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Titlul proiectului: „Racordarea programelor de studii doctorale la studiile doc

Titlul proiectului: „Racordarea programelor de studii doctorale la studiile doctorale europene” POSDRU/6/1.5/S/13; ID proiect 6998 UNIVERSITE „POLITEHNICA” D FACULTE THESE DE DOCTORAT CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES Directeurs de thèse Professeur Ion COSTESCU Professeur Emmanuel ANTCZAK Professeur Florin BREABĂN „Racordarea programelor de studii doctorale la studiile doctorale europene” POSDRU/6/1.5/S/13; ID proiect 6998 POLITEHNICA” DE TIMIŞOARA FACULTE DE GENIE CIVIL THESE DE DOCTORAT (résumé) CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES Doctorant Ion COSTESCU Ingénieur Paul Teodor MARC Emmanuel ANTCZAK 2011 „Racordarea programelor de studii doctorale la studiile doctorale europene” TIMIŞOARA CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES CONCEPTION ET REALISATION DE STRUCTURES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES ROUTIERES A HAUTES PERFORMANCES Paul Teodor MARC 2 Table de matières 1. GENERALITES ............................................................................................................................................ 6 1.1. Généralités ................................................................................................................................................... 6 1.2. Politique de transport en Roumanie ............................................................................................................. 6 1.3. L’état des routes d’intérêt national, départemental et local ........................................................................ 6 1.4. Intégration de l’infrastructure roumaine dans les réseaux européens de transport ...................................... 7 1.4.1. Géostratégie du développement des voies de transport en Roumanie ...................................................... 7 1.4.2. Principes de développement du réseau national de transport ................................................................... 7 1.4.3. Stratégie de développement et d’entretien des infrastructures de transport ............................................. 8 1.5. Objectifs de la thèse ..................................................................................................................................... 8 2. PARTICULARITES CONCERNANT L’ETUDE DES CHAUSSEES ROUTIERES FLEXIBLES ET SEMIRIGIDES ................................................................................................................................................ 10 2.1. Structures routières .................................................................................................................................... 10 2.2. Classification des chaussées routières ...................................................................................................... 10 2.3. Composition des chaussées routières souples et mixtes ........................................................................... 12 2.4. Dimensionnement des structures routières ................................................................................................ 12 2.4.1. Approche empirique ............................................................................................................................... 12 2.4.2. Approche théorique ................................................................................................................................ 12 2.4.3. Méthodes pratiques de dimensionnement ............................................................................................... 13 2.4.4. Modèles de la mécanique des chaussées routières ................................................................................. 13 2.4.4.1. Le modèle de Boussinesq ..................................................................................................................... 13 2.4.4.2. Les modèles Bicouche ......................................................................................................................... 13 2.4.4.3. Le modèle de Hogg .............................................................................................................................. 14 2.4.4.4. Le modèle de Westergaard .................................................................................................................. 14 2.4.4.5. Les modèles Multicouche (Burmister) ................................................................................................. 14 2.5. Matériaux bitumineux – éléments essentiels dans la composition des chaussées routières souples ......... 15 2.5.1. Le module complexe .............................................................................................................................. 15 2.5.1.1. Le rôle de la température et de la fréquence ....................................................................................... 16 2.5.2. Essai à la fatigue ..................................................................................................................................... 16 2.6. Le rôle des changements climatiques sur le dimensionnement des chaussées .......................................... 17 2.6.1. Etude des variations de température dans la chaussée routière, analyse thermique ............................... 17 2.6.2. Comportement des structures bitumineuses. Variation du module selon la température ....................... 18 2.7. Application des modèles de calcul étudiés concernant le fonctionnement mécanique des chaussées routières ............................................................................................................................................................ 18 2.8. Conclusions ............................................................................................................................................... 19 3. ETUDE DES PROPRIETES THERMO-PHYSIQUES. METHODES ET MOYENS DE DETERMINATION. ETUDE EXPERIMENTALE ....................................................................................... 21 3.1. Etude bibliographique concernant les propriétés thermo-physiques ......................................................... 21 Table de matières 3 3.1.1. Grandeurs thermo-physique équivalentes............................................................................................... 21 3.1.1.1. Chaleur spécifique équivalente ........................................................................................................... 21 3.1.1.2. Conductivité thermique équivalente .................................................................................................... 22 3.2. Mesurage des paramètres thermo-physiques ............................................................................................. 22 3.2.1. Méthode de mesurage a deux fils. Principe de la méthode ..................................................................... 22 3.3. Eléments fondamentaux de la radiation thermique. Nature du phénomène .............................................. 23 3.4. Fonction de transfert thermique : transmission de chaleur par conduction ............................................... 23 3.4.1. Relations de base. Loi de Fourier ........................................................................................................... 23 3.4.1.1. Equation de chaleur ............................................................................................................................ 24 3.4.1.2. Cas unidirectionnel ............................................................................................................................. 24 3.4.1.3. Généralisation d’une structure multicouche ....................................................................................... 25 3.4.2. Impédance thermique. Définition ........................................................................................................... 25 3.4.2.1. Calcul de l’impédance thermique ........................................................................................................ 25 3.5. Analyse générale du système en vue de déterminer les propriétés thermo-physiques .............................. 26 3.5.1. Capteur ................................................................................................................................................... 26 3.5.2. Resistance de contact .............................................................................................................................. 26 3.5.3. Le matériau dans la condition limite de semi-infini ............................................................................... 27 3.5.4. Impédance globale du système capteur – contact – matériau ................................................................. 27 3.5.5. Traitement du signal ............................................................................................................................... 27 3.6. Lois de la radiation thermique ................................................................................................................... 28 3.6.1. Loi de Planck .......................................................................................................................................... 28 3.6.2. Loi de Wien ............................................................................................................................................ 28 3.6.3. Loi de Stefan – Boltzmann .................................................................................................................... 29 3.7. Equipements utilisés pour mesurer les paramètres thermo-physiques ...................................................... 29 3.7.1. Capteur de température ........................................................................................................................... 29 3.7.2. Capteur de flux ....................................................................................................................................... 29 3.7.3. Calibration des fluxmètres et influence des conditions expérimentales ................................................. 30 3.8. Etude pratique des propriétés thermo-physique sur les enrobés bitumineux utilisés en France ................ 31 3.8.1. Caractéristiques des matériaux ............................................................................................................... 31 3.8.1.1. Granulats ............................................................................................................................................. 31 3.8.1.2. Filler .................................................................................................................................................... 31 3.8.1.3. Cendres volantes ................................................................................................................................. 31 3.8.1.4. Bitume .................................................................................................................................................. 32 3.8.2. Caractéristiques mécaniques des enrobés en France .............................................................................. 32 3.9. Mesurages au banc de conduction ............................................................................................................. 32 3.9.1. Dispositif expérimental .......................................................................................................................... 33 3.9.2. Détermination de la conductivité thermique........................................................................................... 33 3.9.2. Détermination de la chaleur spécifique .................................................................................................. 34 Table de matières 4 3.9.3. Détermination de l’effusivité thermique et de la diffusivité thermique .................................................. 35 3.9.4. Détermination de l’émissivité ................................................................................................................. 35 3.10. Résultats expérimentaux obtenus sur les enrobes bitumineux de France ................................................ 35 3.11. Etude de cas. Modélisation de la distribution de température des enrobés bitumineux à l’aide des propriétés thermo-physiques pour les applications de laboratoire ................................................................... 36 3.11.1. Programme expérimental ...................................................................................................................... 36 3.11.2. Equations de génération........................................................................................................................ 37 3.11.3. Résultats et interprétation ..................................................................................................................... 37 3.12. Conclusions ............................................................................................................................................. 38 4. CONCEPTION ET REALISATION D’ENROBES BITUMINEUX, PAR L’ETUDE ET L’UTILISATION DE MATERIAUX COMPOSITES ................................................................................... 40 4.1. Etude des caractéristiques des matériaux routiers composites .................................................................. 40 4.1.1. Utilisation des cendres volantes dans les couches bitumineuses ............................................................ 40 4.2. Caractéristiques des matériaux utilisés à la réalisation des échantillons d’enrobé bitumineux ................. 41 4.2.1. Granulats................................................................................................................................................. 41 4.2.2. Filler ...................................................................................................................................................... 41 4.2.3. Liants pouzzolaniques. Cendres volantes .............................................................................................. 41 4.2.4. Bitume ................................................................................................................................................... 42 4.3. Détermination des dosages d’enrobé bitumineux en remplaçant totalement ou partiellement le filler par la cendre volante ............................................................................................................................................... 42 4.4. Réalisation des éprouvettes en vue de déterminer les propriétés thermo-physiques et physico-mécaniques43 4.4.1. Préparation des éprouvettes cylindriques en laboratoire ........................................................................ 43 4.4.2. Préparation des plaquettes ...................................................................................................................... 44 4.4.3. Résultats concernant les propriétés thermo-physiques sur les dosages réalisés en Roumanie ............... 44 4.5. Etudes expérimentales concernant les propriétés physico-mécaniques pour les dosages d’enrobé bitumineux avec cendres volantes .................................................................................................................... 46 4.6. Rigidité des enrobés bitumineux réalisés .................................................................................................. 51 4.6.1. Méthode de détermination du module de rigidité en laboratoire ............................................................ 51 4.6.2. Mesurage de la rigidité ........................................................................................................................... 51 4.6.3. Résultats expérimentaux de laboratoire sur le module de rigidité .......................................................... 51 4.7. Etude des effets du fluage pour les enrobes bitumineux ........................................................................... 52 4.7.1. Facteurs qui influencent les déformations permanentes des enrobés bitumineux .................................. 53 4.7.2. Type d’essai de laboratoire appliqué pour caractériser les enrobés bitumineux concernant les déformations permanentes ................................................................................................................................ 53 4.7.3. Etude en laboratoire du fluage des enrobés bitumineux réalisés par l’essai de compression cyclique .. 54 4.7.3.1. Influence de la température sur le comportement aux déformations permanentes des couches bitumineuses .................................................................................................................................................... 54 4.7.4. Essai à l’orniérage ................................................................................................................................. 55 4.8. Essai de fatigue ......................................................................................................................................... 56 4.9. Conclusions finales concernant l’utilisation de la cendre volante dans les mixtures ............................... 56 5. MODELISATION DE CHAUSSEES REALISEES A BASE DES ETUDES REALISEES ..................... 61 Table de matières 5 5.1. Type et composition des chaussées routières étudiées .............................................................................. 61 5.2. Etudes théoriques concernant le comportement en exploitation des chaussées réalisées .......................... 62 5.2.1. Principes et hypothèses appliquées dans la modélisation mathématique ............................................... 62 5.2.2. Facteurs d’influence considérés dans la modélisation ............................................................................ 63 6. CONCLUSIONS FINALES ........................................................................................................................ 65 6.2. Contributions personnelles de l’auteur et directions pour les recherches futures ...................................... 66 BIBLIOGRAFIE ............................................................................................................................................. 69 6 1. GENERALITES 1.1. Généralités Le système de transport routier constitue dans notre pays, comme sur le plan international, le principal mode de transport qui supporte 80 % de tous les déplacements de marchandises et plus de 60 % du total des voyageurs. Dans ce contexte, il se prouve obligatoire que les routes assurent les conditions adéquates de déplacement du point de vue de la sécurité routière, du confort et, pas dernièrement, de l’efficacité des transports. 1.2. Politique de transport en Roumanie Le réseau routier est déficitaire en Roumanie, du point de vue de la densité et en ce qui concerne son état technique, situation avec un impact majeur sur les transports routiers, les conditions réelles de circulation menant à des pertes considérables qui se reflètent au niveau des agents économiques et aussi à celui des utilisateurs individuels. On peut remarquer les efforts particuliers du gouvernement roumain dans la direction de promouvoir d’amples programmes de développement du réseau routier (construction d’autoroutes, contournements des agglomérations urbaines), de modernisation des routes en pierre et en terre, et aussi de réhabilitation des routes a revêtement moderne. On peut y ajouter l’activité de maintenance des chaussées, qui mobilise d’importantes ressources matérielles, financières et humaines, étant bien connu le fait qu’une chaussée doit être entretenue dès son premier jour d’exploitation. 1.3. L’état des routes d’intérêt national, départemental et local La Résolution du Gouvernement Roumain no. 540/2000 a agrée une nouvelle classification des routes publiques en Roumanie. Après l’année 2000, selon certains intérêts politiques, on a modifié le réseau des routes publiques de Roumanie, qui a maintenant, uploads/Ingenierie_Lourd/ conception-et-ralisation-de-structures-routires-hautes-performances.pdf