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Système inclinométrique du STAC
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Système d’inclinomètres dans le sens transverse Obtention d’un bassin de déflexion par intégration spatiale STAC : utilisation du jumelage A340 d’Airbus
Photos D. Guédon ; LR Toulouse
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B – Mesures « automatisées »
Déflectographe- France : Déflectographe Lacroix, [Lacroix, 1963] ;
nombreuses versions, jusqu’à l’actuelle, « Flash ».- RU : Traveling Deflectometer [Zube & Forsyth, 1966]
Curviamètre
- CEBTP ; cf [Paquet, 1977]
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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Appareils à chargement vibratoire
Application de chargements vibratoires par : - Masses excentrées mises en rotation- Systèmes hydrauliques
Différents types de sollicitations : - Différents niveaux d’effort moyen- Différentes amplitudes de la partie variable
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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Appareils à chargement vibratoire
Principaux appareils : Vibreur WES 16-kips Dynaflect RoadRater Rolling Dynamic Deflectometer (RDD)
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Essai stationnaire
Charge roulante
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Vibreur WES 16 kips
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Photo : US army website
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Mesures de déflexion en continu (charges roulantes)
Différentes techniques de mesure: - Mesures de distances à l’aide de lasers- Utilisation de lasers à effet Doppler- Lumière structurée
Principaux appareils : - Traffic Speed Deflectometer (TSD), Rolling Wheel
Deflectometer, Rolling Weight Deflectometer; Road Deflection Tester, ….
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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TSD
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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Mesures de déflexion en continu (charges roulantes)
Technologies d’avenir
Pas encore au point + coût prohibitif
Pour le moment : relevé à grand rendement pour découpage en zones homogènes ; en préparation de campagnes HWD
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
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Avantages/inconvénients des différents NDT
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Tableau récapitulatif
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Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
I - Présentation des matériels de mesure de déflexions
II - Présentation du SHWD
1- Schéma général
2- Fonctionnement des capteurs
3- Charge appliquée et enregistrement des données
4- Fonctionnement du logiciel
Conclusion générale : vers la phase d’analyse
Organisation de la présentation
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SYSTÈME DE MASSE TOMBANTE
Création d’un chargement impulsionnel supposé simuler le passage d’une roue d’avion
ENREGISTREMENT DES DEFLEXIONS SURFACIQUES
A l’aide de géophones*
Principe de mesure
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
Tampons caoutchoucHauteur de chute H0
Masse M0
Plaque de chargement
Plaque de chargement ; Capteur d’effort + géophone G1 au centre
G9G8G7G6G5G4G3G2
Chaussée
* Schéma = Cas des chaussées souples : utilisation de G1 à G9 (Version « standard » du HWD)
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Mesures de déflexion en continu (charges roulantes)
Disposition des géophones vs type de structure auscultée
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
G8
G1
Sens de déplacement
Véhicule tracteur
G4b
G8b
G6b
Barre de mesure principale
Barre de rallonge
G9 G7 G6 G5G4G3G2 G1
Géophones
Joints (chaussées rigides)
Partie utile (chaussées souples)
Partie utile (chaussées rigides)
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SHWD sur chaussées souples
Configuration par défaut (9 géophones)
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
Configuration STAC (13 géophones + 2 déportés)
Géophone G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9
d [cm] 0 30 40 60 90 120 150 180 210
Géophone G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 G8 G9 G10 G11 G12 G13 G17 G18
d [cm] 0 30 40 50 60 75 90 105 120 150 180 210 240 -4000 -6000
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SHWD sur chaussées souples
Barre déportée :
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Exemple de résultats bruts
F max= 239 kN
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
50
0 10 20 30 40 50 60
temps [ms]
Effort [kN]
-1200
-1000
-800
-600
-400
-200
0
200
Effort [kN]
Déflexions
G1
G9
Déflexions [µm]
Dt
La réponse de la chaussée dépend du signal d’effort appliqué, i.e. principalement de Fmax et Dt
Il faut donc cibler pour l’essai, pour ces deux paramètres, des valeurs cohérentes avec le trafic attendu
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Représentativité de l’essai HWD en termes de temps de chargement
Le chargement HWD doit être représentatif du passage d’une roue- en termes d’amplitude- en termes de temps d’impulsion
Relation Dt HWD vs Vroue dépendante de la chaussée
Structure de chaussée utilisée pour l’étude :
Charge HWD de référence : 300kN sur plaque de 45cm
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Relation vitesse / temps de chargement
Relation entre Dt HWD et les pseudo-fréquences « ressenties » par les matériaux
1 - Calcul théorique (PREDIWARE, STAC)
Charge HWD de référence : 300kN sur plaque de 45cm
Signal Dt [ms] f [Hz]Effort F(t) 29,75 33,6Déflexion d(t) 37 38,5Déformation relative de traction à la base du BB eXX_BB(t)=eYY_BB(t) 26 31,5Déformation relative de traction à la base de la GB eXX_GB(t)=eYY_GB(t) 31,75 33,6Déformation relative verticale de compression au sommet de la GRH eZZ_GRH(t) 29,75 30,3Déformation relative verticale de compression au sommet du sol eZZ_Sol(t) 33 27,0
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Relation vitesse / temps de chargement
Relation entre Dt HWD et les pseudo-fréquences « ressenties » par les matériaux
2 – Validation expérimentale (Planche d’essais de Bonneuil)
Signal Dt [ms] f [Hz]Effort F(t) 30 33,6Déflexion d(t) A compléterDéformation relative de traction à la base du BB eXX_BB(t)=eYY_BB(t) Non dispoDéformation relative de traction à la base de la GB eXX_GB(t)=eYY_GB(t) 31 32,25Déformation relative verticale de compression au sommet de la GRH eZZ_GRH(t) 31 32,25Déformation relative verticale de compression au sommet du sol eZZ_Sol(t) 34 29,5
Très bonne validation expérimentale
Conclusion : légère augmentation de Dt avec la profondeur due à des problèmes de diffusion ; cependant, au premier ordre, Dt considéré comme constant
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Relation vitesse / temps de chargement
Relation entre Dt HWD et la vitesse de passage de la roue
- V = l×f avec V vitesse de passage de la roue, l la largeur du « bassin de déformation relative » considéré, et f la pseudo-fréquence.
- l augmente avec la profondeur (phénomène de diffusion),- On considère pour la relation V vs f, la déformation relative longitudinale à la
base des matériaux bitumineux : eXX (bas GB)
l/2
e[µdéfs]
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Relation vitesse / temps de chargement
II – Présentation du SHWD4 – Charge appliquée et enregistrement des
données
Calcul théorique de /2 l (PREDIWARE)
=> /2 l ~ 1,5m
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Relation vitesse / temps de chargement
Validation expérimentale (planche STAC)
=> Valeur de 1,5m confirmée
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Relation vitesse / temps de chargement
Quelques valeurs numériques :
=> Pour atteindre une gamme de variation de vitesses simulées de 20 à 200km/h, prévoir des variations de Dt de 30 à 500ms
Temps d’impulsion du signal d’effort HWD [ms]
Vitesse de la roue [km/h]
540 20150 7033 320
Rappel : valeurs obtenues sur la structure de référence choisie => légèrement variables suivant les épaisseurs et propriétés mécaniques
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle
Les caractéristiques du signal d’effort dépendent de 4 paramètres :
la masse statique M0 laissée tomber, sa hauteur de chute H0, le système d’amortissement (tampons en caoutchouc, de rigidité
surfacique apparente k), la chaussée.
Le dernier élément est imposé et subi. Les trois autres sont des paramètres de l’essai, ajustables.
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle
Leur influence relative peut être résumée ainsi :
Une augmentation de M0 induit une augmentation de Fmax et de Dt,
Une augmentation de H0 induit une augmentation de Fmax et une diminution de Dt,
Une augmentation de k induit une augmentation de Fmax et une diminution de Dt,
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Incidences sur Fmax et Dt de la configuration matérielle
Dans la pratique changements de masses et de système de tampons fastidieux
-> Faire varier H0
STAC : système de tampons « durs » (dureté SHORE 75) + M0 = 720 kg
-> Dt~30 ms ; 70<Fmax<300kN
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
=> Avec la gamme de Dt fournie par le matériel, essai représentatif du passage d’une roue sur piste
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Utilisation des résultats
Détermination des caractéristiques mécaniques des matériaux constitutifs par calcul inverse
Méthodes courantes = pseudo-statiques, i.e. - Reconstitution d’un bassin de déflexion pseudo-statique- Modélisation de la chaussée sous effort statique Fmax, - Minimisation de f :
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,,,,, stdstaprHEwqf kkk
m
kk
=> Voir deuxième jour pour les détails de la résolution
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
I - Présentation des matériels de mesure de déflexions
II - Présentation du SHWD
1- Schéma général
2- Fonctionnement des capteurs
3- Charge appliquée et enregistrement des données
4- Fonctionnement du logiciel
Conclusion générale : vers la phase d’analyse
Organisation de la présentation
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Capteurs du HWD
Capteur d’effort Intégré à la plaque de chargementCapteur d’effort C6A de HBM, 500kN*
GéophonesSolidaires de la surface de la chausséeGéophones SM-6 *, gamme de mesure 4mm
* Pour le matériel Carl Bro
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
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Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
Noyau cylindrique aimanté dans une bobine
Dessins Georges Kouroussy, 2004
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Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
Le fonctionnement mécanique du géophone peut être modélisé ainsi :
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Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
Mise en équations :
x = déplacement de la masse aimantée ; y = déplacement du boîtier du géophone
En posant : z = (x − y), et sachant que la tension induite u est proportionnelle au déplacement relatif de l’aimant par rapport à la bobine , il vient, en posant H(w) la fonction de transfert tension/vitesse de déplacement du géophone :
avec et
respectivement la pulsation propre du géophone et l’amortissement réduit
zGu
0 yxkyxcxm
0
220
2
2
jG
y
uH
m
k0
02
m
C
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Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
Le géophone est donc un capteur de vitesse de déplacement La fonction de transfert H(w) définit la sensibilité du capteur ; elle
s’apparente à un filtre passe-haut
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Fonctionnement d’un géophone
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
Corrections possibles : Matérielle : utilisation d’un pré-amplificateur avec une courbe de
réponse inverse à celle du géophone Numérique : application d’une fonction de transfert corrective, en
post-traitement
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Mesures lors d’un essai 1- Buffering sur la valeur d’effort mesurée ; écrasement boucle
et en continu des données sur une période de 3? ms 2- Lorsque la valeur seuil est atteinte : déclenchement de la
mesure : A – Tare sur les différents signauxB – Acquisition :
-Fréquence d’échantillonnage = 4 kHz/voie -Ancienne version (2005) du HWD : mesure démultiplexée ; nouvelle version : mesures en parallèle
C – Traitement : - Tous capteurs : application des gains et corrections- Géophones : application des fonctions de transfert + intégration des signaux de vitesse pour obtenir les historiques de déflexions
Intégré à la plaque de chargementCapteur d’effort C6A de HBM, 500kN*
GéophonesSolidaires de la surface de la chausséeGéophones SM-6 *, gamme de mesure 4mm
* Pour le matériel Carl Bro
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
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Etalonnage de la voie de mesure
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
Comparaison de la réponse du géophone + de sa chaîne de mesure
avec celle d’un LVDT étalonné
Géophones et LVDT mis en parallèle
Balayage en fréquence Ajustement de la
fonction corrective de la voie
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Fréquence d’étalonnage
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
Apparaît être de la sur-qualité Possibilité de vérifier son matériel, et ne procéder au ré-étalonnage
qu’en cas de dérive supérieure aux tolérances
Ex : site du STAC
- Système de pesage dynamique de précision- Ancrages profonds
Fréquence d’étalonnage préconisée par les constructeurs = 1 an
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Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
I - Présentation des matériels de mesure de déflexions
II - Présentation du SHWD
1- Schéma général
2- Fonctionnement des capteurs
3- Charge appliquée et enregistrement des données
4- Fonctionnement du logiciel
Conclusion générale : vers la phase d’analyse
Organisation de la présentation
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Etendue des mesures acceptables
II – Présentation du SHWD3 – Charge appliquée et enregistrement des
données
Effort appliqué
- Variable entre 70 et 300 kN environ (cf structure)
- Nécessité d’appliquer une charge en adéquation avec la structure et le trafic accueilli
Déflexions mesurées
- Gamme de mesure : 0 - 2000 µm
- Déflexion cible 1500µm (cf problèmes d’homogénéité)
Logigramme
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Incertitudes en fonction des structures
II – Présentation du SHWD3 – Charge appliquée et enregistrement des
données
Mesure très répétable/reproductible Différence entre 2 essais provient en général des hétérogénéités de la
structure (épaisseurs, propriétés des matériaux)
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Interprétation des formes de courbe
II – Présentation du SHWD3 – Charge appliquée et enregistrement des
données
Détection de comportements non-linéaires et/ou de présence de substratum peu profond : utilisation des modules de surface
1
2
1
1
d
pafE
rd
pa
r
a
d
paE
iii
222 11
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Interprétation des formes de courbe
II – Présentation du SHWD3 – Charge appliquée et enregistrement des
données
Détection de comportements non-linéaires et/ou de présence de substratum peu profond
Apparent
pavement
stiffness
Apparent
subgrade
modulus
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Interprétation des formes de courbe
II – Présentation du SHWD3 – Charge appliquée et enregistrement des
données
Comment isoler la non-linéarité de la présence d’un substratum peu profond :
60
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Correction des déflexions en fonction de la charge
II – Présentation du SHWD3 – Charge appliquée et enregistrement des
données
Normalisation des résultats (pour détection de zones homogènes pas exemple) = Problème complexe car concurrence entre Fmax et Dt
Préconisation STAC : ne pas normaliser
Decreasing fall height
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Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
I - Présentation des matériels de mesure de déflexions
II - Présentation du SHWD
1- Schéma général
2- Fonctionnement des capteurs
3- Charge appliquée et enregistrement des données
4- Fonctionnement du logiciel
Conclusion générale : vers la phase d’analyse
Organisation de la présentation
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Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD4 – Fonctionnement du logiciel
Présentation de la version 2005
Remarque : version 2011 ; nouvelle interface ; gestion des fichiers en bases de données
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Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD4 – Fonctionnement du logiciel
Configuration du logiciel avant essai
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Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD4 – Fonctionnement du logiciel
Entrée des données d’essais
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Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD4 – Fonctionnement du logiciel
Lancement d’un essai
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Logiciel d’acquisition des données Carl Bro
II – Présentation du SHWD4 – Fonctionnement du logiciel
Résultats
A l’écran Fichiers de sortie
Maxima (fichier .fwd)
Historiques (fichier .his)
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Tableau récapitulatif
Conclusion générale
Conclusion générale
Bilan
Vers la phase d’analyse
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Merci de votre attention
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Study framework
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Study framework
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Study framework
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Remorque de portance du STAC
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
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Principe de l’essai sur chaussées souples
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Tester le complexe sol/chaussée à la fatigue sous chargements répétés
Séries de 10 cycles de chargt-déchargt => charge admissible
Charge P nulle
Chargement +Palier de 10 s
Déchargement rapide + palier à effort nul
1er cycle
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Principe de l’essai sur chaussées rigides
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Déterminer la charge produisant dans le béton une contrainte de traction à la flexion égale à la contrainte admissible
Charge de service déterminée en fonction du critère le plus pénalisant entre les déformations verticales et l’élongation horizontale
Mise en Place Essai sur chaussée rigide
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Avantages/inconvénients
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Essais en vraie grandeur Méthode empirique :
analyse simplifiée
Application de charges très lentes => problèmes de fluage pour les chaussées souples avec fortes épaisseurs de matériaux bitumineux, à température élevée, …
Interpolation 10->104 cycles Faible rendement
(30min/point d’essai)
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Méthodes sismiques
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Analyse de la propagation des ondes de surface
[Hildebrand, 2002]
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Méthodes sismiques
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Analyse de la propagation des ondes de surface
[Yuan et al., 1998]
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Avantages/inconvénients
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Essai simple ; bon rendement
Détermination des propriétés mécaniques de l’ensemble des couches de la structure
Sollicitation très éloignée des chargements réels :
- Fréquences de l’excitation très élevées -> influence sur le comportement matériaux bitumineux
- Niveaux de déformation très faibles (facteur 1000) -> problème de comportement non linéaire des matériaux non liés
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Méthodes sismiques
Introduction générale : de l’auscultation des chaussées
Non linéarité des matériaux granulaires et du sol
[Puech et al., 2004]
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Déflectographe
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Tests à la poutre Benkelman automatisés au passage des demi-essieux arrière (i.e. 1 poutre Benkelman par demi-essieu)
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I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Caractéristiques du chargement : Vitesse de déplacement : 5km/h déflectographe
Lacroix ; 8km/h pour la version Flash Charge : 65-80 kN
Réalisation d’un essai: Mise en place de la poutre devant le demi-essieu Mesure Benkelman sous passage de la roue Enlèvement de la poutre
=> Mesures discrètes ; 1 essai / 4m
Déflectographe
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I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Exploitation standard : Outil de suivi de réseau : études d’homogénéité sur de
grandes sections ; détection de zones faibles Utilisation de la courbure : C(x) = d’’(x)/V2
d = la dérivée seconde spatiale de la déflexion
V = la vitesse de déplacement du véhicule
Déflectographe
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I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Inconvénients de ce matériel : Vitesse de déplacement très lente : - Faible rendement - Problèmes d’opérabilité- Fréquence de sollicitation non représentative du trafic réel :
apparition de problèmes de fluage Longueur de poutre trop faible pour s’assurer d’une
référence fiable, i.e. la référence supposée est en réalité dans la zone d’influence du demi-essieu
Charges trop faibles pour des auscultations de chaussées aéronautiques
Mesures discrètes et non continues
Déflectographe
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Curviamètre
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Tests de déflexion automatisés, à l’aide d’un géophone au passage d’un demi-essieu
Configuration matérielle : 3 géophones sur une chaîne de 15m ; chaîne au sol 2,5m devant le demi-essieu jusqu’à 1,5m derrière
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I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Caractéristiques du chargement : Vitesse de déplacement : 18km/h Charge : 65 kN
Curviamètre
Tare sur le géophone devant l’essieu (à 2,5m) Passage de l’essieu ; mesure par le géophone, entre +2,5m et
-1,5m de la vitesse verticale de déplacement surfacique de la chaussée (-> déflexion par intégration temporelle)
Géophone suivant en place, après 1/15 tour, i.e. 1 m plus tard pour la mesure suivante
=> Mesures discrètes ; 1 essai / 5m
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Formation SHWD – Principes de mesureCST Colas - 11 Juin 2012 ; Magny les Hameaux
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
Exploitation standard : Idem que déflectographe
Inconvénients de ce matériel : Idem que pour le déflectographe Vitesse de déplacement plus élevée néanmoins
Curviamètre
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Lumière structurée
I – Présentation des matériels de mesure de déflexions
observation direction
CameraProjector
Face sight
Top sight
projected fringes
Objectp
pp
h
p a
incidence of light
observation direction
z
x
observation direction
CameraProjector
Face sight
Top sight
projected fringes
Object
observation direction
CameraProjector
Face sight
Top sight
projected fringes
Objectp
pp
h
p a
incidence of light
observation direction
z
x
p
pp
h
p a
incidence of light
observation direction
z
x
Dh = pp - pa / tan a
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Reconstitution d’un bassin pseudo-statique
r
II – Présentation du SHWD1 – Schéma général
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Système de pesage dynamique de précision
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
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Système de pesage dynamique de précision
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
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Système de pesage dynamique de précision
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
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Ancrages profonds
II – Présentation du SHWD2 – Fonctionnement des capteurs
schéma D.Guédon, LR Toulouse