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Mémoire de stage ST2
Spécialité Génie Civil
Auteur : KAPP Anne-Sophie INSA Strasbourg, Génie Civil
Tuteur entreprise : DORE Guy Professeur de la Faculté des Sciences et de Génie de l’université Laval.
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Remerciements
Ce stage a été effectué sous la direction de M. Guy Doré, professeur titulaire au Département de
Génie Civil de l’université de Laval. Je le remercie pour son aide, ses conseils et sa disponibilité tout
au long du stage.
Le bon déroulement de ce stage n’aurait pas été possible sans la contribution de plusieurs
personnes. Mon projet n’aurait pas avancé sans l’aide de M. Jérôme Fachon, qui m’a intégré dans ses
projets. Son expérience professionnelle et son management m’ont beaucoup aidé. Je souhaite
également remercier M. Jean-Pascal Bilodeau pour ses conseils techniques et son aide lors de
l’analyse des données. Je remercie ainsi toute l’équipe de M. Guy Doré, professionnels de recherches
comme étudiants, toujours présents pendant la durée du stage.
Je remercie l’ensemble des partenaires de la Chaire de recherche industrielle, sans qui ces projets ne
pourraient être menés à bien.
Enfin, je souhaiterais remercier l’ensemble de l’équipe pédagogique de l’Institut National des
Sciences Appliquées de Strasbourg qui offre la possibilité d’effectuer de tel stage.
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Résumé
Le stage ST2 a pour objectifs de remplir une mission de maitrise, de se familiariser avec le collège des
ETAM et également de comprendre le rôle d’un ingénieur dans une entreprise : la gestion du
déroulement d’une affaire, le management, et l’économie d’entreprise.
Mon premier stage s’est effectué dans une entreprise de travaux publics, j’ai donc choisi pour ce
stage de compléter mon expérience dans un laboratoire. Ayant toujours voulu travailler au Canada,
j’ai eu l’occasion de travailler pour l’équipe du professeur Guy Doré au laboratoire de Géotechnique
Routière de l’Université Laval de Québec. Ce laboratoire comprend une équipe d’environ 10
personnes, composée de professionnels de recherche et d’étudiants en maitrise et doctorat. Deux
grands projets sont actuellement développés par le laboratoire : La recherche sur le comportement
des infrastructures de transport construites sur pergélisol (sol qui ne dégèle pas) et la chaire de
recherche industrielle sur l’interaction charges lourdes/climat/chaussée I3C.
Pour répondre à la fois aux objectifs du stage ST2 et aux attentes du laboratoire, ce stage s’est divisé
en deux projets. Ces deux projets se sont inclus dans la chaire de recherche industrielle I3C. Cette
chaire de recherche est composée du Laboratoire de Géotechnique Routière et de 18 partenaires
(industries et gouvernement). Cela m’a permis d’appréhender l’ensemble d’une affaire, sa gestion
économique, de comprendre la planification et l’importance de la communication.
Le premier projet du stage était de créer une base de données de comportement de chaussées
municipales et d’effectuer les relevés pour la première année. Ce projet a nécessité tout d’abord a
création d’un protocole de relevé de terrain pour que chaque année les relevés soient effectués
exactement de la même façon au même endroit. Après avoir créée le protocole, il a fallu imaginer
une base de données pouvant regrouper diverses données, des relevés et des photos. Cependant, les
relevés pour la première année n’ont pas pu être effectués. En effet, pour pouvoir faire ces relevés, il
fallait l’autorisation des autorités ainsi que le matériel de sécurité nécessaire aux travaux. Ces
derniers n’ont pas été acquis pendant l’été, c’est pourquoi les relevés ont été remis à cet automne.
Ce projet s’est déroulé avec un professionnel de recherche ainsi qu’un autre étudiant : le travail
d’équipe et la communication furent des points clés dans la réussite de projet.
Le deuxième projet était un projet personnel qui servira de base pour un futur projet de maitrise.
Une chaussée est composée de plusieurs couches : la couche de béton bitumineux, la fondation, la
sous-fondation et l’infrastructure. Lors du passage d’un véhicule sur la chaussée, la chaussée se
déforme verticalement : c’est la déflexion de la chaussée. Actuellement, il existe des formules liant
les efforts dans les couches avec la déflexion de la chaussée. Cependant ces formules manquent de
précisions. L’objectif du projet était de déterminer les faiblesses des formules et de pouvoir analyser
les paramètres clés dans l’évolution des formules dans le but de les améliorer. En dehors de
l’apprentissage technique, ce projet a permis de me confronter avec une démarche d’ingénieur :
gérer de façon autonome un projet, établir un planning, gérer les imprévus, faire appel aux
professionnel de recherche pour avoir des avis.
Ces projets ont donc permis d’appréhender à la fois des aspects techniques mais aussi de gestion
d’entreprise comme le travail d’équipe, le management, l’économie, la planification. Cela a vraiment
permis de se placer dans une démarche d’ingénieur.
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Sommaire
1. Introduction ............................................................................................................... 7
2. Présentations générales ............................................................................................. 8
2.1. Canada et Québec ................................................................................................................... 8
2.2. L’université de Laval ................................................................................................................ 9
3. Le laboratoire de Géotechnique Routière ................................................................. 10
3.1. Présentation générale ........................................................................................................... 10
3.1.1. Chiffres clés .................................................................................................................... 10
3.1.2. Equipe et organigramme ............................................................................................... 10
3.1.3. Les projets en cours, planning ....................................................................................... 11
3.1.4. Le GRINCH ...................................................................................................................... 12
3.2. Moyens techniques et financiers .......................................................................................... 12
3.2.1. Moyens techniques ........................................................................................................ 12
3.2.2. Moyens financiers .......................................................................................................... 14
3.3. Etablissement des objectifs et du planning ........................................................................... 15
3.4. Politiques diverses ................................................................................................................. 16
3.4.1. Politique de communication .......................................................................................... 16
3.4.2. Politique de sécurité ...................................................................................................... 17
3.5. Déroulement type d’une affaire en laboratoire .................................................................... 18
4. La chaire I3C............................................................................................................. 19
4.1. Les objectifs de la Chaire ....................................................................................................... 19
4.2. Les différents acteurs et leurs rôles ...................................................................................... 20
4.2.1. Le laboratoire de Géotechnique routière de l’université de Laval ................................. 20
4.2.2. Les différents partenaires, rôle et communication ........................................................ 21
4.2.3. Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) ............. 22
4.2.4. Interaction entre les intervenants ................................................................................. 23
4.3. Les différents projets ............................................................................................................. 23
4.4. Le planning ............................................................................................................................ 25
4.5. Le stage et la chaire i3c ......................................................................................................... 26
5. Etablissement d’un protocole et d’une base de données de comportement des
chaussées ....................................................................................................................... 27
5.1. Objectifs et missions.............................................................................................................. 27
5.2. Création d’un protocole de relevé des fissures et orniérages sur les chaussée municipales 27
5
5.3. Création de la base de données de comportement des chaussées municipales .................. 30
5.4. Relevés des données pour la première année ...................................................................... 31
5.5. Conclusions du projet ............................................................................................................ 31
6. Amélioration de la formule liant bassin de déflexion et déformations transversales et
verticales. ....................................................................................................................... 32
6.1. Définitions et rappels techniques.......................................................................................... 32
6.2. Etat de l’art et objectifs du projet ......................................................................................... 35
6.2.1. Problèmes actuels .......................................................................................................... 35
6.2.2. Objectifs professionnels et personnels .......................................................................... 35
6.2.3. Elaboration du planning des taches .............................................................................. 36
6.3. Recherches préliminaires ...................................................................................................... 36
6.3.1. Etat de l’art .................................................................................................................... 36
6.3.2. Recherches de données ................................................................................................. 37
6.3.3. Conclusions et orientation du projet ............................................................................. 38
6.4. Création d’une base de donnée de bassin de déflexion et d’efforts .................................... 38
6.4.1. Choix du logiciel de référence, le logiciel Winjulea ........................................................ 38
6.4.2. Création de la base de données de bassin de déflexion, efforts verticaux et
transversaux .................................................................................................................................. 39
6.5. Analyse statistique des données, tests des formules sur la base de donnée ....................... 42
6.5.1. Bassin de déflexion et effort transversal sous la couche d’asphalte ............................. 42
6.5.2. Bassin de déflexion et effort vertical sous la couche de sous-fondation ....................... 45
6.6. Tests des formules retenues sur des données réelles .......................................................... 46
6.6.1. Base de données réelles ................................................................................................. 46
6.6.2. Confrontation des résultats et analyse .......................................................................... 46
6.7. Conclusions ............................................................................................................................ 46
7. Conclusion ............................................................................................................... 47
8. Bibliographie ........................................................................................................... 49
Mémoires .......................................................................................................................................... 49
Livres .................................................................................................................................................. 49
Sites internet ..................................................................................................................................... 49
9. Annexes ................................................................................................................... 50
9.1. Projet 1, fiche type d’une section.......................................................................................... 50
9.2. Protocole d’auscultation des chaussées ............................................................................... 51
6
Tables des illustrations
Tableau 1: Projets du laboratoire ......................................................................................................... 11
Tableau 2 : Signalisation nécessaire selon le type de route ................................................................. 17
Tableau 3: Projets de la chaire i3c ........................................................................................................ 24
Tableau 4: Planning des projets de la chaire i3c ................................................................................... 25
Tableau 5: Projets du stage et chaire i3c .............................................................................................. 26
Tableau 6: Techniques d’auscultation de chaussées abordées ............................................................ 28
Tableau 7: Différentes méthodes abordées et choix ............................................................................ 29
Tableau 8: Composition d'une chaussée .............................................................................................. 32
Tableau 9: Paramètres utilisés lors de l'étude ...................................................................................... 34
Tableau 10: Paramètres choisis pour la chaussée ................................................................................ 40
Tableau 11: Code couleur de la base de données ................................................................................ 40
Tableau 12: Exemple de la base de donnée créée ................................................................................ 41
Tableau 13: Type d'évolution des paramètres...................................................................................... 45
Tableau 14: Composition de la chaussée à St-Celestin ......................................................................... 46
Figure 1: La région de Québec ................................................................................................................ 8
Figure 2: Le Canada ................................................................................................................................. 8
Figure 3: L'université Laval de Québec.................................................................................................... 9
Figure 4: Simulateur routier .................................................................................................................. 13
Figure 5: Photos du site expérimental .................................................................................................. 13
Figure 6: Outils de sécurité ................................................................................................................... 17
Figure 7 : Schéma du fonctionnement du déflectomètre ..................................................................... 33
Figure 8: Exemple d'un tableur Winjulea .............................................................................................. 38
Figure 9: Exemple 2 d'un tableur Winjulea ........................................................................................... 39
Figure 10: Graphique de l'évolution de l'effort transversal par rapport à la hauteur de béton
bitumineux ............................................................................................................................................ 43
Figure 11: Graphique de l'évolution du l'effort transversal par rapport aux modules de béton
bitumineux et de fondation .................................................................................................................. 43
7
1. Introduction
Le stage ST2 s’intègre dans la formation de Génie Civil à l’Institut National des Sciences Appliquées de
Strasbourg. Il s’effectue à la suite de la deuxième année du cycle d’ingénieur. Ce stage a pour objectif
d’intégrer une entreprise et d’y tenir un rôle de maitrise. C’est aussi l’occasion de découvrir le rôle
d’un ingénieur, c'est-à-dire non seulement une personne compétente techniquement mais aussi sur
le plan de la gestion d’entreprise et d’hommes. Les objectifs étaient donc de développer des
connaissances techniques lors d’un projet et d’appréhender les autres aspects du métier
d’ingénieur : gestion d’un projet, planification, communication avec l’équipe et le client, notion
d’économie d’entreprise.
Pour compléter le premier stage qui s’était effectué sur un chantier de travaux public, ce stage ST2
s’est déroulé dans le laboratoire de Géotechnique Routière de l’université Laval à Québec. Ce stage
s’est déroulé sous la tutelle de Guy Doré, professeur titulaire à l’université. Pour répondre à la fois
aux objectifs du stage et aux besoins du laboratoire, deux projets ont été effectués lors de ce stage.
Le premier projet était la création d’une base de données de comportement de chaussées
municipales. Ce projet a permis de mettre en avant un travail d’équipe, une démarche de réflexion et
de faire le lien avec différents intervenants. Le deuxième projet portait sur la déflexion de la
chaussée. La déflexion de la chaussée est la déformation verticale que subit la route lors du passage
d’un véhicule. Le but de ce projet était de pouvoir analyser les formules actuelles qui lient cette
déflexion à la structure de la chaussée et de trouver des améliorations. Ce projet était un projet
personnel qui a permis d’acquérir des connaissances techniques mais aussi organisationnelles
(planification, gestion des imprévus).
Pour comprendre ces différents projets et l’atteinte des objectifs, nous verrons en premier lieu une
présentation générale du Canada, de l’université et enfin du Laboratoire de Géotechnique Routière.
Cela permettra de cibler les conditions du stage mais également les moyens mis à disposition pour
atteindre les objectifs. Ensuite viendra une présentation complète de la Chaire I3C, la chaire de
recherche industrielle sur l’interaction des charges lourdes, du climat et des chaussées. Cette chaire
de recherche, dont les deux projets font partis, est le principal projet du laboratoire. Enfin, chaque
projet sera développé : les objectifs, les recherches, les analyses ainsi que les conclusions.
8
2. Présentations générales
Cette présentation générale a pour but de donner un aperçu de l’environnement dans lequel s’est
déroulé le stage. Cette partie se divisera tout d’abord en une présentation du Canada, de la ville de
Québec et de l’université de Laval. Enfin, nous nous attacherons à présenter le Laboratoire de
Géotechnique Routière : l’équipe, les missions et la gestion du laboratoire.
2.1. Canada et Québec
Le Canada est un pays d’Amérique du Nord qui partage ses frontières avec les Etats-Unis. Découvert
il y a presque 500 ans, ce pays est une monarchie constitutionnelle qui se veut bilingue (français et
anglais) de part ses origines. Pays développé, la Canada tient ses richesses grâce à de nombreuses
ressources naturelles et un commerce avec les Etats-Unis. Le Canada compte près de 33 millions
d’habitants, presque la moitié de la France, pour une superficie de 10 millions de km2 (675 000 km2
pour la France).
Le Canada se compose de plusieurs provinces, 10 exactement : La Colombie-Britannique, l’Alberta, le
Saskatchewan, le Manitoba, l’Ontario, le Québec, le Nouveau Brunswick, l’Ile du Prince Edouard, la
Nouvelle Ecosse et Terre Neuve-Labrador. La province de Québec compte 7.8 millions, pour une
superficie égale à trois fois celle de la France. La ville de Québec, située au bord du fleuve Saint-
Laurent, est la capitale provinciale du Québec et est le lieu où siège le Parlement du Québec. La ville
compte environ 500 000 habitants. On y retrouve l’Université de Laval qui est la première université
francophone en Amérique (voir paragraphe suivant).
Figure 2: Le Canada Figure 1: La région de Québec
9
2.2. L’université de Laval
Le laboratoire de Géotechnique routière fait parti de l’université de Laval. Voici un descriptif de cette
dernière. L’université de Laval se situe à Québec, à l’ouest de la ville. Elle fut la première université
francophone au Québec et accueille aujourd’hui près de 44 000 étudiants dans 400 programmes
d’études. Elle est classée parmi les dix plus grandes universités de recherche au Canada et a un
budget annuel global de l’ordre de 700 millions de dollars. C’est également une université tournée
vers le développement durable.
Pour avoir l’équivalent d’un diplôme d’ingénieur français, les élèves doivent suivre un programme de
baccalauréat, d’une durée de 4 ans. Les matières sont au choix, l’élève peut poursuivre par la suite
avec une maîtrise et un doctorat.
Figure 3: L'université Laval de Québec
10
3. Le laboratoire de Géotechnique Routière La laboratoire de Géotechnique Routière fait partie de l’université de Laval et dépend du
département Génie Civil. Voici une présentation générale du laboratoire, ainsi que les politiques en
matière de communication et de sécurité. Nous verrons également les moyens techniques et
financiers du laboratoire et pour finir, nous développerons le déroulement type d’une affaire dans un
laboratoire de recherche.
3.1. Présentation générale
3.1.1. Chiffres clés
L’université de Laval accueille près de 1300 chercheurs et développe actuellement une centaine de
chaires de recherche. Le laboratoire de Géotechnique Routière est composé d’une équipe de 3
professionnels de recherches ainsi qu’une dizaine d’étudiants en maitrise, baccalauréat ou des
stagiaires (voir paragraphe 2.3.1. équipe). Son budget est de 600 000 dollars canadien (soit 390 000
euros), dont 500 000 $Ca pour la Chaire de recherche.
3.1.2. Equipe et organigramme
Le laboratoire de Géotechnique, dirigé par le professeur titulaire M. Guy Doré, intègre une équipe
composée à la fois des professionnels de recherches, des étudiants gradués (maitrises et doctorants)
et des stagiaires (baccalauréat).
L’équipe est composée de deux professionnels de recherche, Jean-Pascal Bilodeau (ingénieur et
doctorant), Jérôme Fachon (ingénieur) et également d’un coordinateur de Chaire, Pierre Perron
(ingénieur).
Voici un organigramme de l’équipe :
Professeur titulaire
M. Guy Doré ing. Ph.D
Professionnels de recherche
J.P. Bilodeau (ing.jr. Ph.D) Jérôme Fachon (ing.)
Coordonnateur de Chaire
Pierre Perron (ing.)
Etudiant Gradués (maitrise ou doctorants)
Alejandro Quijano Murillas
Claudia-Andrea Mellizo
Damien Grellet
Alban Ficheur
Jean Verreault
Sophie Dion
Stagiaires (baccalauréat)
Julie Malenfant-Lepage
Cassandre Nowicki
Catherine Savoie
Grégory Ghiti
Anne-Sophie Kapp
11
3.1.3. Les projets en cours, planning
Le Laboratoire fait partie de plusieurs projets différents. Il y a tout d’abord des projets extérieurs, qui
sont des projets d’expertises demandés par des intervenants extérieurs et soumis à des contrats.
Ensuite, Le laboratoire de Géotechnique Routière inclut une chaire de recherche, la CHAIRE I3C : la
Chaire de recherche industrielle CRSNG sur l’interaction charges lourdes/climat/chaussée. Initiée par
M. Guy Doré, cette chaire est un projet de 5 ans regroupant de nombreux partenaires et tient une
place primordiale au cœur du laboratoire. Cette chaire incluant de nombreux projets ainsi que le
présent stage, elle fera l’objet d’une présentation plus détaillée dans le chapitre 4. La chaire I3C.
Les travaux actuels peuvent être regroupés en deux secteurs :
- La Chaire I3C, interaction Charges lourdes - Climat - Chaussées
- La recherche sur le comportement des infrastructures de transport construites sur pergélisol
(sol qui ne dégèle pas durant les périodes estivales)
Voici un tableau récapitulatif des différents projets actuellement menés au laboratoire :
Projet Partenariat avec : Type
d’entente Début Durée
Amélioration de la qualité des chemins d'accès aux ressources et routes locales dans le contexte
canadien
Conseil de recherches en sciences naturelles et génie Canada
Partenariat Avril 2005
5 ans
Centre d'études nordiques Fonds québécois de la recherche sur
la nature et les technologies Subvention
Avril 2009
6 ans
Détermination et optimisation des critères de conception des chaussées revêtues de pavés en
béton en contextes municipal et nordique
Conseil de recherches en sciences naturelles et génie Canada
Partenariat Janvier 2008
3 ans
Expérimentation de méthodes de mitigation des effets de la fonte du pergélisol sur les
infrastructures de transport du Nunavik Ministère des Transports (Québec) Contrat Mai 2005 4 ans
Expérimentation de méthodes de mitigation des effets de la fonte du pergélisol sur les
infrastructures de transport du Nunavik - Aéroport de Tasiujaq
Ministère des Transports (Québec) Contrat Juillet 2007 4 ans
Impact des changements climatiques sur les infrastructures de transports et adaptation
Conseil de recherches en sciences naturelles et génie Canada
Subvention Avril 2006
5 ans
Impact des changements climatiques sur les infrastructures de transports et adaptation
Conseil de recherches en sciences naturelles et génie Canada
Subvention Avril 2006
5 ans
Interaction Charges lourdes/Climat/Chaussées (i3C)
Conseil de recherches en sciences naturelles et génie Canada
Partenariat Août 2008
6 ans
Investigations géotechniques - caractérisation du pergélisol et stratégie d’adaptation pour les
aéroports du MTQ au Nunavik, Ministère des Transports (Québec) Contrat
Juin 2008
3 ans
R&D Support - Permafrost Adaptation Techniques, Gouvernement du Yukon Contrat Novembre
2008 1 an
Tableau 1: Projets du laboratoire
12
Chaque thème comprend plusieurs « sujets » qui sont par la suite distribué selon les étudiants et
professionnels de recherche. Chaque étudiant doit par la suite se fixer ses propres objectifs et faire
son planning, prendre les décisions clés et fait appel aux professionnels de recherche lorsqu’il en a
besoin (voir paragraphe 3.3. Objectifs et établissement du planning). Chacun est responsable de son
projet tout en gardant une entraide et un objectif commun au laboratoire.
3.1.4. Le GRINCH
Le laboratoire fait également partie du GRINCH, qui est un groupe de travail interuniversitaire
(Groupe Interuniversitaire d’ingénierie des Chaussée). C’est un partenariat créée entre le Laboratoire
de Géotechnique Routière de l’université de Laval (sous la responsabilité de M. Guy Doré) et le
Laboratoire sur les chaussées, routes et enrobées bitumineux de l’Ecole Technique Supérieur (ETS) de
Montréal (sous la responsabilité de M. Alan Carter). Les deux laboratoires ayant chacun une
spécialisation, un la géotechnique et l’autre les enrobés bitumineux, le partenariat vise à obtenir une
complémentarité des résultats et une meilleure communication des nouvelles recherches. Un
colloque est organisé chaque année par un des deux laboratoires. C’est une occasion pour les deux
équipes de se rencontrer et d’échanger les derniers résultats de leurs travaux.
3.2. Moyens techniques et financiers
Le laboratoire bénéficie de nombreux moyens techniques, du fait de son appartenance à l’université
de Laval. Voici un descriptif du matériel utilisé au laboratoire ainsi qu’un descriptif des moyens
financiers du laboratoire (subvention, partenariat, contrat).
3.2.1. Moyens techniques
Le laboratoire comprend des salles pour les professeurs et les étudiants, des salles informatiques
ainsi qu’un laboratoire pour les expériences. Le laboratoire comprend plusieurs instruments
permettant d’effectuer divers tests.
• Les équipements du laboratoire
Parmi les équipements du laboratoire, on compte :
- Presse hydraulique
- Presse CBR
- Chambres environnementales
- Cellule de gel et une cellule de consolidation
- Cellule triaxiale
- Des outils de détermination : granulométrie, micro-deval, Los Angeles, sédimentométrie,
compactage (proctor, table vibrante), oedomètre
- Bain thermique
- Conductivité hydraulique (paroi rigide et flexible)
13
• Le simulateur routier de sollicitations mécaniques et climatiques de laboratoire (SIMUL)
Le laboratoire a obtenu récemment ce simulateur routier qui permet de simuler le passage d’un
véhicule. Ce simulateur est une roue qui peut se déplacer sur une petite chaussée créée
artificiellement et dont on peut contrôler à la fois les conditions et la vitesse.
Figure 4: Simulateur routier
• Le Site Expérimental Routier de l’université Laval (SERUL)
Ce site est un site expérimental appartenant à l’université de Laval et mise à la disposition pour des
essais routiers. Il se situe dans la forêt de Montmorency (60 km de Québec).
Ce site comporte une route « type » d’un kilomètre de long sur laquelle ont été découpées plusieurs
sections différentes. Ceci permet de tester à la fois des structures de chaussées différentes, des
surfaces de roulement, l’interaction des charges lourdes sur la chaussée. Il est donc très utile pour les
recherches de la Chaire I3C.
Figure 5: Photos du site expérimental
14
En dehors de ces équipements, le laboratoire peut faire appel à l’université de Laval ou à des
partenaires (partenaires de la chaire par exemple) s’il y a besoin d’un matériel précis qui pourrait
faire l’objet d’un prêt. Par exemple dans le cadre de la base de données municipale, nous avons fait
appel à la ville de Québec pour obtenir la signalisation lors des investigations.
3.2.2. Moyens financiers
Il existe plusieurs types de financements qui aident au bon fonctionnement du laboratoire. En effet,
les projets d’expertises dont est en charge le laboratoire sont sous contrat et donc rémunérés par le
client. Dans le cadre de la chaire, les partenaires ainsi que le Conseil de recherches en sciences
naturelles et en génie du Canada (CRSNG) s’engagent à une aide financière (et matériel parfois, vu ci-
dessus). Ce conseil donne également des subventions selon les projets. Enfin, lorsque l’université de
Laval reçoit des financements extérieurs, ils sont redistribués dans les laboratoires en créant de
nouvelles infrastructures ou en achetant du matériel. La gestion financière du laboratoire se fait par
le professeur Guy Doré.
Voici un schéma des différents financements du laboratoire
Les financements sont donc multiples et s’adaptent donc aux différents projets. Le planning, le
matériel et la gestion financière en découle par la suite.
Financement du laboratoire
Contrat à la demande des
entreprises ou organismes
Fonds de recherche
(CRSGN par exemple)
Partenaires extérieurs
(Chaire i3c par exemple)
Gestion du budget du
laboratoire
(Guy Doré)
15
3.3. Etablissement des objectifs et du planning
En management de projet, il est important de cibler les objectifs de l’entreprise, du client, ainsi que
les objectifs personnels. La recherche des objectifs à atteindre est le point clé dans l’établissement
du planning du projet à réaliser. En effet, si on ne cible pas tout de suite les objectifs, certains aspects
importants du projet peuvent être oubliés.
• Etablissement des objectifs
Lors du commencement d’un projet, une recherche des objectifs est établie. En effet, le
professionnel de recherche ou l’étudiant en charge du projet recherche les points clés du projet. Il va
cibler les besoins du client, comprendre l’enjeu du projet. Ceci permet de déterminer l’ensemble des
recherches ou des expériences qui vont être effectuées.
De plus, il détermine également les objectifs personnels liés au projet : Quels sont les acquis avant le
projet ? Quelles sont les connaissances nécessaires à l’évolution du projet ? Quelles sont les qualités
à développer ? Ces questions doivent être abordées avant le début du projet pour partir sur
les meilleures bases possibles.
• Etablissement du planning
Après avoir fixés tous les objectifs, la personne en charge du projet peut établir le planning.
Connaissant la date de rendu du projet (imposée par le client ou par la chaire), l’étudiant ou le
professionnel de recherche adapte lui-même son planning de recherche en tenant compte des
objectifs professionnels et personnels. Ce planning peut être réétudié en fonction des besoins et/ou
des problèmes rencontrés : il faut toujours être réactif et être capable de s’adapter en toute
situation.
Que ce soit pour l’établissement des objectifs ou du planning, on remarque que ce sont des
démarches d’ingénieur. En effet, la personne en charge du projet a la responsabilité globale du
projet : définition des besoins, atteinte des objectifs, gestion du planning. L’étudiant ou le
professionnel de recherche peut faire appel à d’autres personnes pour confirmer l’avancement du
projet, ce qui intègre en plus un travail d’équipe. Le management de projet, l’établissement des
objectifs et du planning font partie intégrante du rôle d’ingénieur, qui doit sans cesse penser à trois
points clés : la qualité, les coûts et le délai.
16
3.4. Politiques diverses
3.4.1. Politique de communication
Il est primordial dans un laboratoire d’échanger et de communiquer pour à la fois se tenir au courant
des derniers travaux (du laboratoire et de l’extérieur) mais aussi de faire connaitre ses propres
résultats (publications, colloque). Nous verrons ainsi comment se déroule la communication interne
et externe au laboratoire.
• Communication interne
La plupart du temps, les grands thèmes comme la recherche I3C sont subdivisés en plusieurs sujets
dont chaque étudiant à la responsabilité. Ainsi il est primordial pour l’avancement des travaux de
communiquer entre étudiants et professionnels de recherche. Ces derniers guident et aident
l’étudiant. La communication par mail est très régulière et il est possible de voir un étudiant ou un
professionnel à n’importe quel moment.
De plus, des réunions de coordination sont faites environ tous les 10 jours pour faire un bilan global
et individuel des travaux. Cela permet de faire le point sur le planning de chacun, d’échanger diverses
opinions, de voir les difficultés ou besoins de chacun. Ces réunions sont très importantes et sont un
point clé dans la communication.
Sur le plan du management d’équipe, il est vrai qu’il est plus difficile de lier une équipe dans un
laboratoire où chacun a son projet, par rapport à un chantier où tout le monde doit travailler
ensemble. Cependant, en plus des réunions de coordination qui permet une certaine entraide, des
activités de groupe sont proposées à l’ensemble du laboratoire, dans le but de souder l’équipe.
• Communication externe au laboratoire
La communication externe sert à montrer l’évolution des travaux du laboratoire aux clients et aux
autres chercheurs, à promouvoir les activités du laboratoire. Cette communication se fait de
plusieurs façons :
- Internet : via les sites de l’université ou de la chaire I3C, le laboratoire rend accessible à la
fois les derniers travaux effectués mais aussi des données générales des activités et du
laboratoire.
- Colloques, rencontres : des colloques ou des rencontres sont organisés plusieurs fois dans
l’année. On peut citer par exemple le colloque du GRINCH qui a lieu une fois par an et qui
regroupe l’ensemble des chercheurs pendant 2 jours. Pour la chaire I3C (voir chapitre 4), des
réunions sont organisées régulièrement avec les partenaires pour les informer du bon
déroulement des travaux et pour se mettre d’accord sur les évolutions possibles.
- Publications : les étudiants ainsi que les professionnels de recherche peuvent soumettre
leurs travaux pour des éventuelles publications. Après décision d’un jury, la revue choisit si
l’article sera publié ou non. Ces publications sont importantes pour le laboratoire car c’est
une opportunité de rendre visible les travaux effectués et d’obtenir des fonds par la suite.
17
On peut citer par exemple les revues « International Journal of Pavement Engineering » ou
« International Journal on Road Materials and Pavement Design ».
En conclusion, la communication reste un point clé, à la fois pour le management d’une équipe, le
bon déroulement des projets mais aussi pour l’image du laboratoire et de la recherche.
3.4.2. Politique de sécurité
Que ce soit lors des essais en laboratoire ou sur le terrain, des règles
de sécurité sont à respecter. Lors des essais effectués en laboratoire, il
faut veiller à bien connaitre le matériel utilisé et lire la notice ainsi que
les normes qui se rapporte à l’essai. Pour les essais sur le terrain, il est
nécessaire de porter des chaussures de sécurité ainsi que des gilets
fluorescents. Le casque n’est pas toujours nécessaire mais il est
recommandé (les essais se faisant aux bords d’une chaussée sans
engins de chantier).
Pour que chacun soit conscient de l’importance de la sécurité, nous
avons eu une formation d’une après midi dispensée par Michel Masse
du Ministère des Transports du Québec. Un certain nombre de projets
nécessitant une intervention sur des chaussées, cette réunion avait
pour objectif de sensibiliser les étudiants et professionnels de
recherche aux dangers liés à la chaussée, les obligations en matière de
protection personnelle et de signalisation.
Ainsi pour nos essais pour la base de données municipale, nous avons tout d’abord effectué un
« repérage » des routes pour les classer selon leur niveau de trafic (3 niveaux) pour en déduire la
signalisation adéquate (en plus des protections personnelles). Voici un tableau récapitulatif :
Type de route Trafic Signalisation nécessaire
0 Faible Aucune signalisation
1 Moyen Voiture de balisage (flèche de déviation des voitures)
2 Fort Signalisation complète : voiture, flèche de déviation, panneaux, cônes
Tableau 2 : Signalisation nécessaire selon le type de route
Même si l’on reste dans un cadre de recherche et de laboratoire qui paraissent moins « dangereux »,
les règles de sécurité doivent rester strictes et doivent être appliquées par tous.
Figure 6: Outils de sécurité
18
3.5. Déroulement type d’une affaire en laboratoire
Pour comprendre le fonctionnement du laboratoire, voici le déroulement type d’une affaire en
laboratoire.
Laboratoire de Géotechnique Routière Entreprises privées Organismes publics
Expression d’un besoin: Nouveaux sujets de recherches (laboratoire)
Expertise technique (entreprise privée)
Recherches et amélioration de techniques (organismes publics)
Nouveau thème de recherche
État de l’art
(Normes, publications)
Choix de la procédure adéquate
(Matériel, logiciel, recherche)
Recherche
(Essais en laboratoire ou sur le terrain, calculs,
logiciel…)
Analyse des résultats
Rapport
Puis publication, application, mise en
œuvre
Validation des résultats Non validation des résultats
(Besoin de recherches complémentaires)
Financements
(Contrat, subvention, partenariat)
19
4. La chaire I3C
La chaire de recherche industrielle CRSNG i3c porte sur l’interaction entre les charges lourdes des
véhicules commerciaux, la performance structurale et fonctionnelle des chaussées et le climat. Cette
chaire a été initiée par le professeur titulaire Guy Doré en 2008 et tient une place considérable dans
le laboratoire de Géotechnique routière.
Les missions du stage étant directement inclus dans la
Chaire i3c, cette partie sera entièrement dédiée à cette
dernière. Nous verrons tout d’abord les objectifs de la
chaire, les acteurs, leurs rôles, puis nous développerons
brièvement les différents travaux de la chaire ainsi que le
planning. Enfin, nous verrons de quel façon le stage s’est
inclut dans la chaire de recherche.
4.1. Les objectifs de la Chaire
La Chaire de recherche industrielle CRSNG i3c porte sur l’interaction charges
lourdes/climat/chaussées. Elle a donc pour but de répondre à des problématiques liées à l’industrie
du transport routier et des infrastructures, dans un contexte de climat rude. En effet, l’objectif final
de la chaire de recherche industrielle est de pouvoir développer des outils qui vont pouvoir être
applicable à la fois par les milieux publics (gouvernement, ministère des transports) mais aussi par les
industries privées. Pour cela, le laboratoire de Géotechnique Routière, à l’initiative du professeur Guy
Doré, à rechercher des partenaires provenant à la fois du milieu des transports, des entreprises
privées et publiques, des municipalités ainsi que le gouvernement.
La chaire i3c a trois objectifs clés :
- Développer des connaissances sur l’interaction entre les charges lourdes, le climat et les
chaussées
- Développer des technologies de pointes et des solutions concrètes aux problèmes que
rencontrent actuellement les différentes entreprises du transport et municipalités.
- Développer des compétences pour améliorer les performances
Ainsi, la Chaire i3C mettra à jour des techniques dont le but est de réduire les dommages aux
chaussées résultant de l'action combinée des charges lourdes et du climat. Les industries du
transport auront donc l’opportunité d’améliorer leurs performances et la qualité des infrastructures
routières.
20
4.2. Les différents acteurs et leurs rôles
La chaire i3c regroupe à la fois des professionnels de recherche de l’université de Laval et des
partenaires industriels ou gouvernementaux. Ce chapitre a pour objectif de cibler les rôles de chaque
intervenant et de comprendre les interactions entre eux. Nous verrons également l’importance du
Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) dans la chaire i3c
4.2.1. Le laboratoire de Géotechnique routière de l’université de Laval
L’équipe du laboratoire de Géotechnique Routière a plusieurs
missions dans la Chaire i3c. Son rôle premier est d’effectuer les
recherches, d’analyser les données et de mettre en œuvre des
solutions aux problèmes posés. L’équipe a aussi pour mission de
s’attacher aux demandes des partenaires. En effet, certains projets
nécessitent d’être modifiés selon les besoins et des attentes des
différents intervenants. La Chaire de recherche industrielle a pour
objectif la mise aux points de solutions concrètes, ainsi l’équipe de recherche doit sans cesse avoir
pour objectif la concrétisation de ses projets.
La chaire i3c a été initiée par le professeur Guy Doré du laboratoire de Géotechnique Routière, il est
désormais le titulaire de la Chaire. L’équipe est composée de deux professionnels de recherche et un
coordonnateur de recherche :
- Jean-Pascal Bilodeau : documentation et planification des recherches, analyse des données
et supervision des étudiants.
- Jérôme Fachon : organisation, gestion et planification des projets, liaison technique avec les
partenaires
- Pierre Perron : communication avec les partenaires, gestion technique et financière de la
Chaire, coordination entre les divers intervenants.
Trois étudiants gradués, en maitrise à l’université de Laval, font également partis de la Chaire i3c:
Alejandro Quijano Murillas, Claudia-Andrea Mellizo, Damien Grellet. Ils effectuent leurs projets de
master sur des thèmes de la Chaire. Ils sont assistés par Guy Doré et par les professionnels de
recherche dans toutes leurs démarches. Lors de réunion avec les partenaires, ils proposent un bilan
de leurs travaux et recentrent leurs plannings, leurs objectifs selon les avis et les besoins des
partenaires concernés.
L’équipe dispose de l’ensemble du matériel (voir paragraphe 3.2.1.) pour les travaux de la Chaire. Elle
peut également faire appel aux intervenants concernés si elle a besoin d’un équipement spécial.
21
4.2.2. Les différents partenaires, rôle et communication
La présence de nombreux partenaires différents est très importante dans la chaire de recherche
industrielle. En effet, leur rôle ne se limite pas à des subventions financières, ils sont un poids quant à
la réalisation et l’utilisation des solutions trouvées. Nous verrons ainsi qui sont les différents
partenaires, quels sont leurs rôles et comment s’effectue la communication entre les partenaires.
• Recherche des différents partenaires
Pour pouvoir lancer le programme de la chaire, il a fallu trouver des partenaires pouvant être
intéressés par les thèmes de recherche associés à la chaire. Les entreprises visées étaient donc des
industries du transport pouvant apporter leurs connaissances et pouvant être intéressées par les
résultats concrets de la chaire. Ainsi, de nombreuses industries privées et des entreprises publiques
ont répondu à l’appel. La chaire compte aujourd’hui 18 partenaires : Association du camionnage du
Québec, Association des constructeurs de routes grands travaux du Québec, Association des
propriétaires de machinerie lourde du Québec, BPR, Conseil de recherches en sciences naturelles et
en génie du Canada, Colas Canada, FPInnovations, Géolab, Groupe CTT, Groupe Qualitas, John Emery
Geotechnical Engineering, Michelin Amérique du Nord, Ministère des Transports du Québec, Opsens,
Solmax Texel Géosynthétiques, Transport Canada, Ville de Montréal, Ville de Québec.
• Rôles des différents partenaires
On peut différencier 4 rôles important pour les partenaires : l’aide financière et matérielle,
expression des enjeux actuels, organisation et planification, application et mise en œuvre des
solutions.
Aide financière et matérielle
Le rôle premier des partenaires est de subventionner la chaire de recherche. En effet, chaque
partenaire accorde un financement pour les travaux de la chaire. La chaire étant une chaire de
recherche CRSNG (voir 4.3), cette dernière finance la chaire à hauteur de 50 %. De plus, les
partenaires peuvent aussi offrir leur aide le cas échéant. Si les recherches nécessitent du matériel
non existant au laboratoire, les partenaires possédant ce matériel peuvent le prêter à l’équipe.
Expression des enjeux actuels
L’objectif des recherches est de pouvoir mettre en œuvre les solutions trouvées. De ce fait, les
partenaires ciblent exactement les besoins, les moyens et les possibilités de l’industrie pour que les
solutions apportées par la chaire soient exploitables au maximum.
Organisation et planification
Lors des réunions avec l’ensemble des partenaires, un bilan des travaux actuels est présenté. Par la suite, les partenaires proposent un nouveau planning selon leurs besoins et leurs attentes. Ils tiennent un rôle de cadre vis-à-vis de la chaire. Mise en œuvre des solutions
Les partenaires ont pour mission finale d’intégrer les solutions expérimentées par la chaire.
22
• La communication avec les partenaires
La communication s’effectue de plusieurs manières. Tout d’abord via les réunions régulières avec les
partenaires, organisées par le laboratoire et Pierre Perron, coordonateur. En suite via le site internet
de la chaire (http://i3c.gci.ulaval.ca), mis à jour régulièrement, ce qui permet aux partenaires de
connaitre les avancements et étapes clés. Ce site permet également de faire connaitre la chaire sur le
plan international et permet aussi de recruter des étudiants graduées intéressés par les thèmes de
recherche. Enfin, la communication « classique », téléphone et e-mail, si le laboratoire ou les
partenaires ont des questions durant le projet.
4.2.3. Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG)
Le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) a crée un programme
qui vise à développer des chaires liant l’industrie et la recherche. Pour créer une chaire CRSNG, il faut
développer des thèmes de recherches puis avoir l’aval de plusieurs partenaires liés au monde de
l’industrie. Lorsque le projet est monté, le CRSNG l’évalue et donne son accord pour que la chaire
devienne une chaire de recherche industriel CRSNG. Lorsqu’une chaire bénéficie de ce programme, le
CRSNG s’engage à verser une contribution financière égale à celle de l’ensemble des contributions
des partenaires. Ainsi, le CRSNG finance 50% d’une chaire de recherche industrielle CRSNG.
L’avis favorable pour la chaire i3c de devenir une chaire de recherche industriel CRSNG a été un point
clé pour la chaire i3c, qui a donc pu bénéficier de la participation financière du CRSNG.
23
4.2.4. Interaction entre les intervenants
Voici un schéma récapitulatif des différents intervenants, de leurs rôles et de leurs interactions
4.3. Les différents projets
La chaire de recherche industrielle porte sur l’interaction entre chaussée, climat et charges lourdes.
La chaire a été subdivisée en plusieurs thèmes, trois exactement : Le comportement des matériaux et
des structures de chaussées, la maîtrise de la performance des chaussées, les caractéristiques de
surface des chaussées affectant le comportement et la performance des véhicules sur les chaussées.
Voici les objectifs des trois projets ainsi que les projets qui s’y rattachent.
Titulaire de la Chaire i3c
Guy Doré
Conseil de recherches en sciences
naturelles et en génie du Canada
(CRSNG)
Aide financière, conseil
Laboratoire de Géotechnique Routière
Équipe de coordination
Coordination des équipes, liens avec les
différents intervenants du projet
Équipe de recherche
Expériences, recherche, analyse,
présentation des travaux
Partenaires
Aide financière et matérielle, définitions des enjeux, planification,
mise en œuvre des solutions
Chaire de recherche industrielle i3c
Thème Objectifs du thème Sous-thèmes Projets
Comportement des matériaux et des
structures de chaussées
Comportement Caractérisation Bonification Recyclage
1A : Matériaux de chaussées
1A1 : Comportement mécanique des matériaux routiers sous sollicitation mécanique, effets climatiques saisonniers
1A2 : Caractérisation des sols et matériaux de chaussées pour supporter l’utilisation de modèles mécanistes-empiriques de conception et d’analyse de chaussées
1A3 : Développement de matériaux recyclés performants
1B : Caractérisation et bonification des sols d’infrastructure
1B1 : Traitement des sols et des structures de chaussées pour réduire la sensibilité des chaussées aux effets climatiques
Maîtrise de la performance des
chaussées
Auscultation
Comportement mécanique
Lois d’évolution
Conception mécanisme-
empirique
2A : Effets des charges lourdes et du climat sur la chaussée
2A1 : Développement et gestion d’une base de données de comportement de chaussées municipales
2A2 : Caractéristiques des pneus, endommagement des chaussées
2A3 : Développement de lois de comportement des chaussées sous l’action combinée des charges lourdes et du climat
2A4 : Étude de l’effet des charges dynamiques
2B : Outils de conception et de réhabilitation
2B1 : Développement de techniques d’auscultation des chaussées
2B2 : Application de méthodes et d’outils mécaniste-empiriques pour la conception et de réhabilitation des chaussées
Caractéristiques de surface des chaussées
affectant le comportement et la
performance des
véhicules sur les chaussées
Comportement dynamique
Sécurité
Efficacité
---
3-1 : Étude de l’effet des chaussées dégradées sur le comportement des véhicules lourds, l’efficacité du transport et le confort et la sécurité des usagers de la route
Tableau 3: Projets de la chaire i3c
25
4.4. Le planning
Les projets d’une chaire de recherche se repartissent en 5 ans, chaque année étant séparée en 3
temps. Au-delà de ces 5ans, si tous les intervenants sont d’accords, la chaire peut être reconduite sur
cinq années supplémentaires dans le but de poursuivre les travaux effectuées, compléter les
résultats et réorienter les recherches. Dans tous les cas, les projets de recherches sont d’abord
planifiés sur une durée de 5 ans. Tous les projets ne durent pas 5 ans et ne commencent pas
forcement au début de la chaire. En effet, certains projets ne nécessitent pas autant de temps et/ou
ont besoin que d’autres projets soient avancés auparavant par exemple. Le titulaire de la chaire doit
aussi gérer le planning selon ses effectifs et ses moyens.
Voici le planning prévu pour l’ensemble des projets :
Projet Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5
1A1 : Comportement mécanique des matériaux
1A2 : Caractérisation des sols et matériaux de chaussées
1A3 : Développement de matériaux
1B1 : Traitement des sols et des structures de chaussées
2A1 : Développement et gestion d’une base de données
2A2 : Caractéristiques des pneus
2A3 : Développement de lois de comportement
2A4 : Étude de l’effet des charges dynamiques
2B1 : Développement de techniques d’auscultation
2B2 : Application de méthodes
3-1 : Étude de l’effet des chaussées dégradées
Tableau 4: Planning des projets de la chaire i3c
26
4.5. Le stage et la chaire i3c
La chaire i3c représentant « l’affaire », le stage s’est intégralement inclus dans les projets de la
chaire. Ainsi, avec Guy Doré, il fut établit que le stage se diviserait en deux projets, chacun en lien
avec la chaire. Voici un descriptif des deux projets, les objectifs et leur intégration dans la chaire i3c.
Projet de stage Thème de la chaire associé Missions
Etablissement d’un protocole et d’une base de données de
comportement des chaussées
2A1 : Développement et gestion
d’une base de données de
comportement de chaussées
municipales
- Mettre au point un protocole de détection de fissure et d’orniérage
- Créer une base de données de comportement de chaussée
- Effectuer les relevés sur terrain pour la première année
- Intégration des résultats des relevés dans la base de données
- Travail en équipe, gestion des intervenants extérieurs et partenaires de la chaire
Amélioration des formules reliant :
- le bassin de déflexion d’une chaussée et l’effort transversale sous la couche d’asphalte - Le bassin de déflexion et l’effort vertical sous la couche de sous-fondation
1A1 : Comportement mécanique des matériaux routiers sous
sollicitation mécanique, effets climatiques saisonniers
- Travail de base pour un futur projet de maitrise
- Etat de l’art - Création d’une base de données de
bassin de déflexion via le logiciel Winjulea
- Analyse des données, résultats - Confrontation des résultats avec des
données réelles - Travail personnel, gestion du
planning et des recherches
Tableau 5: Projets du stage et chaire i3c
Ainsi le stage s’est totalement inclut dans la chaire de recherche industrielle i3c via les deux projets
ci-dessus. Nous retrouverons dans les deux chapitres suivant le détail de chaque projet.
27
5. Etablissement d’un protocole et d’une base de données de
comportement des chaussées
Le premier projet du stage a été la création d’une base de données de comportement des chaussées
municipales. Pour cela, 3 étapes étaient nécessaires : créer un protocole de relevé des fissures et
d’orniérage, mettre en place une base de données informatique et enfin effectuer les relevés sur les
sections pour la première année.
5.1. Objectifs et missions
Avant de pouvoir créer cette base de données, il a fallu tout d’abord déterminer les critères
pertinents pour la base de données, quelles seraient les villes et les sections concernées ainsi que les
interventions à effectuer sur la route. En collaboration avec les villes de Québec et Montréal, Jérôme
Fachon, professionnel de recherche en charge du projet, a établit une fiche de données concernant
les sections. Ces fiches ont été envoyées aux villes puis retourner à Jérôme Fachon pour pouvoir
établir la base de données (voir un exemple en annexe 9.1. fiche type de section).
Le but de ce projet était donc de réfléchir à la conception d’une base de données complète et
pertinente. Avec l’aide d’un étudiant stagiaire, nous devions penser au fait que chaque année, les
personnes en charge des relevés ne seront pas forcement les mêmes personnes que l’année
précédente. Il fallait donc s’assurer que les relevés allaient être effectuées exactement au même
endroit et de la même façon. C’est pourquoi nous avons décidés de mettre en place un protocole de
relevés. Ce protocole servira de guide et de référence pour les personnes allant effectuer les relevés.
Par la suite, nous devions créer une base de données regroupant toutes les informations récoltées à
la fois par l’intermédiaire des villes (type de trafic, longueur de la section, type de sol etc..) et par les
personnes en charges des relevés (types de fissures, longueur, orniérage, photos). Les premiers
relevés ont pu être effectués et la base de données à été complétée pour la première année.
Enfin, sur le plan personnel, ce projet avait pour but de m’intégrer dans une démarche de réflexion
et de recherche, de travailler en équipe avec un professionnel de recherche et un autre étudiant et
de faire le lien avec les partenaires (Ville de Québec, Ministère des Transports de Québec, Ville de
Montréal).
5.2. Création d’un protocole de relevé des fissures et orniérages sur les
chaussée municipales
L’objectif du protocole était de s’assurer que le projet pourrait être repris par des personnes
différentes durant les prochaines années et que les relevés seraient effectués au même endroit et de
la même façon. Dans un premier temps, il a fallu effectuer un état de l’art, connaître les différentes
techniques de relevés et voir s’il existait des protocoles connus et/ou obligatoire. Ensuite, nous avons
confronté ces recherches avec les moyens du laboratoire et nous avons cherché quelles étaient les
28
techniques répondant le plus à nos besoins et nos moyens. Après avoir choisis les techniques
d’auscultation, nous avons réfléchis à l’établissement du protocole et des autres points clés lors des
relevés (sécurité, enregistrement des données). Enfin nous avons édité un protocole et nous l’avons
fait valider par Guy Doré. Voici plus en détail chaque étape de l’établissement du protocole.
• Etat de l’art et limite des méthodes
Nous avons effectué plusieurs recherches et nous avons trouvé des techniques d’auscultation de
chaussée et de détermination de fissures actuellement mise en œuvre.
Technique Détermination Procédure Matériel nécessaire Limite de la méthode et conclusion
Enregistrement par caméra vidéo
Fissures
Mise en place d’une caméra à l’arrière d’un véhicule Enregistrement d’une vidéo de la section Traitement des données par logiciel informatique
-Caméra haute définition -GPS -Logiciel de traitement et d’analyse d’images -Véhicule adapté, multifonction
Trop couteuse Trop précise par rapport aux besoins Abandon de la méthode
Relevés par laser Orniérage
Mise en place d’un orniérolaser à l’arrière d’un véhicule Enregistrement et analyse de données sur un logiciel informatique
-Orniérolaser -GPS -Véhicule adapté, multifonciton
Trop couteuse Trop précise par rapport aux besoins Abandon de la méthode
Poutre d’orniérage
Orniérage
Mise en place de la règle perpendiculairement à la chaussée Relevé des hauteurs entre la règle et la route
-Règle de 1.80 mètre
Simple et peu couteuse, matériel présent au laboratoire Méthode retenue
Relevés visuels et manuels des
fissures Fissures
Observation des fissures et relevé manuel
Outils simples (règle, crayon, dessins)
Simple et peu couteuse, matériel présent au laboratoire Méthode retenue
Tableau 6: Techniques d’auscultation de chaussées abordées
Les méthodes actuellement utilisées donnent de bons résultats mais sont très précises, très
couteuses et demandent un matériel adaptés que le laboratoire ne possède pas. C’est pourquoi nous
29
avons privilégiés des méthodes de relevés « manuels », moins précis mais qui ne nécessite pas de
formation ni de matériel spécial.
• Détermination des techniques choisies
Après avoir opté pour les méthodes manuelles, il fallait tenir compte du fait que les relevés devaient
être effectués chaque année au même endroit et de la même façon. C’est pourquoi nous avons
déterminé plusieurs méthodes et nous les avons soumis nos idées aux professionnels de recherche.
Description de la technique Matériels Avis des professionnels et choix
Relevé manuel des fissures Repérage de chaque fissure par coordonnées GPS Photos de chaque fissure Création d’un répertoire avec le nom de la rue, le relevé manuel des fissures, les coordonnées GPS et la photo
GPS Règle d’orniérage
Appareil photo Logiciel Office
Bonne procédure mais appareil GPS non disponible
Abandon de la méthode
Mesure topographique des coordonnées des fissures Mesure topographique des coordonnées en 3D pour l’orniérage Création d’un fichier AutoCAD avec les coordonnées acquises Chaque calque correspond è une année, puis superposition des calques pour voir l’évolution
Appareil de mesure topographique AutoCAD
Procédure trop complexe car pas de connaissance de topographie suffisante, besoin de formation
Abandon de la méthode
Prendre un repère fixe dans la rue (bouche d’égout, bouche incendie) et commencer les relevés à partir du repère Relevé manuel des fissures sur une feuille quadrillée avec un repère tous les 10 mètres Photos de chaque fissure Report du relevé manuel sur une feuille informatique
Règle d’orniérage Appareil photo Logiciel Office
Procédure adaptée aux besoins et aux moyens
Méthode choisie
Tableau 7: Différentes méthodes abordées et choix
30
• Etablissement du protocole de relevés des fissures et de l’orniérage
Pour établir le protocole de relevés des fissures, nous avons repris le cheminement entier d’un relevé
sur le terrain » Nous avons déterminé plusieurs points clés que nous avons choisis de développer par
la suite dans le protocole :
- Itinéraire
- Sécurité
- Étude préliminaire de la zone
- Classification des différents types de fissures
- Etude des fissures
- Etude de l’orniérage
- Vérifications
- Désinstallation
A la fin du protocole, nous avons créé un « tableau récapitulatif » qui servira d’outil de vérification
lors de chaque relevé de terrain. Cela permettra d’avoir le même déroulement selon les années et les
responsables des relevés. De plus, des feuilles de relevés de fissures et d’orniérage ont été mises au
point pour permettre le bon déroulement des relevés. L’ensemble du protocole se trouve en annexe
9.2. Protocole d’auscultation des chaussées, ainsi que dans le CDRom annexe, Annexes du rapport
ST2, Projet 1, Protocole d’auscultation des chaussées.
5.3. Création de la base de données de comportement des chaussées
municipales
Pour créer la base de données, il fallait tenir compte à la fois des informations obtenues via les
fichiers des villes (Québec et Montréal) et des données relevées sur les sections. Nous avons donc
opté pour mettre en place un tableau Excel, regroupant tous les noms de rue et leurs
caractéristiques (type de rue, de trafic, de sol etc...). Nous avons créé des liens hypertextes afin
d’obtenir directement les fiches complète de chaque rue ou les relevés effectués ainsi que les
photos. Exemple de la base de données pour une rue :
Numéro Rue Propriétés Lien vers fiche rue Lien vers le relevé
du terrain
1 Crémazie Longueur, largeur, type de sol, trafic…
FQC1 CQC1
En cliquant sur la référence, on obtient
une page avec la fiche descriptive de la
rue avec ses propriétés
En cliquant sur cette référence, on obtient la cartographie des
relevés effectués sur la rue.
Chaque fissure apparaissant sur ce relevé est liée à une photo. En
cliquant sur la fissure, on obtient la photo de cette dernière.
31
Nous avons choisi de noter les références de cette façon :
- F signifie un lien vers une fiche
- QC signifie que la rue se situe à Québec
- MON signifie que la rue se situe à Montréal
- C signifie un lien vers une cartographie
- Ph signifie un lien vers une photographie
- Le chiffre à la fin correspond au numéro attribué à la rue
Pour plus de détails et d’exemples, la base de données se trouve dans le CDRom en annexe, dans la
partie Annexes du rapport ST2, Projet 1 Base de comportement de chaussée, Base de données, Base
de données municipale (document Excel).
5.4. Relevés des données pour la première année
Lors du stage, il était prévu d’effectuer les relevés pour la première année et ainsi compléter la base
de données. Pour pouvoir effectuer ces relevés, il était primordial d’avoir les dispositifs de sécurité
ainsi que l’accord du ministère pour effectuer les travaux. Malheureusement, ces dispositions n’ont
pas pu être obtenues à temps pour pouvoir effectuer les relevés cet été. C’est pourquoi la base de
données en annexe reste vierge pour l’instant, elle sera complétée par l’équipe durant l’automne.
5.5. Conclusions du projet
Ce projet avait pour objectifs d’établir un protocole de relevé, une base de données et effectuer les
relevés pour la première année. Il était intéressant de confronter les avis et les idées de chacun pour
le protocole et la base de données, le travail en équipe fut un point clé de la réussite du projet. Les
relevés sur le terrain n’ont pas pu être effectués mais cela ne dépendait pas de la responsabilité de
l’équipe. Cela montre aussi les aléas que peut rencontrer un ingénieur lors d’un projet : il est
important de pouvoir réorganiser le planning et de gérer ce type d’imprévus.
32
6. Amélioration de la formule liant bassin de déflexion et
déformations transversales et verticales.
Ce deuxième projet du stage porte sur l’amélioration de la formule liant le bassin de déflexion d’une
chaussée et les déformations transversales et verticales. Avant d’énoncer les objectifs et le
déroulement de ce projet, les définitions théoriques nécessaires à la compréhension du projet seront
brièvement rappelées.
6.1. Définitions et rappels techniques
Avant d’aborder le projet, il est nécessaire de faire un rappel des techniques et de définir les termes
clés du projet. En effet, cela permet de comprendre le projet mais d’en saisir les difficultés, les enjeux
et les limites.
• Composition d’une chaussée
Une chaussée se compose de plusieurs couches différentes. Pour ce projet, nous avons fait varier la
composition de ces couches selon leurs hauteurs et leurs modules. Ces hauteurs et ces modules
peuvent encore plus varier, nous avons choisi de rester dans des valeurs moyennes (standard). Voici
la composition type d’une chaussée :
Nom de la couche Composition Hauteur de la couche Module
Béton Bitumineux Bitume naturel ou artificiel 100 à 250 mm 2000 à 4000 MPa
Fondation Matériau granulaire de
calibre 20-0 mm 200 à 600 mm 110 à 290 MPa
Sous-Fondation Sous-fondation granulaire
300 à 600 mm 90 à 120 MPa
Infrastructure Sable argileux Infinie 45 à 100 MPa
Tableau 8: Composition d'une chaussée
• Déflexion
La déflexion est un terme de physique qui décrit un mouvement progressif par lequel un corps
abandonne la ligne qu'il décrivait pour en suivre une autre. La déflexion de la chaussée est donc le
terme qui décrit le mouvement de la chaussée sous le poids d’un véhicule.
Roue d’un véhicule
Déflexion de la chaussée
33
La déflexion est définie en unité de longueur, en pratique on la mesure en micro-déplacement.
• Bassin de déflexion
Le bassin de déflexion peut s’apparenter à l’aire que forme la chaussée sous le passage d’un véhicule.
• Mesures de la déflexion et du bassin de déflexion, paramètres et unités
La déflexion ainsi que le bassin de déflexion se mesurent par un déflectomètre à masse tombante
(FWD). Le déflectomètre simule le passage d’un poids lourd à 70 km/h sur une chaussée. Le principe
est de laisser tomber une plaque de rayon a (150 mm en général) avec une charge variable. La
chaussée va donc se déformer sous le poids de la plaque et il y aura création d’un bassin de défléxion
(voir schéma ci-dessous).
Figure 7 : Schéma du fonctionnement du déflectomètre
Charge due au
passage d’un véhicule Chaussée à l’état normal
Chaussée déformée par le
passage du véhicule
Bassin de déflexion
34
A l’aide de plusieurs capteurs (géophones) repartis sur la chaussée, on observe la déflexion en
chaque point. Les capteurs sont éloignés de 200, 300, 450, 600, 750, 900, 1200 et 1500 mm du point
de contact.
Voici également un tableau récapitulatif des différents paramètres liés à la déflexion d’une chaussée,
avec leurs significations et leurs unités (voir le schéma ci-dessus pour se repérer avec le bassin de
déflexion).
Paramètre Signification Valeurs utilisées Unités
a Rayon de la plaque tombante 150 mm mm
M Masse tombante 560 kPa sur la plaque kPa
R Rayon du bassin de déflexion -- mm
D0 Déflexion sous la charge, D0
=Dmax -- µm
Di Déflexion sous le capteur situé à i [mm] de la masse
tombante -- µm
εtransv Déformation transversale sous la couche de béton
bitumineux -- µdéformation
Εvert Déformation verticale sous la
sous-fondation -- µdéformation
SCI Indice de courbure
superficiel SCI=D0-D300 µm
BCI Indice de courbure de base BCI= D1200-D1500 µm
Tableau 9: Paramètres utilisés lors de l'étude
Déflexion
Capteurs
R
Dmax=D0 SCI
BCI Bassin de
déflexion
35
6.2. Etat de l’art et objectifs du projet
Lors de la détermination du projet, il a fallu cibler quels étaient les problèmes actuels liés au mesure
de déflexion. A partir de là, le projet a pu être précisément défini et les objectifs professionnels et
personnels en ont découlé.
6.2.1. Problèmes actuels
Comme vue précédemment, le déflectomètre permet d’établir le bassin de déflexion de la chaussée.
A l’heure actuelle, il existe une formule liant ce bassin de déflexion et l’effort transversal sous la
couche de béton bitumeux. Cette formule (1) est :
εt =Hbb
2 ∗ R
Avec εt : effort transversal sous la couche de béton bitumineux
Hbb : hauteur de la couche de béton bitumineux
R : Rayon de courbure du centre du bassin de déflexion (voir figure 6.1)
Certaines études ont montré que cette formule donnait des valeurs de εtransv trop fortes par rapport
aux valeurs expérimentales.
De plus, on a pu constater également après certaines études que le BCI évoluait avec l’effort vertical
sous la couche de sous-fondation.
Donc les deux problèmes soulevés par les études actuels sont :
- Sur-estimation de εtransv par la formule théorique actuelle
- Lien existant entre BCI et εvert
6.2.2. Objectifs professionnels et personnels
A partir de ces constations et des objectifs lié au stage, nous avons pu déterminer les objectifs à
atteindre.
• Objectifs du projet
Les objectifs liés au projet étaient :
- Améliorer la formule liant bassin de déflexion et effort transversal sous la couche de béton
bitumineux
- Trouver un lien entre le BCI et l’effort vertical sous la couche de sous fondation
36
• Objectifs personnels
Ce projet était un projet personnel dans le cadre d’une démarche d’ingénieur. Il a fallu déterminer
les objectifs, planifier le projet, faire des recherches, gérer les problèmes, confronter les résultats. Ce
projet a permis finalement de prendre conscience de l’entendu d’un projet de recherche, de son
déroulement et de comprendre l’intérêt d’une réflexion d’ingénieur dans les projets.
6.2.3. Elaboration du planning des taches
En suivant le déroulement d’un projet de laboratoire (voir chapitre 3.5.), voici les étapes clés qui
seront suivies lors du projet :
- Recherches préliminaires, état de l’art
- Regroupement des données existantes
- Mise en place d’une base de données
- Etudes statistiques des données, mise en place des premières formules
- Test des formules sur la base de données
- Test des formules les plus concluantes sur d’autres données (indépendantes de la base de
données)
- Validation des formules
- Conclusions
Selon le déroulement de chaque étape (problèmes rencontrés, nouveaux enjeux), le planning pourra
bien évidemment être revu.
6.3. Recherches préliminaires
Après avoir ciblé les objectifs du projet, il a fallu faire un état de l’art et effectuer les recherches
préliminaires. Ceci permet de faire un bilan des connaissances et d’acquérir les notions portant sur le
projet. Par la suite, la recherche de données expérimentales ont été nécessaires pour pouvoir faire
des analyses de donnés en comparant la formule actuelles et les nouvelles formules. Enfin, nous
ferons une conclusion de l’ensemble de ces recherches préliminaires.
6.3.1. Etat de l’art
Comme vu dans le chapitre 6.2.1., on a pu constater que les formules actuelles manquent de
précision par rapport aux données expérimentales. A l’heure actuelle il existe donc la formule (1) et
aucune formule liant le BCI et l’effort vertical.
Cette étape a permis également de comprendre toutes notions vues précédemment en rappels.
37
6.3.2. Recherches de données
Après avoir fait le point sur les formules et les notions de base, le point clé du projet était de trouver
des données. Il fallait obtenir deux types d’informations :
- Le bassin de déflection d’une section
- L’effort transversal et vertical
Voici un schéma expliquant la démarche qui sera suivie :
Le but est d’avoir plusieurs valeurs théoriques et réelles d’efforts selon différentes couches de
chaussée (hauteurs et modules). Cela permettra de voir quels sont les paramètres qui font varier les
valeurs des efforts. Après avoir trouvé ces paramètres, nous pourrons déterminer des formules
statistiques avec ces paramètres.
Cependant, après recherches de valeurs réelles obtenues sur le terrain (littérature, mémoire,
internet), aucune base de données n’était complète. En effet, soit on avait le bassin de déflexion
mais pas la mesure des efforts verticaux et horizontaux, soit les données étaient trop peu
nombreuses pour pouvoir mener à une étude par la suite.
Après discussion avec Guy Doré et Jean-Pascal Bilodeau, l’idée fut de créer une base de données, non
pas réelle mais à partir d’un logiciel. A partir de cette base de données, on pourrait améliorer les
formules via l’analyse statistique pour finalement confronter les meilleures formules aux données
réelles, moins nombreuses.
Bassin de
déflexion réel
Formule
théorique
Valeurs théoriques d’efforts
transversal et vertical
+
=
Valeurs réelles d’efforts
transversal et vertical
Comparaison de ces deux valeurs selon différents
paramètres (hauteurs et modules des couches de chaussée)
et ajuster les formules selon les évolutions constatées
38
6.3.3. Conclusions et orientation du projet
En constatant le manque de données complètes, Il a donc fallu réorienter le projet : le nouvel objectif
est de trouver une méthode pour se constituer une base de données à exploiter. Ainsi, une base de
données sera créée à partir d’un logiciel et les formules trouvées seront confrontées par la suite à
des données réelles.
6.4. Création d’une base de donnée de bassin de déflexion et d’efforts
Nous avons vu précédemment que la base de données serait constituée à l’aide d’un logiciel simulant
un essai de déflectomètre.
6.4.1. Choix du logiciel de référence, le logiciel Winjulea
Le choix s’est porté sur le logiciel WinJulea. Ce logiciel permet de modéliser une chaussée sous
l’action d’une charge. On peut faire varier la hauteur et le module de chaque couche de la chaussée
ainsi que la charge appliquée sur la chaussée. L’essai au déflectomètre applique une charge de 560
kPa sur la chaussée, ainsi on pourra rentrer exactement cette valeur dans le logiciel, ce qui simulera
parfaitement l’essai de déflexion. Nous aurons l’occasion de faire varier les hauteurs ainsi que les
modules de chaque couche, ce qui permet d’avoir des valeurs selon plusieurs paramètres que nous
contrôlons.
Apres avoir entré les données de la chaussée et de la charge, on obtient les valeurs d’effort
transversal et vertical sous chaque couche de la chaussée, on peut aussi voir la déflexion de chaque
couche de la chaussée. Ainsi on obtient le bassin de déflexion de chaussée, ainsi que les efforts : nous
pouvons donc créer une base de données selon les chaussées que l’on souhaite.
Epaisseur des différentes couches
Module des différentes couches
Coefficient de Poisson
Coordonnées de la
charge appliquée sur la
chaussée
Coordonnées des
points où l’on souhaite
avoir des données
Charge et surface de contact
Ici 560kPa sur une plaque de
150mm de rayon ->
39564/70650
Figure 8: Exemple d'un tableur Winjulea, tableau des valeurs à entrer
39
Figure 9: Exemple 2 d'un tableur Winjulea, tableau des valeurs obtenues par le logiciel
Ce logiciel a été choisi pour sa simplicité et rapidité. Nous aurions pu obtenir et/ou vérifier les
résultats à l’aide du logiciel César 2D.
6.4.2. Création de la base de données de bassin de déflexion, efforts verticaux et
transversaux
Pour créée la base de données, il a fallu tout d’abord déterminer les paramètres clés dans la valeur
de l’effort vertical ou transversal. Les données importantes d’une chaussée sont les hauteurs des
différentes couches ainsi que leurs modules. Après avoir choisi les paramètres et leurs variations, il a
fallu organiser et créer la base de données.
• Choix des paramètres à faire varier dans la base de données
Nous savions que les différentes hauteurs et modules des couches sont les éléments clés d’une
chaussée. Cependant nous ne savions pas lesquels auraient une plus ou moins grande influence dans
la valeur des efforts. C’est pourquoi nous avons choisi de créer une base de données où l’on fait
varier tous les modules et hauteurs des différentes couches de la chaussée.
Par la suite, nous nous sommes donné des valeurs minimales et maximales pour ces paramètres. En
effet, nous avons pris les valeurs moyennes et les plus fréquemment rencontrées dans la réalité.
Coordonnées du point
Vérification des 560kPa
Lecture de l’effort transversal
sous la couche de béton
bitumineux
Lecture de l’effort vertical
sous la couche de sous-
fondation
Lecture de la déflexion
sous le point de
coordonnée (0,0)
40
Voici les paramètres et les valeurs minimales et maximales choisies :
Couches Paramètres Valeur mini Valeur maxi
Béton bitumineux Hauteur [mm] 100 250
Module 2000 4000
Fondation Hauteur [mm] 200 500
Module 110 290
Sous-Fondation Hauteur [mm] 300 600
Module 90 120
Infrastructure Hauteur [mm] Pas de variation Pas de variation
Module 45 100
Tableau 10: Paramètres choisis pour la chaussée
Nous avons fait 3 à 4 pallier de variation pour chaque paramètre pour obtenir de bons résultats (2
points auraient été insuffisant).
• Organisation et création de la base de données
Il fallait créer une base de données faisant évoluer tous les paramètres ci-dessus. Pour pouvoir
comprendre quels étaient les paramètres qui influencent la valeur des efforts, il fallait faire évoluer
un paramètre après l’autre, en gardant les autres constants. Pour faciliter l’analyse de la base de
données, on a tout d’abord fait évoluer les paramètres de hauteurs à module constant. Puis après on
fait varier les modules pour des hauteurs constantes. Les valeurs constantes de modules et de
hauteurs choisies ici sont les valeurs moyennes les plus rencontrées (soit les moyennes des valeurs
minimales et maximales du tableau ci-dessus).
Pour se repérer dans la base de données, un code couleur a été mis en place :
Couleur Signification
Vert Valeur obtenue par WinJulea
Rose Valeur obtenue par rapport entre les valeurs de Winjulea et la valeur de l’ancienne
formule (dans le but de trouver l’évolution de la formule selon les paramètres)
Jaune Test de la nouvelle formule
Tableau 11: Code couleur de la base de données
On retrouve ci-dessous un exemple de la base de donnée crée, l’ensemble de la base de données se
trouve dans le CDROM en annexe, Projet 2, Création de la base de donnée Winjulea. On pourra
retrouver selon les onglets la variation des paramètres.
Tableau 12: Exemple de la base de donnée créée
42
6.5. Analyse statistique des données, tests des formules sur la base de
donnée
L’analyse de la base de données s’est effectuée en plusieurs temps. En effet, on pouvait constater
« visuellement » l’évolution de la valeur de l’effort selon certains paramètres. Ces constations étaient
par la suite vérifier par graphique : on comparait l’évolution de l’effort obtenu par WinJulea par
rapport à l’effort de la formule. On déterminait sur ce graphique une courbe de tendance qui nous
montrait le type d’évolution (linéaire, exponentielle, logarithmique). Enfin, on utilisait le logiciel
XLStat pour créer une nouvelle formule.
6.5.1. Bassin de déflexion et effort transversal sous la couche d’asphalte
Pour comprendre la faiblesse de la formule existante et connaitre les paramètres influant sur cette
formule, on a basé les observations sur le rapport entre la valeur de la formule et celle de Winjulea.
L’évolution du rapport a pu nous guider pour appréhender la nouvelle formule.
• Observation de la base de données
En analysant la base de données, voici les premières observations qui ont pu être établies :
- Le module d’infrastructure n’est pas un critère d’évolution
- Le module de sous-fondation ne semble pas être un critère majeur d’évolution : évolution du
rapport inférieure à 1% entre chaque évolution du paramètre
- Les hauteurs de fondation et sous-fondation ne font pas beaucoup évoluer le rapport :
inférieur à 1 % entre chaque évolution des paramètres
Ces premières constations ont par la suite fait l’objet de tests via des tableaux Excel.
• Type d’évolution des paramètres
Après avoir confirmé le peu d’évolution avec les paramètres cités précédemment, l’étude a été ciblé
sur les paramètres suivants : hauteur de béton bitumineux, module de béton bitumineux et module
de fondation.
Pour chaque paramètre, on a établit un graphique puis estimer son évolution par une courbe de
tendance. Voici les tableaux avec les évolutions remarquées (ces évolutions se retrouveront
également dans le CDRom annexe, Projet 1, Base de données Winjulea effort transversal, onglets
« variations »)
43
Figure 10: Graphique de l'évolution de l'effort transversal par rapport à la hauteur de béton bitumineux
Figure 11: Graphique de l'évolution du l'effort transversal par rapport aux modules de béton bitumineux et de fondation
On constate que les paramètres « hauteur de béton bitumineux » et « module de fondation »
évoluent linéairement. Le paramètre « module de béton bitumineux » évolue selon une loi
logarithmique.
y = -0,0019x + 0,7161R² = 0,9979
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 50 100 150 200 250 300
coe
ff e
ffo
rt t
ran
s/fo
rmu
le
Hauteur de couche de BB
Evolution du rapport effort transv(Winjulea) /formule selon la hauteur de béton
bitumineux
moyenne rapport selon hbbpour e45
Linéaire (moyenne rapportselon hbb pour e45)
y = 0,0451ln(x) + 0,0283R² = 0,9991
y = 0,0567ln(x) - 0,0838R² = 0,9999
y = 0,0662ln(x) - 0,1766R² = 1 y = 0,0744ln(x) - 0,2568
R² = 1
0,25
0,27
0,29
0,31
0,33
0,35
0,37
0,39
0,41
0,43
0 1000 2000 3000 4000 5000
Evolution du rapport effort transv(Winjulea) /formule selon module de béton bitumineux
et de fondation
evolution coeff en fonctiondu module de BB, efond 100
evolution coeff en fonctiondu module de B+'etude paramodule de BB, efond 170
evolution coeff en fonctiondu module deBB, efond 230
44
• Etablissement de la formule
A l’aide d’XLStat et des constatations faites ci-dessus, deux formules ont été établies par régression.
Nous pourrons retrouver les calculs d’XLStat sur le CDROM annexe, Projet 1, Base de données
Winjulea effort transversal, onglets Test. Nous trouvons donc :
Formule 1 : Essai, tous les paramètres variant linéairement
�� �������
�� �������������������=0.728 - 2.003 x 10-3 x HBB + 0.00002 x EBB - 3.128 x 10-4 x Efond
Formule 2 : Essai, les paramètres varient selon les observations faites au préalable
�� �������������
�� ������������������������=0.337 + 0.129 x Log(EBB) - 3.128 x 10-4 x Efond - 2.008 x 10-3 x HBB
La formule 1 montre que l’évolution linéaire n’est effectivement pas adaptée pour le paramètre
« module de béton bitumineux ». La deuxième formule obtient un coefficient R2=0.997, donc très
proche de 1. Cette solution est donc satisfaisante.
• Test de la formule sur la base de données Winjulea
La formule a été testé sur la base de données Winjulea et les résultats ont été concluant (voir
CDROM annexe, Projet 1, Base de données Winjulea effort transversal, onglets Tableau et essais).
• Choix de la nouvelle formule
La nouvelle formule est donc :
Εtransv = (0.337 + 0.129 x Log(EBB) - 3.128 x 10-4 x Efond - 2.008 x 10-3 x HBB) x ���
��
Cette formule a donc été trouvée à l’aide du logiciel XLStat et testée sur la base de données
Winjulea. Pour pouvoir valider cette formule, il faudra la confronter à des valeurs réelles.
45
6.5.2. Bassin de déflexion et effort vertical sous la couche de sous-fondation
Pour le bassin de déflexion, la réflexion ne s’est pas portée sur un rapport avec une ancienne formule
car celle-ci n’existait pas. C’est pourquoi on a comparé directement le BCI du bassin de déflexion et
l’effort vertical sous la couche de sous-fondation.
• Observation de la base de données
L’analyse simple de la base de données n’a montré ni de prépondérance ni de non-influence d’un
paramètre. L’analyse sur XLSstat sera donc plus longue car aucun paramètre ne peut être négligé.
• Evolution des paramètres
De la même façon que précédemment, nous étudions sur Excel l’évolution des différents paramètres.
Nous retrouvons en annexes les différents calculs, dans le Cdrom annexe Projet 2, Base de données
Winjulea effort vertical, onglet Evolution Paramètres. Après analyse, nous obtenons :
Paramètres Evolution
Hauteur béton bitumineux Linéaire
Hauteur fondation Logarithmique
Hauteur sous-fondation Logarithmique
Module béton bitumineux linéaire
Module fondation Logarithmique
Module sous-fondation Linéaire
Tableau 13: Type d'évolution des paramètres
• Etablissement de la formule
Comme nous pouvons le constater ci-dessus, les 6 paramètres font varier le rapport. Lors du test de
plusieurs formules, il était difficile d’obtenir de bons résultats (R2 inférieur à 0.85) lorsque l’on
enlevait un paramètre. On retrouvera dans le Cdrom annexe Projet 2, Base de données Winjulea
effort vertical, onglet Tests, tous les tests qui ont été effectué pour déterminer la formule la plus
cohérente. En tenant compte de l’évolution des paramètres vue ci-dessus, on obtient la formule
obtenue suivante :
�� ��� ������������
!" = 53.49 - 2.59 x 10-2 x HBB - 6.36 x Log(Hfond) - 8.47 x Log(Hssfond) - 3.01 x 10-4 x
EBB-1.88 x Log(Efond) + 0.016 x Essfond
Cette formule a été celle ayant le meilleur coefficient R². En effet, pour cette formule, R²=0.83, donc
est proche de 1, ce qui indique un bon résultat. Nous garderons donc cette formule pour l’évolution
du BCI par rapport à l’effort vertical.
46
6.6. Tests des formules retenues sur des données réelles
Après avoir obtenu les formules vues ci-dessus, l’objectif final était de pouvoir les comparées à des
données réelles mesurées sur terrain.
6.6.1. Base de données réelles
Le problème majeur rencontré lors du projet était de trouver une base de données réelle. Après
recherche, les seules données trouvées ont été celles mesurées sur le site de Saint-Célestin. Ce site a
été utilisé pour le mémoire de maitrise de Cédric Imbs en 2003 et Kate Deblois en 2005. Dans ces
données, on retrouve le bassin de déflexion mesuré à 4 périodes de l’année différentes (avril, mai,
juillet et octobre) ainsi que le l’effort transversal sous la couche de béton bitumineux.
Voici les données du terrain :
Couche de chaussée Hauteur
Béton Bitumineux 180
Fondation 300
Sous-fondation 450
Infrastructure 300
Tableau 14: Composition de la chaussée à St-Célestin
Les modules de chaque couche dépendait du moment où les mesures étaient effectuées.
6.6.2. Confrontation des résultats et analyse
En confrontant les résultats, on a pu remarquer de grandes différences entre les formules établies et
les résultats du terrain. On trouvera les comparaisons en annexe Cdrom Projet 2, Comparaison avec
les données de Saint-Célestin.
Après discutions avec Jean-Pascal Bilodeau, on a conclu que les valeurs de l’effort transversal de
Saint-célestin semblaient être trop faibles et de ce fait, cette base de donnée ne sera pas utilisable
pour comparer les résultats.
Des recherches complémentaires ont été effectuées pour trouver une nouvelle base de données
réelle. Cependant cette recherche n’a pas abouti. Le laboratoire de Géotechnique effectuera des
relevés pour un autre projet cet automne, ceci pouvant être une base de données pour conclure ce
projet.
6.7. Conclusions
Ce projet avait plusieurs objectifs. Sur le plan professionnel, le manque de données réelles a été les
difficultés rencontrées tout au long du projet. Cependant, avec l’aide de logiciel Winjulea et XLStat,
des formules et des conclusions quant à l’évolution des efforts ont pu être déterminés.
Sur le plan personnel, ce projet a permis de gérer un projet de façon autonome. Déterminer les
objectifs, cibler et comprendre un sujet, planifier le projet et faire face aux problèmes rencontrés ont
été très instructif : cela relève d’une démarche d’ingénieur.
47
7. Conclusion
Les objectifs du stage ST2 étaient d’intégrer une entreprise et d’y tenir un rôle de maitrise. Un stage
ST2 doit donner un aperçu du métier d’ingénieur, que ce soit dans la gestion technique d’un projet
mais aussi dans la gestion d’une entreprise et du management. Personnellement j’ai choisi
d’effectuer mon stage ST2 dans un laboratoire car mon premier stage s’est déroulé sur un chantier.
De ce fait, je voulais avoir l’occasion de connaitre ce domaine du Génie Civil. C’est pourquoi j’ai eu
l’opportunité d’intégrer l’équipe du professeur Guy Doré au laboratoire de Géotechnique Routière.
Pour répondre aux objectifs, deux projets ont été développé lors du stage. Le premier projet
concernant la base de donnée de comportement de chaussée m’a permis de travailler en équipe
avec un professionnel de recherche, Jérôme Fachon, ainsi qu’un autre étudiant stagiaire. La
communication fut un point clé car il fallait trouver et confronter différentes idées pour pouvoir
développer la base de données. De plus, il fallait tenir compte des moyens techniques et financiers
du laboratoire pour trouver un protocole adapté aux besoins. Le problème rencontré a été celui des
relevés sur le terrain pour la première année. En effet, pour pouvoir aller effectuer les relevés, il
fallait l’accord de la Ville de Québec ainsi que leur matériel de sécurité (flèches et panneaux de
signalisation). Cependant, malgré plusieurs demandes, le matériel n’a pas pu être disponible pour
effectuer les relevés cet été. Ce contretemps n’est pas imputable au laboratoire de Géotechnique
Routière qui a du revoir son planning pour les relevés. Cela m’a permis de voir aussi les imprévus qui
peuvent arriver ainsi que la communication importante avec les partenaires et/ou client d’un projet.
Le second projet était un projet à mener personnellement. Il fallait réadapter les formules liant le
bassin de déflexion d’une chaussée avec les efforts qu’elles subissent lors du passage d’un véhicule.
Ce projet devait se baser sur des données réelles, mesurées lors de précédents travaux. Or, ces bases
de données étaient incomplètes, il a donc fallu se créer une base de données via le logiciel Winjulea,
les analyser et enfin les comparer aux données réelles. La difficulté du projet tenait en la
concordance des valeurs du logiciel et le peu de valeur existantes pour le moment. Cependant, pour
les besoins d’un autre projet, le laboratoire va pouvoir analyser une chaussée et de ce fait avoir plus
de données cet automne. Les formules déduites lors du stage pourront donc être comparées à cette
base de données. Ce projet a permis de voir l’ensemble d’une démarche d’ingénieur dans un
laboratoire : analyse du sujet, détermination des objectifs, recherches de données, analyse,
confrontation des résultats. L’autonomie de la gestion du planning a été un point clé également, il a
fallu gérer l’avancement ainsi que les difficultés rencontrées, mais aussi le premier projet avec les
autres membres de l’équipe. Finalement, ce projet a été très motivant, autant sur le plan technique
que personnel.
Ainsi, ce stage fut une très bonne expérience dans le domaine du laboratoire en Génie Civil. En plus
des aspects techniques de géotechnique routière, cela m’a permis de travailler sur des projets réels
et d’intégrer une équipe d’ingénieur. Outre cet aspect technique, j’ai pu être confrontée à plusieurs
aspects clés du métier d’ingénieur : la communication (équipe, partenaires, clients), gestion du
planning et de l’imprévus, l’économie d’entreprise. L’ingénieur n’est donc pas qu’un technicien, c’est
avant tout un manager de projet. Les problèmes rencontrés lors du stage, l’impossibilité d’effectuer
les relevés (projet 1) ainsi que le manque de données (projet 2), ne sont pas imputable à l’équipe du
48
laboratoire, qui a tout fait pour que ce stage se déroule du mieux possible. Ces imprévus sont
également un moyen d’apprendre : le métier d’ingénieur est bien de gérer les imprévus.
Ce stage a été donc très important pour moi, sur le plan professionnel comme personnel. Avant
d’intégrer l’INSA Strasbourg, j’avais une vision du Génie Civil qui se limitait au chantier. Après avoir
effectué mon stage ouvrier sur un chantier, j’ai choisi de me donner l’occasion de connaitre un autre
aspect du métier, le laboratoire. Il est vrai que j’avais des aprioris sur le laboratoire : peu de contacts
avec des clients et le « terrain ». Cependant, j’ai pu m’apercevoir que le laboratoire dépend
beaucoup des clients et des partenaires. En effet, il est important de pouvoir mettre en œuvre les
solutions développées par le laboratoire, c’est pourquoi l’avis d’intervenants industriels est un enjeu
majeur. De plus, une partie des manipulations s’effectuent sur le terrain. C’est pourquoi je garde un
avis très positif de ce stage, qui m’a donné l’occasion de voir un aspect différent du métier. Après
avoir eu l’occasion d’effectuer un stage sur un chantier et dans un laboratoire, j’ai l’intention
d’effectuer mon projet de fin d’étude dans un bureau d’étude pour compléter ma formation.
49
8. Bibliographie
Mémoires
DEBLOIS Kate, Mémoire de maitrise, «Analyse du comportement saisonnier des planches
expérimentales et validation du nouvel indice d’affaiblissement au dégel », Projet Saint-Célestin,2005
IMBS Cédric, Mémoire de maitrise, « Etude du comportement d’une chaussée au dégel et
développement d’un indice d’affaiblissement au dégel », Projet Saint-Célestin,2003
Livres
DORE Guy, ZUBECK Hannele, Cold Regions Pavement Engineering, Hardcover, 2008
Ministère du Québec, Direction du laboratoire des chaussée, Guide pour évaluer la performance
des chaussées
Sites internet
www.mtq.gouv.qc.ca, site du ministère des transports du Québec
media.lcpc.fr, site du Laboratoire Central des Ponts et Chaussée
www.bitumequebec.ca, site de l’association Bitume Québec
www.impbautest.ch, site de l’Institut des essais des matériaux, conseils techniques, analyse
chimique
www.creig.gci.ulaval.ca, site de la chaire de recherche en exploitation des infrastructures soumises
au gel
i3c.gci.ulaval.ca, site de la chaire de recherche industrielle i3c
www.nserc-crsng.gc.ca, site du Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada
50
9. Annexes
9.1. Projet 1, fiche type d’une section
51
9.2. Protocole d’auscultation des chaussées
SOMMAIRE DU PROTOCOLE
Etape 1 : Itinéraire ...........................................................................................................52
Etape 2 : Sécurité .............................................................................................................52
Etape 3 : Etudes préliminaires de la zone .........................................................................52
Etape 4 : Classification des types de fissures .....................................................................54
Etape 5: Etude des fissures ...............................................................................................54
Etape 6 : Etude de l’orniérage ..........................................................................................55
Etape 7 : Vérification........................................................................................................55
Etape 8: Désinstallation ...................................................................................................55
TABLEAU RECAPITULATIF .................................................................................................56
ETUDES DES FISSURATIONS ..............................................................................................57
FICHE D’ETUDE DE L’ORNIERAGE ......................................................................................58
52
Description des étapes du protocole
Etape 1 : Itinéraire
Cette étape a pour but de localiser la zone d’essais et de s’assurer de son accessibilité.
Tout d’abord, il faut veiller à connaitre la destination, avoir recours si besoin à un GPS ou plan de la
région. La personne en charge du premier essai pourra laisser dans les documents annexes un
descriptif du trajet si celui-ci semble compliqué.
Par la suite, il faut s’assurer que le lieu est bien mis à disposition pour effectuer l’ensemble des essais.
D’autres intervenants peuvent se situer sur la zone et il faut s’assurer qu’il n’y ait aucune gêne entre
intervenants.
Etape 2 : Sécurité
Avant d’effectuer les essais, il est nécessaire de sécuriser la zone et des protéger les
intervenants. Ainsi, les intervenants s’équiperont de protections individuelles (gilets, chaussures,
casques) puis sécuriseront la zone à l’aide de panneau de signalisation, cône de sécurité (voir
réglementation MTQ, Tome 4).
Etape 3 : Etudes préliminaires de la zone
Cette étape a pour but de prendre les renseignements généraux de la chaussée étudiée. Ces
renseignements pourront être utilisés pour l’analyse des essais mais aussi pour les futurs essais.
Avant toute étude, il faut veiller aux conditions climatiques. Les relevés de dégradation
devraient être réalisés lorsque le revêtement est complètement sec. Dans le cas contraire, les niveaux
de sévérité des fissures risquent d’être surévalués par les analystes. Pendant la période de séchage,
l’eau se concentre aux sites des fissures et laisse une zone humide plus foncée tout le long des parois
comme le montrent les photos suivantes. Dans ces conditions, il sera difficile d’assurer la précision et
la reproductibilité des mesures.
De plus, il faudra veiller à l’éclairage de la zone. L’éclairage joue un rôle majeur dans le
repérage et l’identification des fissures, ainsi que dans l’évaluation du niveau de sévérité de celles-ci
dans la plupart des méthodes de relevés, exception faite des équipements utilisant des technologies
optiques avec filtre interférentiel étroit ou celles recourant à un éclairage artificiel. L’ombre projetée
d’une des parois d’une fissure, son orientation de même que l’angle de vision sont des facteurs à
considérer pour bien identifier une fissure. La figure montre le phénomène. Puisque ces conditions
varient au cours d’un même relevé routier, il est généralement admis que les conditions d’éclairage les
plus favorables pour effectuer un relevé de dégradation se présentent durant une journée où le couvert
nuageux est uniforme.
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Ensuite, les intervenants rempliront les feuilles annexes en notant le nom de la rue ou
l’emplacement géographique de la zone. Les premières mesures viseront à déterminer la longueur de
la zone et la largeur de la chaussée, qui seront également notés sur les feuilles annexes. Un croquis
rapide de la route sera dessiné afin de donner un ordre d’idée de son tracé en plan. Si l’intervenant le
juge pertinent, il pourra aussi noter les devers ou les pentes (fort devers, zone pentue).
Après avoir noté ces généralités, on cherchera les points de référence. La recherche de ces
points a deux objectifs : Mesurer les fissures par rapport à un lieu précis, repérer la zone exacte
d’année en année pour commencer les mesures au même endroit. On pourra prendre plusieurs points
de repères fixes dans le temps et noter leurs distances pour avoir plusieurs repères au cas où un des
repères venait à disparaitre. Les repères choisis doivent donc être inchangés dans le temps. On pourra
prendre une borne incendie, un poteau, le début d’un immeuble. Si aucun point de repère n’apparait
clairement, on pourra envisager de faire un marquage au sol (à renouveler chaque année).
Lorsque des points de repères sont choisis, on les notera sur les feuilles annexes.
Exemple :
Nom de la rue étudiée : Rue Crémazie est, Québec, G1R 1X6
Plan de la rue et
caractéristiques
Longueur : 100 m
Largeur chaussée : 9.2 m
Remarques : Pas de pentes ni de zones particulières
Distance entre les deux repères : 97.5 m
Repère 1 : Borne incendie
devant le 189 Crémazie est Repère2 : Marquage au sol
devant la Banque Nationale
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Etape 4 : Classification des types de fissures
Chaque fissure ou agencement de fissures est le reflet d’un symptôme de la déficience d’une
chaussée. Ainsi, pour diagnostiquer les causes de la déficience d’une chaussée et déterminer une
intervention corrective, le classement des fissures par types est très important. Les fissures sont
classées par causes en fonction de leur forme, de leur orientation et de leur position.
La classification des fissures par types est sans aucun doute le défi le plus difficile à relever de
façon objective, répétable et reproductible. Il subsiste toutefois des différences parfois appréciables
entre deux relevés lorsque certaines règles ne sont pas clairement définies. Afin d’augmenter la
reproductibilité des mesures, le groupe de travail propose d’utiliser les règles présentées ci-dessous.
Qu’elles soient transversales ou longitudinales, causées par le retrait thermique ou la fatigue, les
fissures sont d’abord catégorisées selon leur degré de ramification :
• Une fissure qui n’a pas de ramification est appelée « fissure simple »;
• Un ensemble de plusieurs fissures parallèles et distantes de moins de 300 mm est défini comme une
« fissure multiple »;
• Si la distance entre les fissures est ≥ 300 mm, ces fissures sont considérées comme distinctes les unes
des autres;
• Si les fissures forment un quadrillage de plus de trois fissures parallèles distantes de moins de 300
mm, elles sont considérées comme des fissures ramifiées en mailles.
On s’attachera à remarquer les différentes zones fissurées et de déterminer au préalable le type de
fissure de cette zone. La méthode de relevé des fissures dépendra du type de fissures.
Etape 5: Etude des fissures
Après avoir déterminé les différentes zones fissurées et leurs types, il faut procéder au relevé des
données. L’étude de fissuration de fissuration consiste à déterminer le lieu des fissures et la surface
qu’elles occupent. Le protocole suivant décrira l’étude d’une zone de fissure, il faudra penser à bien
numéroter chaque zone étudiée. On différencie trois cas :
• Pour les fissures simples, on note la distance entre le point de référence et le début de la
fissure et on mesure la longueur de la fissure.
• Pour les fissures multiples, on note la distance entre le point de référence et le début de la
première fissure. On note la longueur de chaque fissure, puis l’aire de chaussée affectée
• Pour les fissures maillées, on note la distance entre le point de référence et le début de la
zone. On note l’aire de chaussée affectée
Exemple :
b
a
Ligne ou point de référence Zone de fissures
Chaussée
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Si on constate un détail pouvant jouer sur les fissures (regard, rapiéçage etc.), on le notera dans la
fiche de relevé dans la case prévue à cet effet.
Enfin pour finir, il faut prendre une photographie en posant à coté de la fissure une règle graduée et le
numéro de la fissure ou de la zone de fissures.
Etape 6 : Etude de l’orniérage
La méthode manuelle consiste essentiellement à mesurer de façon statique, généralement à
tous les 10 m, la profondeur des ornières à l’aide d’une règle de 1,8 m appelée « poutre » et d’une
règle biseautée appelée « biseau ». La poutre de 1,8 m est positionnée perpendiculairement à la voie de
roulement de façon que son extrémité touche l’intérieur de la ligne de marquage et un opérateur
mesure la profondeur maximale en millimètres de l’ornière à l’aide de la règle biseautée glissée
parallèlement au fond de l’ornière. On utilisera généralement la moyenne des lectures de chaque trace
de roue pour représenter la profondeur des ornières d’un segment de gestion des chaussées. La figure
suivante montre la méthodologie de relevé.
Etape 7 : Vérifications Dans cette étape, les différents intervenants doivent vérifier que l’ensemble des essais ont bien
été effectués et que les données de ces essais ont bien été collectées, notées et/ ou enregistrées. Il
faudra aussi veiller à la gestion du temps, en effet, la zone ne sera pas forcement accessible le
lendemain pour effectuer des mesures complémentaires. Il faut donc s’assurer d’avoir récolté toutes
les données.
Etape 8: Désinstallation
Après avoir récolté l’ensemble des données, il faut désinstaller tout le matériel, s’assurer qu’il
soit bien rangé et nettoyé pour de futures utilisations. Il faut également enlever tous les panneaux de
signalisation et s’assurer que les véhicules puissent à nouveau circuler normalement sur la voie. Les
protections individuelles sont à garder jusqu’à la fin des essais.
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TABLEAU RECAPITULATIF
Etape Descriptif Validation
1 Itinéraire -Vérification de l’itinéraire
-droit d’accès au lieu
- Présence d’autres intervenants sur la zone
2 Sécurité - détection des zone à risques (à voir si circulation)
- mise en place de la signalisation (tome 4 MTQ)
-protection individuelle
3 Etudes
préliminaires
de la zone
- Vérification éclairage et conditions climatiques
- Remplir feuilles annexes avec le nom de la rue, la
détermination de la longueur, la largeur de la voie, des devers et pentes
éventuels
-recherche du (des) point(s) de référence et reports sur feuilles annexes
(les numéroter si il y en a plusieurs), et mesurer les distances entre chaque
point
-Etablissement du plan sur feuille annexe
4 Détermination
du type de
fissures
-Déterminer si les fissures sont de type fissures simples, multiples ou
maillées. Penser à le préciser pour chaque fissure étudiée
5 Etudes
fissurations
-se placer sur une des lignes références et noter son numéro
-partir de ce point et mesurer la distance jusqu’à la première zone de
fissures
-numéroter cette zone
-sur cette fissure, mesurer et reporter sur la feuille annexe :
la longueur et la largeur de la zone fissurée (aire de la zone fissurée)
le type de fissure
la largeur de la plus grande fissure
-faire photo de cette zone avec le numéro de la zone et une règle graduée
nous permettant de dimensionner toutes les fissures de la zone
5 Etudes
orniérages
-se placer sur une ligne de référence
- tous les 10 mètres environs, placer une règle perpendiculairement à l’axe
de circulation
-faire un croquis (profil orniérage)
-mesurer la distance entre la chaussée et la règle
6 Vérifications -vérifier que l’ensemble des données sont collectées, écrites et/ou
enregistrées
7 Désinstallation -rangement du matériel
-rangement de la signalisation
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ETUDES DES FISSURATIONS
Nom de la rue étudiée :
Plan de la rue avec ses
caractéristiques
et le/les point(s) de référence
Numéro de la
zone
Numéro du
point de
référence
Type de fissures
(simples,
multiples ou
maillées)
Distance par
rapport au
point de
référence
Caractéristiques fissures
selon le type de fissure
(voir protocole)
Présence d’un
détail particulier
(regard,
rapiéçage)
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FICHE D’ETUDE DE L’ORNIERAGE
