LES STRUCTURES DE LES STRUCTURES DE CHAUSSÉES FLEXIBLES CHAUSSÉES FLEXIBLES FORTEMENT SOLLICITÉES FORTEMENT SOLLICITÉES Colloque Bitume Québec Colloque Bitume Québec - - Mont Ste Mont Ste - - Anne Anne 23 mars 2006 23 mars 2006 Yvan Yvan Paquin Paquin , , ing ing . . Directeur Technique Adjoint Directeur Technique Adjoint
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LES STRUCTURES DE CHAUSSÉES FLEXIBLES FORTEMENT SOLLICITÉES · 2015. 6. 25. · CHAUSSÉES FLEXIBLES FORTEMENT SOLLICITÉES Colloque Bitume Québec - Mont Ste-Anne 23 mars 2006
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LES STRUCTURES DE LES STRUCTURES DE CHAUSSÉES FLEXIBLES CHAUSSÉES FLEXIBLES
FORTEMENT SOLLICITÉESFORTEMENT SOLLICITÉES
Colloque Bitume Québec Colloque Bitume Québec -- Mont SteMont Ste--AnneAnne23 mars 200623 mars 2006
Contenu de la présentationContenu de la présentation
Enrobé = flexibleEnrobé = flexibleParamètres à considérerParamètres à considérerSecteur industrielSecteur industrielVoies d’autobus et intersectionsVoies d’autobus et intersectionsAutoroutesAutoroutesConclusionConclusion
Enrobé = flexibleEnrobé = flexible
Flexibilité : capacité à se déformer sans se Flexibilité : capacité à se déformer sans se cassercasser
Flexibilité : caractère qui permet de choisir Flexibilité : caractère qui permet de choisir plusieurs possibilitésplusieurs possibilités
Enrobé = flexibleEnrobé = flexible
Flexibilité pour le concepteurFlexibilité pour le concepteur–– Matériau à 2 composantes principalesMatériau à 2 composantes principales
Proportions, discontinuité ...Proportions, discontinuité ...–– Caractéristiques intrinsèques et de fabricationCaractéristiques intrinsèques et de fabrication
–– Teneur en liantTeneur en liant–– PropriétésPropriétés
Grade PG, Grade PG, cohésivitécohésivité ... ...
Enrobé = flexibleEnrobé = flexible
Flexibilité pour le concepteurFlexibilité pour le concepteur–– En considérant les paramètres les plus critiques, on En considérant les paramètres les plus critiques, on
peut déterminer la meilleure combinaison de peut déterminer la meilleure combinaison de formulations et d’épaisseurs pour bien répondre à formulations et d’épaisseurs pour bien répondre à tous les types de chaussées …tous les types de chaussées …
… incluant les chaussées les plus fortement … incluant les chaussées les plus fortement sollicitées ! sollicitées !
Secteur industrielSecteur industrielVoies d’autobus et intersectionsVoies d’autobus et intersectionsAutoroutes dans les secteurs destinés au béton selon Autoroutes dans les secteurs destinés au béton selon l’orientation du MTQ l’orientation du MTQ
Paramètres à considérerParamètres à considérer
1 = très préoccupant … 4 = peu préoccupant1 = très préoccupant … 4 = peu préoccupantParamètre Secteur Autobus Autoroute Autoroute
Dimensionnement cas par cas car les types de Dimensionnement cas par cas car les types de charges sont très variablescharges sont très variables–– Configuration (roue simple, largeur de l’essieu…)Configuration (roue simple, largeur de l’essieu…)–– Pression au sol <> pression d’un essieu 8,16 TPression au sol <> pression d’un essieu 8,16 T–– Roue rigide (chariot élévateur …)Roue rigide (chariot élévateur …)–– Charges lentes qui affectent le module des matériauxCharges lentes qui affectent le module des matériaux
Poinçonnement à considérer (enrobé Poinçonnement à considérer (enrobé percolépercolé …) …)
Secteur industrielSecteur industriel
Recommandations sommairesRecommandations sommaires–– Matériaux de surface de très forte cohésion avec Matériaux de surface de très forte cohésion avec
des grades PG adaptés aux sollicitations des grades PG adaptés aux sollicitations d’orniérage (PG 76… PG 82…)d’orniérage (PG 76… PG 82…)
–– Surface très fermée pour limiter l’arrachement Surface très fermée pour limiter l’arrachement par torsionpar torsion
Voies d’autobus et intersectionsVoies d’autobus et intersections
AutobusAutobus–– CAM agressifCAM agressif
entre 2,5 (GMC) et 3,7 (entre 2,5 (GMC) et 3,7 (NovabusNovabus))10,1 T à 12,2 T10,1 T à 12,2 Tplein = 65 personnes = 68 kg moyen (150 plein = 65 personnes = 68 kg moyen (150 lbslbs) = 4,5 T) = 4,5 T6 roues / 2 essieux6 roues / 2 essieuxtrafic canalisétrafic canaliséCAM de 0,6 à 1,0 lorsque videCAM de 0,6 à 1,0 lorsque vide
–– Calcul structural adapté à la circulation d’autobusCalcul structural adapté à la circulation d’autobusDonnées de circulation faciles à obtenirDonnées de circulation faciles à obtenir
Voies d’autobus et intersectionsVoies d’autobus et intersections
Avant Après Avant Après
Voies d’autobus et intersectionsVoies d’autobus et intersections
Recommandations sommairesRecommandations sommaires–– Matériaux de surface de très forte cohésion avec Matériaux de surface de très forte cohésion avec
des grades PG adaptés aux sollicitations des grades PG adaptés aux sollicitations d’orniérage (PG 76… PG 82…)d’orniérage (PG 76… PG 82…)
–– Mélange dense avec couche de surface au Mélange dense avec couche de surface au maximum de l’épaisseur préconisée pour résister maximum de l’épaisseur préconisée pour résister au cisaillementau cisaillement
AutoroutesAutoroutes
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ–– On associe couramment DJMA élevé avec les On associe couramment DJMA élevé avec les
chaussées en béton.chaussées en béton.–– Pourquoi une chaussée flexible ne pourrait pas Pourquoi une chaussée flexible ne pourrait pas
convenir en zone urbaine avec trafic élevé ?convenir en zone urbaine avec trafic élevé ?Orniérage ?Orniérage ?Trafic trop intense ?Trafic trop intense ?
AutoroutesAutoroutes
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ
complètement différent pour l’orniérage, le liant complètement différent pour l’orniérage, le liant habituel ne suffit plushabituel ne suffit plus
–– Les grades PG sont habituellement déterminés par Les grades PG sont habituellement déterminés par les zones climatiques et un volume de trafic sous les zones climatiques et un volume de trafic sous circulation relativement fluide. circulation relativement fluide.
AutoroutesAutoroutes
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ
Orniérage ?Orniérage ?
–– Prévoir des zones de transition Prévoir des zones de transition avec améliorations des avec améliorations des propriétés des liants selon la propriétés des liants selon la vitesse du trafic (zone 1)vitesse du trafic (zone 1)
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ
Trafic trop intense ?Trafic trop intense ?
–– Conception adéquate avec des épaisseurs Conception adéquate avec des épaisseurs conséquentes peut répondre adéquatementconséquentes peut répondre adéquatement
–– Zone urbaines = beaucoup de voitures = faible % PL Zone urbaines = beaucoup de voitures = faible % PL et meilleure répartition des PL dans les voieset meilleure répartition des PL dans les voies
(2x3 voies et plus)(2x3 voies et plus)–– Voie à dimensionner n’est pas aussi sollicitée qu’on Voie à dimensionner n’est pas aussi sollicitée qu’on
pourrait le croirepourrait le croire
AutoroutesAutoroutes
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ–– 16 cas comparés Enrobés 16 cas comparés Enrobés vs vs BétonBéton
Local Local Transit Transit(urbain) (urbain) (rural) (rural)
2x2 voies20 000 5% PL CAM=1
20 000 10% PL CAM=1
20 000 10% PL
CAM=3,2
20 000 25% PL
CAM=3,2
2x2 voies40 000 5% PL CAM=1
40 000 10% PL CAM=1
40 000 10% PL
CAM=3,2
40 000 25% PL
CAM=3,2
2x3 voies50 000 5% PL CAM=1
50 000 10% PL CAM=1
50 000 10% PL
CAM=3,2
50 000 25% PL
CAM=3,2
2x3 voies90 000 5% PL CAM=1
90 000 10% PL CAM=1
90 000 10% PL
CAM=3,2
90 000 25% PL
CAM=3,2
1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12
13 14 15 16
AutoroutesAutoroutes
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ–– 16 cas comparés Enrobés 16 cas comparés Enrobés vs vs BétonBéton
Cas 16 Cas 16 -- Autoroute Autoroute ruralerurale avec DJMA de 90 000avec DJMA de 90 000–– 2 x 3 voies2 x 3 voies–– 25% PL25% PL–– CAM de 3,2CAM de 3,2
78% pleine charge / 22% vide ?78% pleine charge / 22% vide ?–– 2% d’accroissement annuel du DJMA2% d’accroissement annuel du DJMA–– Design de 20 ans avec R=95%Design de 20 ans avec R=95%–– Sol de type argileux «Sol de type argileux « CLCL »»–– Protection au gel de 1079mmProtection au gel de 1079mm
Hypothèses Hypothèses principalesprincipales
AutoroutesAutoroutes
DJMA de 90 000 en 2006 sur une autoroute DJMA de 90 000 en 2006 sur une autoroute rurale (transit) de 2 x 3 voies :rurale (transit) de 2 x 3 voies :–– 50% par direction 50% par direction –– 25% PL25% PL–– 54% dans la voie lente (logiciel Chaussée)54% dans la voie lente (logiciel Chaussée)
6075 PL/jour sur la voie la plus sollicitée6075 PL/jour sur la voie la plus sollicitée134 M ÉCAS 134 M ÉCAS
AutoroutesAutoroutes
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Coefficient d’Agressivité Moyen (CAM) de 3.2Coefficient d’Agressivité Moyen (CAM) de 3.2
42%
29%
29%
Méthode française : Méthode française : CAM = 2,1AutoroutesAutoroutes CAM = 2,1
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Coefficient d’Agressivité Moyen (CAM) de 3.2Coefficient d’Agressivité Moyen (CAM) de 3.2
Limite Agressivité % CASimple Tandem Tandem Tridem de masse individuelle
A12 vide 5,50 4,80 4,80 0,23 561 9,2% 0,02A42 vide 5,50 5,00 7,00 0,23 388 6,4% 0,01A44 vide 5,50 5,00 7,20 0,23 388 6,4% 0,01
TOTAL 6075 100,0% 3,2
Comptage (Nb de PL)
Silhouette du poids lourd
Charges à l'essieu (T) (selon Guide Édition 2005)Camion Remorque
78% chargé aux 78% chargé aux charges légalescharges légales
42% du trafic
AutoroutesAutoroutes
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ–– 16 cas comparés Enrobés 16 cas comparés Enrobés vs vs BétonBéton
Cas 14 Cas 14 -- Autoroute Autoroute urbaineurbaine avec DJMA de 90 000avec DJMA de 90 000–– 2 x 3 voies2 x 3 voies–– 10% PL10% PL–– CAM de 1,0CAM de 1,0
plus de petits PL, % chargés ?plus de petits PL, % chargés ?–– 2% d’accroissement annuel du DJMA2% d’accroissement annuel du DJMA–– Design de 20 ans avec R=95%Design de 20 ans avec R=95%–– Sol de type argileux «Sol de type argileux « CLCL »»–– Protection au gel de 1079mmProtection au gel de 1079mm
Hypothèses Hypothèses principalesprincipales
2430 PL/jour2430 PL/jour
16,7 M ÉCAS16,7 M ÉCAS
AutoroutesAutoroutes
Orientation du choix des types de chaussées Orientation du choix des types de chaussées du MTQdu MTQ–– 16 cas comparés Enrobés 16 cas comparés Enrobés vs vs BétonBéton
Cas 8 Cas 8 -- Autoroute Autoroute ruralerurale avec DJMA de 40 000avec DJMA de 40 000–– 2 x 2 voies2 x 2 voies–– 25% PL25% PL–– CAM de 3,2CAM de 3,2
78% pleine charge / 22% vide ?78% pleine charge / 22% vide ?–– 2% d’accroissement annuel du DJMA2% d’accroissement annuel du DJMA–– Design de 20 ans avec R=95%Design de 20 ans avec R=95%–– Sol de type argileux «Sol de type argileux « CLCL »»–– Protection au gel de 1079mmProtection au gel de 1079mm
Hypothèses Hypothèses principalesprincipales
3650 PL/jour3650 PL/jour
87 M ÉCAS87 M ÉCAS
AutoroutesAutoroutes
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)
Cas 16 : % PL pas Cas 16 : % PL pas réaliste !réaliste !
AutoroutesAutoroutes
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)
Même Même répartition répartition du trafic ?du trafic ?
AutoroutesAutoroutes
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)
Quelques cas récents de Quelques cas récents de reconstruction en béton … reconstruction en béton … (cas 14)AutoroutesAutoroutes (cas 14)
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)Quelques cas (Données MTQ 1995 et 2002)
Nombre de Nombre de PL/jour PL/jour dans la voie dans la voie lente (2006)lente (2006)
Cas 14Cas 14
UrbainUrbain
2x3 voies2x3 voies
5 à 10% PL5 à 10% PL
AutoroutesAutoroutes
Sollicitation extrême ou normalité ?Sollicitation extrême ou normalité ?–– Cas 16 pas adapté : 134 M ÉCASCas 16 pas adapté : 134 M ÉCAS
6075 PL/jour/VL : aucun tronçon au Québec n’est soumis à ce 6075 PL/jour/VL : aucun tronçon au Québec n’est soumis à ce volume d’ÉCASvolume d’ÉCAS
–– Cas 14 représente la portion des autoroutes en béton Cas 14 représente la portion des autoroutes en béton mais il s’agit pourtant de la plus faible sollicitation en mais il s’agit pourtant de la plus faible sollicitation en fatigue : 16,7 M ÉCAS pour 2430 PL/jour/VLfatigue : 16,7 M ÉCAS pour 2430 PL/jour/VL
Région métropolitaine : 1227 à 3653 PL/jour/VLRégion métropolitaine : 1227 à 3653 PL/jour/VL–– 26 M ÉCAS maximal26 M ÉCAS maximal
–– Cas 8 représente la majeure partie du réseau en Cas 8 représente la majeure partie du réseau en enrobé et c’est la portion la plus sollicitée dans les enrobé et c’est la portion la plus sollicitée dans les conditions de trafic réelles : 87 M ÉCASconditions de trafic réelles : 87 M ÉCAS
AutoroutesAutoroutes60 60 60 60 6070 70 70 70 70
180 165 120 100 75
320 310285 285 285
450 475 545 565 595
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Épai
sseu
r (m
m)
MG-112MG-20EB-20ESG-14ESG-10
Cas 16 134 M ÉCAS 6075 PL/jour
Cas 8 87 M ÉCAS
3650 PL/jour
Cas 14 26 M ÉCAS
3653 PL/jour
Cas 14 9 M ÉCAS
1227 PL/jour
Cas 14 16,7 M ÉCAS 2430 PL/jour
X2x3 voies
rural 90 000
CAM=3,2 25% PL 54% VL
2x2 voies rural
40 000 CAM=3,2 25% PL 73% VL
2x3 voies urbain 90 000 CAM=1 10% PL 54% VL
Région de Montréal
AutoroutesAutoroutes
Avec un peu de base Avec un peu de base stabilisée ...stabilisée ...
Par une conception adaptée, les enrobés Par une conception adaptée, les enrobés bitumineux peuvent répondre adéquatement à bitumineux peuvent répondre adéquatement à toutes les sollicitationstoutes les sollicitations–– Sur autoroute : les enrobés sont soumis aux efforts de Sur autoroute : les enrobés sont soumis aux efforts de
fatigue les plus élevésfatigue les plus élevés2x2 voies, rurale :2x2 voies, rurale :
–– DJMA plus faible mais % PL plus élevé (> 20% PL)DJMA plus faible mais % PL plus élevé (> 20% PL)–– PL plus canalisé dans la voie lente (environ 75% des PL)PL plus canalisé dans la voie lente (environ 75% des PL)–– PL plus souvent chargés (long transport à optimiser) = PL plus souvent chargés (long transport à optimiser) =
CAM plus élevéCAM plus élevé–– ÉCAS les plus élevésÉCAS les plus élevés
ConclusionConclusion
–– En zone urbaine (cas 14), il faut 230mm d’enrobés pour En zone urbaine (cas 14), il faut 230mm d’enrobés pour répondre au trafic alors que l’on met plus de 250 à répondre au trafic alors que l’on met plus de 250 à 320mm de béton320mm de béton
–– Pour l’orniérage, le secret est dans le bitume...Pour l’orniérage, le secret est dans le bitume...