Dimensionnement des chaussées souples – Méthodes du MTQ
Avancements dans la méthode mécanisto-empirique
Formation technique Bitume Québec
ETS, Montréal, 23 au 25 nov. 2010
Denis St-Laurent, ing. M.Sc.Service des chaussées
MÉTHODE AASHTO:80% des états américains (FHWA, 2007)70% des provinces canadiennes (ATC, 2002)
Méthode de dimensionnement du MTQ
� STRUCTURAL�AASHTO 1993�Mécanisto-empirique
� GEL� GEL�Protection partielle (règle d’expérience)�Simulation du gel (mécanisto-empirique)
Méthode du MTQ (Transfert techno.)
� STRUCTURAL�AASHTO 1993�Mécanisto-empirique
� GEL
(pas dans Chaussée 2)
� GEL�Protection partielle (règle d’expérience)�Simulation du gel (mécanisto-empirique)
Transversales (thermique)
IRI
Méthode axée sur les mécanismes
Longitudinales (fatigue)
Carrelage(fatigue)
Orniérage
La méthode M-EDeux architectures classiques
� Méthode incrémentale�Une période de l’année à la fois�Éventuellement un camion à la fois�DAMA, ELMOD, MNPAVE, MEPDG …
� Méthode du dommage équivalent �Profil de variations saisonnières pré établi (à
partir de la méthode incrémentale)�ALIZÉ, ELSYM5, ...
Aussi dans Chaussée 2 même si méthode empirique AASHTO 1993.
Expérience d’utilisation au MTQ
� Combler les besoins de calculs non supportés par Chaussée 2
� Études spéciales : réglementation des charges, camions hors-normes, barrières de dégel, relevés FWD, projets de R&D
� Techniques spéciales : Remblais légers, recyclage à froid des enrobés
� Études paramétriques : Collage des couches, formulation de l’enrobé, non-conformités
Variation saisonnièresRang Saint-Alexis, Saint-Maurice
200
180
160
140
120
100
Fondation
Silt
E (
MP
a)1000
10000
100000
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Temperature (°C)
Asp
halt
mod
ulus
(M
Pa)
Lukanen (1999)Baltzer and Jansen (1994)Asphalt Institute (1989)Ullidtz (1987)Route 159Route 352Route 361Route 354Rang St_Alexis
BB
Module (MPa)
Date de l’essai FWDNov Jan Mar May Jul Sep Nov
100
80
60
40
20
0
Silt
Argile
HIVER
E (
MP
a)
DEGEL
DÉGEL
Simulations théoriques (dommages)Simulations théoriques (dommages)
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Dom
mag
e cu
mul
é (n
orm
alis
é)
DÉGEL
0.77
Dom
mag
es c
umul
és (
norm
alis
és)
Repetitions (N x 10³)
100
1000
10000
Elo
ngat
ion
(µ)
5 °C
25 °C
0,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 10000,0
Loi de fatigue
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 10 20 30 40 50
Semaine no.
Dom
mag
e cu
mul
é (n
orm
alis
é)
Autoroute 73, Scott JonctionAutoroute 20, MontmagnyRoute 161, Saints-Martyrs-CanadiensRoute 155, Saint-Célestin (direction nord)Route 354, Saint-Alban (1993-1994)Rang St-Alexis, Saint-Maurice (1993-94)Route 352, Saint-Narcisse (1993-1994)Route 159, Sainte-Anne-de-la-Pérade (1993-1994)Route 361, Saint-Narcisse (1993-1994)
0.25
Semaine n°
Dom
mag
es c
umul
és (
norm
alis
és)
Relevé FWD Relevé FWD (recouvrement requis)(recouvrement requis)
100
120
140
OV
L (m
m d
e B
B)
AASHTOLogiciel ElmodSegmentation
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Chaînage (km)
OV
L (m
m d
e B
B)
Bretelle 33E010+000 = 0+000
Aut 10, Sherbrooke
Comparatif sommaire Comparatif sommaire (suite, Logiciel Chaussée vs Fatigue)(suite, Logiciel Chaussée vs Fatigue)
Asphalt Institute (effet du volume de bitume, 5% d' air)
225
250
275
300
Epa
isse
ur E
B (
mm
)
C
Vb (%) = 10 11 12
1314
75
100
125
150
175
200
1 10 100ECAS (en millions)
Epa
isse
ur E
B (
mm
)
A
B
Modèle K-theta pas inclus dans cette simulation M-E
Empirique ou M-E ?
� À la base, les résultats doivent être similaires:�Car toutes les méthodes sont étalonnées
empiriquement sur de vraies routes (essai routier AASHO)
Les deux marchent bien si on les applique bien
M-E: Un progrès indéniable
� Meilleures connaissances�Meilleures extrapolations (trafic, climat, sol,
matériaux…)�Usage des mesures terrain et labo�Usage des résultats de la R &D�Usage des résultats de la R &D
� Variables supplémentaires�Études paramétriques (%vides, %bitume, etc.)�Plus de réponses aux questions de type
« Qu’est-ce qui arrivera si ….? »�Meilleurs décisions
Bénéfices potentiels (M-E)
� Précision accrue� Meilleure sélection des matériaux et des
détails de conception� Moins de contreperformances
prématurées� Contribuer à augmenter la performance
des ouvrages réalisés� Contribuer à augmenter la rentabilité des
investissements routiers
DARWIN-ME
Canadian MEPDG User’s group
MatériauMatériau
Climat
223 stations canadiennes, dont 23 au Québec.Données horaires: temperature, precipitation, vent, ensoleillement (fichiers *.hcd).Fichiers nettoyés et testés par ARA (contrat ATC)
OK
TraficStatistiques et regroupements
CLA (48 hrs)
CLA (permanent)
Truck classification
TOD (Time of day)
DOW (Day of week)
WIM
MAF-SF (Monthly)
LS (Load Spectra)
Monthly Load spectra
Trafic : Spectres de chargementDonnées par défaut vs Station WIM
MEPDG default tandem
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Dis
trib
utio
n en
%
MEPDG par defaut Tandem
Scott 2008, dir nord, tandem
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Dis
trib
utio
n en
%
A73 Tandem
0
2
27 44 62 80 98 116
133
151
169
187
205
222
240
258
276
294
311
329
347
365
Classe de charge (kN)
0
2
27 44 62 80 98 116
133
151
169
187
205
222
240
258
276
294
311
329
347
365
Classe de charge (kN)
MEPDG default tridem
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
53 80 107
133
160
187
214
240
267
294
320
347
374
400
427
454
Classe de charge (kN)
Dis
trib
utio
n en
%
30%
MEPDG par default Tridem
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
53 80 107
133
160
187
214
240
267
294
320
347
374
400
427
454
Classe de charge (kN)
Dis
trib
utio
n en
%A73 Tridem
Spectres de charge - Tandem (3 types)
Bimodal-uniforme(Aut. 20 20)
léger
Asymétrique à la frontière É.U.(plus lourd vers É.U.)
BASE DE DONNÉES / ETALONNAGE GLOBALSections du programme LTPP
essai AASHOMnRoad
BASE DE DONNÉES - ÉTALONNAGE LOCALProgramme de suivi de performance du MTQ
� Dimensionnement souple (32 sections)� Dimensionnement rigide (28 sections)� Protection contre le gel (17 sections)� Drainage (12 sections)� Recyclage (88 sections)� Recyclage (88 sections)� Scellement de fissures (14 sections)� Resurfaçages (169 sections)� Techniques anti-fissuration (27 sections)� Imperméabilisation (6 sections)� Préfissuration (4 sections)
MEPDG au MTQ - efforts requis
� Climat: ok� Gel: insatisfaisant dans le MEPDG.
Chaussée 2 préférable pour le gel.� Trafic: compris. Engagement dans un processus
d’amélioration continu.� Matériaux: voir prochaine présentation� Matériaux: voir prochaine présentation� Étalonnage: la méthode M-E a fait ses preuves, mais
l’étalonnage local du MEPDG reste à faire � Implantation-transfert: approche à définir
� Prochain événement : logiciel DARWIN-ME
Merci