Portance des plates-formes Mesure du module en continu par le

ISSN 1151-1516

Réf : GTPORTANCEPrix : 30 Euros HT

techniques et méthodesdes laboratoires des ponts et chaussées

Guide technique

Portance des plates-formesMesure du module en continu

par le Portancemètre

La mesure du module d'une plate-forme par la méthode au Portancemètre permet de déterminer encontinu sur un linéaire la valeur des modules, et de les comparer à la valeur requise.Le principe est fondé sur l'analyse des boucles force-déplacement d'une roue vibrante évoluant à1m/s sur la plate-forme. La calibration avec l' essai statique à la plaque diamètre 600 mm permetd'exprimer la raideur directement en module EV2 dans la gamme de mesure de 30 à 300 MPa.D'autres calibrations sont également possibles selon les prescriptions utilisées.Le guide technique décrit la méthode, l'appareillage, le mode opératoire, l'exploitation et laprésentation des résultats en concordance avec les référentiels techniques actuels.L'essai s'applique aux couches de forme, aux arases de terrassements, et à tout autre type de plate-forme dont le module espéré est situé dans la gamme de mesure.

The measure of the modulus of a platform with the Portancemetre method allows to determinecontinuously the values of modulus, and to compare them to the required one.The principle is based on the analysis of the loops force-displacement on a vibrating wheel rolling at1 m/s on the platform. The calibration with the static plate test, diameter 600 mm, allows the resultto be directly expressed in EV2 in the range 30 to 300 MPa. Other calibrations are also possibleaccording to the specifications being used.The technical guide describes the method, the equipment, the test procedure, the exploitation andthe presentation of results in agreement with the current technical references.The method can be used on capping or formation layers, and on any other subgrade with anexpected modulus compatible with the measurement range.

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Portance des plates-formes

Mesure du module en continu par le Portancemètre

Guide technique

Octobre 2008

Laboratoire Central des Ponts et Chaussées58, bd Lefebvre, F 75732 Paris Cedex 15

Ce document résulte des travaux menés au Centre d’Expérimentation Routière et au Centre d’études et de Conception de Prototypes du CETE Normandie-Centre pour la recherche et le développement d’une nouvelle méthode de mesure en continu du module des plates-formes.

Il a été rédigé dans le but de fournir un support technique aux utilisateurs de la méthode, en tenant compte des avis de la Direction Technique Géotechnique et de la Division Mécanique des Sols et des Roches et Géologie de l’Ingénieur du LCPC. Il bénéficie des retours d’expérience de l’utilisation du Portancemètre par les Laboratoires Régionaux des Ponts et Chaussées d’Autun, de Rouen et de Toulouse, ainsi que par plusieurs organismes à l’étranger.

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Laboratoire Central des Ponts et ChausséesDISTC-Diffusion des éditions58, boulevard LefebvreF-75732 PARIS CEDEX 15Téléphone : 01 40 43 50 20Télécopie : 01 40 43 54 95Internet : http://www.lcpc.fr

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En couverture : L’appareil Portancemètre pour la mesure en continu du module des plates-formes.

Ce document est propriété du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées et ne peut être reproduit, même partiellement, sans l’autorisation de son directeur général (ou de ses représentants autorisés).

© 2008 - LCPCISSN 1151-1516

ISBN 978-2-7208-2521-2N° DOI/Crossref 10.3829/gt-gtportance-fr

Portance des Plates-formes - mesure du module en continu Par le Portancemètre

�

Chapitre 1 - Objet et domaine d’application............................................................................. .5

Chapitre 2 - Symboles et abréviations...........................................................................................6. .Chapitre � - principe de l’essai........................................................................................................... .7. .

Chapitre 4 - appareillage........................................................................................................................ .8. 4..1..Roue.vibrante.................................................................................................................................................. .8. 4..2..Données.fonctionnelles................................................................................................................................... .8. 4..3..Calibration....................................................................................................................................................... .9. .

Chapitre 5 - pertinence du choix de la méthode de contrôle....................................10.

Chapitre 6 - procédure opératoire.................................................................................................11. 6..1..Conditions.de.réalisation.de.l’essai...............................................................................................................11. 6..2..Réalisation.de.l’essai....................................................................................................................................11..

Chapitre 7 - expression des résultats.........................................................................................12.

Chapitre 8 - exploitation des résultats.......................................................................................1�. 8..1..Cas.d’une.épreuve.de.réception...................................................................................................................1�. .....8.1.1. Exploitation directe..............................................................................................................................1�. .....8.1.2. Exploitations complémentaires des résultats......................................................................................14. 8..2..Cas.d’une.épreuve.d’information..................................................................................................................15. 8..3..Autres.cas.....................................................................................................................................................16. .

Chapitre 9 - rapport d’essai...............................................................................................................17. .

Chapitre 10 - références bibliographiques.............................................................................18

aNNeXeS...............................................................................................................................................................19. AnnexeI.. .Méthode.de.mesure.de.la.raideur.au.Portancemètre........................................................................................20. .AnnexeII.. .Calibration.du.Portancemètre.avec.l’essai.EV2.................................................................................................21. .AnnexeIII... .Méthodologie.de.calibration.du.Portancemètre.par.rapport.à.un.essai.de.module... .autre.que.l’essai.EV2.........................................................................................................................................2�

Sommaire


5

1. Objet et domaine d’application

Le présent document a pour objet la détermination du module en continu d’une plate-forme au moyen du Portancemètre.

Il décrit le principe de la mesure (Chapitre 3), l’appareillage (Chapitre 4), le mode opératoire (Chapitre 6), et l’exploitation et la présentation des résultats (Chapitre 7 et Chapitre 8).

L’essai s’applique aux couches de forme, aux arases de terrassements, ou à tout autre type de plate-forme dont le module attendu est entre 30 et 300 MPa. Cette gamme est celle sur laquelle la calibration de la mesure au Portancemètre par rapport au module EV2 à l’essai de plaque a été réalisée (paragraphe 4.3).

De façon à rester en concordance avec les référentiels techniques actuels, il a été choisi dans ce document d’analyser et de présenter séparément le cas des matériaux à l’état naturel (utilisation de l’essai en épreuve de réception - paragraphe 8.1) du cas des matériaux traités aux liants hydrauliques (utilisation de l’essai en épreuve d’information - paragraphe 8.2).

Il est important de souligner que le module d’une plate-forme caractérise sa portance, mais qu’il ne s’agit pas d’une mesure pertinente vis-à-vis de l’appréciation de l’état de compactage des matériaux ; les paramètres de nature et d’état hydrique, peuvent avoir une influence nettement supérieure à celle de la densité sur la valeur mesurée du module de portance.

6

2. Symboles et abréviations

Ep Module de la plate-forme, mesuré par le Portancemètre

F Force exercée pendant l’impact de la roue vibrante

Fv Composante verticale de F

dv Variation de déflexion verticale de la plate-forme pendant l’impact

N Nombre d’impacts successifs utilisés pour une mesure élémentaire de Ep

M0 Masse vibrante de la roue

M1 Masse appliquée au sol par la roue

M1-M0 Masse suspendue

L Largeur de la roue

Gv0 Accélération verticale de masse vibrante

Gv1 Accélération verticale de la masse suspendue

Fc Force centrifuge

j Phase angulaire entre la direction de Fc et la verticale

me Moment d’excentricité du balourd

f Fréquence de vibration

w Pulsation (w = 2 P.f)

Ao Amplitude théorique de la roue

k Raideur = pente de Fv (dv)

V Vitesse de translation

X Pas de mesure (longueur à laquelle correspond une valeur moyennée de Ep)

Trace Linéaire parcouru en continu, plusieurs traces pouvant être effectuées sur la plate- forme

EV2 Module de déformation statique à la plaque.

EDYN2 Module sous chargement dynamique mesuré au moyen de l’appareil Dynaplaque 2


7

�. principe de l’essai

Une roue vibrante étroite (Fig. 1) est tractée à vitesse constante en générant sur la plate-forme une succession de chargements dynamiques successifs par impacts.

La roue vibrante est équipée de moyens de mesure capables de délivrer en temps réel l’intensité de la force appliquée et la valeur de la déflexion du sol.

La raideur de la plate-forme est calculée à partir de ces mesures (Annexe I). Elle est moyennée sur un nombre de périodes de vibration consécutives pour correspondre à un pas de mesure en distance donné, de l’ordre du mètre (cf. paragraphe 6.2).

Le résultat est exprimé en module en utilisant une calibration pré-établie reliant la raideur et le module obtenu avec un essai de référence. Cette référence est le module EV2 sous chargement statique à la plaque (NF P 94-117-1).

Le module est exprimé en fonction de la distance parcourue sur la plate-forme. Le graphe est exploité par comparaison avec la valeur du module requis. Selon les pièces du marché et les dispositions prises par « l’assurance qualité » pour l’essai, deux cas d’utilisation sont envisageables :

en épreuve de réception (cf. paragraphe 8.1). Les zones non conformes où le module requis n’est pas atteint sont précisées ;

en épreuve d’information (cf. paragraphe 8.2). Les zones faibles selon le critère précédent, ou tout autre critère choisi, sont détectées en vue de la réalisation d’investigations complémentaires sur ces seules zones.

Fig.1-LePortancemètre.

8

4. appareillage

4.1...Roue.vibrante.(Fig..2)

Son diamètre est de 1 000 mm ± 10 mm et sa largeur totale L de 200 mm ± 5 mm, avec chanfreins à 10° ± 2° laissant une largeur centrale de 100 mm ± 20 mm.

La masse M1 appliquée au sol par la roue est de 1000 kg ± 30 kg.

La masse de la roue, dite masse vibrante M0 est 600 kg ± 30 kg. La partie du chassis flottant venant en appui sur la roue, dite masse suspendue (M1 – Mo) est de 400 kg ± 30 kg. Il est isolé en vibration de telle manière que Gv1/Gv0 ≤ 0,15 en vibrant sur coussin (cf. NF P 98-761).

Le moment d’excentrique est me = 0,30 mkg ± 0,015 mkg, donnant une amplitude théorique à vide A0 = 0,5 mm. La fréquence de vibration est f = 35 Hz ± 3 Hz. Le sens de rotation du balourd est opposé au sens de rotation de la roue.

4.2...Données.fonctionnellesPar hypothèse, la raideur est calculée à partir de la partie montante de la boucle force Fv – déflexion dv, par régression entre 30 % et 90 % de Fv maxi (Annexe I).

Fig. 2 - Schéma de la rouevibrante.

M0

meFc

Fv

Masse vibrante

M1 - M0Masse suspendue

Roue


9

Dans le domaine de l’application visée, la vitesse de translation de l’appareil en essai est V = 3,6 km/h ± 0,5 km/h.

La raideur exprimée est une moyenne sur N = 30 périodes de vibration consécutives.

Elle correspond à une distance moyenne parcourue X = (30/f) × (V/3,6), soit environ à un mètre de plate-forme (0,86 m en moyenne).

La mesure est réalisable sur des inclinaisons jusqu’à ± 15 % en longitudinal et ± 10 % en transversal. L’influence sur la mesure est de moins de 5 % tant que la somme des valeurs absolues des inclinaisons longitudinale et transversale est inférieure à 20 %.

4.3...CalibrationL’appareillage est pré-calibré par rapport au module EV2 de l’essai sous chargement statique à la plaque Ø 600 mm. La calibration a été réalisée sur des planches d’essais dont les modalités en modules EV2 varient de 10 à 500 MPa (Fig. 3 et Annexe II).

La relation entre la raideur k en kN/mm et le module Ep mesuré par le Portancemètre en MPa est exprimé dans ce cas par

Ep = 5,26.k (r2 = 0,969)

à l’intérieur de la fourchette précédente, le domaine opérationnel de réalisation des mesures a été défini entre 30 et 300 MPa.

0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Module EV2 (MPa)

Raideur mesurée au Portancemètre (kN/mm)

Corrélation EV2/k

Moyennes (EV2, k) et intervalles de confiance des points d'une planche d'essai(cf Annexe 2)

Droite de régression EV2/k

Intervalle de confiance à 95% de la droite de régression

Le Portancemètre peut aussi être calibré par rapport à d’autres modules que EV2, selon les prescriptions en usage. Un exemple de méthodologie de calibration est donné en Annexe III.

L’attention est attirée sur le fait que la valeur du module peut différer sensiblement d’une méthode de contrôle à une autre, notamment en comparant les méthodes normalisées en vigueur dans divers pays. Le diamètre de la plaque, la contrainte exercée, la profondeur d’action résultant de l’essai, et la non-linéarité des matériaux, sont des facteurs influant sur le résultat.

Fig. 3 - Droite de calibrationparrapportàeV2.

10

5. pertinence du choix de la méthode de contrôle

Les méthodes disponibles sont multiples. Le tableau I est un guide destiné à aider au choix des méthodes de contrôle appropriées aux divers cas de chantier, dans lesquelles s’insère maintenant le Portancemètre. L’appréciation de la pertinence (conseillé – possible – non adapté) associée à la faculté d’utilisation en épreuve de réception ou en épreuve d’information est dépendante de plusieurs facteurs :

la capacité intrinsèque de l’appareil à réaliser la mesure,la préconisation de la méthode dans les référentiels techniques,les pratiques usuellement rencontrées qui elles-mêmes renvoient à un certain nombre de

facteurs comme la cadence de mesure, donc l’échantillonnage.

TableauI-Adéquationduchoixdesméthodesd’essaidecontrôledelaportance,etdevérificationdescaractéristiquesmécaniquespourlesplates-formestraitées

Typedechantier Matériau

Choixdelaméthodedecontrôle

Plaque.Ø.600nFP94-117-1

Dynaplaque1*nFP94-117-2

Dynaplaque2nFP94-117-2

DéflectographenFP98-200-1,2,3,4et7

Portancemètre

AraseNon.traité.LH +.(R,.I) +.(R,.I) ++.(R,.I) 0 +.(R,.I)

Traité.LH +.(I) +.(I) +.(I) +.(R,.I) +.(I)

Couche.de.forme.PF2

Non.traité.LH +.(R,.I) +.(R,.I) ++.(R,.I) 0 ++.(R,.I)

Traité.LH +.(I) +.(I) +.(I) ++.(R,.I) +.(I)

Couche.de..forme.PF3

Non.traité.LH +.(R,.I) 0 ++.(R,.I) +.(R,.I) ++.(R,.I)

Traité.LH +.(I) 0 +.(I) ++.(R,.I) ++.(I)

Couche.de.forme.PF4 Traité.LH +.(I) 0 +.(I) ++.(R,.I) +.(I)

Sous-couche.ferroviaire GNT +.(R,.I) 0 ++.(R,.I) +.(R,.I) ++.(R,.I)

Plate-forme.industrielle Divers Idem.couche.de.forme,.selon.niveau.de.module

++.=.conseillé......+.=.possible......0.=.non.adapté..... R.:.en.épreuve.de.réception. . . . . I.:.en.épreuve.d’information*.La.méthode.a.une.grande.incertitude.de.mesure.après.80.MPa..Son.domaine.est.borné.à.100.MPa.


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6.1...Conditions.de.réalisation.de.l’essaiLa zone d’essai ne doit être ni gelée, ni boueuse, ni constituée de matériaux dont les caractéristiques les rendent non traficables ou instables. Pour ce dernier cas, on peut retenir que la méthode reste valide si la profondeur d’empreinte laissée par le passage du Portancemètre est inférieure à 2 cm, ou si une mesure de résistance de pointe qd au pénétromètre dynamique léger fournit plus de 3 MPa sur les 0,20 m supérieurs de la structure testée.

Une reconnaissance préalable de la plate-forme est recommandée pour détecter les éventuels obstacles, tranchées, etc. et prévoir le découpage des zones à ausculter entre ouvrages.

La roue ne doit pas vibrer pendant les passages sur les ouvrages bétonnés situés entre deux zones de mesure.

6.2...Réalisation.de.l’essaiLe nombre de traces de mesures en longitudinal sur la plate-forme est défini en fonction de sa géométrie (exemple : généralement 4 sur plate-forme autoroutière, 2 sur plate-forme ferroviaire, ou routière à 2 voies).

Il est inutile d’effectuer un pré-passage d’un matériel quelconque vis-à-vis de l’état de surface. La présence de cailloux saillants est « moyennée » dans le pas de mesure. Cependant, sur une plate-forme revêtue d’un enduit, l’absence d’opération de compactage du gravillon peut conduire à une sous-estimation du résultat jusqu’à 30 %.

Sur chaque début de trace la roue est mise en vibration et tractée en respectant les tolérances données pour la fréquence et la vitesse (Chapitre 4). Les PR de début et de fin sont repérés, et les éventuelles observations faites pendant l’auscultation sont notées.

L’affichage du résultat de module en fonction de la distance à l’écran de bord en temps réel permet d’avoir un aperçu des zones faibles ou de l’homogénéité de portance.

6. procédure opératoire

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7. expression des résultats

Le modèle-type de résultat est donné figure 4.

Le graphe du haut représente le module au Portancemètre Ep en fonction de la distance parcourue, automatiquement calée avec les PR de début et de fin de la séquence d’auscultation. La valeur de module requis (ici 120 MPa) a été saisie, et apparaît sur le graphe.

Le graphe du bas est un moyen de vérification que les paramètres de fonctionnement f (fréquence) et V (vitesse) de l’appareil sont conformes. Dans le cas où ils sont hors tolérance, la couleur des courbes est en rouge et les valeurs correspondantes de module ne sont pas prises en compte dans les traitements ultérieurs.

Fig.4-exemplederésultatsd’essai.


1�

8. exploitation des résultats

8.1...Cas.d’une.épreuve.de.réceptionDans le cas d’une épreuve de réception, le Portancemètre est utilisé seul. L’interprétation des résultats est conduite à partir des éventuels écarts par rapport au module requis.

L’utilisation du Portancemètre en épreuve de réception s’applique, en l’état actuel des connaissances, à tous les matériaux non traités aux liants hydrauliques, et qui satisfont aux conditions de réalisation de l’essai énoncées au paragraphe 6.1.

Le traitement automatisé des résultats d’une trace (cf. Fig. 4) permet de faire apparaître sur un tableau (Fig. 5) :

le pourcentage de conformité du module mesuré sur la totalité de la distance,la valeur moyenne du module sur cette distance.

Il permet également de traiter en détail des parties de la trace, en pointant sur l’écran dans la configuration de la figure 4 les débuts et fins des zones auxquelles on s’intéresse. Dans la figure 5, les abscisses apparaissent alors, et les valeurs des modules moyens et minimaux dans ces zones sont calculées automatiquement et présentées.

On ne tiendra pas compte des zones non conformes de moins de 5 mètres, excepté le cas où des exigences minimales absolues existeraient en tout lieu.

8.1.1. Exploitation directeEn raison de la pré-calibration du Portancemètre par rapport à EV2, le module requis dans les spécifications peut être directement utilisé. La calibration qui a été faite également avec le module EDYN2 de la Dynaplaque 2 permet de faire de même, sans distinction significative entre EDYN2 et EV2.

Fig.5-Tableauderésultatsdeszonessélectionnées.

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Lorsque les spécifications sont établies par rapport à d’autres essais de mesure de la portance en usage dans divers pays, il est possible de caler la méthode au Portancemètre par rapport à ces spécifications. Un exemple de méthodologie de calibration à réaliser préalablement aux mesures est donnée en Annexe III. Une fois réalisée, elle permet de se retrouver dans le cas cité précédemment.

8.1.2. Exploitations complémentaires des résultatsL’exploitation exposée paragraphe 8.1.1 au moyen de la figure 4 et de la figure 5 permet de prononcer la conformité en module des sections auscultées d’une plate-forme. Cette exploitation peut éventuellement être enrichie par des traitements complémentaires avec des logiciels appropriés pour constituer des schémas d’itinéraires complets et servir au récolement de l’ouvrage. La présentation des résultats (Fig. 6) peut ainsi comporter :

unecolorationparclassesdemodulesPar exemple, pour un module requis de 120 MPa, les zones faibles peuvent être mises en évidence de manière différenciée entre 120 et 100 ; 100 et 80 ; et en-dessous de 80 MPa.

Fig.6-exempledeschémaitinérairederecolementd’une2×2voies.(Traitement.réalisé.par.le.Laboratoire.régional.de.Toulouse).


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uneaideàladécisionbaséesurlagradationdutyped’anomaliesEn nommant dans l’exemple cité : anomalie de type 1 la classe 120 à 100 MPa, anomalie de type 2 celle 100 à 80 MPa, etc., l’évaluation du résultat par le maître d’œuvre peut être facilitée. Le choix des classes doit cependant être fait de manière pertinente selon le type d’ouvrage.

unrappeldumoduledel’horizonsous-jacentL’apport de la couche de forme peut être souligné en mettant en correspondance sur le graphe les résultats qui avaient été obtenus sur l’arase.

8.2...Cas.d’une.épreuve.d’informationDans le cas d’une épreuve d’information, l’interprétation finale repose sur une épreuve de réception faite avec une autre méthode de contrôle figurant au contrat. L’essai au Portancemètre est alors utilisé comme moyen préalable de cibler les zones faibles susceptibles de conduire à une non-conformité.

L’utilisation du Portancemètre en épreuve d’information s’applique à tous les matériaux qui satisfont aux conditions de réalisation de l’essai énoncées au paragraphe 6.1.

Deux cas de figure peuvent être distingués :

Cas1:lemodulerequisestconnu(ex:80MPa)Le traitement des résultats est dans ce cas similaire à celui décrit paragraphe 8.1. La sélection des zones faibles sur la figure 4 est faite soit en saisissant une valeur de module identique à celle requise avec la méthode de réception (exemple : EDYN2), soit en saisissant une autre valeur un peu plus exigeante (exemple : 1,2 × EDYN2) dans le but de filtrer de manière plus élargie les zones incertaines, avec la contrepartie d’avoir en conséquence un nombre de contrôles pouvant être plus élevé pour l’épreuve de réception.

La production de la figure 5 est facultative, le repérage des zones faibles pouvant s’opérer visuellement avec la figure 4.

Cas2:lemodulerequisdoitêtrepréciséOn rencontre ce cas sur les matériaux traités aux liants hydrauliques, pour lesquelles les référentiels (Réf. 7 du chapitre 10) préconisent des seuils de déflexion au Déflectographe et non des modules.

Les correspondances entre les deux méthodes Déflectographe et Portancemètre devraient pouvoir être approfondies sur les matériaux rigides en vue de préciser quels critères de module au Portancemètre correspondent aux seuils de déflexion maximale préconisés pour la plate-forme au moment de la mise en œuvre de la couche de fondation, à savoir :

0,8 mm pour une PF2,0,6 mm pour une PF3,0,5 mm pour une PF4.

Néanmoins, et avant que ces corrélations soient établies, le Portancemètre, utilisé en épreuve d’information, peut apporter une contribution intéressante à la mise en évidence des zones faibles.

Pour l’utilisation d’un module qui correspondrait aux seuils de déflexion précités il est à ce jour nécessaire de s’appuyer :

soit sur une planche de convenance en début de chantier sur laquelle auront été présents simultanément les deux méthodes, pour fixer le module Portancemètre requis qui correspond au seuil de déflexion visé (Fig. 7),

soit sur l’expérience locale, lorsqu’une base de renseignements des divers chantiers aura par exemple pu permettre d’établir une correspondance sur divers cas-types. Dans l’état actuel des

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connaissances, ces correspondances peuvent varier d’un cas de chantier à un autre, en fonction des dosages de liants et des épaisseurs traitées. La présence d’un enduit gravillonné non compacté peut également jouer un rôle perturbateur (paragraphe 6.2).

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200

Ep (MPa)

d (1/100 mm)

[3]

[4]

[2]

[1]

Fig.7-CorrespondancesentrelemoduleauPortancemètreetladéflexionaudéflectographesurplusieurscasdechantiersenmatériauxtraitésauxLH,ounontraités.(Résultats.du.Laboratoire.régional.d’Autun..et.du.Laboratoire.régional.de.Rouen).

. [1].Arase.en.sol.A1.traité.à.la.chaux.sur.40.cm

. [2].Arase.en.sol.A2-A3.traité.à.3.%.LH.sur.30.cm

. [3].Couche.de.forme.de.50.cm.en.sable.B5.traité.en.centrale.à.4,5.%.LH

. [4].Couche.de.forme.en.matériau.granulaire.porphyre

8.3...Autres.casDes critères complémentaires peuvent dans certains cas être stipulés.

La recherche de l’homogénéité du module d’une plate-forme peut en être un (par exemple pour s’assurer de l’absence de gros contrastes entre zones vis-à-vis des effets dynamiques sur les plate-formes ferroviaires à grande vitesse).

Dans ce cas, le coefficient de variation des modules : s (Ep) / Ep moy., est pertinent. Il est calculé automatiquement par le logiciel.

à titre informatif, l’expérience acquise montre que l’homogénéité d’une plate-forme peut être appréciée par ce critère de la manière suivante (Tableau II) :

TableauII-Critèrespourl’homogénéitéd’uneplate-forme

Plate-formedemodule Valeurdes(ep)/epmoy(%)

Homogène <.15

Moyennement.homogène 15.à.20

Dispersé,.ou.avec.zones.contrastées >.20

Dans le cas de l’exemple de résultats d’essai figure 4, la valeur trouvée du coefficient de dispersion sur les 130 m auscultés est de 45 %.

De manière générale, le Portancemètre permet, outre la réalisation des épreuves citées précédemment, un suivi pertinent de la qualité d’exécution des chantiers. Par exemple, la mesure rapide et précise des caractéristiques d’un sol support permet un traitement préalable des points faibles sans attendre la réalisation de la couche sus-jacente.


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9. rapport d’essai

Il comporte au minimum les éléments suivants :Les références de l’organisme ayant réalisé l’essai.Le nom de l’opérateur.La référence du présent document.L’identification de l’affaire.La date de l’essai.Le type de contrôle (épreuve de réception, ou d’information).La référence de l’appareil utilisé et la date de sa dernière vérification.La localisation des traces de mesure.Le graphe des modules Ep (Fig.4).Les observations éventuelles (notamment les conditions ne répondant pas au respect du présent

document ; exemple : instabilité en surface du matériau).

Pour l’épreuve de réception, le rapport d’essai inclut nécessairement la valeur du module minimal requis, et la figure 5. Il est conseillé d’y inclure une analyse basée sur la gradation du type d’anomalies, après avoir défini conjointement avec le maître d’œuvre une série de seuils permettant de visualiser les écarts.

18

10. références bibliographiques

[1] Portancemètre, Attestation de qualification n° 16/04 du 18 novembre 2004.

[2] QUIBEL A., FROUMENTIN M., BISSON D., Contrôle des plates-formes et des routes économiques au moyen d’une nouvelle méthode continue pour évaluer la rigidité, Congrès AIPCR, Durban, octobre 2003.

[3] QUIBEL A., HAVARD H., BISSON D., Control of treated platforms with a new continuous method to assess the modulus. 1 st international symposium on subgrade stabilisation and in situ pavement recycling using cement, Salamanca (Spain), octobre 2001.

[4] QUIBEL A., New in situ devices to evaluate bearing capacity and compaction of unbound granular materials – International workshop on modelling and advanced testing for UGM, Lisbon (Ed. Balkema), janvier 1999.

[5] MOREL G., QUIBEL A., Le Portancemètre = un nouvel appareil d’auscultation en continu des couches de forme et de la partie supérieure des terrassements, RGRA n° 768, décembre 1998.

[6] Guide technique, Réalisation des remblais et des couches de forme, Fascicules 1 et 2 – LCPC/SETRA, septembre 1992.

[7] Guide technique, Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques, LCPC/SETRA, janvier 2000.

19

aNNeXeS

20

aNNeXe iMéthode de mesure de la raideur au portancemètre

Trois capteurs sont utilisés :un accéléromètre donnant la composante verticale Gv0 de la masse vibrante M0,un accéléromètre donnant la composante verticale Gv1 de la masse suspendue M1 - M0,un capteur donnant la phase angulaire j de la force centrifuge par rapport à la verticale

(Fig. 2)

La composante verticale Fv du chargement lors d’un impact de vibration est donnée à tout instant par :

Fv = M1.g + M0.Gv0 + (M1 – M0).Gv1 + me w2 cos j

La variation de déflexion du sol dv pendant l’impact de la roue est obtenue par double intégration de Gv0.

Le tracé de la boucle force-déplacement Fv (dv) permet d’accéder à la détermination de la raideur (Fig. 8) en calculant par régression linéaire la pente de la branche montante en effort, entre 30 % et 90 % au maximum de la force Fv.

-10

0

10

20

30

40

50

1 2

Force Fv (kN)

Déplacement dv (mm)0,5 1,5 2,5

0,9 x Fv maxi

Fv maxi

0,3 x Fv maxi k = 44,49 kN/mm

Fig.8-Boucleforce-déplacement.


21

aNNeXe iiCalibration du portancemètre avec l’essai eV2

La pré-calibration entre le module Ep exprimé et la raideur k mesurée au Portancemètre est réalisée en référence au module EV2 de l’essai à la plaque statique Ø 600 mm.

Cette méthodologie de calibration a été réalisée sur la base de conditions expérimentales rigoureuses au CER de Rouen :

Chacune des modalités de module est une planche d’essai sur laquelle sont réalisés une trace de longueur utile 10 mètres de Portancemètre et 10 points d’essai à la plaque statique à moins de 1 mètre de part et d’autre de la trace.

Les valeurs moyennes des mesures de k et EV2, ainsi que l’écart type s et le coefficient de variation s/m sont déterminés (Tableau III). Les modalités validées sont celles où les coefficients de variation sont inférieurs à 25 %.

Les déterminations de la droite de régression et de son intervalle de confiance à 95 % sont ensuite réalisées (Fig. 9). Les valeurs moyennes de chaque planche et leurs intervalles de confiance sont positionnés sur le graphe.

Planchen° 2 6 8 10 12 14 16 18 20

PORTAnCeMèTRek.(N/mm) 3,5 16 13,25 13,17 25,84 44,14 51,91 69,02 82,34σ (k) 0,83 0,73 0,81 1,18 1,77 3,48 5,04 5,11 7,45σ /k % 23,71 4,56 6,11 8,96 6,85 7,88 9,71 7,40 9,05

eSSAIALAPLAQUeSTATIQUeEV2 9,87 43,3 74,1 93,4 119 198 252 368 438σ (EV2) 2,37 4,29 3,85 7,94 9,88 25,74 21,67 51,15 99,43σ/EV2.% 24 9,9 5,2 8,5 8,3 13 8,6 13,9 22,7

Planchen° 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

PORTAnCeMèTRek.(N/mm) 14,37 16,29 15,77 14,22 18,44 30,43 46,58 53,45 60,29 81,97σ (k) 0,84 1,69 0,88 1,34 0,92 1,32 2,55 4,98 7,54 5,7σ /k % 5,85 10,37 5,58 9,42 4,99 4,34 5,47 9,32 12,51 6,95

eSSAIàLAPLAQUeSTATIQUeEV2 89,9 94,6 106 97,9 113 147 215 241 247 501σ (EV2) 4,58 6,34 8,37 5,09 6,55 12,94 28,38 27,47 60,76 118,74σ/EV2.% 5,1 6,7 7,9 5,2 5,8 8,8 13,2 11,4 24,6 23,7

TableauIII-Tableaudesrésultatsdesplanchesd’essai

suite è

22

Il peut être observé que certaines planches, tout en ayant de très faibles intervalles de confiance, se trouvent plus éloignées que d’autres de la droite de régression. C’est le cas de la planche 6 où un élément d’information supplémentaire est que la couche testée (EV2 = 43 MPa) a une épaisseur de 0,30 m de très bon matériau sur un sol-support de 12 MPa. Les deux méthodes de contrôle n’aboutissent pas à une mesure identique sur de tels modules contrastés, en raison de ce qui est dit en fin de paragraphe 4.3 sur l’influence des caractéristiques propres à chaque essai.

0

100

200

300

400

500

600

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Module EV2 (MPa)

Raideur mesurée au Portancemètre (kN/mm)

Corrélation EV2/k

Moyennes (EV2, k) et intervalles de confiance des points d'une planche d'essai

Droite de régression EV2/k

Intervalle de confiance à 95% de la droite de régression

Fig.9-RésultatdelacorrélationeV2/k(exposéeenFig.3dansletexte).


2�

aNNeXe iiiMéthodologie de calibration du portancemètre

par rapport à un essai de module autre que l’essai eV2

Selon les pays, les essais de plaque en usage diffèrent par le diamètre de la plaque et le type de chargement. Les modules obtenus par ces essais peuvent être très différents du module EV2 utilisé pour la pré-calibration du Portancemètre. Il convient donc de procéder à une calibration spécifique.

On trouvera ci-après un exemple de calibration fait par rapport à l’essai de plaque statique normalisé CNR 146/92 utilisé pour la réception des plates-formes ferroviaires en Italie.

L’essai est un essai à la plaque de 300 mm ; les paliers de contraintes de chargements retenus pour les calculs diffèrent selon les modules prescrits :

entre 50 et 150 kPa pour un module attendu de 20 MPa,entre 150 et 250 kPa pour un module attendu de 40 ou 60 MPa,entre 250 et 350 kPa pour un module attendu de 80 MPa.

La méthodologie de calibration sur planches expérimentales a été :la réalisation de 4 planches homogènes de 50 m × 15 m chacune, en visant des modules

étagés à 40, 60, 80 et 120 MPa sur le matériau granulaire mis en œuvre et compacté en 0,60 m d’épaisseur en faisant varier largement le nombre de passes (2, 4, 6, 8 passes).

le passage du Portancemètre sur 2 traces correspondant à l’implantation de chacune des 2 voies.

la réalisation sans délai d’une population de 10 points d’essais à la plaque de part et d’autre de chaque trace, à un pas de 5 m en distance.

Le traitement des résultats d’essais a consisté à éliminer les éventuelles valeurs aberrantes, ou situées dans la zone de transition des planches, puis à mettre en correspondance les modules obtenus par l’essai CNR 146/92 et les raideurs mesurées au Portancemètre.

Pour cela, on associe à chaque essai de plaque, après calage en distance de la mesure en continu de la raideur, la valeur la plus proche de la raideur moyenne sur un mètre.

Fig.10-CalibrationduPortancemètreparrapportàl’essaiCnR146/92.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 5 10 15 20 25

Module suivant norme CNR 146/92 (MPa)

Raideur Portancemètre (kN/mm)

Zone 20 MPa

Zone 40 MPa

Zone 60 MPa

Zone 80 MPa

Moyennes

y = 0,1440x2,2277

R2 = 0,9746

Il en résulte le graphe présenté sur la figure 10, qui permet par une courbe de tendance non linéaire (puisque les paliers de chargements diffèrent et que le matériau n’a pas un comportement linéaire) de calibrer le Portancemètre en module selon cet essai. Le domaine de validité est borné à 120 MPa du fait de absence de points au-dessus de cette valeur dans les planches expérimentales.

. Document.publié.par.le.LCPC. sous.le.numéro.C1502521

. Conception.et.réalisation.. LCPC-DISTC,.Marie-Christine.Pautré

. Dessins. LCPC-DISTC,.Philippe.Caquelard

. Impression. Jouve.N°

. Dépôt.légal. 4e.trimestre.2008

ISSN 1151-1516

Réf : GTPORTANCEPrix : 30 Euros HT

techniques et méthodesdes laboratoires des ponts et chaussées

Guide technique

Portance des plates-formesMesure du module en continu

par le Portancemètre

La mesure du module d'une plate-forme par la méthode au Portancemètre permet de déterminer encontinu sur un linéaire la valeur des modules, et de les comparer à la valeur requise.Le principe est fondé sur l'analyse des boucles force-déplacement d'une roue vibrante évoluant à1m/s sur la plate-forme. La calibration avec l' essai statique à la plaque diamètre 600 mm permetd'exprimer la raideur directement en module EV2 dans la gamme de mesure de 30 à 300 MPa.D'autres calibrations sont également possibles selon les prescriptions utilisées.Le guide technique décrit la méthode, l'appareillage, le mode opératoire, l'exploitation et laprésentation des résultats en concordance avec les référentiels techniques actuels.L'essai s'applique aux couches de forme, aux arases de terrassements, et à tout autre type de plate-forme dont le module espéré est situé dans la gamme de mesure.

The measure of the modulus of a platform with the Portancemetre method allows to determinecontinuously the values of modulus, and to compare them to the required one.The principle is based on the analysis of the loops force-displacement on a vibrating wheel rolling at1 m/s on the platform. The calibration with the static plate test, diameter 600 mm, allows the resultto be directly expressed in EV2 in the range 30 to 300 MPa. Other calibrations are also possibleaccording to the specifications being used.The technical guide describes the method, the equipment, the test procedure, the exploitation andthe presentation of results in agreement with the current technical references.The method can be used on capping or formation layers, and on any other subgrade with anexpected modulus compatible with the measurement range.

GT Portancemetre.qxd 08/10/2008 13:58 Page 1

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