EXPÉRIMENTATION DU CONCEPT DE
STRUCTURE INVERSE POUR LE
RENFORCEMENT DE CHAUSSÉES
SOUMISES AUX CHARGES D’AUTOBUS
URBAINS Congrès INFRA
Hôtel Hilton Québec
9 novembre 2011
2 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
• Renforcer de façon optimisée les chaussées
soumises aux charges d’autobus urbains
• S’attaquer aux causes des problèmes
rencontrés et non à leurs effets
• Utiliser le plus possible les matériaux
recyclés disponibles localement
• Viser un meilleur rapport bénéfices/coûts
Objectifs du projet
3 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
• Charges : - conception : 8 165 kg (1.0 ECAS)
- légale : 10 000 kg (2.2 ECAS)
- autobus standard : 11 670 kg (4.2 ECAS)
- autobus articulé : 12 120 kg (4.9 ECAS)
• Gel et dégel : - portance réduite au dégel
- contrôle inexistant au dégel
• Particularités : - trottoirs et bordures (rehaussement impossible)
- services d’utilités publiques à conserver (750 mm de profondeur)
Sollicitations et contraintes de conception
4 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Modes d’endommagement des chaussées
Déformation permanente
Fissuration par
fatigue
5 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Réseau des circuits d’autobus sur l’ensemble du territoire
•109 parcours d’autobus
• 857 km de réseau
• 42 km de voies réservés
• 4 614 arrêts
6 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Ordre de grandeur des CA moyens des autobus selon les modèles
0,00,20,40,60,81,01,21,41,61,82,02,22,42,62,83,03,23,43,63,84,04,24,44,64,85,05,25,45,65,86,06,26,4
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Vide - Poids nominal
Évaluation de l’agressivité de différents types d’autobus
7 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Répartition des véhicules lourds sur le réseau artériel
8 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Comparaison de différentes approches de conception
9 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Renforcement de chaussée flexible à l’aide d’une structure inverse
10 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Composition du matériau granulaire de la grave rave ciment
11 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Endom
magem
ent re
latif (%
) E
ndom
magem
ent re
latif (%
)
0
5
10
15
20
25
janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec.
ESSIEU ARRIÈRE
ESSIEU AVANT
0
5
10
15
20
25
janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec.
ARTÈRE PRINCIPALE
TRAFIC D'AUTOBUS: 250 A/j
VITESSE DES AUTOBUS: 50 km/h
(mm) (mm)
1) EB-10S 40
2) EB-20 70
Revêtement: 110
3) MG 450
4) ST 450
Épaisseur Totale: 1010
5) SS1 790
6) SS2 -------
ENDOMMAGEMENT RELATIF
Fatigue: 100%
Déformation: 20%
DURÉE DE VIE: 5 ans
Endommagement relatif d’une chaussée flexible
FATIGUE
DÉFORMATION
12 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
DÉFORMATION
0
5
10
15
20
25
janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec.
En
do
mm
ag
em
en
t re
lati
f (%
)
FATIGUE
0
5
10
15
20
25
janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. dec.
ESSIEU ARRIÈRE
ESSIEU AVANT
Endom
magem
ent re
latif (%
) E
ndom
magem
ent re
latif (%
)
ARTÈRE PRINCIPALE
TRAFIC D'AUTOBUS: 250 A/j
VITESSE DES AUTOBUS: 50 km/h
(mm) (mm)
1) EB-10S 40
2) GBR 70
3) MAF 100
4) GCR 100
Renforcement: 310
5) MG 250
6) ST 450
Épaisseur Totale: 1010
7) SS1 790
8) SS2 -------
ENDOMMAGEMENT RELATIF
Fatigue: 100%
Déformation: 10%
DURÉE DE VIE: 26 ans
Endommagement relatif d’une chaussée inverse
13 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
janvier février mars avril mai juin juillet août sept. octobre nov. déc.
t /
Rf
ESSIEU ARRIÈRE
ESSIEU AVANT
SEUIL D'ENDOMMAGEMENT
PAR FATIGUE
Prédiction de l’endommagement de la couche de grave ciment
14 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Site d’expérimentation et type de matériaux antifissuration
15 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Coupes transversales des planches d’essais
16 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Pré-planche d’essai Caractérisation de la grave ciment
17 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Mise en place du mélange de grave ciment
18 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Mise en place des couches antifissuration
19 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Description
Résistance en
compression
(MPa)
Résistance en flexion
(MPa)
Modélisation 6,75 2,15
Laboratoire 11,19 1,70
Chantier 10,35 1,78
Résistances en compression et en flexion de la grave ciment
20 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Bassins de déflexion du FWD avant les travaux
21 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Bassins de déflexion du FWD après les travaux
22 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Bassins de déflexion du FWD après les travaux (agrandit)
23 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Vieillissement accéléré et suivi des performances
24 VILLE DE QUÉBEC EXPÉRIMENTATION DE CHAUSSÉES À STRUCTURE INVERSE
Les avantages des chaussées à structure inverse
Les chaussées à structure inverse permettent d’entrevoir :
• Des excavations peu profondes (500 à 600 mm)
• L’utilisation de grave ciment à faible teneur en ciment (5 %)
• Le recyclage de matériaux disponibles localement
• Des réhabilitations futures limitées à la surface
• Une très grande durabilité (4 cycles de 25 ans)
• Un bon rapport-bénéfices/coûts