OPTIMISATION DES PLATES-FORMES support de chaussées

Embed Size (px)

Text of OPTIMISATION DES PLATES-FORMES support de chaussées

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    OPTIMISATION DES PLATES-FORMES

    support de chausses autoroutires

    en fonction

    DES CONDITIONS DE CHANTIER

    ET DU BILAN TECHNICO-ECONOMIQUE GLOBAL

    (chausses + couche de forme)

    Yves GUERPILLON

    CFMS le, 20 octobre 2004

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    EVOLUTION DE LINTERFACE TERRASSEMENTS / CHAUSSEES

    Dernier mtre des terrassements de la RTR 76 rationalis par le GTR 92 en PST suivant la nature des sols.

    Risque de surabondance donc de surcot entre PST et couche de forme

    ce qui a conduit SCETAUROUTE proposer :

    un Guide de conception des plates-formes autoroutires,

    et une dmarche globale doptimisation PST/CF/Ch par :

    . un choix de la PST en tenant compte du trafic de chantier,

    . intgration de la couche de forme dans la structure de chausseavec une analyse globale cots de construction + cots d entretiensur la dure de vie,

    . rglage de la protection au gel par la PST et la couche de forme.

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    CONCEPTION DES STRUCTURES ROUTIERES

    Structure de chausseCouche de rglage

    Couche de forme

    PST

    Sol-support

    PFj

    ARi

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES DE CHAUSSEES

    Mthode analytique (modle lastique multicouche de Burminster).

    Analyse probabilistique des caractristiques des matriaux et de la rgularit des paisseurs de couches.

    Calage route-labo.

    en fonction du trafic et des caractristiques de la plate-forme supportde chausse (PFi)

    Celles-ci dpendent de larase terrassement.

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    3a

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    ROULEMENT

    BASE

    FONDATION

    REGLAGE

    FORME

    PST

    SOL SUPPORT

    Manuel de Conception des chausses dautoroutes ou

    Guide technique SETRA-LCPCPFj

    Guide de conception des plates-formes

    H FORME

    H PST Guide Technique pour la Ralisation des terrassements et des couches de formes (GTR)Sk

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    GUIDE DE CONCEPTION DES PLATES-FORMES AUTOROUTIERES

    Liaison terrassements - chausses

    Outil pour optimiser lensemble sol-support - partie suprieure des terrassements (PST) - couche de forme - couche de rglage - couches de chausses .

    Deux structures concevoir :

    lune avec la PST ou la couche de forme devant supporter le trafic chantier,

    lautre qui est la structure complte PST-couche de forme-chaussesdestine supporter le trafic routier en phase exploitation.

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    METHODE D ANALYSE

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    TRAFIC

    Dpend de la stratgie du mouvement des terres :

    quantit transporte

    distance de transport

    type dengins utiliss

    transform en essieux quivalent 13 t en fonction de lagressivit (matriaux traits ou non traits), d o 5 classes de trafic :

    10 000 30 000 300 000 1 000 000 3 000 000 essieux 13 t

    Classes TC1 TC2 TC3 TC4 TC5

    En fonction : - quantit transporte (105 106 t)

    - type dengins

    - type de matriaux PST

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    AGRESSIVITE DU TRAFIC

    1 engin de transport = A essieu de 130 kN

    bas sur la loi de Mineur (cumul des dommages la fatigue).

    dpend donc :

    - de la nature des matriaux,

    - du type dengins.

    Exemple :

    ENGINS PST GRANULAIRE PST TRAITEE OU LH

    Tombereau non articul Cu > 40 t A = 30 327PL normal Cu > 25 t 5,2 35

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    EQUIVALENCE EN ESSIEUX DE 13 T

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    EXEMPLES

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    CLASSEMENT DU SOL-SUPPORT A LONG TERMEET SOUS CONDITIONS DEFAVORABLES

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    PORTANCE DES SOLS SUPPORTS

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    OBJECTIFS DE QUALITE SUR LA PARTIE SUPERIEUREDES TERRASSEMENTS

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    OBJECTIFS DE QUALITE SUR LA COUCHE DE FORME

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    STRUCTURE DES PLATES-FORMES

    L paisseur de la partie suprieure des terrassements est dfiniesuivant la nature des matriaux qui la constituent :

    matriaux traits aux liants hydrauliques de classe5

    matriaux traits la chaux

    matriaux non traits de classe S2

    matriaux non traits de classe S3

    en fonction de - la portance du sol-support Sk- du trafic de chantier le plus fort attendu Tci

    La couche de forme correspondante dpend :

    - du matriau utilis en couche de forme Sf (non trait) ou de classe m (trait),

    - de la portance de plate-forme utilise : PF2, PF3 ou PF4.

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    MATERIAUX S3 EN PARTIE SUPERIEURE DES TERRASSEMENTS

    S3

    TC1 TC2 TC3 TC4 TC5TC1 TC2 TC3 TC4 TC5

    TC1 TC3 TC4 TC5 TC4 TC5 Tci

    PST 0 cm 35 cm 50 cm 65 cm 80 cm 0 cm 35 cm 50 cm 65 cm 0 cm 35 cm 50 cm 0 cm 35 cm 0cm

    PF2 S2 RE + 75 35 R 35 R RS3 RE + 55 35 R 35 R R

    PF3 S3 RE + 85 65 50 35 R 65 50 35 R 50 35 R 35 R R

    CLASSE 3 RE + 35 25 R 25 R RPF2 CLASSE 4 RE + 40 30 R 30 R R

    CLASSE 5 RE + 45 (*) 35 R 35 R R

    CLASSE 3 RE + 40 30 25 20 R 30 25 20 R 25 20 R 20 R RPF3 CLASSE 4 RE + 45 (*) 35 30 25 R 35 30 25 R 30 25 R 25 R R

    CLASSE 5 RE + 55 (*) 40 35 30 R 40 35 30 R 35 30 R 30 R R

    PF4 CLASSE 3 RE + 45 (*) 35 30 25 20 35 30 25 20 30 25 20 25 20 20CLASSE 4 RE + 55 (*) 40 35 30 25 40 35 30 25 35 30 25 30 25 25CLASSE 5 RE + 75 (*) 40 40 35 30 45 (*) 40 35 30 40 35 30 35 30 30

    (*) = en deux couches R = couche de rglage ventuelleRE = reprofilage

    PARTIE SUPERIEURE DES TERRASSEMENTS :MATERIAUX NON TRAITES DE TYPE "S3"

    MATERIAUX NON TRAITES DE TYPE "sf" EN COUCHE DE FORME

    S1 S12 S2 S23

    MATERIAUX TRAITES DE "classe m" EN COUCHE DE FORME

    OBJECTIF DE LA PLATE-FORME

    Portance du sol support

    Trafic de chantier

    anti-conomique SPT>PF2

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    AUTOROUTE A39 - BOURG-EN-BRESSE/CUISEAUX

    NORD SUD

    TRAFIC 800 000 t par dumpers Cu > 40 t 150 000 t par PL normaux

    SOL-SUPPORT S1 trait (S12) S1

    PST 0/200 calcaire concass PST traite

    COUCHE DE FORME 0/200 calcaire concass grave traite B5

    CLASSE PLATE-FORME PF2 PF3

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    AUTOROUTE A39.5

    Tableau comparatif des structures obtenues selon les mthodes du GTR et du guide SCETAUROUTE

    (GTR + Gel) Guide SCETAURAOUTE (avec le gel) Trafic (GTR + Gel)Guide SCETAURAOUTE

    (avec le gel) Trafic

    TC4 TC 4

    ZONE NORD ZONE SUD

    cdf 0,40 m

    PST 0,30 m

    sol support trait

    PST 0,50 m

    sol support traitS1.2

    cdf 0,40 m

    PST 0,60 m

    sol support

    cdf 0,30 0,40 m

    PST 0,40 m

    sol support S1

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    IMPORTANCE D UNE CONCEPTION GLOBALE SUR LA DUREE DE VIE

    Cot chausses + couche de forme

    - 30 % cot d une autoroute neuve de rase campagne.

    - 80 % travaux dentretien.

    Cot total

    - Chausse : 50 60 %.

    - Couche de forme : 20 % en PF2, 35 % en PR 4.

    - Entretien : 15 25 %.

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    OPTIMISATION GLOBALE PAR :

    l intgration de la couche de forme dans la structure,

    linterface fonctionnelle entre matriaux nobles et matriaux qui a tendance tre placs le plus en plus haut dans la conception,

    la sparation de fonction de surface et de structure,

    le contrle de luni et donc de la rgularit des paisseurs le plus bas possible,

    la proccupation d intgrer dans la conception les travaux futursdentretien.

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    OBJECTIFS DE DURABILITE ET DE NIVEAU DE SERVICE

    Dure de service

    Scurit (adhrence, uni)

    Confort (uni)

    Limitation de la gne due aux travaux dentretien

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    COUTS D ENTRETIEN

    Niveau de service dpend de deux aspects :

    Qualit d usage qui concerne essentiellement la surface de la chausse(uni, adhrence)

    Niveau de risque sur la rsistance mcanique de la chausse vis vis dutrafic et des effets du climat (aspect structurel).

    Difficults connatre la loi dvaluation des chausses dans le temps.

    Scnarii dentretien tablis partir de l analyse du comportementde 10 000 km de chausse,

    . pour une dure de service longue (40 ans),

    . et risque faible (entretien prventif).

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    EXEMPLE DE SCENARIO D ENTRETIEN

    Structure GB/GB :

    dans le cadre d une stratgie de dimensionnement dure de servicelongue (40 ans) et dune stratgie dentretien prventif :

    utilisation de BBTM, de la thermorgnration ou du recyclage en place,

    recharge minimum pour entretien de la structure (environ 0.5 cm/an),

    soit :Age Travaux

    3 ans SF

    9 ans 6BB

    17 ansRS 60 %

    6BB 40 %

    25 ansRS 40 %

    6BB 60 %

    33 ansRS 60 %

    6BB 40 %

    41 ansRS 40 %

    6BB 60 %

  • une socit du groupe egis CFMS20-10-04.ppt

    EXEMPLE DOPTIMISATION GLOBALE

    Structures possibles

    Cots

    Structures Forme Chausse Entretien Total Ecart

    Structure GB/GH/PF 255,00 805,00 170,00 1 230,00