Dscpe Synthese Monographie Cotard

Janvier 2008

Durabilit structurelle des chausses Pathologies et entretien Opration 11N042

Pathologie des structures neuves et entretenues

Monographies

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-

Participants llaboration des monographies

3DUWLFLSDQWV3DUWLFLSDQWV3DUWLFLSDQWV3DUWLFLSDQWV 8888QLWVQLWVQLWVQLWV &RPPHQWDLUHV&RPPHQWDLUHV&RPPHQWDLUHV&RPPHQWDLUHV

-URPH&RWDUG/53&GH6WUDVERXUJ

(PPDQXHO'HODYDO/53&GH/LOOH

/LRQHO*ULQ/53&GHO2XHVW3DULVLHQ

-HDQ)UDQRLV*ULVHOLQ /53&G$QJHUV

5ROI.RELVFK/53&GH6DLQW%ULHXFDQLPDWHXU

*LOOHV3HWLW/53&G$XWXQ

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Sommaire

1 OBJECTIF DES RECHERCHES DE LOPERATION .................................... 5

2 TRAVAIL REALISE ....................................................................................... 5

3 REDACTION DUN GUIDE DE DIAGNOSTIC ET DE CONCEPTION DES RENFORCEMENTS DES CHAUSSEES .............................................................. 5

4 ETABLISSEMENT DE MONOGRAPHIES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES DOCUMENTEES POUR VALIDER LES MODELES THEORIQUES DEVOLUTION DEVELOPPES. ................................................... 5

5 PRESENTATION DES MONOGRAPHIES..................................................... 9

6 EXPLOITATION DES MONOGRAPHIES .................................................... 10

7 PREMIERS ENSEIGNEMENTS................................................................... 10

8 ANNEXE 1 - SOMMAIRE DU GUIDE DE RENFORCEMENT...................... 11

9 ANNEXE 2 - EXEMPLE DE MONOGRAPHIE ............................................. 12

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1 OBJECTIF DES RECHERCHES DE LOPERATION

La problmatique gnrale de lopration tait de contribuer lamlioration des stratgies de gestion du patrimoine existant, de manire assurer une dure de vie accrue linfrastructure, en lui conservant une aptitude au service optimale. Depuis la fin des annes 90, dimportants progrs ont t raliss dans les mthodes dauscultation, de diagnostic et de conception des solutions dentretien. Le lien entre ces diffrentes tapes de la gestion des rseaux routiers passe par une amlioration des outils de calcul ddis aux structures de chausses, en sappuyant sur les avances les plus rcentes dans le comportement des matriaux constitutifs, dans la modlisation des structures multicouches et dans lvolution de ces structures sous chargements rpts. Le premier objectif de cette opration est donc de mettre au point des outils numriques fiables danalyse et dexpertise des chausses, intgrant lessentiel des connaissances actuelles sur le comportement visco-lasto-plastique et la fissuration des matriaux bitumineux, en capitalisant lessentiel de lexpertise acquise par le rseau technique pendant les trente dernires annes. Le second objectif est de valoriser la dmarche prcdente vis--vis des matres douvrages, matres duvre et professionnels du domaine routier par ldition dun guide CFTR sur le renforcement des chausses, et par la mise disposition dune mthode et dun banc dessai de caractrisation en fatigue des procds et des matriaux vis--vis de la fissuration.

2 TRAVAIL REALISE

Ce travail porte sur le second objectif. Deux actions principales ont t ralises : - rdaction dun guide de diagnostic et de conception des renforcements des chausses ; - tablissement de monographies de structures de chausses documentes pour valider les modles thoriques

dvolution dvelopps.

3 REDACTION DUN GUIDE DE DIAGNOSTIC ET DE CONCEPTION DES RENFORCEMENTS

DES CHAUSSEES

Ce travail est entrepris dans le cadre du CFTR. Le document comporte principalement deux parties :

- le diagnostic ; - la conception ;

des diffrents types de chausses. Lannexe 1 rcapitule le sommaire du document. Ce document sera dit par le SETRA.

4 ETABLISSEMENT DE MONOGRAPHIES DE STRUCTURES DE CHAUSSEES DOCUMENTEES

POUR VALIDER LES MODELES THEORIQUES DEVOLUTION DEVELOPPES.

Lobjectif de cette tude est de fournir des lments sur le comportement des structures des chausses en fonction du temps. Ce comportement prenant en compte la construction neuve ainsi que les entretiens raliss. Les paramtres de comportement se fondant sur :

- des relevs de dgradations ; - des mesures de dflexions ; - des carottages et/ou sondages ;

raliss lors dtudes dvaluation ou dentretien.Pour atteindre cet objectif des monographies de structures homognes ont t ralises. Le nombre de monographies par type de structure et par LRPC est rcapitul dans le tableau 1. Les tableaux 2 et 3 rcapitulent les donnes caractristiques des monographies.

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Tableau 1 Nombre de monographies

Types de chausses N o m b re to tal de

m o n o g raphies

N o m b re de m o n o g raphies po ur

les diffren ts L R

Chausses bitumineuses paisses 5 2 : Autun

3 : S t B rieuc

Chausses inv erses 4 1 : Ang ers

3 : S trasbo urg

Chausses semi rig id es minc es (G H 25 c m)

1 9 5 : Autun

1 1 : S t B rieuc

3 : S trasbo urg

Chausses semi rig id es paisses (G H > 25 c m)

1 5 2 : Ang ers

4 : Autun

1 : L ille

6 : O uest P arisien

2 : S trasbo urg

Chausses mix tes 1 0 1 : Autun

8 : S t B rieuc

1 : S trasbo urg

Anc iennes c hausses so uples renfo rc es par d es matriaux

bitumineux

4 3 : Ang ers

1 : Autun

Anc iennes c hausses so uples renfo rc es par d es matriaux traits

aux liants hy d rauliq ues

1

1 : Autun

Nota important : trouvez des sections de routes bien connues, sur lesquelles on dispose de donnes sur leur ralisation, sur leurs entretiens sest avr trs difficile. Ainsi maintes sections retenues le furent dans le cadre dtudes dentretien trs compltes.

Lensemble des monographies sont dans le document : 11N042 Monographies

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Tableau 2 Caractristiques des diffrentes monographies

no

m f

ich

ier

LR

dp

arte

men

t

Ro

ute

Ch

auss

e

PR

db

ut

PR

fin

Ti o

rig

ine

dat

e

con

stru

ctio

n

dat

e en

tret

ien

dat

e t

ud

e

stru

ct o

rig

ine

entr

etie

n

SR p1

ang 53 N 12 U 41.45 42.1 T 0 1982 1997 ,2001 1991,1997 8BB+ 50GC -8frais+ 8BB,BBT M

SR p2

ang 7 2 N 138 G 49.9 50.4 T 1 197 8 1992 2004 8BB+ 50GC 8BB

SR p3

autun 25 N 57 D 31.36 31.8 T 1 197 5 2000 7 BB+ 25GC+ 20GC+ 40GN T

SR p4

autun 25 N 57 D 32.5 34.15 T 1 1991 2000 4BB+ 30GC+ 15GN T traite

ciment+ 25GN T

SR p5

autun 25 N 57 G 31.45 34.7 26 T 1 197 5 2000 4BB+ 25GC+ 20GN T traite

ciment+ 20GN T

SR p6

lille 59 N 356 D et G

2 3.8 T 0 1988 2004 2003 4BBD r+ 6BB+ 22GCV + 28GCV

SR p7

op 91 N 118 G 14.5 13.3 T 0 197 2 1991,2005 1980,2002 6BB+ 20GL+ 25SL 4BBD r+ 7 BBM E , 2.5BBT M + 4BBM

SR p8

op 91 N 118 D 7 10.4 T 0 197 2 1987 1980,2002 6BB+ 20GL+ 25SL 4BBM + 7 E M E

SR p9

op 91 N 118 D 5.2 6.4 T 0 197 2 1987 ,2004 1980,2002 6BB+ 20GL+ 25SL 4BBM + 7 E M E ,BBT M

SR p10

op 91 N 104 D 49.08 51 T 0 197 8 1992,2005 1980,2002 8BB+ 20GL+ 35SL 6BBSG,BBT M + 6E M E

SR p11

op 7 8 N 10 D 26 31 T 0 197 6 1987 ,2001 1981 8BB+ 20GL+ 30SC 4BBD r, E CF + BBT M

SR p12

op 7 8 N 10 G 26 31 T 0 197 6 1987 ,2001,2005 1981 8BB+ 20GL+ 30SC 4BBD r, E CF + BBT M ,BBT M

SR p13

stras 68 N 66 G 28 32 T 1 197 3

197 8,1990,2004 2004 8M B+ 30GC+ GN T 8,6,E S,-6frais,6M B

SR p14

stras 68 N 66 D et G

36 38 T 1 197 9 1989,1999 2004 6M B+ 33GL+ GN T 4M B,7 M B,

SR p15

autun 25 N 57 D 34.3 34.55 T 0 1991 2000 4BB+ 25GC+ 20GC+ 40GN T

SR mi1

autun 7 0 N 19 U 7 3.2 7 3.53 T E X 197 6 1984,1997 2004 6BB+ 25GC+ 60T V T 7 GB+ 3BB, 9GB+ 2.5BBT M

SR mi2

autun 7 0 N 19 U 69.3 7 0.1 T E X 197 6 1985,1997 2004 6BB+ 25GC+ 60T V T 7 GBHM + 4BB, 9GB+ 2.5BBT M

SR mi3


SR mi4


SR mi5

autun 7 0 N 19 U 7 0.1 7 0.45 T E X 197 6 1986,1997 2004 6BB+ 25GC+ 60T V T 12GB, 9GB+ 2.5BBT M

SR mi6

st br 35 N 12 D 64.5 64.7

T 1 197 1 197 3,1990 197 2 6BB+ 20GC+ 20GN T 8BB+ 16.5GB2,BBT M

SR mi7

st br 35 N 12 D 64.7 64.9

T 1 197 1 197 3,1990 197 2 6BB+ 20GC+ 20GN T 8BB+ 13.5GB2,BBT M

SR mi8

st br 35 N 12 D 65.4 65.6

T 1 197 1 197 3,1990 197 2 6BB+ 20GC+ 20GN T 7 BB+ 18GB2,BBT M

SR mi9

st br 35 N 12 D 66.2 66.4

T 1 197 1 197 3,1990 197 2 6BB+ 20GC+ 20GN T 8.5BB+ 12.5GB2,BBT M

SR mi10

st br 35 N 12 D 67 .2 67 .4

T 1 197 1 197 3,2001 197 2 6BB+ 20GC+ 20GN T 7 BB+ 12GB2,BBD r

SR mi11

st br 35 N 12 D 68.4 68.6

T 1 197 1 197 3,2001 197 2 6BB+ 20GC+ 20GN T 9BB+ 11GB2,BBD r

SR mi12

st br 35 N 12 D 7 0.8 7 1

T 1 197 1 197 3,1990 197 2 6BB+ 20GC+ 20GN T 9BB+ 11GB2,BBT M

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Tableau 3 Caractristiques des diffrentes monographies

no

m f

ich

ier

LR

dp

arte

men

t

Ro

ute

Ch

auss

e

PR

db

ut

PR

fin

Ti o

rig

ine

dat

e

con

stru

ctio

n

dat

e en

tret

ien

dat

e t

ud

e

stru

ct o

rig

ine

entr

etie

n

SR mi13

st br 35 N12 D 68.4 68.6

T1 1971 1973,1990 1972 6BB+20GC+20GNT 8BB+13GB2,BBTM

SR mi14

st br 35 N12 G 78.5 78.3

T1 1971 1973,1993 1972 6BB+20GC+20GNT 5.5BB+14GB2,BBDr

SR mi15

st br 35 N12 G 73.2 73

T1 1971 1973,1993 1972 6BB+20GC+20GNT 8BB+14GB2,6BBSG

SR mi16

st br 35 N12 G 69.6 69.4

T1 1971 1973,1990 1972 6BB+20GC+20GNT 7BB+18GB2,BBTM

SR mi17

stras 68 N66 D 28 29.5 T2 1971 1976,1984,1996 2004 5MB+20GC+GNT 8,10,5

SR mi18

stras 68 N66 G 32 35 T1 1971

1978,1991,2004 2004 6MB+20GC+90GNT 8,BBTM,-6frais,6MB

SR mi19

stras 67 A35 D et G 305 310 T1 1965 1971,1980,1987 1998 65TVT+15GC+20MB 6BBSG,6BBSG,3BBM,

BI p1

autun 25 N57 D 31.8 32.5 T1 1990 2000 8BB+17GB+40GNT

BI p2

autun 25 N57 D 34.55 34.8 T0 1975 2000 8BB+20GB+50GNT

BI p3

st br 22 N12 D 34.1 42.7

T1 1972 1977,1994 1976,2005 8BB+15GB+25GNT 10BB,4BBDr

BI p4

st br 22 N12 G 16.2 16.7

T1 1971 1979,2003 1978 6BB+15GB+25GNT 12GB+8BB,BBTM

BI p5

st br 22 N12 G 16.7 18.5

T1 1971 1979,2003 1978 6BB+15GB+25GNT 8BB,BBTM

IN 1 ang 53 N12 U 28 31 T1 1987 1996 1995 6BB+8GB+12GNT+32GC 6BB

IN 2 stras 67 D500 D et G 0 2.6 T0 1995 2005 2004 19MB+12GNT+cdf tr -13frais, 13MB

IN 3 stras 67 D500 D et G 2.6 8 T0 1995 2005 2004 19MB+12GNT+cdf tr BBTM

IN 4 stras 67 N1063 D et G 7.5 11.4 T1 1993 2006 2004 16MB+12GNT+ST -8 frais,8MB

MI 1 autun 25 N57 D 34.15 34.3 T0 1991 2000 8BB+15GB+25GC+40GNT

MI 3 st br 29 N165 D 33 38.1 T1 1977 1992 1999 6BB+15GB+25GC BBUM

MI 4 st br 29 N165 D 38.55 41.375 T1 1977 1992 1999 6BB+15GB+25GC BBUM




MI 8 st br 56 N165 D 77 80 T1 1975 1990 2005 8BB+12GB+25GC 4BBM

MI 9 st br 56 N165 G 75 77.9 T1 1975 1990 2005 8BB+12GB+25GC 4BBM

MI 10 st br 56 N165 G 79.8 85 T1 1975 1990 2005 8BB+12GB+25GC 4BBM

MI 11 stras 67 A35 D et G 305 310 TEX 1986 1987 1998 8BB+9GB+9GB+22GC 3BBM,

R AC GH 1

autun 25 N57 G 28.75 29.5 T1 1975 1992 2000 10BB+22GC+AC 8BB

R AC MB 1

ang 49 147 U 30.36 31.42 T1 1986 1993,2002 1991,2001 AC+10BB -8frais+8BB,BBTM

R AC MB 2

ang 85 N137 U 37.27 38.32 T2 1975 1981,1986,1993 2003 8BB+15GNTavec

mul+AC rp, rp, 6BB

R AC MB 3

ang 86 N147 U 4.75 8.28 T2 1982 1993 2004 6BB+10GB+AC 4BBM

R AC MB 4

autun 25 N57 G 29.5 31.45 T1 1975 2000 4BBM+2BBrep+12BB+AC

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Lgende

BI p Chausses bitumineuses paisses IN Chausses inverses SR mi Chausses semi rigides minces (GH 25 cm) SR p Chausses semi rigides paisses (GH >25 cm) MI Chausses mixtes R AC MB

Anciennes chausses souples renforces par des matriaux bitumineux

R AC GH

Anciennes chausses souples renforces par des matriaux traits aux liants hydrauliques

Ti Classe de trafic (voir tableau 4) BB Bton Bitumineux GB Grave Bitume GC Grave Ciment GNT Grave non Traite BBDr Bton Bitumineux Drainant BBTM Bton Bitumineux Trs Mince BBUM Bton Bitumineux Ultra Mince BBM Bton Bitumineux Mince frais Fraisage AC Ancienne Chausse souple

Tableau 4 - Dfinition des classes de trafic en fonction de la Moyenne Journalire Annuelle du nombre de Poids Lourds

T3 T2 T1 T0 TS Classe T5 T4 T3- T3+ T2- T2+ T1- T1+ T0- T0+ TS- TS+ TEX MJA 0 25 50 85 150 200 300 500 750 1200 2000 3000 5000

-

5 PRESENTATION DES MONOGRAPHIES

Pour chacune des monographies nous avons retenu le sommaire suivant : - Plan de situation - Identification de la section - Gomtrie (profil en travers) - Accotements - Drainage de surface - Drainage interne - Conditions climatiques - Structure thorique de la chausse neuve et entretiens raliss - Trafic - Donnes dauscultation disponibles : dflexions, dgradations, carottages, sondages - Rsultats des dflexions et des rayons de courbure - Rsultats des dgradations - Rsultats des carottages et sondages - Caractristiques des diffrentes couches de chausses - Synthse des donnes

A titre dexemple une monographie est prsente en annexe 2

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6 EXPLOITATION DES MONOGRAPHIES

Ces monographies ont principalement pour objet : - de valider les mthodes et modles de dimensionnement (cette validation passant par la confrontation entre le calcul

thorique du dommage et ltat de surface) ; - de prciser les modes dendommagement des structures ; - de connatre les volutions de certains paramtres comme les dflexions, les dgradations.

Ces exploitations seront ralises dans le cadre des oprations de recherche du LCPC : - 11N074 Endommagement interne des chausses - 11P063 Outils avancs de calcul et de dimensionnement des structures de chausses.

Nota : ces monographies sont de trs bons exemples pour toute personne dsirant se former, et/ou se spcialiser, dans le domaine de la pathologie des structures de chausses et des logiciels de diagnostic et de conception des solutions dentretien des chausses.

7 PREMIERS ENSEIGNEMENTS

7.1 Structures bitumineuses paisses Sur des plates-formes de bonne portance (dflexions < 30/100me mm) ces structures prsentent un trs bon comportement dans le temps. Notons la prsence de fissuration de vieillissement parfois trs importante, labsence de carottage sur les fissurations longitudinales dans les bandes de roulement ne permet pas de confirmer la fissuration de fatigue par le haut. 2 structures trs anciennes (plus de 30 ans) ralises avec de la GB1, mais entretenues prventivement confirment le bien fond du dimensionnement fond sur le calcul du dommage.

7.2 Structures semi-rigides minces Ces structures ralises dans les annes 1965-1975 ont des dures de service, sous trafic T1, de 3 10 ans. Les monographies le confirment par les dates des entretiens. Notons que les solutions minces dentretien (10 cm) ont des dures structurelles de lordre dune dizaine dannes. Les solutions paisses ( 20 cm) ralises en GB1 + BBSG montrent un trs bon comportement aprs plus de 25 ans.

7.3 Structures semi-rigides paisses Absence de fatigue des matriaux traites aux liants hydrauliques pour ce type de structure. Comportement globalement assez htrogne, lvolution est principalement lie la fissuration transversale de retrait de surface qui en fonction de la qualit du matriau traite aux liants hydrauliques en partie suprieure de la couche de base. Notons un trs bon comportement de structures en Grave Laitier.

7.4 Structures inverses Ces structures qui devaient limiter la remonte des fissures transversales des graves hydrauliques nont pas atteint lobjectif prvu. Leur comportement peut se classer en deux catgories :

- Prsence de fissuration longitudinale par le haut dans les bandes de roulement - Faenage de la bande de roulement par fatigue excessive des matriaux bitumineux (placs sur des GNT peu

portantes).

7.5 Structures mixtes Notons le trs bon comportement des structures mixtes de plus de 30 ans. Notons toutefois le cas de la section sur A35 qui sest dgrade fortement en surface aprs 18 ans de service. Les structures entretenues par un Enduit Superficiel aprs 10 ans prsentent des taux de fissuration transversale graves trs faible. Limpermabilisation de ces structures par des ES (mme sous fort trafic) leur confre un gain important vis vis du vieillissement.

Lvolution de ces structures se situe principalement au niveau des fissures transversales dans la couche de base ; notons des dsenrobages des GB1 aprs 25 ans.

Documents

Dscpe Synthese Monographie Cotard