NOUVEAUX MATÉRIAUX ET NOUVELLES TECHNOLOGIES

Fipe 4

Description

• cours - matière potentielle : élaboration

NOUVEAUX MATÉRIAUX ET NOUVELLES TECHNOLOGIES 46 Chapitre 2 La vie scientifique et technique : organisation et principaux résultats NOUVEAUX BÉTONS FIBRÉS U LTRAPERFORMANTS (BFUP) Ce matériau multiéchelle est breveté par le LCPC. Il s'agit de développer une méthode de dimensionnement et une méthode de modélisation numérique de ces nouveaux bétons, d'étudier les aspects technologiques relatifs au malaxage et à la mise en œuvre de ces matériaux et de c o n c evoir les structures dans lesquelles ils seront intéressants du point de vue technico-économique. M ATÉRIAUX HYDRAULIQUES POUR LA ROUTE ( ) Cette opération aborde tous les aspects de l'emploi des bétons hydrauliques dans les structures de chaussées, à commencer par les aspects é c o n o m i q u e s , mais aussi les aspect de mise en œuvre, d u r a b i l i t é , propriétés d'usage, etc. P ROPRIÉTÉS DES MAT É R I A U X H É T É RO G È N E S Les mécanismes d'endommagement des matériaux m u l t i c o u c h e s , la caractérisation des enrobés bitumineux additivés au polyéthy l è n e , et la pours u i t e du projet CASTOR, qui consiste à implémenter dans le logiciel d'éléments finis CÉSAR-LCPC une technique de calcul par une méthode d'homogénéisation des structures renforcées par inclusions, constituent les éléments de base de cette opération ( « MÉ T H O D E D E CA L C U L D E S O U V R AG E S R E N F O R

• experts de la communauté européenne et devant le club des utilisateurs de circ


• projet européen


• technologies de positionnement par réseau de satellites


• chantier routier


• comportement élastoplastique des assemblages de grains


• béton


• chantier routier du futur


• méthodes usuelles de dimensionnement


• matériaux granulaires

Sujets

• Élaboration
• cours

Informations

• Publié par: profil-urra-2012
• Nombre de lectures: 37
• Langue: Français

Extrait

Chapitre 2 La vie scientifique et technique : organisation et principaux résultats
NOUVEAUX MATÉRIAUX
ET NOUVELLES TECHNOLOGIES
utre l’introduction de matériaux nouveaux pour le génie civil, il s’agit d’améliorer
les connaissances sur les matériaux plus traditionnels par une recherche amontOsur leur compor t e m e n t , notamment pour ce qui concerne les matériaux granulaires
et poreux, mais aussi les matériaux complexes (constitués d’assemblages de plusieurs
composants et dont l’évolution des propriétés est importante à l’échelle de la durée de
vie des ouvrages).
Concernant les nouveaux matériaux proprement dits, on s’intéresse à la mise au point et
au développement de nouveaux types de bétons (ultraperformants fibrés pour les ouvrages
et de nouveaux bétons pour la route). Il s’agit d’autre part de favoriser l’introduction des
nouvelles technologies telles que les technologies de positionnement par réseau de
satellites ou l’utilisation de l’informatique en réseau dans les chantiers de génie civil.
NOUVEAUX BÉTONS FIBRÉS du projet CASTOR, qui consiste à implémenter
U LTRAPERFORMANTS (BFUP) dans le logiciel d’éléments finis CÉSAR-LCPC
une technique de calcul par une méthode
Ce matériau multiéchelle est breveté par le LCPC.
d’homogénéisation des structures renforcées
Il s’agit de développer une méthode de
par inclusions, constituent les éléments de base
dimensionnement et une méthode de modélisation
de cette opération ( ENCADRÉ T « M É T H O D E D E
numérique de ces nouveaux bétons, d’étudier
C A L C U L D E S O U V R AG E S R E N F O R C É S P A R U N E M É T H O D E
les aspects technologiques relatifs au malaxage
D' H O M O G É N É I S AT I O N C A S T O R » ) .
et à la mise en œuvre de ces matériaux et de
c o n c evoir les structures dans lesquelles ils seront
intéressants du point de vue technico-économique.
RHÉOLOGIE DES PÂTES
ET MATÉRIAUX GRANULAIRES
M ATÉRIAUX HYDRAULIQUES On y traite, en particulier, de la compréhension des
ENCADRÉ SPOUR LA ROUTE ( ) phénomènes qui entrent en jeu dans le processus
de malaxage comme le montre l’encadré ENCADRÉ U
Cette opération aborde tous les aspects de l’emploi
« VISUALISATION DU CHAMP DE VITESSE DANS UNE
des bétons hydrauliques dans les structures
MAQUETTE DE MALAXEUR DE BÉTON », où l’on voit
de chaussées, à commencer par les aspects
un résultat obtenu avec une maquette de malaxeur
é c o n o m i q u e s , mais aussi les aspect de mise
et un matériau modèle. Dans cette opération
en œuvre, d u r a b i l i t é , propriétés d’usage, etc.
sont aussi étudiés, par modélisation numérique,
le comportement élastoplastique des assemblages
de grains, la rhéologie des émulsions de bitume,
P ROPRIÉTÉS DES MAT É R I A U X le phénomène de séchage, l’écoulement, etc.
H É T É RO G È N E S L’imageur par résonance magnétique (IRM)
est fortement mis à contribution, par exemple,Les mécanismes d’endommagement des matériaux
en y pratiquant des expériences de rhéométriem u l t i c o u c h e s , la caractérisation des enrobés
couplées à de l’imagerie.bitumineux additivés au polyéth y l è n e , et la pours u i t e
46La vie scientifique et technique : organisation et principaux résultats Chapitre 2
ENCADRÉ S
MATÉRIAUX HYDRAULIQUES
Exemple d'une structure en moquette BHP tiré de [1].
POUR LA ROUTE [1] DE LARRARD F. (1999), La moquette en BHP, Un
nouveau concept de couche de roulement, Note technique,
Le LCPC a lancé, pour la période 1999-2002 et
Bulletin des laboratoires des Ponts et Chaussées, 223,
en collaboration avec la profession routière et le réseau pp. 105-110, septembre-octobre 1999.
technique de l’Équipement, un thème de recherche BHP : Béton à Hautes Performances, GC : Grave Ciment.
visant à redynamiser l'emploi des matériaux cimentaires
dans la route. Ceux-ci ont en effet subi un déclin certain
par rapport aux matériaux bitumineux lors de la dernière HA 4.5 espacées de 50 mm
décennie.
HA 8 espacées de 75 mmLe thème s'articule autour de deux axes de recherche :
• une étude économique comparative entre les
BHP 0structures existantes (chaussées en dalles ou béton
armé continu) en béton et les chaussées semi-rigides
ou souples. La comparaison ne porte pas seulement sur
les coûts d'investissement mais prend aussi en compte 26GC
les coûts d'entretien sur une période de trente ans ;
• l'optimisation de technologies existantes par des
méthodes scientifiques et le développement de nouveaux
matériaux ou structures. Ainsi en 2000, la faisabilité
technico-économique d'un matériau auto-compactant 21
GC
destiné à remplacer les graves traitées mais
ne nécessitant aucun compactage a été étudiée,
en collaboration avec le CTG d'Italcementi.
De même, une structure originale (la moquette BHP)
incluant une couche en béton à hautes performances
(BHP) a été étudiée.
Vue d'un tronçon expérimental de moquette en BHP. Structure en moquette BHP.
MILIEUX POREUX NOUVELLES TECHNOLOGIES
DE LOCALISATION ET MODERNISATION
ENCADRÉ VLa compréhension et la modélisation DES CHANTIERS ROUTIERS ( )
du comportement des matériaux non saturés
et des transports couplés de fluides et de particules Ces deux opérations sont organisées
sont abordés dans cette opération. principalement autour de contrats européens.
Elles contribuent notamment à la définition
de ce que pourrait être la future organisation d’un
chantier routier autour d’un réseau d’acquisition
PROJET CLEO
de données, de gestion et transfert d’informations
ainsi que de contrôle du travail des engins.
Ce projet réalise la réorganisation et la modernisation
du logiciel d’éléments finis CÉSAR-LCPC.
Son achèvement est prévu en 2001.
47Chapitre 2 La vie scientifique et technique : organisation et principaux résultats
LCPC
2
0
0
0
ENCADRÉ T
MÉTHODE DE CALCUL DES OUVRAGES RENFORCÉS
PAR UNE MÉTHODE D'HOMOGÉNÉISATION CASTOR
L’analyse par des méthodes numériques du comportement La version actuelle du code permet l’analyse de problèmes
des ouvrages renforcés (tunnels boulonnés, soutènements bidimensionnels et tridimensionnels, dans un cadre
réalisés par clouage, etc.) est difficile et coûteuse lorsque restreint : d’une part, seuls les efforts de traction-
l’on veut discrétiser les renforcements. Une approche compression dans les inclusions sont pris en compte
alternative consiste à remplacer le massif renforcé par et, d’autre part, la cinématique est supposée identique
un matériau équivalent constitué par la superposition dans tous les milieux constituant le matériau équivalent.
de plusieurs milieux continus (matériaux multiphasiques). Il a aussi été nécessaire de modifier les pré et post
En chaque point, il y a donc coexistence d’un milieu processeurs (MAX et PEGGY) afin de tenir compte du
représentant le massif avant renforcement et d’autant caractère spécifique de la modélisation.
de milieux continus supplémentaires que de directions de
Un exemple de simulation numérique est présenté sur renforcement. Dans ce cadre de modélisation, le principe
la figure ci-dessous et porte sur le comportement des puissances virtuelles permet d’établir sans difficulté
d'une fondation carrée reposant sur des pieux verticaux.les équations d’équilibre. Les lois de comportement
Une analyse tridimensionnelle a été menée pour calculerdu matériau, dans le domaine élastoplastique, sont
les tassements de l’ouvrage en fonction desquant à elles décrites dans un cadre thermodynamique
caractéristiques des pieux (matériau constitutif,(de P. Buhan et B. Sudret, 1999). Par rapport à des
disposition). Les résultats sont confrontés aux méthodesthéories d’homogénéisation « classiques »,
usuelles de dimensionnement (voir courbes).cette méthode présente l’avantage de permettre
la prise en compte de cinématiques différentes
Bpour chacun des milieux qui constituent B c
le matériau équivalent, et donc
de représenter le glissement relatif du sol
et des inclusions de renforcement. s
Deux équipes de l’ENPC et du LCPC travaillent d
s d&