Notes de Cours Chaussee2

8/13/2019 Notes de Cours Chaussee2

1/120

Dimensionnement structuraldes chausses souplesLogiciel Chausse 2(Formation Fvrier/Mars 2013)

Direction du Laboratoire des chaussesService des chausses

Secteur : Expertise en chausses

Qubec

Transports


2/120


3/120

Dimension

nementstructural

desChaussessouples

http://www.mtq.gou

v.qc.ca/portal/page/portal/entreprise

s/

zone_fournis

seurs/reseau_routier/chaussee/

logiciel_dimensionnement_chaussees

1

Animateurs

DirectionduLaboratoire

desChausses

ServicedesChausses:(418)644-0890

Gu

yBergeron,ing.M.Sc.

(poste4019)

[email protected]

.ca

DenisSt-Laurent,ing.M.Sc.

(poste4061)

[email protected]

2

Obje

ctifsducours

treenmesurede

fairetouteslestapesde

la

conceptionstructuraleetaugeldunechausse.

MatriserlutilisationdulogicielChausse2

Acqurirunemeilleurecomprhensiondes

modlesetmcan

ismesrelisaugeldes

chausses.

Modle

Miseen

oeuvre

Tolrance(paisseur)

Mthodedetravail,quipements,

Contexte(automne,circulation)

Clim

at

R e p r s e n t a t i v i t

Sol

support

Variabilit

Trafic

Nombre,type

volution

Matriaux

Uniformit

volution

?

Techniques

q

uipements

Entretien(drainage,

prventif)

RETRAIT

THERMIQUE

STRUCTURAL

GEL

RETRAIT

THERMIQUE

STRUCTURAL

GEL

C

onceptiondescha

usses


4/120

Justificatif!

Meilleureprise

encomptedeseffetsd

ugel.

ApprocheAnalytique

Basesurlaglivitdessols

Lesconditions

hydriques

5

Chausse2:Justific

ation

6

012345 IRI

Hiver

5 4 3 2 1 0

Miseenservice

Chausse2

:Justification

Chausse2:Justific

ation

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,00

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

T

(

)

MoyenneIRI

Secteursactifsaugel(38%)

Secteursnonglifs(62%)

Seuild'interventionmineure

Secteurglif

Du

redevie:-33%


5/120

Contenu

delaformation

8:30

Introduction

LelogicielChausse2

LamthodeA

ASHTO1993

Propritsm

caniquesdesmatriaux

Traficetagressivitdesvhicules

10:0010:15

Pausecaf

Traficetagressivitdesvhicules

Dimensionnementaugel

Traitementdu

climat

Modlisation

thermique

Potentieldesgrgation

9

Contenudelafo

rmation

12:00

13:00Dner

Lestapesdedimensionnement

Duredevie

Exempleaveclelogiciel

Exercicesaveclelogiciel

10

15:00

15:15Pausecaf

Exemple:conceptionsursolglif

Exemple:conceptionsursolsatur

Exercice:renfo

rcementbitumineux

Exemple:conceptionenmilieunon

ho

mogne

Commentaires

desparticipants

16:30

Finducours

Contenudelaformation


6/120


7/120

Sur

vol

12

Chauss

e2:Domainesdapplication

Conceptiondesstructuresdech

ausses

revteme

ntenenrob

Complm

entTOMEII

Contexte

Qubcois

Charge

mentlgal

Climat

Solset

matriaux

constru

ction&rfection

Milieurural&urbain

13


8/120

16

17

Chang

ementsdanslaversion2

Sauvegard

esenfichiersdistincts

Matriaux

Coupestypesparintervention

Noticesd

information

Accsdirectauxparamtresavancs(doubleclic)

Ajoutslabibliothquedematriau

x(BAF,

ERF,

rubblizing,

isolants,

infra-amliore,

solsavecIL>0,9,etc.)

Structural

Facteurd

ecapacitportantevariablepourchaquecouche

Priseenc

omptedespavagesenparachvement


9/120

20

Effortprincipal

Chang

ementsversio

n2(suite)

Climat

Cartego

graphiquepourlesstationsmtorologiques

Traitementstatistiquedesvariations

dintensitdes

hivers

Gel1994:ProfondeurPpourtran

sitions

Enparallleaveclacourbedeprotectionpartielle

contrelegel

Gel:pntrationetsoulvements

Uneappr

ocheanalytique

Indicateursdeperformancevrifiables

Contrle

accrupourlesdimensionnementscontrele

gel(solsa

vecIL>0,9,

isolants,

infra-amliore,etc.)

21


10/120

24

25

MenuOu

tilsOptions

Nomdelutilisateur(pour

rapportdimpression)

Rpertoiredetravail

(facultatif)

Modedutilisation

Simple

Accslimitauxparamtresles

plusimportants

Approfondi

Dblocagedesparamtressec

ondairesdisponiblesenarrireplan

Permetdlargirlesplagesaut

orises(minimum,maximum),etc.

Librerlesaccsauxmatriaux


11/120

28


12/120


13/120

Dimensionnement

deschausses

sou

ples

L'essaiAASHOetlamthodede

dimensionnem

entdel'AASHTO

29

30

LessairoutierAASHO

Vueduncircuit

AASHORT

0,6

2km

O

ttawa,Illinois

MT

HODEAASHTO:

80%

destatsamricains(FHW

A,2007)

70%

desprovincescanadiennes(ATC2002)


14/120

MthodeAASHTO:

Nombrestructural(SN)

SNrequisft(.

ECAS=Trafic

cumulatifpendant

la

priodededesign

R=Fiabilit

S0=Variabilit

SN1

SN2

SN3

Enrobbitumineux

fondation

Sous-fondation

Solsupport

D1a1

D2a2m2

D3a3m3

MR=Modulede

rsilience

Priodededesign

PSI=Diminutionde

l'indicedeviabilit

pendantlapriode

dedesign

33

Calculstructu

ral

Lenombrestructural(SN)au-d

essusdechaque

couchedoittresuffisantpour

supporterle

traficsansdformationexcessiveduranttoutela

priode

deconception.

Laconceptionfinalecorrespondun

assemb

lagedecouchesdematriaux

d'paiss

eursdfiniequirsultentainsienun

%

dech

ancesdeconserverla

chausseentat

lafind

elapriodedeconcep

tionpourletrafic

anticip.

34

Marge

derreur

Courbede

dimensionnement

NiveaudeservicePSIi

PSIf

ge(logECAS)

Fiabilit

5

0%

W18moyen

et

carttypeSo

ZRSo

Fiabilit

R

(%)

Rreprsenteleschances

quelachausse

prsenteunniveaudequalitsuprieurou

N

iveaudeconfian

ceoufiabilitR

Objectifsdede

sign

50

95

1,75

30

>20000

50

90

1,75

30

20000

55

85

2,0

30

5000-20

000

55

80

2,0

25

3000

changeu

r

60

75

2,0

25

2000-3000

Rgionale

et

60

70

2,0

25

1000

70

66

2,0

25

20000

X

50

90

1,75

30

20000

55

85

2,0

30

5000-20000

55

80

2,0

25

3000

changeur

60

75

2,0

25

2000-3000

Rgionaleet

60

70

2,0

25

1000

70

66

2,0

25

20000

50

90

1,75

30

20000

55

85

2,0

30

5000-20

000

55

80

2,0

25

3000

changeur

60

75

2,0

25

2000-3000

Rgionaleet

60

70

2,0

25

1000

70

66

2,0

25

D1=2,15/0,43=5.0po

SN2

D2a2m2

ai

Ei

0,4

3

0,1

2

0,0

8

26000

11000

m=0,8

46

A

baquededimensionnementpourun

e

chaussesouple

(couch

e1)

Exemple

W18=1,5106,R=85%,So=0,45,Mr=11000psi,

PSI=2

log10W18=Zr*

So+

9,36*log10(SN+1)-0,20+

+2,32*log10Mr-8,07

PSI

log104.2-1.5

1094

0,40+(SN-1)5,19

SNrequis=

3.01

4.2-1.5

Exemple

Enrobbitumineux

fondation

Sous-fondation

Solsupport

SN1

D1a1

SN1requis=

2,15=0,43D1==>D1=2,15/0,43=5.0po

SN2

D2a2m2

SN2requis=

3,01==>D2=3,01-2,1

5=9po

0,12*0

,8

SN3

D3a3m3

SN3requis=

4,72==>D3=4,723,01=27po

0,08*0

,8

ai

Ei

0,4

3

0,1

2

0,0

8

26000

11000

m=0,8


18/120

Exe

mple

SN1

SN2

SN3

En

robbitumineux

fondation

Sous-fondation

Solsupport

D1a1

D2a2m2

D3a3m3

paisseurstructurale=41pouces(1040mm)

paisseurdeprotectionpartielle=1250mm

STRUCTUREDECHAUSSEFINALE

Enrob:5pouces(130mm)

Fondation:9pouces(230mm)

Sous-fondation:1250

-230-130=890mm(900

mm)

49

Exemple

50

ME

PDG

Charge

Matriau

Str

ucture

tat(c

umulatif)

Rponse

t

Dommages

E

Climat(volutif)

Sol

Fatiguedurevtement

Chausse2vsM-E

A

sphaltInstitute(effetduvolumedebitume,

5%d

'air)

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

1

1 0

1 0 0

EpaisseurEB(mm)

A

C

B

Vb(%)=

10

11

12

1314

ModleK-thetapasinclus

danscettesimulationM-E


19/120

Ornirage

Chausse2vsM-E

Orniragedelafondationsuprieure

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

1

10

100

ECAS(enmillions)

paisseurEB(mm)

Zonesud

Zonenord

Monismith(Californie)

Chevron

A

C

B

53

RelevFW

D

(recouvrem

entrequis)

020

40

60

80

100

120

140

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Chanage(km)

OVL(mmdeBB)

AASHTO

LogicielElmod

Segmentation

Bretelle33E0

10+000=0+000

Aut10,

Sherbrooke54

MthodeMcan

istique-Empiriq

ue

Meilleuresvaluationdeseffetsdutrafic,

climat,sol,matriaux

tudesparamtriques(%vides,%bitume

,

etc.)

Usagedesmesur

esterrainetlabo

Meilleureusaged

esrsultatsdeR&D

Unprogrsind

niable..

EmpiriqueouMcanisto-Empirique

Lesrsultatsdoivent

tresimilaires:

Toutesle

smthodessont

talonne

sempiriquement

surdevraiesroutes(essai

routierAA

SHO,suivisde

comporte

ment)

Ornires

fissuration


20/120


21/120

M

atriaux

d

echausses

Q

ubec

57

Plan

Typesd

ematriaux

Propritsdesmatriaux(rappel)

Dfor

mationsetloisdecomportement

Mtho

desdemesure

Variat

ionssaisonnires

Pointsimportants

Dmonstrationlaidedulogic

iel

58

Dformation

desmatriaux

l

l

l=

Dformation

l

=

Module

deYoun

g

l

r

=

Coefficie

nt

dePoisson

1- l

2r

l

Casuniaxial

L

oisdecomportement

Thermo-lastique(b.bitumineux):

M

R=10(K1K2TK3

)+K4

K-

theta(granulaire):

M

R=K1

K2

la

stique(sols):

M

R=K1


22/120

Stabilits

Marshall(annes90)

Enrobbitumineuxco

nventionnel

Ancienneexigence=6,7kN

Valeursusuelles=9-1

1kN

Exigencenorme4201

=9kN

MPa

Mr

S

C

3000

145

/

10

)

959

,

4

07737

,0(

20

(MB-20,MB-16,MB-12.5,MB-10)

(EB-20,EB-14,EB-10,E

B-5)

Modulepourstabilit

de9kN

MPa

4150

0,47

3000

0,43

9

2250

0,38

6,7

kN

61

36

8,1

log

5,2

1

20

T

EE C

6

4

34

41

1

z

z

T

T

air

pav

Tempra

turelaprofondeurz(tiersdelacouche)

Formule

deWitczak(1972):

(enpoetF)

62

Variation

ssaisonnires(BB

)

ExempleMontra

l-Dorval

)

14

5

log(

941

,1

061

,

11

10

Mr

FF

z=100mm/3

Mr=3000MPa20

C

Mois

Tair

Tpav

Janvier

-10.2

-9.0

Fvrier

-9

-7.6

Mars

-2.5

0.2

Avril

5.7

9.9

Mai

13

18.6

Juin

18.3

24.9

Juillet

20.9

28.0

Aot

19.6

26.4

Septembre

14.8

20.7

Octobre

8.7

13.5

Novembre

2

5.5

Dcembre

-6.9

-5.1

Mr

FF

FFMr

13352

0.07

965

13352

0.07

965

13352

0.07

965

5291

0.44

2304

3241

1.13

3653

2290

2.21

5063

1909

3.15

6009

2094

2.63

5508

2886

1.41

4074

4289

0.65

2807

7205

0.24

1724

13352

0.07

965

Somme

12.15

35005

Mr_eq

2882Mpa

a1

0.43

Compilationsurpl

usieurssites

M

oyennezonesud:

Mr1=29003100MPa

a1=0,430,44

M

oyennezonenord:

Mr1=35503750MPa

a1=0,470,48

Bitumespolymres,Enrobs

HRO

Stabilitsenv.30%plusleves

Appliquuniquementsurlacouchedesurface

Mr1=3600et4100MPa(zone

ssudetnord)

TBB

20,5C

TBB

17,5

C

Valeursprochedesnouveaux

rsultatslabo(LC26-700)pourun

ESG-14avecPG58-34


23/120

Tension-compressioncyclique

Courbesdemoduleetde

fatiguedesenrobs

L

C26-700

Depuis2007 6

5

DoucetetAuger(2009)

66

Modulec

omplexedunenrob

Enfonctionde

latempratureetfrquence

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0.1

1

10

100

Frquence(Hz)

Module(MPa)

5C10C

15C

20C

30C

ESG-14(PG

58-34)(4.8%b

it.,3.9%v

ides)

D'aprsDoucetetAug

er(2010)

3000MPa(20,5C10Hz)

3920MPa(17

,5C10Hz)

BB

HRO

Com

paraisonChausse2

vsLC

26-700

3

2

1

3

2

2

3

1

1

h

h

E

h

E

h

Ecombin

Formule

deThenndeBarros

(mthodedeshauteursquivalentes)

ZoneNord(17.5C,1

0Hz)

Couche

Enrob

Bitume

EssaiLC26-700(MP

a)

Combin

Chausse2

cart

50mm

ESG-10

PG

64-34

4400

150mm

ESG-14o

uGB-20

PG

58-34

4080

(39224

241)

ZoneSud(20.5C,10Hz)

Couche

Enrob

Bitume

EssaiLC26-700(MP

a)

Combin

Chausse2

cart

50mm

ESG-10

PG

70-28

5162

150mm

ESG-14o

uGB-20

PG

58-34

3120

(29983

243)

4158

4107

1%

3567

3592

-1%


24/120

Recommandat

ionpourenrobsa

ctuels

FormulationPCG

,mthodeLC

(norme

4202)

BitumesPG

PG52-40,58-28,58-34

BBconvention

nel

PG70-28,64-28,64-34

BBHROacceptable

69

70


25/120

Baseantifatigu

eESG5

Bitume

Module

Rsistanceenfatigue

Uncalculmcanisto-empirique

permetderduire

lerevtement

denv.10-15mm

pourunemme

esprancedevie

Lecoefficientstru

ctural(fonctiondumodule)

est

leseulparamtre

disponibledanslamthod

e

AASHTO1993.

0,49et0,52onttintroduitsdefaonreproduire

leffetducalculm

canisto-empirique

Tension

ESG5

GB20

Viselesrevtementsdeplusde200mm.

ESG5sur30-35%

delpaisseur(25%

min.)

73

0.1-0.25

0.5-1.0

0.1-0.5

1

Intersect.

5-10

10-25

5-10

25

Ruersid.

15-20

35-70

10-30

70

Nationale

10-25

45-95

15-40

100

Autoroute

Base

(75-300mm)

S

urface

(25-75mm)

BB

(combin)

(100-300mm)

Frquenceestim

emi-couche(Hz)

Vitesse

(km/h)

Typede

route

Ref.:

Guideformechanistic-empiricaldesignofnewandrehabilitated

pavementstructuresfinalreport,part3,ch

apter3(table3.3.1),project

NCHR

P1-37A,march2004.

Prise

encomptedelafrquence(vitesse)desollicitationsurle

moduledesen

robs

74

Facteu

rdajustement

dumodule


26/120

Matgranulaires:triaxialcyclique

0100

200

300

400

500

0

500

1000

1500

2000

2500

Dformation(m/m)

Contrainted(kPa)

Confinement

3=100kPa

CyclesN=

80000

20000

1000

100

13

d

3

3

P

r

rd

R

M

P

r

LC22-400

77

MatriaugranitiquedeValcartier

78

Modules

rversibles

talonnspourlam

thodeAASHTO1993

0

200

400

600

800

1000

1200

0

50

100

150

200

250

Modulerversible(MPa)

MG112

MR3,4et5

MG20

MR5mulsion

MR5mul+0,8%

ciment

MR5mul+1,5%

ciment

MR5(50%BB)

MR

=K1

K2

So

lsdesupport

Mreffectif

Mthodedudommage

quivalent(AASHTO1993)

Uf=1,18108(145,05Mr)-2,32

Exemplepour:

ML,ML-CLouCL(IP12)

Facteurdajustementsaisonnier:

FAS=3

6,1/51,7=0,70

Mois

Mr,MPa

uf

Janvier

140

0,01

140

0,01

Fvrier

140

0,01

140

0,01

Mars

140

0,01

20,7

1,01

Avril

20,7

1,01

21,7

0,90

Mai

23,3

0,77

25,9

0,60

Juin

31,0

0,39

38,8

0,24

Juillet

46,5

0,15

49,6

0,13

Aot

51,7

0,12

51,7

0,12

Septembre

51,7

0,12

51,7

0,12

Octobre

49,1

0,14

45,5

0,16

Novembre

42,9

0,19

41,4

0,20

Dcembre

41,4

0,20

140

0,01


27/120

Exploiterlesm

esuresdisponibles 6

4,

0

6,

17

CBR

Mr

Attentionauxeffetssaiso

nniers!

81

EssaisFWD

EssaisFWD

SCI

D0

D9

ASTMD

4694

82

Enrobsrecyclsfroid(ERF

)

Rubblizing

Polystyrne

Gosynthtiques

C

onclusionmatriaux

Modlesavecvaleurspardfau

ttablispourla

plupartdesusagescourants

Vaste

gammedematriauxneufsetusagers

Possibilitdutiliserdautresvaleursvolont

=>attentiondebienmatriserladmarche

Conditionsdopration(C,Hz,

tatdecontraintes,

humid

it,variationssaisonnires,etc.)

Lanotio

ndeglivitseratraitesparment


28/120

Dmonstration

laidedulogic

iel

85


29/120

CRITRESETPARAMTRES

TYPEDENROB

GB-20

ESG-14

ESG-10

EG-10

SMA-10

EGM-10

EC-10

EC-5

ESG-5

USAGES

(1:viter2:Adapt

3:Recommand)

Couchedebase

3

2

3(C)

Coucheunique

1

3

Couchedesurface

1

2

3

3

3

3

1

Couchedecorrection

2

3

3

Rapiagemcanis

3

2

Rapiagemanuel

3

3

Correctiondouvragedart

2

3(B)

3(B)

Surfacedouvragedart

3

2

3(A)

1

PERFORMANCES*(1:Mdiocre

2:Passable

3:Bonne

4:Trsbonne

5:Excellente)

Rsistancelornirage

5

4

4

4

5

4

2

1

1

Rsistancelarrachement

2

3

4

4

4

2

3

4

N/A

Rsistancelafatigue

2

2

3

3

4

2

3

3

5

Rsistanceladgradationdefissures

1

2

3

3

4

2

3

3

4

Texturedesurface(macrotexture)

3

3

4

5

5

5

2

1

1

Bruit(contactpneu-chausse)

2

2

3

4

4

4

2

2

N/A

Capacitdesupport(selonlpa

isseur)

5

4

3

3

4

3

2

1

1

MISEENUVRE

(1:Peumania

ble

2:Maniable

3:Trsmaniable)

Maniabilit

1

2

3

3

2

2

3

3

3

PAISSEURDEPOSE

Minimale

80

60

40

40

30(D)

35(D)

20

10

25

Optimale

100

70

60

50

40

40

30

20

45

Maximale

120

80

70

60

50

50

40

30

60

CRITRES

DE

SLECT

IOND

ES

ENROBS

EnrobsformulsselonlamthodeduLaboratoiredeschausses(MTQ4202)

*Laclassedebitumepeutinfluencerlaperformancedun

enrob.

(A)unmmecontratSMA-1

0,

selonlecas.

(B)utiliseravantlaposedelamembrane.

(C)Couchedebaseantifissurepourleschaussesduredevieprolonge.

(D)Siformulavecdesclassesgranulaires0-2,5

mme

t5-

10mm,

lespaisseursminimalespeuventtrediminuesde5mm.

Juin2012

27


30/120

POIDS

RELATIFD

ES

FACTEURS

DINFLUENCE

DE

LA

PERFORMANCE

DES

ENROBS

VARIATION

DESFACTEURS

DINFLUENCE

ENFONCTION

DESEXIGENCES

QUALITDELAMISEENUVRE

PGH-LH>

requis

-2

0

-3

+2

0

+1

?

?

-1

?

0

0

Hrequis

0

0

0

0

0

0

?

-1

-1

?

0

0

L90

0

0

0

+2

0

+3

+3

+2

+3

+2

0

0

Grosgranulats

Caractristiques

intrinsques

1

000000

70-2

8

64-3

4

S.O.

1a

1

Ornireur,

CPP

64-2

8

64-3

4

S.O.

2c

1

Ornireur

5

000

5

00000

70-2

8

64-3

4

S.O.

1a

1

Ornireur,

CPP

64-2

8

58-3

4

S.O.

3c

1

Ornireur

5

00000

70-2

8

64-3

4

58-4

0

1a

1

Ornireur,

CPP

64-2

8

58-3

4

52-4

0

3c

1

Ornireur

5

000

3

00000

70-2

8*

64-2

8

64-3

4*

58-3

4

58-4

0

2b

2

Ornireur,

CPP

64-2

8

58-3

4

52-4

0

3c

2

Ornireur

3

00000

70-2

8

64-3

4

58-4

0

2b

1

Ornireur,

CPP

64-2

8

58-3

4

52-4

0

3c

2

Ornireur

5

000

1

50000

70-2

8*

64-2

8

64-3

4*

58-3

4

58-4

0*

52-4

0

3b

2

Ornireur

64-2

8*

58-2

8

58-3

4

52-4

0

3c

2

Ornireur

30%

Locale

0.8

1.2

-

-

Collectrice

1.2

1.9

-

-

Rgionale

1.4

2.6

-

-

Nationaleautoroute

ouurbaine

1.2

1.3

-

-

Nationalerurale

2.1

3.1

3.7

5.3

Autorouteurbaine

1.1

1.3

-

-

Autoroutepri-urbaine

1.7

2.0

-

-

Autorouterurale

2.1

2.7

3.4

-

*utiliserenl'ab

sencededonnessurla

classificationdesvhicules

98

Points

importants

Classificationetcomptagedesvhicules

lourd

ssur48heuresoup

lus

pendantjourouvrables

Pourcentagedaccroissementestimer

pour

mettredanslelogiciel

On

doitprvoirletraficsurplusieurs

dcennies(industrie,rgle

mentation,)

99

Exemple

Autoroute10Sherbrooke

Donnes

DJMA=31927

avec9,3%decamions

4voies,2directions

Accroissementa

nnuelde3%

Reconstructionprvueen2014

Classificationau

tomatiqueoctobre20

12

Dimensionneme

nt30ans

50%devhicule

slourdspardirection


47/120

102

103

CAM=

agressivittotale/

Nbvhicules


48/120

Prcisionousensibilit

Uneerreurde20

%surlesECASauraun

impactdelordre

de5mmsurlpais

seur

deBB

Uneerreurde10

0%surlesECASaura

unimpactdelor

drede25mmsur

lpaisseurdeBB

106


49/120

Dimensionn

ementaugel

107

Considrationduclimatdansles

modulesdechausse(v.2)

Module

STRUCTURAL

EBB=f(TBB)

Zonesud,z

onenord

Eautresmatriaux=Prcalculaveclapprochedu

domm

agequivalent(mthodeA

ASHTO1993).

Module

Gel1994

Htot=f(Indicedegelnormal)

Module

Gel(modledesimulation)

Rpon

se=f(Tma,Tj)

Tem

praturemoyenneannuelle(Tm

a)

Tem

praturesjournalires(hiverquelconque)

108

Climatd

uQubec

Tempraturestypiquementde-30+3

0C

Indicesdegel:800

2200Cjours

Profondeursdegel:1,23,0m

Prcipitationstotales:8001400mm/an

Variationsreliesa

ufleuveSt-Laurent

Ca

ractrisationdu

nhiver

Indicedegel(IG)

Lindice

degelexprimelintensitglobaledu

froidpourunhiverdonn.

Lindice

degelestlasommationdes

tempra

turesmoyennesinfrie

ures0Cet

exprim

en

Cjours.

t

dt

T

IG

0


50/120

Indicede

gelmoyen

Montral

1000

Qubec

1200

Chicoutimi

1500

Amos

1900

Kingston

600

Toronto/Halifax

520

Portland

480

Minneapolis

920

Duluth

1300

Bordeaux/Nantes13

Paris

36

Strasbourg/Nan

cy67

Prcipitations(mm):

Montral

1060

Minneapolis

820

111

Choisir

unestationmtorologique

Surlacarte

Surledisque

dur

112

1.

Protectionpartielle

NormeStructuresdech

ausses(tomeII,chap2.4)

Abaquede1994

2.

Protectionsoulvem

entcontrl

Amlioration(recomma

nde)delaprotectionpartielle

3.

Protectionquasi-totaletotale

NormeTransitions(tom

eII,chap.1.8)(ProfondeurP)

NormeDrainage(tome

II,chap.3.5)(Profondeurdegel)

Misehorsgel(conduite

,solsensible,etc.)

AnnexeTSC-04duGuidedeprparationdesprojetsroutiers

ProtectioncontreleGEL

(3d

egrs)

400

500

600

700

800

900

1000

1100

600

900

1200

1500

1800

2100

2400

paisseurtotaledelastructuredechausse(mm)

F

acteursdecorrection

T

ypedesol

FS

G

M,GC

0,85

S

M,SC

1,00

(s

aufSMfin

)

M

L,CL,MH,

1,15

C

H,SMfin

Typederoute

FR

Autoroute

1,10

Nationale

1,00

Rgionaleet

0,90

collectrice

Locale

0,80

P

rotectionrequise=P

base

xFSxFR

Courbedebase

-Laprotection

ncessairepeuttrerduited'environ15p.100

conditionsfa

vorables(infrastructureenremblai,napped'eau

-LeSMfin

corre

spondunsablesilteuxclassifiSMavecplusde30

particulesfine

spassantletamis80

Protectioncontrelegel(1994)


51/120

GelProtectio

npartielle(199

4)

Trsvalable,bas

surlexprience

Nepermetpasdetraiter:

Solshtrognes

SolsargileuxhumidesavecIL>0,9

Argilesvarves

Isolant

Stratesdesolsde

glivitdiffrente

Noffrepasdindica

teurdeperformance

Impossiblededcortiquerlesvariations

115

Protec

tionpartiellecontrelegel

Indicedegel

normal

(oCjour)

Locale

Autoroute

8

00

60%

80%

1200

50%

70%

2000

40%

60%

Pourcen

tagedelaprofondeu

rdugel

Difficilerelieraveclape

rformance

Difficilededcortiquerlesvariations

116

ProfondeurP

pourtransitions

Rf.:

Normesdeconstructionro

utire,tomeII,chap1terrassements

Profo

ndeurdetransitionP(m)

Indicedegel

normal

(oCjours)

Autoroutee

t

nationale

Rgionaleet

collectrice

Locale

1700

2.5

2.2

5

2.0

P

500

800

1100

1400

1700

2000

2300

2600

500

800

1100

1400

1700

2000

2300

Indicedegel(Cjours)

paisseurdelachausse(mm)ProtectionpartielleetprofondeurP

Iles-de-la-Madelein

e

Montral

Qubec

SaguenayAm

osChibougamau

Pro

fondeurs

de

transition

P

protection

partielle

1994

=900mm


52/120Indicateurdeperformanceaugel

t

Hiver

Soulvementsdiffrentiels

119

Affectentleconfortderoulement(etlascurit)

Augmententlesfraisdentretien

Fissurentlerevtement

Diminuentladuredeviedela

chausseLe

ssoulvements

augel

120

012345678910 3

+000

4+000

5+000

6+000

7+000

8+000

9+000

IRI

Performan

cevsglivit

Pe

rformancevsglivit

0 1 2 3 40

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

IRI

Se

uild'intervention

Secteurglif

Nonglif


53/120

Indicateurdeperform

ance

IRI,m/km

-1012340

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

IRIhiver-t

Tauxdedtriorationannuel

IRIt-tChaussesneuves:

Seuilreconnudebonne

performance( 20 mm).

( ) 22ciig

PPP l


60/120

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"

R f r e n c e

2003 06 15

Guide de prparation des projets routiers

Annexe Terrassement et structure de chausse

#############################

##################################################################################################

####################

Il est aussi possible de rduire la largeur de la tranche requise en adoptant uneisolation en U renvers, comme le montre la figure 4. Dans ce cas, l est dcompos enl

1 et l

2 et le primtre (L) de cette protection doit tre suprieur ou gal

D+2(l1 + l2), moins quon enrobe entirement la conduite avec lisolant. La base de ceU renvers doit tre au moins aussi profonde que le dessous de la conduite.

Figure 4 Isolation dune conduite (U renvers)

o21 !!! +=

l satisfait lquation 2 :

c) Transitions de lisolant

Lisolation lintrieur dune structure de chausse limine ou rduit de faon impor-tante le soulvement de la surface sous leffet du gel. Il est frquent que le soulvementd au gel de la partie non isole altre le confort de roulement lors du passage dunezone isole non isole (soulvement diffrentiel). Lisolation dune conduite peut donccauser ou accentuer des problmes de soulvements diffrentiels si le sol sous-jacent atendance gonfler sous leffet du gel.

04.6

DPPPciii+++

2!

( ) 22ciig PPP !


61/120

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"

R f r e n c

2003 06 15

Guide de prparation des projets routiers#############################

##################################################################################################

####################

Annexe Terrassement et structure de chausse

Pour y remdier, des transitions doivent tre amnages, comme il est indiqu dans lacollection Normes Ouvrages routiers du ministre des Transports du Qubec, moinsque le soulvement diffrentiel prvu soit infrieur 20 mm. Dans le cas dune rfectionde chausse, ce soulvement peut tre dtermin en comparant la mesure prcise dellvation de la surface en t ou en automne avec la mme mesure, prise exactementau mme endroit vers la fin de lhiver, avant le dbut du dgel. On peut aussi prendre en

considration le soulvement thorique calcul ou anticip partir de la connaissancedu site des travaux, de la stratigraphie des couches et des proprits des matriaux.

Le devis normalis Travaux de construction Clauses techniques gnrales Conduites deau et gouts peut tre consult pour obtenir plus de dtails sur les condi-tions de mise en place de lisolant et les accessoires utiliser. Le Service des chaussespeut galement tre consult pour dterminer les paramtres de conception de lisola-tion des chausses et des conduites.

Tome II Constructionroutire, chap. 2, sectio

NQ 1809-300

04.7


62/120


63/120

Vol. 8, no12, dcembre 2003

Prise en compte du givrag

dans la conception des chaussecomprenant un isolant thermiqu

PROBLMATIQUELisolation thermique est une technique utilise par le ministredes Transports du Qubec (MTQ) depuis le dbut des annes 70.Cette technique permet de rduire la dtrioration des chaussessous leffet du gel des sols dinfrastructures. Par contre, lerefroidissement de surface plus intense conscutif la mise en

place dun isolant favorise, dans certaines conditionsclimatiques, la formation et le dpt de givrage diffrentiel. Leterme givrage diffrentiel dsigne la formation de givre oude gele blanche la surface des sections isoles alors que la

surface des sections adjacentes sans isolant demeure sche. Il estconnu que plus lisolant est plac profondment sous la surface,

plus le risque de givrage diffrentiel est faible. La couche dematriaux granulaires place sur lisolant sert de tamponthermique avant que le gel natteigne lisolant (Info DLC, vol. 5,no11, novembre 2000). La pratique du MTQ de placer unecouche de 450 mm de matriaux granulaires MG-20 sur lacouche isolante (1) est tendue lensemble du territoirequbcois.Lobjectif de cette tude est de dvelopper une approchergionale de conception de la couche de protection granulaire

pour rduire au minimum le risque de formation de givragediffrentiel sur les chausses comportant un isolant thermique.

Elle permettra damliorer la norme sur lisolation (1).MTHODOLOGIE partir dune tude du givrage diffrentiel sur le terrain et dunetude paramtrique effectue laide du logiciel de calculthermique VERGLAS (2), une analyse rgionale du risque deformation de givrage diffrentiel a t ralise pour huit villes duterritoire qubcois (figure 1). Cette analyse a permis deconstater que la temprature de surface dune chaussecomportant un isolant thermique diminue progressivement parrapport une chausse sans isolant seulement aprs quelisotherme 0 C (front de gel) eut pntr dans la coucheisolante. Lanalyse a galement permis dobserver que la priodeo le risque de givrage diffrentiel est le plus lev se situe la

fin de lautomne, la dure de cette priode variant en fonction duclimat rgional. Pour rduire au minimum le risque de formationde givrage diffrentiel, la couche de protection granulaire doitdonc tre suffisamment paisse pour que le gel ne pntre lacouche isolante quaprs la fin de la priode risque lev. Laconception rgionale de lpaisseur de la protection granulaire laide de VERGLAS sappuie aussi sur le temps ncessaire augel pour pntrer dans la couche isolante (3).

RSULTATSUne srie dabaques de conception a t produite afin ddterminer lpaisseur minimale (eMG-20) de la couche d

protection granulaire ncessaire la rduction du risque dgivrage diffrentiel (figures 2 5). Labaque adquat est choien fonction de la conductivit thermique de la pierre dfondation ks (tableau 1). Lpaisseur eMG-20 est obtenue ereportant la valeur de la temprature moyenne annuelle Tmadla rgion tudie sur la droite correspondant lpaisseur de couche isolante eisoutilise sur le site (figure 4). Cette mthod

est applicable toutes les rgions du Qubec en utilisant temprature moyenne annuelle (Tma). Par exemple, Qub(Tma= 4 C), avec une fondation en pierre granitique (ks= 2W/m C), il est requis dtendre une couche de 430 mm dMG-20 au-dessus de lisolant. Le Tmavarie gnralement ent0,9 C (Sept-les) et 6,1 C (Montral). Une correction de eMGen fonction de la teneur en eau peut aussi tre faite lorsque teneur en eau anticipe dans la fondation est diffrente de 3,5 (wf= teneur en eau massique dans la fondation) :eMG-20(w) = (1,16 0,044wf) x eMG-20(abaque)52 lnwf+66 [mm

CONCLUSIONIl est possible de dimensionner une chausse comprenant uisolant thermique en tenant compte du climat rgional afin drduire le risque de formation de givrage diffrentiel. Cetmthode est plus conomique au sud du Qubec et pluscuritaire au nord du Qubec que celle qui consiste plac450 mm de MG-20 sur la couche isolante dans lensemble dterritoire de la province. Elle permet dlargir le domaindapplication des isolants thermiques.

NOTE : Ces travaux ont t raliss par Jean Ct, Ph.Dattach de recherche au Dpartement de gnie civil dlUniversit Laval.

RFRENCES(1) Ministre des Transports du Qubec, Tome II, Constructioroutire, chapitre 1 Terrassement , Les Publications d

Qubec, Qubec, 1995, 13 pages (collection Normes-Ouvragroutiers).

(2) Ct, J. et J.M. Konrad, A field study of hoarfroformation on insulated pavement , Canadian GeotechnicJournal, vol. 39, 2002, p. 547-560.

(3) Ct, J. et J.M. Konrad, Une nouvelle approche rgionale dconception des chausses avec isolant thermique tenant comp

Vol. 8, n 12, dcembre 200


64/120

du risque de givrage diffrentiel, Rapport CREIG-S4, Dpartementde gnie civil, Universit Laval, 2003, 32 pages.

RESPONSABLE : Yves Savard, ing. M.Sc.Service des chausses

Matriaux s[kg/m] ks[W/mC]

argile et silt 2,75 2,8

basalte 2,9 1,7

calcaire 2,7 2,5

dolomie 2,9 3,8

gneiss 2,75 2,6

gneiss granitique 2,75 2,5

granite 2,75 2,5

grs dur 2,8 2,5

grs mou 2,1 1,0

marbre 2,8 3,2

schiste 2,65


65/120

Traitementduclimat

Tempratures

Indicesdegels

Variabilitet

rcurrence

Transfertde

chaleurla

surface

128

Choisir

unestationmtorologique

Surlacarte

Surledisque

dur

129

-40

-30

-20

-100

10

20

30

40

1940-01-01

19

40-12-31

1941-12-31

1942-12-31

1943-12-31

1944-12-30

1945-12-30

Temprature(C)

Tempraturesjournalires

Tem

praturesatmosphrique(Amos)


66/120

-30

-20

-100

10

20

30

0

30

60

90

1201

50

180

210

240

270

3003

30

360

Jouri

Tmoy

Modle

sinusoidal

(AroportdeQubec,moyennesde19441995)

)

,

(

)

365

/

2(

sin IG

Tf

A

o

i

A

T

T

ma

o

o

ma

i

T

ma

Ao

IG

132

Ca

ractrisationdu

nhiver

Indicedegel(IG)

Lindice

degelexprimelintensitglobaledu

froidpourunhiverdonn.

Lindice

degelestlasommationdes

tempra

turesmoyennesinfrie

ures0Cet

exprim

en

Cjours.

t

dt

T

IG

0

133

Calculdunindicedegel(1)

-30

-20

-100

10

20

30

989-05-12

989-06-11

989-07-11

989-08-10

989-09-09

989-10-09

989-11-08

989-12-08

990-01-07

990-02-06

990-03-08

990-04-07

990-05-07

990-06-06

990-07-06

Temprature(C)

(Aroportde

Qubec:hiver1990)


Degrs-jourscum

uls

i

i

i

T

DJC

DJC

1


67/120

-1200

-1000

-800

-600

-400

-2000

200

400

1989-09-29

1989-10-29

1989-11-28

1989-12-28

1990-01-27

1990-02-26

1990-03-28

1990-04-27

1990-05-27

1990-06-26

1990-07-26

Jourdel'anne

Degrsjourscumuls(DJC)


1320

1119

201

min

max

DJC

D

JC

IG

(Aroportde

Qubec:hiver1990)

136

Fluctuationdesindic

esdegel

Ottawa(1874

2003)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600 1

870

1

890

1910

1930

1950

1970

1990

2010

Anne

Indicedegel(Cjrs)

1934

1918 1

923

2002

1983

195

3

1932-33

1985-87

1904

1885

-87

137

VariabilitalatoiredelIG

Distributiondesin

dicesdegelOttawa

(18742003)

0510

15

20

25

50060

070

080

090

010

00110

012

0013

00140

015

0016

00

IG

Nombred'apparitions

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

Frquence

%cumul

moyenne=1012

mdiane=1005

i i b i

l

Distributionnormale

Tab

leaustatistiquestandard

R(%)

ZR

500

60-

0.253

66-

0.412

70-

0.524

75-

0.674

80-

0.841

85-

1.037

90-

1.282

91-

1.340

92-

1.405

R(%)

ZR

93-

1.476

94-

1.555

95-

1.645

96-

1.751

97-

1.881

98-

2.054

99-

2.327

99.9-

3.090

99.99-

3.750

aux10ans

aux20ans

aux100ans

(aux1000ans!)

i d

d

( )

( % )

aux2ans

aux3ans


68/120

Conventionsdindicesdege

l

IG1990:valeurdelhiver1990(hiverquelconq

ue)

IGn:valeurnormale(moyenne)

IG:carttype

IG:valeurretenuepouranalyseouconception

Onpeutchoisiruneapprocheprobabiliste,lapr

iode

dercurence(PR)pe

rmetdedterminerlenombre

dcarttypeajouter

auIGn

PR=1foisaux

2ans

IG=IGn

PR=1foisaux10ans

IG=IGn+1,282

IGs:valeurtransmiselasurface

140

Contrleclimatique

Fichier

CLM

141

Indicesde

gelmoyens

Montral

1000

Qubec

1200

Chicoutimi

1500

Amos

1900

Toronto/Halifax

520

Kingston

600

Portland

480

Minneapolis

920

Bordeaux/Nantes13

Paris

36

Strasbourg/Nan

cy67

Conclusion

Lutilisa

teurdoitchoisirlastation

mtorologiquelaplusreprsentative.

Lelogicielproposeensuitetoutesles

valeurs

pardfaut,incluant

unepriodede

rcurre

ncescuritairepour

laconception.

Lutilisa

teurpeutintervenirselonle

contexteetlebutdelasimulation.

Ilpeu

tmmealimentersaba

sededonnes

climatique.


69/120

Modlisationthermique

144

Le

gel

(gelm

tre) G

uidedefabricationdisponiblesurdemande145

Courb

edegel

Butdelamodlisation

Apartirduclimatensurface,ilsagitde

prdire

lapropagationdugel,etseseffets,

lintrieurdelachausse

Profondeurdegel(isotherme

0C)

Soul

vementaugel

Cesrponsespourrontensuiteservirau

dimens

ionnement


70/120

Introduction

Pourchaquesegm

enthomogne,et

chaquevarianteen

visage,lutilisateur

doitspcifier:

Lesobjectifs(type

deroute,ECASviss

)

Leclimat

Letypedesol

Lesmatriauxconstituantchaquecouche

Lespaisseurs

Valeurspardfaut

pourlereste

remplaceraveclesdonnesdisponibles

148

Modledecalcul

(rfrencedtaille)

Saarelaine

n,

Seppo(1992)

Modellingfrostheavingandfr

ostpenetration

insoilsatsomeobservationsitesinFinland.

TheSSRmodel

Espoo1

992,

VTT,

VTTpublications95,

Technic

alresearchcentreofFinland,

120p.

149

Sol

qf

qs

q-

q-=q+

+qf+

qs

o:

q-=kfgradT-

q+=k

ugradT+

qf=Ldz0/d

t

qs=L

wSPgradT-

Pntrationdugel

etsoulvement

Bilanthermique

aufrontdegel

(obligationdquilibre)

Rsultanteavec

bilanthermique

rsolupour

chaquejo

ur

delhiver 0

q

q

ue

tel

dz

o

(ThBal=0)


71/120

Pntratio

ndugel(Z)

Facteursinfluenantlapntrationduge

ldans

lesol

Tempratureslasurface

Chaleuremmagasinedanslesol

Solsetmatriaux

Conductivitthermique(kfetku=geletnon-gel)

Chaleurlatentedefu

siondeleau(Lf)

eauinterstitielleenchangementdephase:wg=w-w

u

eaudesgrgation(

pompagepourlaformationdeslentillesde

glace):Vw=SPgr

adT-dt

(Capacitcalorifique)

152

Conductivitthermique

(K,W/mC)

Air:0,024

Polystyr

ne:0,03-0,06

Bitume:0,17

Matorganique:0,25

Eau:0,60G

lace:2,24

Granite,calcaire:2,5

Quartzite

:5

Quartz:7,69

Acier:46

Lem

langedansun

sold

penddela

-composition,

-compaction,

-humidit,

-granularit,

-minralogieet

-tem

praturedusol.

Montrerosontces

paramtresdansle

logic

iel

153

Conductivitthermique(K,W/m

C)

Rfrencesdtailles:

CtetKonrad(2005

)Thermalconductivityofb

ase-

coursematerialsCan

adianGeotechnicalJourna

l42,

pages61-78

CtetKonrad(2005

)Ageneralizedthermal

conductivitymodelforsoilsandconstruction

materialsCanadianG

eotechnicalJournal42,pa

ges

443-458

Cou

rbeenthalpie-tempratur

e(eaupure)

0

100

200

300

400

500

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

Temprature

Enthalpiecumule

Ch

aleurlatentedefusion

Importance

delateneureneausurlergimethermique

d l S S

l i

l

i

l i f i


72/120

Dimensionnementbassurla

profond

eurdegel

Danscertainescirconstances,la

profondeurdegelpeutservirdirecteme

nt

decritrededimensionnement:

Conduitedutilitp

ublique

Recherchedunep

rotectiontotale

Danslesautresca

s,lesoulvement

constitueunindica

teurdeperformance

plusrationnel.

156


73/120

Le

potentield

e

sgrgation

(SP)

157

Potentieldesgrgation(SP)

vitessede

soulv

ement

vitesse

d

coulement

=

1,

09

f

T

gra

d

dt

dh

SP

09,1

dh/dt=

tauxdesoulvementdusol(mm/

h);

gradTf=gradientthermiquedanslafrangegele(C/mm)

1,0

9=Variationdevolumeduchangementdeleauenglace.

158

S

oulvementau

gel

S

oulvementinterstitiel(dho)

EAU+FROID

Leaugonflede9%lorsquellesetransformeenglac

e

Affectemodrmentlessolssaturs

S

oulvementdesgrgation(dhs)

EAU+FROID+GLIVIT

Succiondeauverslefrontdegel

formationetcro

issance

delentillesdeglace

Soulvementpeuttreim

portant(>150mm)

)

(

dhs

dho

h

Glivitdess

ols

Solnon

glif(ex:MG20,MG112)

Gleenbloc

Peud

evariationdelateneureneau

Gonflementlger

Solglif(ML,CL,SCetc..)

Formationdelentillesdeglace

Augm

entationdelateneureneau

Gonflementlev(jusqu2

0cmet+)


74/120

Dterminationdelaglivit(S

P)

O

rdre1:Mesured

irecteouindirecte

A)Essaideconglationenlaboratoire(LC22-335)

B)Mesuresinsitu(Zeth)

(talonnermodle

parcalculinverse)

O

rdre2:Corrlatio

nempirique

A)Sdimentomtrie,surfacespcifiqueetw/wL

(Konrad2005)

B)Sdimentomtriee

twL(R

ieke1983etKnutsson1985)

O

rdre3:Apprciationqualitative

Granulomtrieetclassificationdessols

161

E

ssaideconglation

Laboratoirecentral(LC22-335)

chantillondesolnon-remaniou

recond

itionn

Gradie

ntthermiqueconstant

Alimen

tationeneau

Peutim

poserunesurcharge

Rsultats=SP0(ouSP)

Dlaid

unesemaine(SMI)

162

Cellu

ledegel

Cellulede

gel


75/120

Cellu

ledegel

165

Cellulede

gel

166

Effetdelasurcharge

Lapressiondeconfinementdunsolpeutsopposer

sonsoulvement.

Lapriseencomptedecephnomnenousam

ne

dcomposerlaglivit

SPendeuxcomposa

ntes

telsque:

Avec:

SP0=glivitsanssurcharge

a=coefficientdesensib

ilitlasurcharge(1/MPa)

estlapressionopposeausoulvement(MPa)

a

e

SP

SP

0

Estimatio

nSP:Corrlationempirique

Requie

rtdessondages(chantillonage):

Granulomtrie+Sdimentom

trie

(ASTM

D422)

Limite

sdAtterberg(CAN/BNQ

2501-092-M-86)

Teneureneau

Analysecomplmentairepo

ssibleavec:

Bleudemthylne(normeBN

Q-2560-255)sur

lafractionpassantautamisde400m;


76/120

Exercice:valuationSP!

Solsupport

169

170

EstimationSP

Solargileux:CL-ML

Teneureneau:19%

D50(fractionfine):13

m

VB:0.46

%400m:97%

%80m:90.2%

%2m:6.5%

WL:27%

Question?

QuelestleSP0

dusolargileux

CL?

Dterminerleparamtredesurcharge

a

Quelestlimpactsurledimensionnement?

a

e

SP

SP

0


77/120

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

0

1

2

3

4

5

6

Ss/Ssref

SP0/SP0ref

non-

argileuse

argileuse

g

m

d

Ss

FF

ref

/

95

,

25

log

78

,

11

95

,

25

2

50

m

P

m

P

VB

Ss

80

400

9,

20

VB

=valeuraubleudemthylne(normeBNQ-2560-255)

d50FF

=diamtremdiandesparticulesfines(2)

Reco

uvrementdunrevtementfissur:10-15ans(+5

ansa

vecERFounf/f>2)

LeGuideChausse2contientde

snotes

dinformationsurladuredevie

desinterventions

Chap

itre6

205

C

oupestypes


90/120

208


91/120

Exempledutilisation

dulo

giciel

209

Autorou

te4voies(2pardirection)

Dimensionnementpour36millionsdECAS

DJMA

=25000

15%decamions

Coe

fficientdagressivitmoyen=

2.0

Acc

roissementde2%/an

Endroit

:LaPrairie

Solsupp

ort:argiletrsplastiqu

e(CH)

(IL

2

(100+75)85=2,05

233

Fatiguedelenrobavecunrecyclagefroidde100mm

(Thoriedescoucheslastiques,

interfacesbiencolls)

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

1

10

100

W18(millionsd'ECAS)

Enrobrequisaudessusdel'ERF(mm)

0mmd'e

nrobfissurlaissenplacesousl'ERF

20mmd

'enrobfissurlaissenplacesousl'ERF

50mmd


75mmd


100mmd'enrobfissurlaissenplacesousl'ERF

Limiteminimaledunf/f=2

Note:

Cecritredefatig

uedoittrevrifien

supplmentdela

mthodedunombrestructural

SN

Structuredelachausse

H

E

v

1

axey

5000

0.30

2

100

2400

0.30

3

courbes

1500

0.30

4

375

250

0.35

5

500

125

0.35

6

75

0.40

VoirG

uideannexeI

234

Planagepralablede

45mmpour

ramenernf/f

2


99/120

tudederfectionsolglif

Uneconstructionrcenteprsenteunsecteu

rde

600mavecproblme

sdesoulvementaug

el

Nicolet,routergionale

DJMA=4000,10%c

amions,2%croissanceannuelle

Devisducontratprc

dent:145mmBB,250mm

deMG20,525mmd

eMG112

Silt(MLavec34%deau)lalignedinfradaprs

lessondagesF3F5

deltudedavantprojet

236

Propos

erunesolutiondiciauprintemps

prochainpourliminerleproblme.

Nous

sommesenfvrier201

2

chancier=15mai2012

Leprofilnepeutpastrere

haussdeplus

de100

mm.

M

andatetcontraintes

237

tapes(plandaction)

Collectededonnessupplmentaire

Comportementdelachausse

Simulerlachausseexistante

talonnerlemodlea

veclesdonnesdisponible

s

valuersoncomporte

mentthorique

Modifierlastructured

echaussepourobten

ir

uneprvisionacceptable.(Solution)

Suividucomportementaugel

Relev

darpentagehiver(5

mars)et

priode

horsgel(mai)

Soul

vementhivernaldelordrede125mm

auxp

iresendroits,incluantu

npointprsdu

sondage.

Valeu

rjugecritiqueetrepr

sentativepour

lanalysedusecteur


100/120

tapes(plandaction)

Collectededonnes

supplmentaire


Simulerlachausseexistante

talonnerlemodlea

veclesdonnesdisponible

s

valuersoncomporte

mentthorique

Modifierlastructured

echaussepourobten

ir

uneprvisionacceptable.(Solution)

240

241


101/120

244

tapes(planda

ction)

Collecte

dedonnessupplmentaire


Simuler

lachausseexistante

talon

nerlemodleaveclesdon

nesdisponibles

valuersoncomportementthorique

Modifie

rlastructuredechau

ssepour

obtenir

uneprvisionacceptable.

(Solution)

245

Recherchedesolution

Apartirdumodle

talonn

SoldetypeMLavecW=34%,MVsec=1

,4,

SPo=7,5

RevenirauClimatdeconception(Sinus)

Simulerlesvariantespossibles

Rechargementgra

nulaire(non-admissible

)

Transitiongranulaire(excavation1,8m)

Isolationaupolystyrne

Considrerlerecyclagedesmatriaux


102/120

Isolationaupolystyrne

Consulterlannexe

IIIduGuide

Rfrencesnorma

tives

Protectioncontrelegivrage

Vrificationstructurale(contraintesurlisolan

t)

Amliorationdela

zonedetransition

Devistype

248

Prc

autioncontrelegivrage

Critrecla

ssique(norme):

Minimum

de450mmde

graviera

u-dessusde

lisolant

Calculdo

ptimisation:

VoirInfo

DLC,

dc2003

Exemple

TravauxdeCtetKonrad

(C

REIG-UniversitLaval)

SCURIT

249

Contrainte

surlisolant

Profondeurminimale

(Zmin)

Aucundommagesur

lisolantlorsquela

contraintenexcdep

as10%delarsistanceen

compressiondelisolant(a=0,1Rc)

2/1

3/2

0

0

min

1

/

1

)

/(

a

P

Z

(

i

l

)

Rc

Zmin

(mm)

BBminimuma

vec450mm

degranulaire

250kPa

900

225

400kPa

700

125

Transition

VoirGuideannexeIII


103/120

1

ISSN 1916-3975

Vol. 15, no4, dcembre 2010

tude de la glivit sur chausse existante

Problmatique

La plupart des techniques dentretien ou damlioration nepeuvent connatre quun succs mitig sur une structure dechausse qui se dforme annuellement sous les effets du gel. Ilest donc essentiel den tenir compte lors de la conception oulors du choix du type dintervention. Cela est plus facile dansle cas dune chausse existante puisquil suffit dobserver soncomportement durant lhiver, moyennant la collecte de

quelques donnes de base complmentaires. Les problmes degel se manifestent par des soulvements plus ou moinsuniformes (figure 1). On les ressent principalement vers la finde lhiver lorsque la profondeur de gel est maximale. Ils sontcauss par la formation de lentilles de glace produites parcryosuccion dans les sols glifs. Ce phnomne estreproductible en laboratoire (Info DLC, vol. 7, n2). Il existegalement quelques mthodes thoriques permettant de lesimuler dans un calcul en fonction du climat et des couches dematriaux (Info DLC, vol. 11, n 6).

Mthodologie

Les tapes de la mthode prconise sont les suivantes :1. Faire un relev visuel et marquer les emplacements

mesurer. Privilgier une visite dhiver (fvrier-mars) pourcibler les endroits sensibles au gel.

2. Collecter les donnes stratigraphiques. On effectue engnral quelques sondages et on caractrise quelqueschantillons de sols (granulomtrie, teneur en eau, limitesdAtterberg). Il est possible que ces donnes soientdisponibles dans des rapports dtudes antrieures.a. En option : insrer un gelmtre dans lun des

sondages et effectuer des analyses de solscomplmentaires (sdimentomtrie, valeur au bleu demthylne, potentiel de sgrgation).

3. Mesurer les lvations de la surface en hiver (fvrier-mars) et en t (mai-novembre). La mthode la plusabordable consiste en un relev darpentage avec mire etniveau (figure 1). Les mesures doivent tre reprisesexactement au mme endroit, ce qui implique unmarquage en consquence (peinture, clous darpentage).

Elles doivent aussi tre rfrences par rapport unrepre fixe (roc, btiment ou structure) afin de permettrla soustraction des valeurs des deux relevs.a. En option : ajouter des relevs au profilomtre pou

augmenter la densit de points (mesure en continuet interprter le confort de roulement (IRI =IRIhiver IRIt).

4. Tracer les rsultats sur un graphique (figure 2)

Dlimiter les secteurs homognes. Interprter lesrsultats, tirer les conclusions, dgager les avenues desolution. Choisir les points caractristiques pour lecalculs de dimensionnement.

5. Importer les donnes climatiques mesures ltape 3Les tempratures journalires sont publiemensuellement sur le site Internet dEnvironnemenCanada. Le chapitre 8.2.2 dition dun fichier CLM du guide dutilisation du logiciel Chausse 2 dcrit la

procdure.6. talonner le logiciel Chausse 2 pour assurer sa

reprsentativit par rapport au site tudi.

Pour ce faire, choisir lhiver de la mesure et entrer lesautres donnes disponibles (matriaux, paisseursteneurs en eau, masse volumique). Le pourcentage desaturation (Sr) est affich par le logiciel afin dassistele choix dune masse volumique sche compatible avecla teneur en eau utilise. Il est aussi possible desubdiviser les strates de sol en fonction de leur natureou de la position de la nappe phratique. Ajuster au

besoin le potentiel de sgrgation du sol de faon queles rsultats du calcul soient reprsentatifs ducomportement observ sur le site (profondeur de gel esoulvement).

7. Retenir les caractristiques du sol obtenues ltapeprcdente, choisir lhiver de conception et simuler lesvariantes envisageables. Dimensionner ces variantes defaon contrler les soulvements lintrieur du seuiacceptable. Le seuil se situe entre 50 et 70 mm, suivanle tableau 2.41 de la norme du MTQ (collection

NormesOuvrages routiers, Tome II Constructionroutire, chapitre 2).


104/120

2

Info DLC,vol. 15, no4, dcembre 2010 tude de la glivit sur chausse existante

tude de cas

Les mesures dune tude relle sont illustres la figure 2. Ony trouve le trac des profils longitudinaux dt et dhiver,ainsi que la diffrence entre les deux (soulvement reprsenten rouge). Les points rouges ont t mesurs la mire et auniveau tandis que les traits continus proviennent dun

profilomtre portatif. Les lignes verticales illustrentlemplacement des sondages pour lesquels on connat lastratigraphie.

Plusieurs dductions peuvent tre faites avant mme dutiliserChausse 2. Le sondage situ au chanage 5+150 avait atteintle roc 1,2 m de profondeur : le soulvement y est nul rsultat logique , et le trac des soulvements dlimiteexactement ltendue (20 m) de cet affleurement de roc. Latransition sol/roc y est juge dficiente avec des pointesdIRI10 mtres de 4,7 et 11,3 m/km en octobre et marsrespectivement. LIRI est mauvais en divers autres points ole profil savre irrgulier (p. ex. : 5+250, 5+300 et 5+400).Dans lensemble, les soulvements au gel atteignent plus de150 mm dans les pires endroits. Les fissures, distorsions etlzardes rapparatront srement lhiver suivant si on secontente dun retraitement en place ou de travauxdasphaltage. Llimination du problme ncessite uneintervention plus lourde telle que la surexcavation oulinsertion de panneaux isolants en polystyrne. La figure 2fait ressortir lemplacement dendroits exempts desoulvement, que lon pourrait choisir pour amorcer etterminer la pose de polystyrne. Ces endroits pourraientcorrespondre aux deux extrmits du secteur tudi (5+050 5+520). Ils pourraient aussi tre situs entre les diffrentssecteurs glifs , dans le cas o le budget ne permettrait derparer quune portion du projet.

Le logiciel Chausse 2 permet enfin de dimensionner lesvariantes dintervention. Aux fins de lexercice, nous avonschoisi le profil stratigraphique initial du sondage situ 5+410, o nous avons mesur, en date du 19 mars 2009, une

profondeur de gel (Z) de 2,37 m et un soulvement (h) de

139 mm. Le premier calcul est illustr la figure 3. On ytrouve les donnes du sondage, ainsi que les valeurs de

potentiel de sgrgation (SPode 4.8 et 8.5) qui permettent dereconstituer la profondeur de gel et le soulvement au gelmesur sur la route. On obtient de cette faon un modlereprsentatif du comportement de la chausse cet endroit.Il ne reste plus qu slectionner lhiver de conception et

modifier la structure de chausse conformment auxvariantes envisages. Le logiciel indiquera les consquencesattendues relativement au soulvement au gel. Pour ce cas

prcis, ltude suggre soit de rehausser la chausse de prsde 1 m (variante rejete), soit de reconstruire jusqu 2,25 mde profondeur, ou de reconstruire jusqu 650 mm de

profondeur pour insrer des panneaux de polystyrne de50 mm dpaisseur.

Conclusion

La mthode propose se base sur des paramtrescouramment accessibles et conduit des indicateurs de

performance quantifiables. Ltalonnage du calcul avec desmesures de soulvement in situ permet de garantir lareprsentativit de lanalyse au point de vue du systme sol-chausse-climat. Lapproche ncessite un peu de

planification cause du suivi dun hiver, mais elle est trsprise en raison de son efficacit pour aborder les problmesde gel. Elle a t utilise avec succs plusieurs reprises auMinistre.

RESPONSABLE :Denis St-Laurent, ing., M. Sc.Service des chausses

DIRECTEUR :

Guy Tremblay, ing.M.Sc.A.

Figure 1 :Mesure des soulvements

au gel (mire et niveau etprofilomtre portatif)


105/120

3

Info DLC,vol. 15, no4, dcembre 2010 tude de la glivit sur chausse existante

0.000

0.050

0.100

0.150

0.2000.250

0.300

0.350

0.400

0.450

0.500

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Chanage (m)

Soulvement(m)

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

lvation(m)

dh (soulvement)

dh (mire et niveau)

19 octobre 2008

21 mars 2009

zro = 5+000

0

2

4

6

8

10

12

14

0 50 100 150 200 251 301 351 401 451 501

Chanage

IRI(m/km)

21 mars 2009 (hiver)

19 octobre 2008 (t)

zro = 5+000

Figure 2 : Trac des profils, soulvements au gel et indices IRI

Figure 3 : Simulation Chausse 2, talonne pour le sondage 5+410


106/120


107/120

Nappephratiq

ueet

solssaturs

Q

ubec

Transpor

s

252

Effetdelateneur

eneau

Dimensionnementpourune

autoroute

Localisation:Laurierville

Soldin

frastructure=SMfin

Teneureneausuppose=1

5%(Sr=82%)

Teneureneaurelle=18%

(Sr=100%)

Quelestlincidencesurles

oulvementau

gel?

53,65ME

CAS 25

3


108/120

256

257


109/120

Priseencomptedelapositiond

e

lanappe

phratique

Conditionsidentiqu

esdesite

Variante:nappeph

ratique500mm

souslalignedinfrastructure

Quelseralincidencesurle

dimensionnement?

260

261


110/120


111/120

Exercicerenforcemen

t

bitum

ineux

264

Zonesud

,4voies(2pardirection)

Environs

1milliondCASparann

e

DJMA

=25000,12%decamions

Coefficientdagressivitmoyen=2.7(milieurural)

Accroissementde0,6%/an

BB(200mm):avecunfissuretransversaleaux10metde

lafissurationlongitudinaleenpistes

derouesdefaible

svrit(svritfaiblemoyenne).

MG-20(300mm)etMG-112(600mm):qualit

conformeauxnormes

Sol:Sablesilteuxavec20%departiculesfines

Dlaisinsuffisantspouressaisded

flexionFWD.

Dtermin

ezlpaisseurderecouvrementrequise

Autorouteexistante

265

15

ans

(ty

pique)

CAS


112/120

Enrobfissur

268

Recouvrement

269

Renforcementrequis


113/120

Conceptio

nenmilieu

Nonhomogne

Qubec

p

271

Donnes

RouteNationale

ECAS30

ans

=23,5

Millions

DJMA=

10000

h

admissible=50mm(secteu

renpente)

Ignorm

al=1252oC*j

Igdesig

n=1559oC*j(1/15

ans)

272

Profil

Terra

in

Naturel

ProfilFinal

TV

SC

CL

TV

SC

CL

CL

T

V

S

C

SM-SC

IP>12

W=45%

SP

o=3

IP

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