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DurabilitDurabilitéé structurelle des structurelle des chausschausséées : pathologies et es : pathologies et entretienentretien
Guide techniqueGuide techniqueGuide techniqueGuide techniqueGuide techniqueGuide techniqueGuide techniqueGuide techniqueDiagnostic et conception des Diagnostic et conception des renforcements de chaussrenforcements de chauss ééeses
Séminaire du 9 septembre 2008
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Historique sur les mHistorique sur les mééthodes de thodes de renforcementrenforcement
••1978 1978 -- Guide de dimensionnement des Guide de dimensionnement des renforcements des chaussrenforcements des chausséées soupleses souples••1988 1988 -- Actualisation du guideActualisation du guide••1992 1992 –– Diffusion Diffusion dd’’ERASMUSERASMUS ChaussChaussééesesbitumineusesbitumineuses••1995 1995 -- Diffusion Diffusion dd’’ERASMUSERASMUS ChaussChausséées es bitumineuses et semibitumineuses et semi--rigidesrigides
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Objectif du guide 2008Objectif du guide 2008
ÉÉtablir une mtablir une mééthodologie pour le thodologie pour le dimensionnement des dimensionnement des
renforcements des chaussrenforcements des chausséées es existantesexistantes
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Diagnostic et conception Diagnostic et conception des renforcements de des renforcements de chausschaussééeses
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IntroductionIntroduction
Domaine dDomaine d’’application de la mapplication de la mééthodethode
DDééfinition des objectifs du gestionnairefinition des objectifs du gestionnaire
Fondement de la mFondement de la mééthodethode
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Domaine dDomaine d’’application de la application de la mmééthodethode
Toutes les structures Toutes les structures àà ll’’exception des exception des chausschausséées en bes en béétonton
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DDééfinition des objectifs du finition des objectifs du gestionnairegestionnaire
A partir :A partir :
•• De la vocation de la voieDe la vocation de la voie
•• De la durDe la duréée de service des futurs travaux e de service des futurs travaux
ou des scou des scéénarii dnarii d’’entretienentretien
•• Des particularitDes particularitéés du trafics du trafic
•• De lDe l’’indice de gel de rindice de gel de rééfféérencerence
•• Des exigences de qualitDes exigences de qualitéé dd’’usageusage
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Fondement de la mFondement de la mééthodethodeSS’’appuie sur :appuie sur :••Une connaissance et une bonne dUne connaissance et une bonne dééfinition des finition des
objectifs du gestionnaireobjectifs du gestionnaire
••La connaissance des pathologies des structuresLa connaissance des pathologies des structures
••Une Une éévaluation de la qualitvaluation de la qualitéé structurelle des structurelle des
structuresstructures
••Une caractUne caractéérisation des matrisation des matéériaux utilisriaux utiliséés en s en
entretienentretien
••Des rDes rèègles de conception et de dimensionnementgles de conception et de dimensionnement
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Fondement de la mFondement de la mééthodethodePrincipaux modes de fonctionnement et de Principaux modes de fonctionnement et de
ddéégradations des chaussgradations des chausséées :es :
••SouplesSouples
••Bitumineuses Bitumineuses éépaissespaisses
••InversesInverses
••MixtesMixtes
••ÀÀ assise traitassise traitéée aux liants hydrauliquese aux liants hydrauliques
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Principaux modes de fonctionnement et de Principaux modes de fonctionnement et de
ddéégradations des chaussgradations des chausséées es
Bitumineuses Bitumineuses éépaissespaisses
Importance du collage des couches sur les élongations de traction
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Principaux modes de dPrincipaux modes de déégradations des chaussgradations des chausséées es Bitumineuses Bitumineuses
éépaissespaisses
••-- temptempéératures ratures éélevlevéées, trafic lourd lent ou choix es, trafic lourd lent ou choix
inadaptinadaptéés de mats de matéériauxriaux ►► fluage de la couche de surface fluage de la couche de surface
►► orniorniééragerage••-- durcissement par vieillissement du bitume de la durcissement par vieillissement du bitume de la
couche de roulement (oxydation, gradients thermiques, couche de roulement (oxydation, gradients thermiques,
lessivage des eaux superficielles)lessivage des eaux superficielles) ►► fissuration fissuration
anarchiqueanarchique et fissuration transversaleet fissuration transversale--
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Principaux modes de dPrincipaux modes de déégradations des chaussgradations des chausséées es Bitumineuses Bitumineuses
éépaissespaisses
•• ►► fissuration anarchiquefissuration anarchique et fissuration et fissuration
transversaletransversale--
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Principaux modes de dPrincipaux modes de déégradations des chaussgradations des chausséées es Bitumineuses Bitumineuses
éépaissespaisses
••-- efforts refforts rééppééttéés de tractions de traction--flexion flexion àà la base la base
des couches bitumineuses des couches bitumineuses ►► fatigue de cellesfatigue de celles--ci, ci,
►► fissuration remontant du fond de la structure fissuration remontant du fond de la structure ►►
fissuration longitudinale fissuration longitudinale ►► fafaïïenenççageage••--
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Principaux modes de dPrincipaux modes de déégradations des chaussgradations des chausséées es Bitumineuses Bitumineuses
éépaissespaisses
••-- fissurations du haut vers le basfissurations du haut vers le bas ►► fissuration fissuration
longitudinale longitudinale dans les bandes de roulement dans les bandes de roulement ►►
fafaïïenenççageage
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Principaux modes de fonctionnement et de Principaux modes de fonctionnement et de
ddéégradations des chaussgradations des chausséées es MixtesMixtes
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FT franche
FT ramifiée ou faïencée FT ramifiée ou faïencée
et affaissée
FT faïencée et affaissée
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FT franche
FT ramifiée ou faïencée
FT faïencée avec ou sans affaissement
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Principaux modes de fonctionnement et de Principaux modes de fonctionnement et de
ddéégradations des chaussgradations des chausséées es InversesInverses
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Fondement de la mFondement de la mééthodethodeFacteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
•• ExtExtéérieurs rieurs àà la chaussla chaussééee
•• LiLiéés s àà la structurela structure
•• LiLiéés aux mats aux matéériauxriaux
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Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
•• ExtExtéérieurs rieurs àà la chaussla chaussééee
•• Trafic Trafic
• Pneumatiques
• Efforts verticaux
• Efforts tangentiels
• Charges des véhicules• Suspension des poids lourds
• Uni des chaussées
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Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
•• ExtExtéérieurs rieurs àà la chaussla chaussééee
•• Conditions climatiquesConditions climatiques
•• La pluviomLa pluvioméétrietrie
•• TempTempéératures ratures éélevlevééeses
•• TempTempéératures hivernalesratures hivernales
•• Variations journaliVariations journalièèresres
•• GelGel
•• ……
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Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
•• LiLiéés s àà la structurela structure
•• GGééomoméétrie des couchestrie des couches
•• Variations dVariations d’é’épaisseurpaisseur
•• DDéécalage de couchecalage de couche
•• Liaison entre couchesLiaison entre couches
•• ÉÉlargissement dans la bande de largissement dans la bande de
roulementroulement
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Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
•• liliéés aux mats aux matéériauxriaux
Taux de compactageTaux de compactage
•• MatMatéériaux non traitriaux non traitééss
•• Teneur en eauTeneur en eau
•• Teneur en fines Teneur en fines
•• PropretPropretéé
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Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
•• liliéés aux mats aux matéériauxriaux
•• MatMatéériaux bitumineuxriaux bitumineux
•• Teneur en liantTeneur en liant
•• Sous dosage : Sous dosage :
•• moindre performance en moindre performance en
fatiguefatigue
•• difficultdifficultéé de compactagede compactage
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Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
liliéés aux mats aux matéériauxriaux
•• MatMatéériaux bitumineuxriaux bitumineux
•• Teneur en liantTeneur en liant
•• Sur dosage : Sur dosage :
•• SensibilitSensibilitéé àà ll’’orniorniéérage et rage et
àà ll’é’évolution de la volution de la
macrotexturemacrotexture
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uc –
Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradationsgradations
liliéés aux mats aux matéériauxriaux
•• MatMatéériaux bitumineuxriaux bitumineux
•• Nature du bitumeNature du bitume
•• Liants durs : sensibilitLiants durs : sensibilitéé au au
basses tempbasses tempéératures et au ratures et au
éécarts thermiquescarts thermiques
•• Fissures transversalesFissures transversales
•• Fissuration de vieillissementFissuration de vieillissement
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Facteurs influant sur les dFacteurs influant sur les déégradations gradations
liliéés aux mats aux matéériauxriaux
•• MatMatéériaux traitriaux traitéés aux liants s aux liants
hydrauliqueshydrauliques
•• DDéélai de maniabilitlai de maniabilitéé
•• Conditions de mise en Conditions de mise en œœuvreuvre
•• Dessiccation de la partie supDessiccation de la partie supéérieurerieure
•• Feuilletage de la partie supFeuilletage de la partie supéérieurerieure
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uc –
Recueil des donnRecueil des donnéées es dd’’auscultationauscultation
Principes de lPrincipes de l’’auscultation des auscultation des chausschaussééeses
Itinéraire
ST 4
ZH 2 ZH 3 ZH 4
Zones homogènes
Sections témoins
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uc –
Recueil des donnRecueil des donnéées es dd’’auscultationauscultation
Recueil des informations globales ou Recueil des informations globales ou ààcaractcaractèère continure continu•• HistoriqueHistorique•• TraficTrafic•• EnvironnementEnvironnement•• Drainage Drainage –– assainissementassainissement•• ClimatClimat
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Recueil des donnRecueil des donnéées es dd’’auscultationauscultation
Recueil des informations globales ou Recueil des informations globales ou ààcaractcaractèère continure continu•• HistoriqueHistorique
•• Info banques de donnInfo banques de donnéées es routiroutièèresres
•• Points zPoints zééroro•• DonnDonnéées sur les des sur les déégradations, gradations,
sur les entretienssur les entretiens……
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Recueil des informations globales ou Recueil des informations globales ou ààcaractcaractèère continure continu
TraficTrafic
•• Permet dPermet d’’expliquer et de expliquer et de comprendre lcomprendre l’é’évolution et la volution et la ddéégradation de la structuregradation de la structure
•• MJA PL par voie dans le tempsMJA PL par voie dans le temps•• AgressivitAgressivitéé des PLdes PL
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uc –
Recueil des informations globales ou Recueil des informations globales ou ààcaractcaractèère continu Environnementre continu Environnement
Profil transversalProfil transversalLargeur de la chaussLargeur de la chausséée, de le, de l’’accotementaccotementDDééblai, remblai, NTblai, remblai, NTFossFosséés s
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uc –
Recueil des informations globales ou Recueil des informations globales ou ààcaractcaractèère continu re continu
Drainage Drainage –– assainissementassainissement
ASSAINISSEMENT
DRAINAGE Infiltrations par capillarité
Infiltrations gravitaires
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uc –
Recueil des informations globales Recueil des informations globales ClimatClimat
PluviomPluvioméétrie au cours des derniers moistrie au cours des derniers moisTempTempéératures estivalesratures estivalesTempTempéératures hivernalesratures hivernales
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uc –
Recueil des donnRecueil des donnéées es dd’’auscultationauscultation
Recueil des informations globales ou Recueil des informations globales ou ààcaractcaractèère continure continu•• ÉÉtat visuel de surfacetat visuel de surface•• UniUni•• DDééflexionflexion•• Rayon de courbureRayon de courbure
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ÉÉtat visuel de surfacetat visuel de surface
Application de la mApplication de la mééthode dthode d’’essai essai LPC 38LPC 38--22
ChaussChausséées souples et es souples et bitumineuses bitumineuses éépaisses paisses
RelevRelevéé M1 pour trafics M1 pour trafics ≥≥ T2 T2
RelevRelevéé M1 ou M2 pour trafics M1 ou M2 pour trafics <T2<T2
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uc –
ÉÉtat visuel de surfacetat visuel de surface
Application de la mApplication de la mééthode dthode d’’essai LPC 38essai LPC 38--22
ChaussChausséées es àà assise traitassise traitéé aux liants aux liants hydrauliques, mixtes et inverseshydrauliques, mixtes et inversesRelevRelevéé M1M1Les FT seront relevLes FT seront relevéées en 4 niveaux de gravites en 4 niveaux de gravitéé
FranchesFranchesDDéédoubldoublééesesFaFaïïencencééesesFaFaïïencencéées et affaisses et affaissééeses
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Recueil des informations Recueil des informations ààcaractcaractèère continu Unire continu Uni
Uni longitudinalUni longitudinal
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Défaut de PO (fissure affaissée en BDR de rive)
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Recueil des informations Recueil des informations ààcaractcaractèère continu Unire continu Uni
Uni transversalUni transversal
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Recueil des informations Recueil des informations àà caractcaractèère re continucontinu
•• DDééflexion et Rayon de courbureflexion et Rayon de courbure
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JumelageJumelage6,5 tonnes6,5 tonnes
Déflexion maximale (mm)Rayon de courbure (m)
de de ddééformabilitformabilitéé……
La courbe de dLa courbe de dééflexionflexion est un indicateur est un indicateur de comportement d'une chaussde comportement d'une chaussééee
Principe de mesurePrincipe de mesurede la dde la dééflexionflexion
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•• DDééflexion et Rayon de courbure flexion et Rayon de courbure ààll’’aide daide d’’un dun dééflectographeflectographe
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ChaussChausséées bitumineuseses bitumineuses
DDééformabilitformabilitéé trtrèès satisfaisante s satisfaisante
DDééformabilitformabilitéé hhééttéérogrogèènene…… ddéégradations de fatigue localisgradations de fatigue localisééeses
0
20
40
60
80
100
0 1000 2000 3000
DDééflexions D.03 flexions D.03 (mm/100)(mm/100) en 2003 en 2003 �� 1212°° CC
PF2 + 2 x 14 GB + 6 BBSG + 4 PF2 + 2 x 14 GB + 6 BBSG + 4 BBDrBBDr construite en 1994construite en 1994
0
20
40
60
80
100
0 1000 2000 3000
DDééflexions D.03 flexions D.03 (mm/100)(mm/100) en 1997 en 1997 �� 2121°° CC
35 limon CaO + 2 x 15 GB + 8 BBSG construite en 1976 + BBTM en 135 limon CaO + 2 x 15 GB + 8 BBSG construite en 1976 + BBTM en 1988988
Jumelage GaucheJumelage Gauche Jumelage DroitJumelage Droit
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uc –
0
20
40
60
80
100
0 200 400 600 800 1000
DDééflexions D.04 flexions D.04 (mm/100)(mm/100) en 1998 en 1998 �� 2323°° CC
DDééformabilitformabilitéé trtrèès satisfaisantes satisfaisante…… fissuration transversalefissuration transversale
ChaussChausséées es àà assise traitassise traitééeeaux liants hydrauliquesaux liants hydrauliques
Fissuration activeFissuration active
PF2 + 20 GC + 25 GC + 8 BBSG construite en 1983PF2 + 20 GC + 25 GC + 8 BBSG construite en 1983
0
20
40
60
80
100
0 200 400 600 800 1000
DDééflexions D.03 flexions D.03 (mm/100)(mm/100) en 2003 en 2003 �� 1515°° CC
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uc –
0
20
40
60
80
100
0 200 400 600 800 1000
DDééflexions D.04 flexions D.04 (mm/100)(mm/100) en 1999 en 1999 �� 1313°° CC
PF2 + 25 GC + 15 GB + 6 BBSG construite en 1977 + BBUM en 1992PF2 + 25 GC + 15 GB + 6 BBSG construite en 1977 + BBUM en 1992
DDééformabilitformabilitéé…… GB dGB déécollcolléée e -- fissuration transversale densefissuration transversale dense
ChaussChausséées es àà structure mixtestructure mixte
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uc –
Autres appareils de mesure de Autres appareils de mesure de ddééflexionsflexions
CurviamCurviamèètretre
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uc –
Valeurs caractéristiques du paramètre déflexion
•Moyenne des déflexions maxi (dm)
•Écart-type des déflexions maxi (σ)
•Le seuil caractéristique à 97,5 % des déflexions maximales (dc)
•Correction en fct de la température des matériaux bitumineux
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uc –
DéflexionCorrection en fct de la température des matériaux bitumineux
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uc –
DéflexionCorrection en fct de la rigidité de la structure
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uc –
DéflexionCorrection en fct de la rigidité de la structure
D = E H3 / 12 (1- ν2)
- E : module de la couche traitée en MPa ;
- ν : coefficient de Poisson ;
- H : épaisseur de la couche traitée en m.
déflexion corrigée = 0,052 x E x H3 / (12 x (1-ν2)) + 0,6 x déflexion mesurée déflectographe 03 + 14
avec déflexion corrigée ≥ déflexion mesurée
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Classes de Déflexion
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Rayon de courbure
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Rayon de courbure
Le rayon de courbure est plus sensible que le paramètre déflexion aux variations :
•- de qualité des couches traitées (MLTH, GB), en particulier pour la partie supérieure des couches de base (MLTH) ;
- d’épaisseurs des assises traitées (MLTH, GB) ;
•- des conditions d’interface des couches ;
•- aux variations de températures des couches bitumineuses.
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uc –
Collage des couches et dCollage des couches et dééflexionflexion
0
10
20
30
40
50
60
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
DDééflexions D.03 (mm/100) flexions D.03 (mm/100) �� 88°° CC
100
1000
10000
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Rayons de courbure D.03 (m) Rayons de courbure D.03 (m) �� 88°° CC
Décollé550 g/m2
Collé400 g/m2
Collé900 g/m2
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uc –
Rayon de courbure
Mode d’acquisition
• de manière ponctuelle avec un inclinomètre (dérivée d’ordre 1) ;
• de manière continue par exploitation de l’enregistrement du bassin de déflexion du déflectographe (dérivée d’ordre 2), par un déflectographe équipé d’inclinomètres (dérivée d’ordre 1) ou par le curviamètre (intégration). ;
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Rayon de courbure
Valeurs caractéristiques pour le paramètre Rayon de courbure
- la valeur médiane du rayon ;
• le pourcentage de valeurs de rayons inférieures aux seuils définis par type de structure ;
• le seuil caractéristique à 20 % des rayons Rc
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Classes de Rayon de courbure
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Exemple de représentation sur schéma-itinéraire des déflexions et rayons de courbure au Curviamètre
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Autres appareils de mesure de Autres appareils de mesure de ddééflexionsflexionsFWDFWD
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uc –
Recueil des informations Recueil des informations àà caractcaractèère re continucontinu
ÉÉpaisseurs des couches par RADARpaisseurs des couches par RADAR
Antenne de 900 MHz
Roue codeuse
Antennes de 2 GHz
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uc –
SchSchééma itinma itinééraire raire éépaisseurs des couchespaisseurs des couches
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uc –
Mise en évidence du décollement entre couches par l’amplitude du signal
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uc –
Figure 1 - Exemple de reconnaissance au RADAR dans l e sens transversal, mise en évidence de l’absence d e couches d’assise près de la bande blanche qui explique l’af faissement en bord
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uc –
DDéécoupage de lcoupage de l’’itinitinééraire en zones raire en zones homoghomogèènes nes ––
Implantation de zones tImplantation de zones téémoinsmoins
Une zone homogUne zone homogèène fait rne fait rééfféérence rence àà des des donndonnéées de situations (agglomes de situations (aggloméération ration ou rase campagne), dou rase campagne), d’’historique historique (structure, trafic, date de r(structure, trafic, date de rééalisation) alisation) et de caractet de caractééristiques de la chaussristiques de la chausséée e identiques.identiques.
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uc –
DDéécoupage de lcoupage de l’’itinitinééraire en zones raire en zones homoghomogèènes nes ––
• Pré-découpage à partir : - des dégradations - des déflexions - des rayons de courbure
- Prise en compte des différentes classes
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uc –
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uc –
Implantation de zones tImplantation de zones téémoinsmoins
Les zones témoins doivent permettre de comprendre les origines des dégradations des zones homogènes
Elles sont implantées suite à une visite sur place et observation de l’environnement de la chaussée
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uc –
Investigations complInvestigations compléémentaires sur les mentaires sur les sections tsections téémoinsmoins
•• Mesures de rayons de courbureMesures de rayons de courbure
•• Mesures de dMesures de dééflexions sur fissures flexions sur fissures transversalestransversales
•• SondagesSondages
•• Carottages Carottages
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uc –
Investigations complInvestigations compléémentaires sur les mentaires sur les sections tsections téémoinsmoins
••SondagesSondages
••Importants :Importants :
•• pour les pour les éétudes en traverses tudes en traverses (d(déécaissements partiels ou total)caissements partiels ou total)
•• pour les pour les éélargissementslargissements
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uc –
Investigations complInvestigations compléémentaires sur les mentaires sur les sections tsections téémoinsmoins
••SondagesSondages
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uc –
Investigations complInvestigations compléémentaires sur les mentaires sur les sections tsections téémoinsmoins
••CarottagesCarottages
•• DDééterminer les caractterminer les caractééristiques gristiques géénnéérales rales des couches (des couches (éépaisseur, nature, interface, paisseur, nature, interface, performances mperformances méécaniques)caniques)
•• Observer lObserver l’’origine et la propagation des origine et la propagation des fissuresfissures
•• Expliquer les points singuliersExpliquer les points singuliers
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uc –
Qualification des matériaux prélevés par carottages
Classification de la qualité des interfaces Collée Bon accrochage, bonne liaison
Semi collée Liaison détruite au carottage (surface brillante de l’interface) Paroi lisse au niveau de la liaison
Décollée Paroi avec formation d’une cavité au niveau de la liaison et/ou érosion des bords des deux couches concernées
et/ou présence de pollution au niveau de l’interface
Classification des matériaux des sous couches
Qualité de la carotte
Saine Médiocre Fissurée Fragmentée Désagrégée
Lisse
Sain
Médiocre
Fissuré
Non rencontré Non rencontré
Qualité de la paroi
Granulats arrachés Non rencontré
Mauvais
Mauvais
Fragmenté
Désagrégé
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uc –
Essais sur les matériaux prélevés par carottages
Matériaux bitumineux
•Compacité, gradient
•Composition
•Analyse des caractéristiques du bitume
Matériaux traités aux liants hydrauliques
•Module et résistance en compression diamétrale
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Investigations complInvestigations compléémentaires sur les mentaires sur les sections tsections téémoinsmoins
••OvalisationOvalisation
•• permet :permet :
•• de vde véérifier si la structure fonctionne en rifier si la structure fonctionne en couches collcouches colléées ou des ou déécollcolléées lorsques lorsqu’’il y a il y a litige au carottagelitige au carottage ;;
•• de bien caler la modde bien caler la modéélisation de la lisation de la structure et de dstructure et de dééterminer les terminer les éélongations longations àà la base de la structure la base de la structure (donc son taux de travail)(donc son taux de travail)
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uc –
• LPC M38-2 : Relevé des dégradations des surfaces de chaussées
• LPC N°52 : Catalogue des dégradations des surfaces de chaussées
• LPC N°39 : Déformabilité de surface des chaussées
• LPC N°41 : Ovalisation – Exécution et exploitation des mesures
• LPC N°42 : Application d’un RADAR pulsé monostatique
• LPC N°43 : Exécution et exploitation des carottages de chaussées
Méthodes d’essais LPC
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uc –Recueil des donnRecueil des donnéées des d’’auscultationauscultation
44-- SynthSynthèèse des diffse des difféérentes donnrentes donnééeses
OrniérageTUS (mm)Rive gauche
Rive droite
Joint longitudinal
Fissures transversales
Fissures longitudinalesspécifique BdR
Fissures longitudinalesnon spécifique BdR
Autres fissures
Faïençagespécifique BdR
DEFLEXIONS (mm/100)
Bande de rive
Voie gauche
Voie droite
REPERAGE
STRUCTURE
Bande d'axe
Faïençagenon spécifique BdR
Réparationsen et hors rive
Revêtement
Pontée Grav 1 Grav 2
Grav 4 Grav 3
Voie gauche
Nombre de fissurestransversalespar 100 m
Voie droite
Dégradationdu revêtement
Echelle distance : 1 cm = 100 m
BB
PI
8 9 10
30
60
90
5 10 15 20
5 10 15 20
5
10
15
20
30
60
90
30
60
90
SEMI-RIGIDE (1991) = 20 cm GC 0/20 +20 cm GC 0/20 + 6 cm BB
Colmatage par pontage des FT+FL (réalisé depuis le relevé)
O.H. (buse)
joint de dilatation
5
6
21
17 10
12 10
16 13
9
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uc –
Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisationplanplan
Principes gPrincipes géénnééraux de la modraux de la modéélisation lisation au service du diagnosticau service du diagnostic
Analyse Analyse calculatoirecalculatoireLes diffLes difféérentes chaussrentes chaussééeses
•• souplessouples•• bitumineuses bitumineuses éépaissespaisses•• inversesinverses•• àà assises traitassises traitéées aux liants es aux liants
hydrauliqueshydrauliques•• mixtesmixtes
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uc –
Principes gPrincipes géénnééraux de la modraux de la modéélisation lisation au service du diagnosticau service du diagnostic
Expliciter le comportement des Expliciter le comportement des
sections tsections téémoinsmoins
1 1 -- vvéérifier la cohrifier la cohéérence des rence des
informations disponiblesinformations disponibles
2 2 -- intintéégrer ces grer ces informationsinformations dans dans une approche une approche calculatoirecalculatoire de la de la structure.structure.
90
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Analyse Analyse calculatoirecalculatoireApplication de la mApplication de la mééthode de calcul thode de calcul
des structures au cas ddes structures au cas d’’une chaussune chausséée e existanteexistante
Estimer par calcul inverse le module d’une ou plusieurs
couches, non mesurable ;
Vérifier le dimensionnement initial ;
Evaluer l’endommagement de chacune des couches de
la structure en fonction de l’historique de la chaussée ;
Valider un scénario d’endommagement pour
confirmation ou infirmation
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uc –
Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Pour chacune des structures de Pour chacune des structures de chausschaussééee
•• Pathologies des chaussPathologies des chausséées es ……•• DDéécoupage en zones homogcoupage en zones homogèènesnes•• DDééfinitions des sections tfinitions des sections téémoinsmoins•• ModModéélisation des sections tlisation des sections téémoinsmoins•• Calcul de lCalcul de l’’endommagementendommagement•• CohCohéérence entre le diagnostic et rence entre le diagnostic et
ll’’endommagement calculendommagement calculéé•• SynthSynthèèse du diagnosticse du diagnostic
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Exemple : Exemple : Cas des chaussCas des chausséées es bitumineuses bitumineuses éépaissespaisses
•• Pathologies des chaussPathologies des chausséées es ……•• fissuration due au vieillissementfissuration due au vieillissement ;;•• fissuration et fafissuration et faïïenenççage de fatigueage de fatigue (par le bas et/ou par le (par le bas et/ou par le
haut) ;haut) ;•• fissuration dfissuration d’’adaptation de la structureadaptation de la structure ;;•• autres fissuresautres fissures (fissures transversales) ;(fissures transversales) ;•• arrachements de surfacearrachements de surface ;;•• orniorniéérage par fluage des couches suprage par fluage des couches supéérieuresrieures ;;•• et pour les moins et pour les moins éépaisses ornipaisses orniééragerage àà grand rayon et grand rayon et
ddééformation en riveformation en rive
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• DDéécoupage en zones homogcoupage en zones homogèènesnes
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uc –
Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• DDééfinitions et essais sur les sections tfinitions et essais sur les sections téémoinsmoins
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• ModModéélisation des sections tlisation des sections téémoinsmoins•• DDéétermination du termination du module du solmodule du solmodule du solmodule du solmodule du solmodule du solmodule du solmodule du sol par calcul inverse par calcul inverse
àà partir de la dpartir de la dééflexion caractflexion caractééristique corrigristique corrigéée et e et des hypothdes hypothèèses suivantes :ses suivantes :•• MatMatéériaux bitumineuxriaux bitumineux EEii = = EErefref / 2/ 2•• GNTGNT ddéécoupage en couche de 0,1m coupage en couche de 0,1m
dd’é’épaisseurpaisseur•• EEjj = 2 x E = 2 x E jj--1 1 avecavec EEj j maxi maxi fctfct de la propretde la propretéé
et humiditet humiditéé•• LL’é’épaisseur de sol est de 6 m, il repose sur un paisseur de sol est de 6 m, il repose sur un
massif semimassif semi--infini indinfini indééformable formable
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• ModModéélisation des sections tlisation des sections téémoinsmoins•• DDéétermination du termination du module des couches module des couches module des couches module des couches module des couches module des couches module des couches module des couches
bitumineusesbitumineusesbitumineusesbitumineusesbitumineusesbitumineusesbitumineusesbitumineuses• Soit Soit Soit Soit àààà partir du rayon de courburepartir du rayon de courburepartir du rayon de courburepartir du rayon de courbure• Soit Soit Soit Soit àààà partir de la carotte reprpartir de la carotte reprpartir de la carotte reprpartir de la carotte repréééésentative de la sentative de la sentative de la sentative de la
section tsection tsection tsection téééémoinmoinmoinmoin
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• Calcul de lCalcul de l’’endommagement thendommagement thééoriqueorique•• àà partir de lpartir de l’’historique de la chausshistorique de la chausséée, en e, en
termes de dates et de natures des travaux, termes de dates et de natures des travaux, ainsi que du trafic supportainsi que du trafic supportéé par la chausspar la chausséée.e.
• cette approche calculatoire permet de confirmer un type de dégradation, ou d’en expliquer l’apparition précoce.
99
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• Calcul de lCalcul de l’’endommagement thendommagement thééorique (exemple)orique (exemple) Phase 2
Nature Epais. m
Interf. Module MPa
Epsi µdef
NE 106 adm 50%
BBM 0,036 Collé 5400 BBME 0,038 Collé 9000 BBSG 0,073 Décollé 5400 125.8 1.05 GB 2 0,126 Collé 9300 74.3 10.8 GNT3 0,05 Collé 600 GNT2 0,10 Collé 544 GNT1 0,10 Collé 272 Sol classe GTR D 6,00 Collé 136 302 16.0
Massif rigide Semi infini
10000
ne 106 matériaux bitumineux 2.21 ne 106 sol 2.76 Dommage BBSG/phase 2.10 Dommage BBSGcumulé 2.53 Dommage GB2/phase 0.20 Dommage GB2cumulé 0.51 Dommage Sol 0.17 Dommage Sol cumulé 0.27
100
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• CohCohéérence entre le diagnostic et rence entre le diagnostic et ll’’endommagement calculendommagement calculéé
F3, F4, F5F1, F2, F3Classe de fissuration / faïençage
> 1< 1Dommage
101
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
Cas des chaussCas des chausséées bitumineuses es bitumineuses éépaissespaisses
•• SynthSynthèèse du diagnosticse du diagnostic•• Origine des dOrigine des déégradationsgradations
•• ModModéélisation de la structure avant travauxlisation de la structure avant travaux
102
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
OrniOrniéérage des couches bitumineusesrage des couches bitumineuses
103
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DDéégradations des gradations des couches de surface couches de surface de type arrachementde type arrachement
104
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Diagnostic et modDiagnostic et modéélisationlisation
DDééfauts de conception et de rfauts de conception et de rééalisation alisation les plus frles plus frééquentsquents
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Conception des solutions de Conception des solutions de travaux de renforcementtravaux de renforcement
•• Objectif des travauxObjectif des travaux•• Cahier des charges dCahier des charges dééfini par le fini par le
gestionnairegestionnaire•• MMééthode de calcul des thode de calcul des
renforcementsrenforcements•• Cas des chaussCas des chausséées es ……•• VVéérification au gelrification au gel--ddéégel des gel des
renforcementsrenforcements•• Avantages et inconvAvantages et inconvéénients des nients des
diffdifféérentes solutionsrentes solutions
106
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• Objectif des travauxObjectif des travaux
•• RRééhabilitation ou remise en habilitation ou remise en éétat dtat d’’une une chausschaussééee
•• RRéétablir les caracttablir les caractééristiques de ristiques de surfacesurface
107
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
Cahier des charges dCahier des charges dééfini par le fini par le gestionnairegestionnaire
•• Trafic futurTrafic futur•• DurDuréée de calcul des travauxe de calcul des travaux•• Les qualitLes qualitéés ds d’’usage de surfaceusage de surface
Uni, Uni, macrotexturemacrotexture, bruit, couleur, bruit, couleur……•• Nature des matNature des matéériauxriaux
Bitumineux, hydrauliques, retraitBitumineux, hydrauliques, retraitéés en place ou en s en place ou en centralecentrale
•• Le profil transversal ; seuilsLe profil transversal ; seuils•• Gel Gel
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• MMééthode de calcul des thode de calcul des renforcementsrenforcements
Deux cas :Deux cas :•• Endommagement des couches Endommagement des couches
dimensionnantesdimensionnantes de lde l’’ancienne structure ancienne structure infinféérieur ou suprieur ou supéérieur rieur àà 11
Deux types de travaux :Deux types de travaux :•• Sans contrainte de seuils : rechargementSans contrainte de seuils : rechargement•• Avec contrainte de seuils : dAvec contrainte de seuils : déécaissement caissement
(partiel ou total)(partiel ou total)
109
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• MMééthode de calcul des thode de calcul des renforcementsrenforcements
•• Endommagement des couches Endommagement des couches dimensionnantesdimensionnantes de lde l’’A.C. infA.C. inféérieur rieur àà 11•• Application de la loi de Miner de cumul des Application de la loi de Miner de cumul des
dommages pour dimensionner le renforcementdommages pour dimensionner le renforcement
•• Endommagement des couches Endommagement des couches dimensionnantesdimensionnantes de lde l’’A.C. supA.C. supéérieur rieur àà 11•• Application de la mApplication de la mééthode de calcul des chaussthode de calcul des chausséées es
neuves, le support neuves, le support éétant reprtant repréésentsentéé par tout ou par tout ou partie de lpartie de l’’A.C.A.C.
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• MMééthode de calcul des renforcements thode de calcul des renforcements –– Types de travauxTypes de travauxCas des rechargementsCas des rechargements
Ancienne structure
Structure renforcée
Sollicitations dimensionnantes
Epaisseur ; module ; coef.
Poisson
Interface
Couche de surface H11 ; E11 ; ν11 Collée
Couche d’assise
ST12 inf
H12 ; E12 ; ν12
Collée ou semi-collée ou décollée
Couche de surface Couche de surface ST1 inf h1 ; E1 ; ν1 Collée ou semi-collée ou décollée
Assise traitée Assise traitée ST2 inf
h2 ; E2 ; ν2 Collée
Grave non traitée Grave non traitée
SZ3 sup. h3 ; E3 ; ν3
Collée
Sol support
Sol support
SZn sup. hn ; En ; νn
111
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• MMééthode de calcul des renforcements thode de calcul des renforcements –– Types de travauxTypes de travauxCas des dCas des déécaissements partiels dans un matcaissements partiels dans un matéériau riau
traittraitééAncienne structure
Structure renforcée avec décaissement partiel dans
l’assise traitée
Sollicitations dimensionnantes
Epaisseur ; module ; coef.
Poisson
Interface
Couche de surface H11 ; E11 ; ν11 Collée
Couche de surface
Couche d’assise
ST12 inf
H12 ; E12 ; ν12 Collée ou semi-collée ou décollée
Assise traitée
Assise traitée ST21 inf
h21 ; E2 ; ν2 Collée
Grave non traitée Grave non traitée
SZ3 sup.
h3 ; E3 ; ν3 Collée
Sol support
Sol support
SZn sup.
hn ; En ; νn
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uc –
Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• MMééthode de calcul des renforcements thode de calcul des renforcements –– Types de travauxTypes de travauxCas des dCas des déécaissements partiels dans un matcaissements partiels dans un matéériau riau
non traitnon traitééAncienne structure
Structure renforcée avec décaissement partiel dans la
grave non traitée
Sollicitations dimensionnantes
Epaisseur ; module ; coef.
Poisson
Interface
Couche de surface H11 ; E11 ; ν11 Collée
Couche de surface
Assise traitée Couche d’assise
ST12 inf
H12 ; E12 ; ν12
Collée Grave non traitée
Grave non traitée SZ31 sup. h31 ; E31 ; ν31 Collée
Sol support
Sol support
SZn sup.
hn ; En ; νn
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• MMééthode de calcul des renforcements thode de calcul des renforcements –– Types de travauxTypes de travauxCas du dCas du déécaissement totalcaissement total
Ancienne structure
Structure renforcée avec décaissement
total
Sollicitations dimensionnantes
Epaisseur ; module ; coef.
Poisson
Interface
Couche de surface H11 ; E11 ; ν11 Collée
Couche de surface
Assise traitée
Grave non traitée
Couche d’assise
ST12 inf
H12 ; E12 ; ν12
Collée
Sol support
Sol support
SZn sup.
hn ; En ; νn
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• MMééthode de calcul des renforcements thode de calcul des renforcements –– Types de travauxTypes de travaux
Cas des retraitements en placeCas des retraitements en place
SS’’apparentent aux dapparentent aux déécaissements partiel ou caissements partiel ou totaltotal
Voir : Guide technique Voir : Guide technique Retraitement en place Retraitement en place àà froid des anciennes froid des anciennes
chausschaussééeses
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Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• Choix des couches de surfaceChoix des couches de surface
Tableau 1 : Epaisseur totale équivalente des couche s de surface en fonction de la classe de trafic et du matériau de renforcement
T4 T3 et T2 T1 T0 TS et TEX
GB 4 cm 6 cm 8 cm 8 cm 8 cm
EME - 2,5 cm* 2,5 cm* 8 cm 8 cm
GH 6 cm 6 cm 8 cm 10 cm 14 cm
116
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uc –
Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• Cas des chaussCas des chausséées es ……
•• ParamParamèètres de dimensionnementtres de dimensionnement
•• DDééfinition des conditions dfinition des conditions d’’interfaceinterface•• ParamParamèètres des lois de fatigue des tres des lois de fatigue des
matmatéériauxriaux•• Prise en compte de la dispersion Prise en compte de la dispersion
des des éépaisseurs sur paisseurs sur εεzz
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uc –
Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• VVéérification au gelrification au gel--ddéégel des gel des renforcementsrenforcements
•• MMééthode GEL 1D (voir GT : thode GEL 1D (voir GT : CDSC)CDSC)
•• Prise en compte des conditions Prise en compte des conditions de drainage et dde drainage et d’’impermimpermééabilitabilitéépour qualifier le module du sol pour qualifier le module du sol ddéégelgeléé
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uc –
Conception des solutions de travaux de Conception des solutions de travaux de renforcementrenforcement
•• Avantages et inconvAvantages et inconvéénients des nients des diffdifféérentes solutionsrentes solutions•• Prise en compte des diffPrise en compte des difféérentes rentes
techniquestechniques•• (domaine d(domaine d’’emploi, fabrication emploi, fabrication
et mise en et mise en œœuvre, uvre, caractcaractééristiques Uni, ristiques Uni, adhadhéérencerence……))
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Dispositions constructivesDispositions constructives
Drainage du corps de chaussDrainage du corps de chaussééee……..ÉÉcrans de rives de chausscrans de rives de chausséée EDRCe EDRC
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Dispositions constructivesDispositions constructives
Carrefour giratoireCarrefour giratoire
ÉÉlargissementslargissements
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uc –
Ce guide technique est réalisé par ungroupe de travail constitué de
représentants du Réseau Scientifique et Technique et de l’Union des Syndicats
de l’Industrie Routière Française
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