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Dimensionnement structural des chaussées souples Logiciel – Chaussée 2 (Formati

Dimensionnement structural des chaussées souples Logiciel – Chaussée 2 (Formation – Février 2020) Direction générale du laboratoire des chaussées Direction des chaussées Secteur : Expertise en chaussées Québec T ransports Dimensionnement structural des chaussées souples Direction générale du laboratoire des chaussées Direction des chaussées Février 2020 1 https://www.transports.gouv.qc.ca/fr/entreprises-partenaires/entreprises- reseaux-routier/chaussees/Pages/logiciel-dimensionnement.aspx Dimensionnement structural des chaussées souples 2 Direction générale du laboratoire des chaussées (DGLC) • Denis St-Laurent, ing., M.Sc. (poste 24061) Denis.St-Laurent@transports.gouv.qc.ca • Julie Roby, ing., M.Sc. (poste 24065) Julie.Roby@transports.gouv.qc.ca • Jean-Pascal Cloutier, ing., M.Sc. (DMI) Jean-Pascal.Cloutier@transports.gouv.qc.ca Animateurs 3 • Être en mesure de faire toutes les étapes de la conception structurale et au gel d’une chaussée. • Maîtriser l’utilisation du logiciel « Chaussée 2 ». • Acquérir une meilleure compréhension des modèles et mécanismes reliés au gel des chaussées. Objectifs du cours 4 1 Conception des chaussées Mise en oeuvre • Tolérance (épaisseur) • Méthode de travail • Équipements • Contexte • Automne • Circulation Climat • Représentativité • Événements extrêmes • Évolution ! Techniques Équipements • Entretien • Préventif • Drainage Trafic • Nombre • Type • Évolution Sol support • Variabilité • Variations saisonnières • Niveau d’eau (saturation) Matériaux • Uniformité • Évolution RETRAIT THERMIQUE STRUCTURAL GEL Structural Gel Retrait thermique Modèle 5 • Meilleure prise en compte des effets du gel • Approche analytique • Basée sur la gélivité des sols • Les conditions hydriques Justificatif ! 6 Chaussée 2: Justification 7 Chaussée 2: Justification 0 1 2 3 4 5 0+000 1+000 2+000 3+000 4+000 5+000 6+000 7+000 8+000 9+000 Chaînage (contrat) IRI Mise en service Hiver 8 2 Chaussée 2: Justification 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Temps (années) Moyenne IRI Secteurs actifs au gel (38%) Secteurs non gélifs (62%) Seuil d'intervention mineure Secteur gélif Durée de vie : - 33% Avant travaux 9 • 8:30 - 10:00 Accueil des participants et plan du cours Survol du logiciel « Chaussée 2 » Méthode AASHTO 1993 Propriétés mécaniques des matériaux • 10:15 - 12:00 Propriétés mécaniques des matériaux (suite) Trafic et agressivité des véhicules Dimensionnement au gel Traitement du climat • 13:00 - 15:00 Modélisation thermique Potentiel de ségrégation Étapes de dimensionnement Exemple d’utilisation du logiciel Exercice avec le logiciel • 15:15 - 16:30 Exemple: conception sur sol gélif Exemple: conception sur sol saturé Exercice: renforcement bitumineux Exemple: milieu non homogène Contenu de la formation 10 3 4 Dimensionnement structural des chaussées souples Survol du logiciel 11 • Conception des structures de chaussées à revêtement en enrobé • Complément TOME II • Contexte Québécois • Chargement « légal » • Climat • Sols et matériaux • « construction » & « réfection » • Milieu « rural » & « urbain » Chaussée 2: Domaines d’application Stationnement Grue Tourbière Remblais léger Route en gravier 12 13 14 5 15 16 17 X 18 6 19 20 • Nom de l’utilisateur (pour rapport d’impression) • Répertoire de travail (facultatif) • Mode d’utilisation • Simple • Accès limité aux paramètres les plus importants • Approfondi • Déblocage des paramètres secondaires disponibles en arrière plan • Permet d’élargir les plages autorisées (minimum, maximum), etc. • Libérer les accès aux matériaux • Arrondir les épaisseurs calculées 21 Guide de l’utilisateur Disponible à la fin du document 22 7 Guide de l’utilisateur Disponible à la fin du document 23 8 Dimensionnement structural des chaussées souples L'essai AASHO et la méthode de dimensionnement de l'AASHTO 24 25 AASHO RT Ottawa, Illinois L’essai routier AASHO - vue d’un circuit Rigid Test tangent Test tangent Flexible 0,6 à 2 km R = 60 m 26 • Nombre structural requis (SN) • ECAS = Trafic cumulatif pendant la période de design • R = Fiabilité • S0 = Variabilité • PSI = Diminution de l'indice de viabilité pendant la période de design • MR = Module de résilience Méthode AASHTO: Nombre structural SN1 SN2 SN3 Enrobé bitumineux Fondation Sous-fondation Sol support D1 a1 D2 a2 m2 D3 a3 m3 27 9 • Le nombre structural (SN) au-dessus de chaque couche doit être suffisant pour supporter le trafic sans déformation excessive durant toute la période de conception. • La conception finale correspond à un assemblage de couches de matériaux d'épaisseurs définie qui résultent ainsi en un % de chances de conserver la chaussée en état à la fin de la période de conception pour le trafic anticipé. Calcul structural 28 Niveau de confiance ou fiabilité « R » R représente les chances que la chaussée présente un niveau de qualité supérieur ou égal à celui visé à la fin de la période de conception Marge d’erreur Niveau de service PSIi PSIf âge (log ECAS) Fiabilité 50% W18 moyen et écart type So ZR·So Fiabilité R (%) Courbe de dimensionnement 29 • Intègre la dispersion de toutes les données • Propriétés des matériaux • Épaisseur • Niveaux de qualité • Trafic • Drainage des couches • Caractéristiques du sol • Précision du modèle • La valeur utilisée pour fins de conception dans le modèle AASHTO est de 0,45 Variabilité So 30 Objectifs de design 31 10 Niveau de Service (IRI vs PSI) - PSI 0 1 2 3 4 5 6 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 PSI IRI (m/km) ∆PSI = 1,75 à 2,00 PSI = 1,75 Corrélation de Sayers, Gillepsie et Queiroz (1986) • IRI = 5,5 LN(5,0/PSI) • PSI = 5 e -0.18 IRI État à la réception des travaux Seuils de déficience majeurs • PSI (Chaussée 2) • IRI (système gestion des chaussées Autoroutes Nationales PSI = 2,00 Régionales Collectrices 32 Objectifs de design 33 Courbe de performance Exemple de RP avec stabilisation 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Années IRI 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Régionale Performance Nationale Autoroute 34 35 11 • Nombre structural requis (SN) • ECAS = Trafic cumulatif pendant la période de design • R = Fiabilité • S0 = Variabilité • PSI = Diminution de l'indice de viabilité pendant la période de design • MR = Module de résilience Méthode AASHTO: Nombre structural SN1 SN2 SN3 Enrobé bitumineux Fondation Sous-fondation Sol support D1 a1 D2 a2 m2 D3 a3 m3 36 • SN1 = a1·D1 • SN2 = a1·D1 + a2·m2·D2 • SN3 = a1·D1 + a2·m2·D2 + a3·m3·D3 • ai = Coefficient structural = f (Module Mr) • Di = Épaisseur de la couche • mi = Coefficient de drainage Méthode AASHTO SN1 SN2 SN3 Enrobé bitumineux Fondation Sous-fondation Sol support D1 a1 D2 a2 m2 D3 a3 m3 37 Exemple R = 85% (route Nationale) ÉCAS total = 1,5 millions Mr infra = 21 MPa (3000 psi) PSI = 2,0 ai Mri (psi) 0,43 0,12 0,08 26 000 11 000 3 000 SN1 SN2 SN3 Enrobé bitumineux Fondation Sous-fondation Sol support D1 a1 D2 a2 m2 D3 a3 m3 38 Exemple W18 = 1,5·106 , R = 85 % , So = 0,45, Mr = 26 000 psi, PSI = 2 SNrequis= 2,15 Abaque de dimensionnement pour une chaussée souple (couche 1) + 2,32*log10Mr - 8,07 PSI 4.2-1.5 log10 log10W18 = Zr*So+9,36*log10(SN+1) - 0,20 + 0,40 + (SN-1)5,19 1094 39 12 • SN1 requis = 2,15 = 0,43·D1 ==> D1 = 2,15/0,43 = 5,0 po Exemple SN1 SN2 SN3 Enrobé bitumineux Fondation Sous-fondation Sol support D1 a1 D2 a2 m2 D3 a3 m3 ai Ei 0,43 0,12 0,08 26 000 11 000 m=0,8 40 Exemple W18 = 1,5·106 , R = 85 % , So = 0,45, Mr = 11 000 psi, PSI = 2 SNrequis= 3,01 Abaque de dimensionnement pour une chaussée souple (couche 2) + 2,32*log10Mr - 8,07 PSI 4.2-1.5 log10 log10W18 = Zr*So+9,36*log10(SN+1) - 0,20 + 0,40 + (SN-1)5,19 1094 41 • SN1 requis = 2,15 = 0,43·D1 ==> D1 = 2,15/0,43 = 5,0 po • SN2 requis = 3,01 ==>D2 = 3,01- 2,15 = 9 po 0,12 * 0,8 • SN3 requis = 4,72 ==>D3 = 4,72 – 3,01 = 27po 0,08 * 0,8 Exemple SN1 SN2 SN3 Enrobé bitumineux fondation Sous-fondation Sol support D1 a1 D2 a2 m2 D3 a3 m3 ai Ei 0,43 0,12 0,08 26 000 11 000 m=0,8 42 STRUCTURE DE CHAUSSÉE FINALE • Enrobé: 5 pouces (130 mm) • Fondation: 9 pouces (230 mm) • Sous-fondation: 1250 - 230 - 130 = 890 mm (900 mm) • Épaisseur structurale = 41 pouces (1040 mm) • Épaisseur de protection partielle = 1250 mm Exemple SN1 SN2 SN3 Enrobé bitumineux fondation Sous-fondation Sol support D1 a1 D2 a2 m2 D3 a3 m3 43 13 44 14 Dimensionnement structural des chaussées souples Propriétés mécanique de matériaux de chaussées 45 Matériaux de chaussées 46 • Types de matériaux • Propriétés des matériaux (rappel) • Déformations et lois de comportement • Méthodes de mesure • Variations saisonnières • Points importants • Démonstration à l’aide du logiciel Plan 47 Déformation des matériaux l l l = Déformation l  = Module uploads/Management/ notes-cours-chaussee-pdf.pdf