Etude numérique de la fissuration d'un milieu viscoélastique - Pastel

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1.2 Problématique 1.2.1 Structure d’une chaussée 1.2. Problématique Les chaussées se présentent comme des structures multicouches (figure 1.1), qui sont mises en oeuvre pour répartir les charges induites par le trafic que le sol support seul ne pourrait pas soutenir. Au sein de ces structures multicouches, chaque couche remplit une ou plusieurs fonctions particulières et contribue aux performances de l’ouvrages et à la résistance globale (LCPC et SECTRA [100]). COUCHE DE SURFACE COUCHES D'ASSISE PLATE-FORME SUPPORT DE CHAUSSEE COUCHE DE ROULEMENT COUCHE DE LIAISON COUCHE DE BASE COUCHE DE FONDATION COUCHE DE FORME SOL SUPPORT ACCOTEMENT FIG. 1.1 – Structure multicouche d’une chaussée ARASE DE TERRASSEMENT – La couche de surface assure la protection des couches d’assise vis-à-vis des infiltrations d’eau. Elle confère aux usagers un confort et une sécurité de conduite d’autant plus satisfaisant que les caractéristiques de surface sont bonnes ; – Les couches d’assise apportent à la chaussée la résistance mécanique aux charges verticales induites par le trafic et répartissent les pressions sur la plate-forme support afin de maintenir les déformations à un niveau admissible ; – La couche de forme peut être traitée ou non. Elle assure la protection du sol-support et permet la qualité du nivellement ainsi que la circulation des engins en phase de chantier. À long terme, elle permet d’homogénéiser les caractéristiques mécaniques des matériaux constituant le sol ou le remblai, et d’améliorer la portance. Les matériaux bitumineux peuvent être utilisés dans les couches de surfaces et dans les couches d’assise. Les structures de chaussées sont réparties en deux grandes classes en ce qui concerne le réseau routier français : les chaussées bitumineuses et les chaussées en béton de ciment. En France, la majorité des structures routières appartienne à la famille des chaussées bitumineuses. 1.2.2 Sollicitations dans une chaussée Le passage d’un véhicule engendre des contraintes normales et de cisaillement dans les différentes directions des couches de la chaussée. Chaque couche de la chaussée peut être assimilée simplement à une plaque qui subit des efforts flexions sous l’effet du trafic (figure 1.2). La répétition des chargements dégrade progressivement la structure de chaussées par différents modes de dégradations : ornièrage (Cuisinier [39], Heck [77], El Abd [59]), décollement à l’interface 4
FIG. 1.2 – Coupe schématique d’une chaussée 1.2. Problématique des couches (Pouteau [143], Tran [173], Perez [138]), infiltration d’eau dans la structure (Castaneda [22]) ou fissuration liée à la répétition des chargements (Bodin [14]). (a) Schéma du passage de la charge roulante et le point de mesure J Contraction Extension (b) Déformation longitudinale résultante FIG. 1.3 – Lors du passage d’une roue, chargement contraction-extension-contraction engendre une déformation longitudinale à la base d’une couche de chaussée. Lors du passage d’une charge, roulant à une vitesse constante V, le point J de la chaussée est sollicité. Ce point est situé à une profondeur d par rapport à la surface. Le signal correspondant à la déformation longitudinale (dans la direction de roulement) au point J est présenté dans la figure 1.3 (de La Roche [40]). À l’approche de la charge, le pointe de mesure J est soumis à une contraction puis à une extension quand la charge est suffisamment proche. De plus, les phases d’extension et de contraction sont asymétrique avec une amplitude de contraction plus faible lorsque la charge s’éloigne. Cette asymétrie est due à la viscoélasticité du matériau. 5
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