Academic literature on the topic 'Orniérage'

Pour étudier les déformations permanentes des enrobés bitumineux, la division SMIT du LCPC a mis au point un essai triaxial thermorégulé à pression de confinement constante. Un important travail de mise au point de l’essai et de vérification des mesures a été réalisé. Une première campagne expérimentale, portant sur des essais de fluage à contrainte imposée, a permis d’étudier l’influence des paramètres pression de confinement, déviateur de contraintes et température sur le comportement des enrobés bitumineux sous chargement statique. Ces essais ont, de plus, permis de valider le principe d’équivalence temps température en grandes déformations, avec confinement. Un modèle élasto-visco-plastique, permettant de prendre en compte l’application d’une pression de confinement, a été développé pour simuler les essais de fluage. Son principe est basé sur les observations expérimentales. Les applications visées sont l’étude de structures bitumineuses telles que les plates-formes industrielles ou aires de stationnement. Une deuxième campagne d’essais de compression cyclique sinusoïdale a ensuite été menée. Lors de ces essais, on mesure : les déformations cycliques, de l’ordre de 10-4m/m, qui nous permettent d’obtenir des informations sur l’évolution de la rigidité du matériau (module complexe et coefficient de Poisson) et les déformations permanentes, de l’ordre de 10-2m/m, qui donnent des informations sur la résistance à l’orniérage. L’influence des paramètres pression de confinement, température et fréquence a été étudiée. Des différences importantes de comportement ont été mises en évidence entre les essais statiques et cycliques, liées à la variation cyclique des contraintes<br>In order to study permanent strains in bituminous mixtures, the division SMIT of LCPC has developed a thermo-controlled triaxial testing device at constant confining pressure. An important work of testing development and verification on measurement has been carried out. The first experimental testing programme, consisting in creep tests at constant stress, has allowed to study the respective influences of the confining pressure, the deviatoric stress and the temperature on the behaviour of our bituminous mixture. These tests have also allowed to validate partially the time-temperature superposition principle in the non-linear field, under triaxial stress. An elasto-visco-plastic model has been developed in order to simulate creep tests under confining pressure. This model aims at reproducing our experimental observations. These results may be applicable for aeronautic and storage bituminous platforms. A second experimental testing programme, consisting in cyclic sinusoidal compression tests has been performed. During these tests, two scales of strains have been measured: strains about 10-4m/m, related to the viscoelastic behaviour of asphalt concretes, and strains about 10-2m/m related to the appearance of permanent strains in asphalt concretes. The respective influences of the confining pressure, the temperature and the frequency have also been studied in this programme. Noteworthy differences in the behaviour of our asphalt concrete during creep tests and cyclic tests have been observed

Depuis le début des années 80 et ce, à l'échelle mondiale, l'orniérage des enrobés est devenu problématique en raison de l'augmentation des débits routiers, des pourcentages de véhicules lourds, des charges par essieu et des nouveaux pneumatiques. Afin d'obtenir des enrobés résistants à l'orniérage, des granulats très angulaires sont parfois utilisés au détriment de l'aspect d'ouvrabilité. À l'aide de la revue de la littérature, ce mémoire tente d'établir une corrélation entre l'ouvrabilité et la résistance à l'orniérage des enrobés. Les types d'ornières et les constituants des enrobés sont traités afin de faire ressortir les facteurs influençant le couple ouvrabilité-orniérage. Deux facteurs importants sont sélectionnés pour le programme expérimental, soit la variation de la teneur en filler et l'ajout d'un sable roulé. La méthode de formulation du Laboratoire des chaussées est utilisée pour analyser ces deux facteurs en trois phases, soit: la formulation, l'aptitude au compactage et la résistance à l'orniérage des enrobés. L'enrobé EG-10 est sélectionné car il est utilisé pour les couches de roulement exigeant une bonne ouvrabilité et une résistance à l'orniérage de moyenne à élevée. La hausse de la teneur en filler permet de combler une partie des vides entre les particules grossières et assure un certain blocage du squelette granulaire. Par contre, un surdosage crée un desserrement de la structure granulaire nuisant à l'agencement optimal des particules. Par ailleurs, l'augmentation de la teneur en filler accroît et diminue respectivement l'orniérage initial et global des enrobés. L'augmentation de l'ajout en sable se traduit par une amélioration de l'ouvrabilité et une perte au niveau de la performance à l'orniérage des enrobés. Dépendamment de la dispersion des particules arrondies dans la structure granulaire, une différence majeure de comportement des enrobés est observée. Finalement, l'analyse des résultats montre que le couple ouvrabilité-orniérage est bien représenté par les cinq critères de design qui comprennent tous les facteurs établis dans la revue de la littérature.

Ce travail de thèse se situe dans le contexte de l'évaluation du comportement permanent des enrobés bitumineux. L'objectif est de proposer un modèle mécanique pour les déformations permanentes des matériaux bitumineux et de l'appliquer à la prédiction du phénomène d'orniérage des chaussées. Dans un premier temps, un modèle tridimensionnel de viscoplasticité à plusieurs mécanismes et plusieurs critères est proposé. Ce modèle résulte du couplage d'un critère quadratique particularisé avec un critère de type Drucker-Prager linéaire. Il est capable de prendre en compte un certain nombre d'aspects du comportement mécanique des matériaux bitumineux, parmi lesquelles les déformations permanentes sous sollicitations cycliques. La validation de ce modèle s'effectue par la simulation de quelques essais de fluage cycliques. Dans un deuxième temps, une approche améliorée est proposée en présentant un modèle monosurfacique multi-mécanisme. Le nouveau modèle permet de simuler non seulement les sollicitations cycliques mais aussi les chargements monotones de fluage statique. Quelques validations sont présentées et montrent les capacités et la pertinence de ce modèle. Finalement, ce modèle est appliqué aux calculs de l'onriérage de chaussées bitumineuses à travers son implémentation au sein du module ORNI du code de calcul CESAR-LCPC.

La compaction et l'orniérage des sols forestiers par les engins lourds constituent des enjeux très importants concernant la gestion durable des forêts. Dans cette thèse nous avons examiné l'état d'orniérage d'un massif forestier du nord de la France (forêt de Compiègne) à l'aide d'un levé LIDAR (Light Dectection And Ranging) aéroporté, puis nous avons évalué la résilience des sols après tassement à une échelle pluri-décennale. Les modèles numériques de terrain (MNT) traités par "local relief modelling" (LRM) ont été utilisés pour proposer un indicateur de la densité de l'orniérage (RD). La résilience physique et biologique des sols après le tassement a été évaluée pour deux chronoséquences (Podzol et Luvisol) établies par une approche de substitution temps / espace couvrant une période de 45 ans. Les paramètres mesurés pour étudier la résilience sont : la résistance à la pénétration, la respiration du sol, le pH, les traits hydromorphes, l'enracinement, ainsi que la diversité de microarthropodes évaluée par l'indice QBS-ar. Nous trouvons qu'à l'échelle de tout le massif, la surface impactée par les passages d'engins est en moyenne de 40% mais aussi qu'elle varie à une échelle très fine au sein des unités de gestion. L'occurrence de nombreuses espèces herbacées varie avec la densité d'orniérage. La respiration à la surface du sol et la diversité de microarthropodes sur l'horizon 0-10 cm sont restituées en moins de 10 ans. La résistance à la pénétration du sol se reconstitue progressivement depuis la surface vers la profondeur. La résilience complète sur une profondeur de 30cm est évaluée à 60 ans pour le Luvisol et 80 ans pour le Podzol<br>Forest soil rutting and compaction by heavy machines is one of the most important issues concerning the sustainable management of forest. In this thesis, we examined the soil rutting in a forest massif on Northern France (Compiègne forest) using airborne LIDAR (Light Detection And Ranging), then we evaluated the recovery of soil after compaction at multi-decades’ scale. The Digital Terrain Models (DTM) treated using the Local Relief Modelling tool (LRM) were used to suggest an indicator of rutting density (RD). The physical and biological recovery of soil were evaluated using two chronosequences (Podzol and Luvisol) established adopting a space for time substitution approach and covering a period of 45 years. The parameters used to examine the recovery were: the penetration resistance, the soil respiration, the pH, the hydromorphic features, the rooting, and the microarthropod diversity evaluated by the QBS-ar index. As results, the impacted surface by rutting was 40% on average, where it varies at fine scale within the forest management unit. The occurrence of many herbaceous species varies with respect to the rutting density. The surface respiration and the microarthropod diversity were recovered in 10 years on the horizon of 0-10 cm. The penetration resistance showed a progressive recovery starting from the surface to the deeper layers. The complete recovery, of the first 30 cm, was evaluated to be achieved in 60 years for the Luvisol, and in 80 years for the Podzol

L'orniérage, dû à l'accumulation des déformations permanentes des matériaux non liés, sous les passages répétés des charges roulantes, est le principal mode de dégradation des chaussées à assises non traitées. Ces chaussées dites souples présentent un comportement fortement non linéaire, mal pris en compte dans la méthode française de dimensionnement. Afin d'améliorer la prédiction du comportement à long terme de ces chaussées, nous proposons une méthode de calcul de l'orniérage, permettant de prendre en compte le comportement non linéaire des matériaux non traités et des conditions de chargement réalistes. Basée sur l'hypothèse de découplage des comportements réversible et irréversible des graves non traitées sous le passage d'une charge, la méthode de calcul utilise à la fois<le module CVCR (éléments finis 3D) pour la détermination des champs de contraintes et le programme ORNI pour le calcul de l'orniérage. Initialement développé par Heck [2001] pour simuler l'orniérage des enrobés bitumineux, le programme ORNI a été adapté aux matériaux non traités. Après la caractérisation du comportement mécanique des matériaux non traités à partir d'essais triaxiaux, l'évaluation de la méthode de calcul est faite par comparaison avec les résultats obtenus dans une expérience réalisée sur le manège de fatigue des structures de chaussée du LCPC

L'orniérage, dû aux déformations permanentes des matériaux non traités (assise en grave non traitée) est l'un des principaux modes de dégradations des chaussées souples. La méthode de dimensionnement des chaussées souples reste empirique. Cette méthode ne caractérise pas le comportement inélastique de ces matériaux (elle fixe implicitement un comportement élastique linéaire des couches constituant la chaussée), et ne prédit pas les déformations permanentes sous un grand nombre de cycles de chargements. Une méthode d'analyse limite pour la prédiction des déformations permanentes des graves non traitées soumises à un chargement cyclique a été développé et présenté dans le cadre de ce travail. Cette méthode, basée sur le concept de l'état limite (shakedown theory), est développée par Zarka (1979) pour les structures métalliques soumises à un chargement cyclique. L'état de contrainte initiale, la teneur en eau et l'anisotropie initiale des graves non traitées sont prises en compte dans la méthode proposée. Une procédure, basée sur les résultats d'essais triaxiaux à chargements répétés, a été développée pour la détermination des paramètres du modèle proposé. Les résultats de modélisation éléments finis du comportement à long terme d'une structure de chaussée obtenus avec le modèle sont présentés et comparés aux résultats issus de l'expérience du manège de fatigue au LCPC<br>Rutting, due to permanent deformations of unbound materials, is one of the principal damage modes for low traffic pavements. The flexible pavement design methods remain empirical. These mechanistic methods do not characterize the inelastic behaviour of these materials (only linear elasticity is used as mechanical model) and do not predict the rutting under large loading cycles number. A simplified method, based on the concept of the shakedown theory developed by Zarka for metallic structures under cyclic loadings, to estimate the permanent deformations of unbound granular materials (UGM) subjected to traffic loading has been developed and presented in the framework of this study. The mechanical initial states of granular layers are taken into account with an anisotropic hyperelastic model and the calculation of the rut depth evolution with time is carried out. Based on repeated loading triaxial tests, a general procedure has been developed for the determination of the material parameters of the constitutive model. The results of a finite elements modelling of the long-term behaviour of a flexible pavement with the simplified method are presented and compared with the results of the LCPC full scale pavement experiment

Ce travail comporte une étude par la méthode des éléments finis du comportement mécanique des chaussées dans le but de mieux comprendre les mécanismes d'initiation et de développement de l' orniérage dans les chaussées souples et de déterminer une stratégie pour leur réparation Il est présenté en quatre chapitres : Le premier chapitre comporte une analyse des travaux réalisés sur l' orniérage, et plus particulièrement sur les causes, les mécanismes de formation, les facteurs d'influence et les approches de modélisation. Le second chapitre présente le modèle numérique utilisé dans ce travail pour l'analyse du comportement mécanique des chaussées. Dans ce modèle, le comportement des couches inférieures est décrit à l'aide d'un modèle élastoplastique utilisant le critère de Mohr-Coloumb Un modèle élasto-viscoplastique est utilisé pour les couches de surface. L'effet de la température est pris en compte à l'aide du principe de superposition temps-température. La détermination des paramètres du modèle est discutée, notamment les paramètres rhéologiques et du chargement Le troisième chapitre présente la validation du modèle proposé sur des essais en vraie grandeur réalisés au laboratoire, qui comportent à la fois des essais instantanés et à long terme. Dans le quatrième chapitre, on présente une étude paramétrique sur l'influence des principaux facteurs (type de pneus, densité de charge. . ) sur le développement de l' orniérage Cette étude est suivie par une analyse de l'influence de la température et du type de trafic sur l' orniérage. Le chapitre comporte également une étude des stratégies de maintenance et de réparation des chaussées.

L'apparition récente de nouveaux matériaux dans les structures de chaussée associée à une diminution de l'épaisseur des couches de surface et une augmentation du chargement des poids lourds et de leur fréquence de passage a entrainé de nouvelles pathologies de dégradation. Outre les problèmes d'orniérage bien connus, apparaissent désormais des fissures descendantes (top down cracking) ainsi que des problèmes de décohésion aux interfaces. Ces nouvelles pathologies entrainent des dépenses considérables sur l'ensemble du réseau (environ 15 milliards d'euros par an), particulièrement en zones urbanisées plus sujettes aux dégradations de surface et ne permettent pas d'estimer convenablement les durées de vie de la chaussée, le plus souvent surestimée dans les méthodes de dimensionnement actuelles. Ce travail de doctorat propose une nouvelle approche du contact pneu-chaussée permettant de mieux appréhender les contraintes principales et résiduelles dans une structure de chaussée bitumineuse. A l'aide d'un outil numérique rapide de calcul basé sur une approche semi-analytique (« Semi-Analytical Methods » (SAM)), la géométrie précise du pneumatique est intégrée afin d'obtenir une répartition de pression de contact ainsi qu'un cisaillement surfacique réelle sur la chaussée. Dans un premier temps, un modèle de contact roulant tractif élastique est implémenté pour des cas théoriques simples et validé par des résultats analytiques et numériques de la littérature. Ensuite, ce modèle est étendu pour prendre en compte le comportement élasto-plastique des corps en contact. Ce dernier est comparé à un résultat numérique basé sur la méthode des éléments finis issu de la littérature. Les résultats, pour une application contact pneu-chaussée, montrent une répartition non homogène des contraintes dans la structure et principalement dans les premiers centimètres sous la surface avec des niveaux beaucoup plus importants que peuvent le prédire les modèles actuels qui utilisent une charge uniformément répartie. La pression de contact est comparée aux mesures effectuées par un système nommé TekScan et les champs mécaniques en sous couches sont comparés à ceux d'Alizé-LCPC dans le cas d'une structure simple. Les cisaillements surfaciques sont déterminés dans le cas du roulement tractif. Une application est effectuée sur la modélisation des dégradations des chaussées en surface. Dans un premier temps, des analyses sur le comportement de la chaussée en surface sont effectuées pour une couche de béton bitumineux semi grenu (BBSG) semi-infinie supposée élastique, homogène sous conditions d'accélération, de freinage et de virage. Pour des études sur le top down cracking, des déformations et directions principales sont déterminées et analysées. Ensuite, le modèle de contact élasto-plastique est appliqué sur une couche semi-infinie de grave bitume GB3. Des déformations et contraintes résiduelles générées dans la structure sont déterminées en vue d'une analyse sur les ornières d'instabilité. Une fois validés, ces résultats permettront d'estimer plus fidèlement la durée de vie résiduelle des chaussées mais également de comprendre et d'éviter les mécanismes de dégradation en surface ou proche de la surface<br>The recent appearance of new materials in road structures associated with surface layers thickness decreasing and the increasing of trucks loading and their passage frequency has led to new pathologies of degradation. In addition to the well-known rutting problems, top down cracking is now appearing as well as problems of decohesion at the interfaces. These new pathologies led to considerable expenditure on the entire network (around 15 billion euros per year), particularly in urbanized areas that are more prone to surface damage and do not make it possible to adequately estimate the lifetimes of the roadway, most often overestimated in current design methods. This doctoral work proposes a new approach of the tire-road contact allowing for better apprehend of the main and residual stresses in a bituminous pavement structure. Using a fast numerical tool based on a semi-analytical approach ("Semi-Analytical Methods" (SAM)), the precise geometry of the tire is integrated in order to obtain a real contact pressure distribution as well as surface shear on the pavement surface. Initially, an elastic tractive rolling contact model is implemented for simple theoretical cases and validated by analytical and numerical results from the literature.Then, this model is extended to take into account the elastoplastic behavior of the bodies in contact. This is compared to a numerical result based on the nite element method from the literature. The application for tire-pavement contact results, show a non-uniform distribution of stresses in the structure and mainly in the rst centimeters below the surface with much higher levels than can be predicted by current models that use a uniformly distributed load. The contact pressure is compared to the measurements made by a system called TekScan and the mechanical elds in sublayers are compared to those of Alizé-LCPC in the case of a simple structure. The surface shears are determined in the case of tractive rolling. An application is carried out on the modeling of surface pavement damage. Firstly, analyzes of the behavior of the surface pavement are carried out for a semi-innite semi-grit asphalt concrete layer supposed to be elastic, homogeneous under conditions of acceleration, braking and turning. For studies on top down cracking, principals deformations and directions are determined and analyzed. Then, the elastoplastic contact model is applied on a semi-innite asphalt agragate layer. Deformations and residuals stresses generated in the structure are determined for an analysis on the instability ruts. Once validated, these results will make it possible to more accurately estimate the residual life of pavements but also to understand and avoid surface or near surfacedegradation mechanisms

Pour étudier les déformations permanentes des enrobés bitumineux, la division SMIT du LCPC a mis au point un essai triaxial thermorégulé à pression de confinement constante. Un important travail de mise au point de l'essai et de vérification des mesures a été réalisé. Une première campagne expérimentale, portant sur des essais de fluage à contrainte imposée, a permis d'étudier l'influence des paramètres pression de confinement, déviateur de contraintes et température sur le comportement des enrobés bitumineux sous chargement statique. Ces essais ont, de plus, permis de valider le principe d'équivalence temps température en grandes déformations, avec confinement. Un modèle élasto-visco-plastique, permettant de prendre en compte l'application d'une pression de confinement, a été développé pour simuler les essais de fluage. Son principe est basé sur les observations expérimentales. Les applications visées sont l'étude de structures bitumineuses telles que les plates-formes industrielles ou aires de stationnement. Une deuxième campagne d'essais de compression cyclique sinusoïdale a ensuite été menée. Lors de ces essais, on mesure : les déformations cycliques, de l'ordre de 10-4m/m, qui nous permettent d'obtenir des informations sur l'évolution de la rigidité du matériau (module complexe et coefficient de Poisson) et les déformations permanentes, de l'ordre de 10-2m/m, qui donnent des informations sur la résistance à l'orniérage. L'influence des paramètres pression de confinement, température et fréquence a été étudiée. Des différences importantes de comportement ont été mises en évidence entre les essais statiques et cycliques, liées à la variation cyclique des contraintes.