Dimensionnement des chaussées souples – Méthodes du MTQ

Avancements dans la méthode mécanisto-empirique

Formation technique Bitume Québec

ETS, Montréal, 23 au 25 nov. 2010

Denis St-Laurent, ing. M.Sc.Service des chaussées

MÉTHODE AASHTO:80% des états américains (FHWA, 2007)70% des provinces canadiennes (ATC, 2002)

Méthode de dimensionnement du MTQ

� STRUCTURAL�AASHTO 1993�Mécanisto-empirique

� GEL� GEL�Protection partielle (règle d’expérience)�Simulation du gel (mécanisto-empirique)

Méthode du MTQ (Transfert techno.)

� STRUCTURAL�AASHTO 1993�Mécanisto-empirique

� GEL

(pas dans Chaussée 2)

� GEL�Protection partielle (règle d’expérience)�Simulation du gel (mécanisto-empirique)

Transversales (thermique)

IRI

Méthode axée sur les mécanismes

Longitudinales (fatigue)

Carrelage(fatigue)

Orniérage

La méthode M-EDeux architectures classiques

� Méthode incrémentale�Une période de l’année à la fois�Éventuellement un camion à la fois�DAMA, ELMOD, MNPAVE, MEPDG …

� Méthode du dommage équivalent �Profil de variations saisonnières pré établi (à

partir de la méthode incrémentale)�ALIZÉ, ELSYM5, ...

Aussi dans Chaussée 2 même si méthode empirique AASHTO 1993.

Expérience d’utilisation au MTQ

� Combler les besoins de calculs non supportés par Chaussée 2

� Études spéciales : réglementation des charges, camions hors-normes, barrières de dégel, relevés FWD, projets de R&D

� Techniques spéciales : Remblais légers, recyclage à froid des enrobés

� Études paramétriques : Collage des couches, formulation de l’enrobé, non-conformités

Variation saisonnièresRang Saint-Alexis, Saint-Maurice

200

180

160

140

120

100

Fondation

Silt

E (

MP

a)1000

10000

100000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Temperature (°C)

Asp

halt

mod

ulus

(M

Pa)

Lukanen (1999)Baltzer and Jansen (1994)Asphalt Institute (1989)Ullidtz (1987)Route 159Route 352Route 361Route 354Rang St_Alexis

BB

Module (MPa)

Date de l’essai FWDNov Jan Mar May Jul Sep Nov

100

80

60

40

20

0

Silt

Argile

HIVER

E (

MP

a)

DEGEL

DÉGEL

Simulations théoriques (dommages)Simulations théoriques (dommages)

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Dom

mag

e cu

mul

é (n

orm

alis

é)

DÉGEL

0.77

Dom

mag

es c

umul

és (

norm

alis

és)

Repetitions (N x 10³)

100

1000

10000

Elo

ngat

ion

(µ)

5 °C

25 °C

0,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 10000,0

Loi de fatigue

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 10 20 30 40 50

Semaine no.

Dom

mag

e cu

mul

é (n

orm

alis

é)

Autoroute 73, Scott JonctionAutoroute 20, MontmagnyRoute 161, Saints-Martyrs-CanadiensRoute 155, Saint-Célestin (direction nord)Route 354, Saint-Alban (1993-1994)Rang St-Alexis, Saint-Maurice (1993-94)Route 352, Saint-Narcisse (1993-1994)Route 159, Sainte-Anne-de-la-Pérade (1993-1994)Route 361, Saint-Narcisse (1993-1994)

0.25

Semaine n°

Dom

mag

es c

umul

és (

norm

alis

és)

Relevé FWD Relevé FWD (recouvrement requis)(recouvrement requis)

100

120

140

OV

L (m

m d

e B

B)

AASHTOLogiciel ElmodSegmentation

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Chaînage (km)

OV

L (m

m d

e B

B)

Bretelle 33E010+000 = 0+000

Aut 10, Sherbrooke

Comparatif sommaire Comparatif sommaire (suite, Logiciel Chaussée vs Fatigue)(suite, Logiciel Chaussée vs Fatigue)

Asphalt Institute (effet du volume de bitume, 5% d' air)

225

250

275

300

Epa

isse

ur E

B (

mm

)

C

Vb (%) = 10 11 12

1314

75

100

125

150

175

200

1 10 100ECAS (en millions)

Epa

isse

ur E

B (

mm

)

A

B

Modèle K-theta pas inclus dans cette simulation M-E

Empirique ou M-E ?

� À la base, les résultats doivent être similaires:�Car toutes les méthodes sont étalonnées

empiriquement sur de vraies routes (essai routier AASHO)

Les deux marchent bien si on les applique bien

M-E: Un progrès indéniable

� Meilleures connaissances�Meilleures extrapolations (trafic, climat, sol,

matériaux…)�Usage des mesures terrain et labo�Usage des résultats de la R &D�Usage des résultats de la R &D

� Variables supplémentaires�Études paramétriques (%vides, %bitume, etc.)�Plus de réponses aux questions de type

« Qu’est-ce qui arrivera si ….? »�Meilleurs décisions

Bénéfices potentiels (M-E)

� Précision accrue� Meilleure sélection des matériaux et des

détails de conception� Moins de contreperformances

prématurées� Contribuer à augmenter la performance

des ouvrages réalisés� Contribuer à augmenter la rentabilité des

investissements routiers

DARWIN-ME

Canadian MEPDG User’s group

MatériauMatériau

Climat

223 stations canadiennes, dont 23 au Québec.Données horaires: temperature, precipitation, vent, ensoleillement (fichiers *.hcd).Fichiers nettoyés et testés par ARA (contrat ATC)

OK

TraficStatistiques et regroupements

CLA (48 hrs)

CLA (permanent)

Truck classification

TOD (Time of day)

DOW (Day of week)

WIM

MAF-SF (Monthly)

LS (Load Spectra)

Monthly Load spectra

Trafic : Spectres de chargementDonnées par défaut vs Station WIM

MEPDG default tandem

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Dis

trib

utio

n en

%

MEPDG par defaut Tandem

Scott 2008, dir nord, tandem

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Dis

trib

utio

n en

%

A73 Tandem

0

2

27 44 62 80 98 116

133

151

169

187

205

222

240

258

276

294

311

329

347

365

Classe de charge (kN)

0

2

27 44 62 80 98 116

133

151

169

187

205

222

240

258

276

294

311

329

347

365

Classe de charge (kN)

MEPDG default tridem

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

53 80 107

133

160

187

214

240

267

294

320

347

374

400

427

454

Classe de charge (kN)

Dis

trib

utio

n en

%

30%

MEPDG par default Tridem

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

53 80 107

133

160

187

214

240

267

294

320

347

374

400

427

454

Classe de charge (kN)

Dis

trib

utio

n en

%A73 Tridem

Spectres de charge - Tandem (3 types)

Bimodal-uniforme(Aut. 20 20)

léger

Asymétrique à la frontière É.U.(plus lourd vers É.U.)

BASE DE DONNÉES / ETALONNAGE GLOBALSections du programme LTPP

essai AASHOMnRoad

BASE DE DONNÉES - ÉTALONNAGE LOCALProgramme de suivi de performance du MTQ

� Dimensionnement souple (32 sections)� Dimensionnement rigide (28 sections)� Protection contre le gel (17 sections)� Drainage (12 sections)� Recyclage (88 sections)� Recyclage (88 sections)� Scellement de fissures (14 sections)� Resurfaçages (169 sections)� Techniques anti-fissuration (27 sections)� Imperméabilisation (6 sections)� Préfissuration (4 sections)

MEPDG au MTQ - efforts requis

� Climat: ok� Gel: insatisfaisant dans le MEPDG.

Chaussée 2 préférable pour le gel.� Trafic: compris. Engagement dans un processus

d’amélioration continu.� Matériaux: voir prochaine présentation� Matériaux: voir prochaine présentation� Étalonnage: la méthode M-E a fait ses preuves, mais

l’étalonnage local du MEPDG reste à faire � Implantation-transfert: approche à définir

� Prochain événement : logiciel DARWIN-ME

Merci