UNIVERSITE LAVAL INSA de Strasbourg

Camille Elève

Description

Niveau: Supérieures
UNIVERSITE LAVAL INSA de Strasbourg Spécialité Génie Civil. Etude des déformations permanentes des matériaux granulaires non liés dans les fondations de chaussées face aux cycles de gel/dégel. Rapport Final SCHWARZ Camille Elève ingénieur de 5ème année Juin 2009 Directeur de Projet : Cyrille CHAZALLON Encadreur : Guy DORE

• modèles dépendant du chargement


• approche par modèle élastoplastique


• taux de déformation


• cheminement du liquide réfrigérant dans la tête de l'échantillon………………


• compactage de l'échantillon au marteau vibrant………………………………………


• comportement des déformations permanentes des matériaux


• fondations de chaussées face aux cycles de gel


• echantillon saturé

Informations

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• Publié le: 01 juin 2009
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• Langue: Français
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Extrait

       

UNIVERSITE LAVAL INSA de Strasbourg Spécialité Génie Civil.

Etude des déformations permanentes des matériaux granulaires non liés dans les fondations de chaussées face aux cycles de gel/dégel.   Rapport Final   SCHWARZ Camille   Elève ingénieur de 5 ème année Juin 2009

Directeur de Projet :   Cyrille CHAZALLON Encadreur : Guy DORE  

 

 

 

 

 

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Sommaire Liste des figures. ..................................................................................................................................... 4 Liste des tableaux. .................................................................................................................................. 6 Introduction. ........................................................................................................................................... 7 1.   Revue bibliographique.................................................................................................................... 9 1.1.   Les facteurs influençant les déformations permanentes............ ........................................9 ..  1.1.1.   La rotation des contraintes principales........................................................................... 9 1.1.2.   Le niveau de contraintes..................... ...........................................................................1  0 1.1.3.   Le nombre de cycles....................................................................................................... 11 1.1.4.   L'histoire des contraintes.......................................... ................13. .... ................................ 1.1.5.   La densité....................................................................................................................... 14 1.1.6.   la teneur en fines et le type de granulats.La granulométrie, ....................................... 14 1.1.7.   La teneur en eau.................................................................................1. ....... .5................ .. 1.1.8.   L'effet du cycle saisonnier...................................... ..........................61 ...................... ........ 1.2.   Les méthodes d'essai. ........................................................................................................... 18 1.2.1.   Les essais triaxiaux à chargement déviatorique répété. ............................................... 18 1.2.2.   Essais à grande échelle. Fosses, Manèges de fatigue.................................................... 20 1.3.   doMoitasiléns....................................................................................................................... 23 1.3.1.   Les modèles dépendant du nombre de cycles appliqué................................................ 23 1.3.2.   Les modèles dépendant du chargement.52 ................. .............................................. ........ 1.3.3.   La théorie du "Shakedown"........................................................................................... 26 1.3.4.   Approche par modèle élastoplastique................. .......................................... 29 ................ 1.4.   Mécanisme de rupture......................................................................................................... 31 1.5.   Formules de mécanique des sols utilisées.............. ............................................................33.   2.   Partie expérimentale................................................................. ...... 34. ............................................ 2.1.   Détermination des contraintes à appliquer lors de l'essai triaxial..................................... 34 2.2.   Protocole expérimental. ....................................................................................................... 38 2.2.1.   Caractéristiques du matériau........................................................................................ 38 2.2.2.   Echantillon testé à l'optimum......... ........ .9.3.................................. ................................... 2.2.3.   Echantillon saturé................................. ............................... .......... 24................................ 2.2.4.   Echantillon saturé soumis au cycle de gel/dégel..... .54 .................................... ................. 2.2.5.   Echantillon saturé soumis au cycle de gel/dégel (essai non drainé)............................. 50 2.2.6.   Tableau récapitulatif. .................................................................................................... 52 3.   Analyse des résultats..... ........................................................................................................ 53. ...... 3.1.   Hypothèses d'analyse................................. 53 ........................ .................................................. 3.2.   élisModoita.sn...................................................................................................................... 54 3.2.1.   Echantillon à teneur en eau optimale................. 5..4 .............................................. ........... 3.2.2.   Echantillon saturé..................................... ...4 .. 5................................................................ 2

 

3.2.3. cycle de gel/dégel (testé en condition drainée).Echantillon saturé soumis au ........55.   .... 3.2.4.   Echantillon saturé soumis au cycle de gel/dégel (testé en condition Non Drainée)...... 55 3.2.5.   Tableau récapitulatif. .................................................................................................... 57 3.3.   Comparaison des résultats........................................ ....................................... ....57 ................ 3.3.1.   Déformations pour 1000 cycles..................................................................................... 58 3.3.2.   Taux de déformations lors de la phase II................................... ....................................9  5 3.3.3.   Rupture du matériau..................................................................................................... 59 3.3.4.   Phase I – Phase III – Phase III......................................................................... 61 ... ............. 3.3.5.   Taux de déformation..................................................................................................... 64 4.   iousn.Cclon................ .................................................................................................................... 66  Bibliographie........... ................................................................................................................9 ......6 ........      

 

 

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Liste des figures.   Figure 0.1. Structure de chaussée……………………………………………………………………………………..   Figure1.1.1.1. Composantes de la contrainte agissant sur un élément.(tiré de WERKMEISTER)………………………………………………………………………………………………………………… Figure 1.1.1.2. Mise en évidence de la rotation des contraintes principales lors du passage d'une charge. (tiré de LEKARP)……………………………………………………………………………. Figure1.1.2.1 Déformations permanentes verticales en fonction du nombre de cycle et de la contrainte déviatorique. (tiré de WERKMEISTER [2002])………………………………………………. Figure 1.1.3.1. Exemple de l'effet du nombre de cycles sur les déformations permanentes axiales pour un échantillon soumis à un essai triaxial à chargement répété (KOLISOJA [1998])………………………………………………………………………………………………………………………………  Figure1.1.4.1 Déformations permanentes en fonction de l'histoire des contraintes (BROWN et HYDE tiré de GIDEL [2001])……………………………………………………………………………. Figure1.1.4.2. Déformations permanentes en fonction de l'histoire des contraintes (BROWN et HYDE tiré de GIDEL [2001])……………………………………………………………………………. Figure 1.1.4.3. Mise en évidence de la non histoire des contraintes lorsque/reste constant (tiré de GIDEL [2001])………………………………………………………………………………………… Figure 1.1.7.1. Déformations permanentes en fonction du nombre de cycles pour des essais drainés et non drainés (LEKARP [2000])…………………………………………………………………. Figure 1.2.2.1. Boucles 5 et 6 de la route test de l'AASHO (tiré de Highway Research Board 1961)…………………………………………………………………………………………………………………….. Figure 1.3.3.1. Comportement des déformations permanentes des matériaux non liés…… Figure 1.3.4. Surface de Drucker-Prager en 3D dans le plan des contraintes principales pour (Tiré de Wikipedia)………………………………………………………………… Figure 1.5.1. Schéma des phases…………………………………………………………………………………………………..   Figure 2.1.1. Résultats à 220 mm avec un essieu équivalent composé de quatre roues…….   Figure 2.1.2. Résultats à 220 mm avec un essieu équivalent composé une roue………………. Figure 2.1.3. Résultats à 170 mm avec un essieu équivalent composé d'une roue……………. Figure 2.2.1.1. Moule pour le compactage………………………………………………………………………..   Figure 2.2.1.2. Compactage de l'échantillon au marteau vibrant………………………………………   Figure 2.2.1.3. Echantillon compacté……………………………………………………………………………….. Figure 2.2.1.4. Joints toriques placés sur la membrane……………………………………………………..   Figure 2.2.1.5. Echantillon prêt à être placé dans la cellule triaxiale…………………………………   Figure 2.2.1.7. Forme de l'impulsion donnée par la presse………………………………………………..   Figure 2.2.1.6. Cellule triaxiale………………………………………………………………………………………….   Figure2.2.3.1. Stabilisation du niveau d'eau au milieu de l'échantillon………………………………   Figure 2.2.3.2. Saturation de l'échantillon………………………………………………………………………… Figure 2.2.4.1. Cheminement du liquide réfrigérant dans la tête de l'échantillon………………   Figure 2.2.4.2. Graisse de silicone pour assurer l'étanchéité…………………………………………….. Figure 2.2.4.3. Mise en place de la sonde de température………………………………………………..  

 

6 7 8 9 10 11   11 12   14 20 25 28 30 33 33 34 37 37 38 38 38 39 39 42 42 44 44 46

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Figure 2.2.4.4. Isolation à la laine de verre et tuyaux où circule le fluide réfrigérant…………   Figure 2.2.4.5. Isolation de la tête de l'échantillon afin d'éviter les déperditions thermiques dans la cellule……………………………………………………………………………………………….. Figure 2.2.4.6. Schéma illustrant le circuit du liquide réfrigérant………………………………………   Figure 2.2.4.7. Chambre environnementale………………………………………………………………………   Figure 2.2.4.8. Cellule triaxiale placée dans la chambre environnementale et bain thermique………………………………………………………………………………………………………………………..   Figure 2.2.4.9. Courbes de suivi des températures……………………………………………………………. Figure 2.2.4.10. Courbe de suivi de la température du bain thermique…………………………….. Figure 2.2.5.1. Courbe de suivi des températures…………………………………………………………….. Figure 3.5.1. Graphique des déformations de l'échantillon durant la saturation et le cycle de gel/dégel……………………………………………………………………………………………………………………..   Figure 3.5.2. Comportement de l'échantillon durant la saturation et le cycle de gel/dégel.   Figure 3.3.1. Comparaison du paramètre A du modèle de DRESDEN………………………………… Figure 3.3.2. Comparaison du paramètre B du modèle de DRESDEN………………………………… Figure 3.3.3. Nombre de cycles pour atteindre la rupture…………………………………………………. Figure 3.3.4.1. Comparaison des déformations mesurées entre 0 et 10 000 cycles……………   Figure 3.3.4.2. Comparaison des modèles de déformation entre 100 et 4500 cycles………… Figure 3.3.4.3. Schéma d'explication………………………………………………………………………………..   Figure 3.3.5.1. Taux de déformation durant les premiers cycles de chargement………………. Figure 3.3.5.2. Taux de déformation entre 100 et 5000 cycles de chargement………………….    

 

 

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Liste des tableaux.   Tableau 2.1. Structure de chaussée pour le calcul des contraintes……………………………….......   Tableau 2.2. Récapitulatif des résultats pour les différentes conditions testées. ………………. Tableau 2.2.1.1. Distribution des granulats………………………………………………………………………. Tableau 2.2.6. Tableau récapitulatif des caractéristiques des quatre échantillons……………. Tableau 3.2.5. Tableau récapitulatif des coefficients des modélisations…………………………….    

 

 

34 36 38 52 57

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