Accueil du site > Recherches > Recherches 2010 > 5 Opérations en cours
L’opération PLINFRA a pour objectif de réduire les impacts des poids lourds et du transport routier sur la sécurité routière, sur l’environnement (consommations et pollutions) et sur la durabilité des infrastructures.
1. Comportement des poids lourds - Étude et maîtrise des risques de perte de contrôle des poids lourds pour la sécurité routière
2. Gestion du trafic poids lourds sur les infrastructures - Évaluation et maîtrise des impacts des poids lourds sur l’infrastructure
3. Développement de nouveaux outils de pesage en marche et application au contrôle des surcharges
4. Eco-conduite - Evaluation des impacts du trafic lourd sur l’environnement.
Les partenaires universitaires sont les suivants : Universités de Lille, d’Evry, de Versailles, de Valenciennes, Université de Mexico
Des partenariats sont également établis avec Volvo trucks dans le cadre du pôle urban trucks
Produitsprincipauxvisés
- Démonstrateur : Grilles multicapteurs opérationnelle et validée pour le contrôle.
- Logiciels :
- Développement d’un module « ALERTINFRA PL »
- Logiciel de prédiction de renversement des PL.
- Recommandations pour la gestion du trafic poids lourd sur les infrastructures (routes et ouvrages d’art).
- Guide technique pour le choix, l’instrumentation et l’utilisation de différents types de ponts pour la technique de pesage par ponts instrumentés.
- Brevet : nouvelle méthode de pesage embarqué bas coût des PL.
Thèses associées
- Approche Fiabiliste et Mécanique du Comportement des Poids Lourds et de leur Sécurité (LEPSIS, soutenu le 14 Novembre 2008),
- Développement d’un système de pesage embarqué de Poids lourd par l’estimation des forces d’impact (LEPSIS, 2007-2010),
- Évolution et statistique des effets des charges de poids lourds sur les ouvrages d’art (FDOA, 2009-2012),
- Modélisation stochastique de l’interaction poids lourds/infrastructure : Application à l’analyse des risques et prévention des accidents (ERA Lyon, 2009-2012),
- Endommagement de chaussées sous chargement multi-essieux, (SMIT, 2008-2011)
Financement sur titre 9 demandé
xxx k€
Responsable : Mario Marchetti - DT Réf : ML. Gallenne
Enjeux et objectifs
Cette opération traite des phénomènes météorologiques suivants : neige, verglas, brouillard, et fortes pluies. Elle contribue au développement d’outils de détection et de caractérisation de la réduction de la visibilité et de l’adhérence en liaison avec les phénomènes météorologiques. Elle cherche à améliorer les outils numériques de prévision de ces phénomènes pour proposer des informations et des alertes aux gestionnaires routiers et aux usagers, sur la base d’indicateurs pertinents de visibilité et d’adhérence en prenant en compte les priorités et les échéances temporelles.
Sujets traités
1 – Développement et évaluation d’outils de mesure des grandeurs physiques conditionnant les réductions de la visibilité et de l’adhérence
2 – Outils de prévision de situations météo-routières sur itinéraires
3 – Solutions d’information et d’alerte pour la réduction de l’adhérence et de la visibilité
Partenariats
Collaboration forte avec Météo France, par l’intermédiaire d’un accord cadre, et le SETRA, assistant (dans le cadre de l’assistance de la DGITM / DIT. Avec les laboratoires universitaires : Laboratoire MOPS (Université Paul Verlaine de Metz) et CERTES (IUT Créteil-Université Pars XII)
Principaux produits attendus
- prototype de mesure pour le contrôle de la quantité résiduelle de fondants routiers sur une chaussée traitée (projet ANR-PRECODD "CORFOR"2008-2010)
- dispositif de caractérisation du brouillard et de la visibilité induite par caméra routière (équipement infrastructure ; aide à la conduite)
- prototype de caractérisation de l’état hydrique de surface d’une chaussée ou de la réduction d’adhérence (véhicule de patrouille, aide à la conduite)
- dispositif de détermination des caractéristiques thermo-physiques des matériaux de l’infrastructure routière (thermiques radiatives)
- en lien avec Météo-France : logiciel de prévision de la température et de l’état de surface de la chaussée adapté aux itinéraires, avec module dédié aux fondants routiers (GELCRO-SIR, …), et de prévision du brouillard adapté aux itinéraires (application du modèle AROME)
- Maquettes de cartes de risques météo-routiers d’itinéraires (verglas, neige, brouillard) intégrées dans 1 nouvel outil de gestion de la viabilité sur 1 site pilote
- Normes, doctrines techniques et réglementation stations météo-routières (CEN TC 337/WG 1/WI 6 RWIS)
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Enjeux et objectifs
Les travaux de terrassements constituent une part importante du coût des projets routiers et ferroviaires neufs et justifient une implication forte en matière de recherche appliquée, dans un contexte où les maîtres d’ouvrage demandent, d’une part, une réduction des coûts et de l’impact des projets neufs sur les ressources en matériaux et, d’autre part, l’amélioration de la qualité et de la durabilité des ouvrages.
Comme dans d’autres domaines des sciences du sol, l’expérience française en matière de terrassements est marquée par son caractère empirique qui limite l’extension des prescriptions. Or, les besoins actuels en matière de connaissance concernent précisément des matériaux et des contextes qui avaient été écartés jusqu’alors. La recherche appliquée dans ce domaine fait donc face à un véritable défi, qui consiste à reprendre les études sur le comportement des sols et des ouvrages en terre avec une approche plus scientifique pour permettre une généralisation des prescriptions.
Sujets traités
1 - Traitement des sols
- Durabilité des effets du traitement des sols fins à la chaux et au ciment ;
- Evaluation de l’aptitude des sols au traitement pour prévoir les problèmes posés par certains inhibiteurs de prise ;
- Contrôle des couches de forme en sols traités, dans l’objectif de proposer des méthodes permettant de faire le lien entre les études de laboratoire et les performances mesurées sur chantier ;
- Utilisation d’argiles très plastiques traitées en corps de remblais.
2 - Remblais et matériaux compactés
- Sensibilité des sols aux variations d’état hydrique ;
- Application des méthodes géophysiques au suivi de l’état hydrique des remblais, avec
un travail de fond visant à déterminer les relations entre résistivité électrique constante diélectrique et l’état hydrique.
3 - Procédés pour les chantiers du futur
- Étude de la faisabilité de procédés innovants ;
- Développement d’instruments et de capteurs qui permettant de suivre en continu la nature et l’état des matériaux à l’extraction et à la mise en œuvre.
Partenariats
- IMN, ENSG Nancy, Ecole des mines de Nantes, Université Libre de Bruxelles
- Syndicat des terrassiers de France, Lhoist S.A., CIMBETON
Produits principaux visés
- Méthodologie de référence pour l’emploi des matériaux exclus de la classification actuelle ;
- Méthodologie de contrôle et réception par outil non destructif des couches de forme traitées ;
- Logiciel de modélisation du compactage des matériaux sur chantier
Thèses associées
- Durabilité d’un limon traité à la chaux soumis à différentes sollicitations hydrauliques (B. Le Runigo)
- Traitement des sols à la chaux et aux liants hydrauliques : influence des perturbateurs chimiques de prise (T. Leborgne).
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Responsable : Alexandre Pavoine - DT Réf : B. Godart
Enjeux et objectifs
Le béton est le produit manufacturé le plus consommé au monde. Il est responsable de l’émission de 6 à 8% du CO2 produit par l’activité humaine. L’intégration du développement durable dans la démarche de formulation des bétons constitue un enjeu majeur pour la préservation de notre environnement.
Sujets traités
1 - Evaluation du caractère environnemental d’un béton – développement d’outils adaptés et évolutifs
2 – Etude de matériaux innovants sur le plan environnemental pouvant être utilisés comme composants du béton
ciment à base de clinker sulfo-alumineux ou belitique, métakaolin, laitier de haut fourneau, avec étude des mécanismes d’hydratation du liant, et caractérisation des bétons par approche performantielle
produits à base de géopolymères
3 - Valorisation de sous produits industriels ou de déchets
granulats issus de recyclage des bétons
utilisation de matériaux locaux (roches massives concassées, boues de sédiments après élimination des métaux lourds et polluants organiques, sables de fonderie)
Ces solutions modifient généralement les propriétés du matériau et peuvent dans certains cas les améliorer. L’utilisation de ces produits pose tout de même des difficultés (problèmes de compatibilité avec la matrice cimentaire, modification importante de la rhéologie) que nous étudierons dans un troisième sujet.
4 - Caractérisation in situ des solutions environnementales dont le développement en laboratoire est le plus avancé
Partenariats
- HOLCIM
- ARCELOR
- Lyon Turrin Ferroviaire
- CTG Italcementi
Principaux produits attendus
- méthode d’évaluation de l’impact environnemental des bétons
- méthode d’essai pour la détermination de l’absorption des sables à fort taux de fines ;
- données sur les domaines d’emploi de formules de béton innovantes (nouveaux liants, ciment au laitier,…)
Thèses associées
- C. Cong : Evaluation des impacts environnementaux des bétons de construction (2006/09)
- T. Desbois : Etude du système clinker sulfoalumineux - gypse (naturel ou industriel) : stabilité et durabilité des hydrates
Financement titre 9 demandé
Enjeux et objectifs
La construction routière s’oriente vers des pratiques plus économes en énergie, en ressources non renouvelables, et moins polluantes.
Sujets traités
Partenariats
Principaux produits attendus
- guide d’étude en laboratoire des matériaux incorporant des recyclés
- méthode d’évaluation des Graves émulsions in situ
- évaluation des procédés d’enrobage tiède ou semi tiède
- brevet de générateur industriel de mousse de bitume
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Responsable - Véronique Baroghel-Bouny DT Réf - B. Godart
Durée : 6 ans (2006-2011)
Enjeux et objectifs
La corrosion des armatures est l’une des principales causes de détérioration des ouvrages en béton armé. La maîtrise du vieillissement des ouvrages existants est un enjeu économique majeur. Disposer d’outils (méthodes et modèles) d’évaluation et de prédiction de ce vieillissement et des dégradations de l’ouvrage permet de prendre suffisamment tôt des décisions pertinentes pour la bonne gestion du patrimoine.
Sujets traités
1 – Incubation de la corrosion
Compréhension et modélisation des mécanismes fondamentaux (transport hydrique, transport ionique, carbonatation et couplages)
Thèse sur les interactions physico-chimiques dans les bétons environnementaux à forte teneur en additions minérales réactives
Thèse sur la modélisation du transport des ions agressifs dans les matériaux durcis à matrice cimentaire
2 – Propagation de la corrosion
Développement de modules numériques de calcul de structures en béton armé dégradé, en liaison avec le projet APPLET
3 – Traitement électrochimique des ouvrages en béton
Etude des traitements électrochimiques de déchloruration et de réalcalinisation de la zone d’enrobage des bétons armés, qui semblent être une solution de réhabilitation intéressante afin de stopper ou du moins réduire la corrosion.
Partenariats
- Projet APPLET : "Approche prédictive performantielle et probabiliste de la durée de vie des ouvrages"
- Projet BEFU : "Bétons environnementaux : Formulation et Utilisation" financé par la Région Ile de France
- Consortium européen NANOCEM sur le rôle des nano et microprocessus dans les performances des ciments et des bétons (23 partenaires académiques et 11 partenaires industriels de 10 pays)
- Marie Curie Initial Training Network proposé dans le cadre de l’appel FP7
- Projet proposé dans le cadre de l’Appel à projet « Concevoir et Construire pour le Développement Durable », Programme C2D2, intitulé "Amélioration des performances et de la durabilité de biomatériaux innovants à base de fibres végétales pour le bâtiment"
- CEA, Freyssinet, ENS Cachan, INSA de Toulouse, Universités de Bordeaux et de La Rochelle, LERM, CERIB, Vinci, Syrroko, Polytech’Lille (dans le cadre du projet ANR APPLET),- BOUYGUES TP (Convention de recherche en collaboration, dans le cadre d’une thèse CIFRE),
- GeM - IUT de Saint-Nazaire,
- IRSN (accord cadre)
- LRMH, Renofors, Freyssinet,
- IETCC.
Principaux produits attendus
- Cycle de formation PFE sur l’approche performantielle
- Publication d’ERLPC
- Module CASTEM (logiciel CEA) de calcul d’éléments de structure dégradés par corrosion
- Modèles prédictifs de la durée de vie d’éléments de structures en béton armé soumis à la carbonatation et/ou aux ions (chlorures,…)
- Méthodes analytiques ou méthodes inverses numériques pour déterminer les paramètres d’entrée des modèles prédictifs (perméabilité à l’eau, etc.)
- Recommandations relatives au traitement électrochimique des ouvrages en béton (déchloruration et réalcalinisation)
- Ouvrage de synthèse du projet APPLET
Financement titre 9 demandé
xxx k€
Enjeux et objectifs
Les polymères ont investi le domaine du génie civil depuis moins d’un demi-siècle. On manque de recul suffisant pour garantir aux maîtres d’ouvrages la durée de vie attendue de ces nouveaux matériaux. Cette opération a pour objet de définir des procédures expérimentales permettant de prédire le comportement à long terme de polymères et la durée de vie résiduelle de matériaux en place sur des ouvrages existants.
Sujets traités
Partenariats
Projet ANR GISSAC labellisé Euréka– géosynthétiques pour solutions innovantes durables en milieu arctique
Principaux produits attendus
Proposition dans le cadre de la normalisation française et ou européenne sur les caractérisations physico-chimiques et rhéologiques des bitumes-polymères.
Proposition dans le cadre de la normalisation de Coefficients de réduction par défaut relatifs au vieillissement des polymères les plus courants dans la norme XP G 38064
Méthode d’essai : contrôle “Identification et dosage par spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier des copolymères SBS et EVA dans les liants bitumineux”
Projets de normes sur les structures alvéolaires ultra-légères
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Responsable : Yannick Descantes - DT Réf : J. P. Magnan
Enjeux et objectifs
La réduction de l’empreinte écologique des travaux de construction routière ou ferroviaire nécessite de limiter :
- la mise en décharge de matériaux potentiellement utilisables,
- les transport de granulats (consommation d’énergie, émission de CO2, etc.),
- le prélèvement de ressources naturelles non renouvelables.
Sujets traités
4 – filières de valorisation des granulats alternatifs
Partenariats
Principaux produits attendus
- recommandations pour la formulation de bétons d’ouvrages d’art et de bâtiments à partir de granulats recyclés
- optimisation géographique, économique et environnementale pour l’implantation de plateformes de recyclage
Thèses associées
- J.F. Camenen (Approche théorique et expérimentale des lois reliant la compacité maximale d’un empilement granulaire sans liant aux caractéristiques dimensionnelles des particules qui le constituent) en cours
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Responsable : Agnès Jullien - DT Réf : Gérard Hégron
Enjeux et objectifs
La construction des ouvrages de génie civil a de multiples impacts à différentes échelles de temps et d’espace.
Désormais les maîtres d’ouvrage s’engageant de plus en plus dans des politiques de développement durable ont besoin, face à la multitude des critères à pendre en compte, d’outils nouveaux et performants d’aide à la décision.
Sujets traités
Partenariats
Principaux produits attendus
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Responsable : Nicolas Roussel - DT Réf : B. Godart
Enjeux et objectifs
Avec deux tonnes par personne et par an, le béton, dont la fabrication est une source importante de CO2, est le matériau manufacturé le plus consommé au monde. La maîtrise de sa composition et de ses propriétés est donc un enjeu environnemental et énergétique majeur. Les bétons de demain seront tout d’abord des bétons très fluides permettant de réduire coûts énergétiques et nuisances sonores pendant les phases de construction. Ils seront utilisés dans des structures légères à hautes performances. Ces bétons seront aussi, de par leur composition, plus respectueux de l’environnement que les matériaux actuels à performances équivalentes. Ce projet de recherche se fixe, dans ce cadre, deux objectifs majeurs. Le premier est de lever les verrous scientifiques s’opposant à la mise au point de ces nouveaux bétons en réunissant des spécialistes et des experts des différents phénomènes physiques et chimiques dont découlent les propriétés de ce matériau. Le deuxième est de dissiper les inquiétudes liées au manque de recul vis-à-vis des performances de ces nouveaux bétons par une démonstration de l’adéquation de leurs performances avec les procédés de construction modernes et par une évaluation quantitative de leur impact environnemental sur l’intégralité de leur cycle de vie (production, mise en œuvre, déconstruction).
Sujets traités
Partenariats
Principaux produits attendus
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Responsable : B. Godart et C. Tessier - DT Réf : B. Godart et C. Tessier
Enjeux et objectifs
Dans le cadre des travaux menés lors du Grenelle, il est apparu que les activités de construction et d’entretien des infrastructures de transport contribuaient de façon significative aux impacts environnementaux. La réduction de ces impacts passe par des innovations pouvant porter sur les matériaux, les procédés de construction, ou les méthodes d’entretien.
L’objectif de l’opération de recherche est de travailler suivant les deux axes d’étude que constituent l’atténuation (limitée à la seule réduction des GES hors piégeage du CO2) et l’adaptation au changement climatique.
Sujets traités
Deux thèmes majeurs sont traités dans cette opération :
l’adaptation des ouvrages en changement climatique
développement de méthodologies d’évaluation des aléas, de la vulnérabilité et de la résilience des systèmes infrastructures, en commençant pas les ouvrages d’art, et urbains, en intégrant une démarche prospective de mise au point d’innovations pour des ouvrages durables.
une approche globale de l’atténuation des émissions de gaz à effet de serre (GES)
développement de méthode et d’outils d’évaluation de l’empreinte environnementale des infrastructures et des ouvrages sur l’ensemble de leur cycle de vie
Partenariats
En cours de montage
Principaux produits attendus
Financement titre 9 demandé
xxxx k€
Enjeux et objectifs
Du point de vue de la sismicité, la France comporte des zones soit à aléa fort (Antilles) où il est impératif de mener des actions de prévention à court terme, soit à enjeux forts malgré un aléa modéré (métropole). La prise de conscience du risque s’étend en France et se concrétise par une demande de cartographie du risque sismique sous forme de scénarios de crise ou de plans de prévention des risques sismiques. Ces cartes sont destinées à servir les politiques de prévention et de préparation à la gestion de crise. Mais leur réalisation soulève bien des défis : il s’agit d’appréhender les phénomènes les plus complexes (parfois encore mal connus) avec des méthodes et des échelles de travail variables. Cette opération vise à coordonner les efforts de recherche des principales équipes spécialisées pour répondre à des besoins en liaison avec l’ensemble de la communauté scientifique axée sur le sujet. Elle s’insère également dans la démarche de mise au point méthodologique exprimée par le MTETM et le MEDD à travers le plan national de prévention du risque sismique.
1. Aléa sismique : Aléa régional, comportement mécanique des failles, non linéarité de comportement des sols, Fonction de Green Empiriques, loi d’atténuation des mouvements forts, effet de site, interaction site-ville, caractérisation des terrains sous l’angle sismique (méthode bdf réseau, décrément aléatoire)
2. Vulnérabilité aux séismes : Approche sommaire (grande échelle), réponse dynamique des Ouvrages d’Art, méthode d’auscultation des structures par enregistrement de bruit de fond (dans des bâtiments ou des Ouvrages d’Art),
3. Scénario de crise sismique : couplage aléa/vulnérabilité, cartographie dynamique de crise sismique (en particulier le long d’itinéraires routiers)
Partenariats
Organismes partenaires : GIS RAP, BRGM, IRSN, CNRS, universités françaises Bureaux d’études privés (ACRI ; Géodynamique et Structure, Veritas, Geoter ; Resonance SA (Suisse). Administrations : SETRA ; CERTU, MEDD (DPPR). Etranger : projets Interreg et 7ième PCRD (Grèce, Turquie, Portugal, Islande, Italie).
Produits principaux visés
- guides méthodologiques pour plans de Prévention des Risques sismiques
- mise au point des expérimentations en centrifugeuse pour phénomènes sismiques (liquéfaction, effet de site bassin, etc.) et comparaison des résultats avec simulations numériques et phénomènes réels.
- Amélioration des outils de simulation numérique dans CESAR-LCPC (effet de site en 3D, prise en compte non linéarité du comportement des sols
- Optimisation des méthodes expérimentales de mesures de détermination des effets de sites d’un séisme (utilisation combinée des méthodes basées sur le bruit de fond sismique dans le cadre de microzonage sismique), (thèse LCPC-ERA6 H. Cadet)
Thèses associées : - thèse H. Cadet (2007), S Chaillat (2008)
Financement sur titre 9 demandé : 1800 k€
Enjeux et objectifs
Meilleure compréhension du phénomène de retrait-gonflement (RG) des sols.
Définition de moyens de prévention.
1 – réduction des effets de la sécheresse sur les constructions
2 – établissement des liens entre teneur en eau des sols et problèmes de fondations
3 - évaluation du potentiel de retrait et de gonflement d’un sol
4 – modélisation du phénomène de retrait et de gonflement
Sujets traités
1. Effet de la sécheresse sur les constructions
- Etablissement d’un état des lieux des sinistres
- Expérimentation en vraie grandeur sur la ‘MISS’ au Centre d’expérimentations de Rouen
2. Sites expérimentaux
Suivi par le réseau des laboratoires régionaux des profils hydriques, mesures par diagraphie et autres techniques de sites représentatifs.
3. Caractérisation des sols sensibles
Caractérisation en laboratoire d’échantillons prélevés sur différents sites
4. Modélisation des phénomènes de retrait et de gonflement
modélisation numérique de la propagation de la sécheresse dans le sol sous les effets de l’évapotranspiration
essais physiques en chambre environnementale.
Partenariats
Projet ANR ARGIC - Analyse du Retrait-Gonflement et Incidences sur les Constructions : INERIS, BRGM, ECP, Univ. Bordeaux, Nancy, Poitiers, INSA Lyon, Météo France, Mines Paris Tech, Ponts Paris Tech, Fondasol (via ARGIC)
Principaux produits attendus
Catalogue des principales pathologies de retrait gonflement et recommandations techniques réduisant la vulnérabilité (produit ANR ARGIC).
Caractérisation de la teneur en eau des sols au moyen de méthodes géophysiques et de la diagraphie nucléaire (produit ANR ARGIC)
Méthodes expérimentales pour déterminer la sensibilité des sols à la sécheresse.
Critères du caractère exceptionnel d’une sécheresse (produit ANR ARGIC)
Méthode issue de la thèse sur le comportement des sols argileux et marneux en période de sécheresse
- L. Makki - Comportement des sols en période de sécheresse (soutenue en sept. 2009)
- Anh-Ninh Le - Mécanisme de propagation de la sécheresse dans les sols (sept. 2010)
- Sahar Hemmati - Modélisation de l’effet des arbres isolés sur la propagation de la sécheresse dans le sol (sept. 2010)
MISS ‘Maison Individuelle Soumise à des Sollicitations’
station d’essai en vraie grandeur (CER de Rouen)
Enjeux et objectifs
Les vibrations générées par les activités humaines proviennent de multiples sources notamment celles liées au transport (poids lourds, train, tram, autobus) ou liées aux chantiers de bâtiment et travaux publics (compacteurs, brise-roches, marteaux-piqueurs, battage de palplanches, etc.).
En se propageant dans les sols, souvent bien au-delà des limites du chantier, ces vibrations peuvent être à l’origine de désordres sur les structures environnantes (fissuration, fatigue prématurée, etc.).
Sujets traités
Partenariats
Principaux produits attendus
Financement titre 9 demandé
xxx k€ en 2010
Enjeux et objectifs
Les pratiques actuelles de calcul des ouvrages géotechniques en zone sismique conduisent fréquemment à des surdimensionnements à cause d’hypothèses trop simplificatrices.
Cette opération vise à mieux comprendre les mécanismes de déformation des sols et des ouvrages lors des séismes.
Sujets traités et produits principaux attendus
1 - Modélisation numérique
Production d’un module de CESAR-LCPC pour le calcul des effets des séismes sur les ouvrages géotechniques
Recommandations pour l’exécution des calculs
Méthodes de calcul simplifiées
2 - Caractérisation des propriétés dynamiques des sols et des roches
Méthode de détermination en laboratoire et in situ des propriétés des sols sous sollicitations sismiques
Recommandations pour la détermination du caractère liquéfiable des sols
3 - Modélisation physique
Modélisation d’ouvrages géotechniques simples sous chargement sismique (stabilité des pentes, des fondations profondes et des ouvrages portuaires
4 – Optimisation des méthodes de dimensionnement des ouvrages géotechniques
Partenariats
Projet ANR ARVISE Analyse et Réduction de la Vulnérabilité Sismique du bâti Existant (Université de Grenoble, INSA de Lyon, ENTPE, Véritas, Séchaud et Metz)
Projet ANR Belle Plaine de suivi d’un site aux Antilles : BRGM, Université de Grenoble, ANTEA
Financement sur titre 9 demandé
xxxx k€
E
njeux et objectifs
L’opération a vocation à répondre aux questions suivantes :
Comment passer de la prévision des crues à la prévision des inondations de manière opérationnelle pour définir non plus des niveaux atteints sur les cours d’eau mais les zones potentiellement touchées. Plusieurs moyens seront mis en œuvre comme de la récupération de données anciennes, de la modélisation de scénarios pré-établis ou la modélisation hydraulique en temps réel. Une comparaison avec la prévision hydrologique et les connaissances des SPC sera recherchée.
C
omment évaluer les territoires à risques inondations par ruissellement à l’échelle d’un département, d’une région ou de la France. Cette question est soulevée à la fois par des DDT, des DREAL et par la DGPR en fonction des besoins de chacun, cartes des risques départementaux, besoin de connaître les endroits prioritaires pour intervenir (études plus fines, travaux) ou répondre à la directive inondation 2007/60/CE du 23 Octobre 2007 relative à l’évaluation et à la gestion des risques d’inondation.
Comment injecter de la pluie (répartition spatiale et transfert bâtiments - rues) dans une modélisation hydraulique 2D en milieu urbain (ANR RIVES)
Sujets traités
Passage de la Prévision des crues à la prévision des inondations
Évaluation Préliminaire du Risque Inondation Ruissellement
Modélisation 2D en milieu urbain avec injection de la pluie
Partenariats
DGPR, ANR RIVES, Projet Européen Hydrate, Projet Européen Flood Site, ANR PreDiFlood, Observatoire ruissellement PACA, DREAL, DDT, SPC, et CEMAGREF (2010)
Produits principaux visés
ERLPC spécial pour la clôture de l’opération
Séminaire de clôture de l’opération au CETE d’Aix en Provence en lien avec la DGPR/SNRH/BRM et SCHAPI et des SPC. Association possible du CEMAGREF et ouverture au public et collectivité (en liaison avec observatoire ruissellement PACA
Outil traitant les MNT et extrayant les « zones "inondables géomorphométriques » sur des très grands territoires (Départements) avec pour objectif de répondre à l’évaluation préliminaire du risque inondation de la directive européenne
Plénières, conférences scientifiques, articles de revue et articles de conférence pour validation des méthodes proposées dans l’opération
Financement sur titre 9 demandé sur 3 ans
800 k€
Enjeux et objectifs
Les réseaux d’assainissement représentent un patrimoine considérable. Ainsi, en France, 23,5 millions de logements sont raccordés au moyen de 328 000 kilomètres de canalisations (données Institut Français de l’Environnement).
Les dépôts présents au fond des collecteurs d’assainissement constituent une source importante des rejets déversés dans le milieu naturel par temps de pluie (40 à 80% selon les études). L’opération propose d’améliorer la compréhension des phénomènes, de mieux cerner l’influence du contexte hydraulique sur le transport multiphasique, d’aller vers la mise au point d’outils opérationnels répondant mieux aux attentes des gestionnaires.
Sujets traités et produits principaux attendus
Axe A – échelle locale ( une dizaine de mètres d’un collecteur)
développement des connaissances sur les phénomènes locaux impliqués dans le transport de matériaux
Axe B – échelle globale (bassin versant)
développement des connaissances sur les processus impliqués dans les flux de polluants
Axe C – vers l’opérationnel
transfert de connaissances vers les exploitants de réseaux d’assainissement
développement d’outils et de méthodologie.
Principaux produits attendus
actualisation de l’instruction technique 77 relative aux réseaux d’assainissement des agglomérations
actualisation du guide « la Ville et son assainissement »
code de calcul des évolutions des dépôts sédimentaires sous l’effet du contexte hydraulique
appareil de mesure de la hauteur de dépôt de sédiments dans les réseaux
Partenariats
GEMCEA (Groupement pour l’évaluation des mesures en continu dans les eaux et en assainissement)
CEREVE (laboratoire commun à l’ENPC et l’ENGREF)
Institut de Mécanique des Fluides et des Solides de Strasbourg
Pennine Water Group (Université de Sheffield)
Collectivités locales
Financements titre 9 demandé
xxx k€
En milieu urbain, la dégradation de la qualité des sols et des ressources en eau peut avoir de nombreuses origines : zones contaminées par des activités artisanales ou industrielles, utilisation de sous-produits industriels en remblai, pratiques d’infiltration des eaux pluviales urbaines…Au-delà des aspects de reconquêtes de zones urbanisables avec des risques liés à l’historique des sites, l’intérêt des collectivités se situe prioritairement au niveau des répercussions de la pollution des sols sur la santé humaine. Les collectivités doivent faire face à des problèmes de gestion de sites circonscrits à l’échelle de parcelles, mais également à des questions de gestion de la pollution à l’échelle du bassin versant urbain ou de la ville. Sur la base de sites d’études (bassins d’infiltration, décharge d’ordures ménagères, zone urbanisée), l’opération vise à mettre en œuvre et à adapter des outils et méthodes de caractérisation des sols urbains et de modélisation des transferts de polluants, l’objectif final étant de développer les indicateurs de qualité des sols urbains.
Caractérisation de l’hétérogénéité des sols et des eaux associées : outils de terrain et analyses en laboratoire
Caractérisation du risque de transfert et de son impact sur les microorganismes : influence des spécificités des pollutions multiples (organique, minérale)
Modélisation des transferts de polluants en zone hétérogène variablement saturée
Prise en compte des indicateurs de qualité des sols dans les projets d’aménagements urbains
Projet régional des Pays de Loire POLESUR (Pollution des Eaux et des Sols en Milieu Urbain) : BRGM, CSTB, ECN, EMN, Univ. Nantes, Agrocampus Ouest
L.S.E (Laboratoire des Sciences de l’Environnement, ENTPE, Lyon)
- Etude sur les indicateurs de qualité des sols urbains et leur utilisation dans les aménagements urbains
- Synthèse bibliographique sur les méthodes géophysiques appliquées à la détection des hétérogénéités physiques et chimiques dans les sols
- Synthèse bibliographique sur les modèles et les outils de modélisation des transferts de polluants dans les sols urbains
- Guide méthodologique à l’usage des collectivités pour la gestion des sols urbains
- Evolution des propriétés hydrodynamiques d’une couche de laitiers et influence sur les phénomènes de transfert
- Compréhension et modélisation des interactions entre polluants et phases solides dans les sols urbains
- Modélisation du transfert réactif - Application à une décharge d’ordures ménagères
2010 : 27 h.m (294 k€) sur un total de 1400 k€
Enjeux et objectifs
L’opération de recherche répond à plusieurs besoins et enjeux :
- le besoin d’analyser les conséquences du changement climatique sur la nature et la gravité des risques naturels liés aux mouvements de terrain et de développer les outils d’analyse et de protection nécessaires ;
- le besoin de perfectionner les méthodes d’analyse et de maîtrise des risques pour répondre aux attentes du public d’un cadre de vie où les risques sont connus et maîtrisés,
- le souci d’intégrer les nouvelles technologies pour améliorer la reconnaissance des sites et les outils de suivi des mouvements de terrain.
Points de blocage scientifique
1. Évaluation de l’aléa : compréhension des mécanismes d’évolution des propriétés mécaniques des matériaux, notamment en lien avec les évènements climatiques
2. Reconnaissance des sites : caractérisation de la structure interne d’un massif
3. Maîtrise des risques : techniques et pratiques de réduction de l’aléa ou de protection des ouvrages
Sujets traités et produits principaux attendus
Axe 1 : Évaluation des mouvements de terrain
analyse détaillée des effets du changement climatique,
facteurs déterminant les glissements de terrain dans les sols et dans les roches
aléa d’affaissement de terrain ; dispositions pour en limiter les effets
relations entre la nature et la structure des roches et leur dégradation
observation de zones de mouvements de terrain
Axe 2 : Maîtrise des risques
pratiques pour la lutte contre les risques dus aux mouvements de terrain,
pathologie des constructions
analyse des politiques publiques de gestion du risque de mouvements de terrain
Axe 3 : Outils de calcul
modélisation des massifs rocheux, de leurs grandes déformations et de leur renforcement par des ancrages ;
modélisation des massifs de sols, de leurs grandes déformations et de leur renforcement par clouage.
Axe 4 : Outils de reconnaissance et d’observation
possibilités offertes par les nouvelles technologies (mesures par radar, mesures par satellites, utilisation de fibres optiques, …)
détection des marnières
Axe 5 : Risques liés à l’eau dans les infrastructures ; érosion des sols
Partenariats
Projet ANR SISCA (début en 2009). Labos CNRS et BRGM
INERIS, Communauté urbaine de Lille, Communauté Urbaine de Lyon, Polytech’Lille
Produits finaux attendus
Étude expérimentale des phénomènes d’altération dus aux fluides dans les roches et la cinétique des réactions, avec prise en compte de l’influence des changements climatiques ;
Inventaire des pratiques actuelles, en France et à l’étranger, pour la lutte contre les risques dus aux mouvements de terrain,
Rapport sur les méthodes de reconnaissance appliquées aux glissements de terrain : géophysique, enregistrement des paramètres de forage, cross-hole, etc.
Prise en compte dans la modélisation du comportement différé : élaboration d’un modèle et des outils logiciels pour sa mise en oeuvre
Rapport de synthèse de l’opération de recherche (ERLPC).
Financement sur titre 9 demandé
xxxx k€
Enjeux et objectifs
Maîtrise et réduction des risques associés aux chutes de blocs et éboulements rocheux :
Prévision de la propagation des phénomènes gravitaires rapides
Méthodologie de zonage de l’aléa de chute de blocs et d’éboulements et établissement des PPR,
Conséquences des changements climatiques sur les risques rocheux, sur la manière dont leurs occurrences peuvent être modifiées par les différents scénarios issus des hypothèses de changement climatique
Dimensionnement des parades contre les chutes de blocs et éboulements,
Certification des dispositifs de protection
Sujets traités
1 - Caractérisation des chutes de blocs et des éboulements
- développement d’outils de calcul numérique,
- expérimentation sur la station d’essais de chutes de blocs de Montagnole (73),
- mise au point de systèmes d’instrumentation,
- étude de l’influence des changements climatiques sur le risque rocheux
- développement d’une méthodologie de zonage de l’aléa.
2 - Amélioration des dispositifs de protection
- développement de méthodes de dimensionnement,
- mesure expérimentale de la capacité absorbante des matériaux et des dispositifs de protection,
- étude du comportement des ancrages des filets de protection lors des impacts,
- contribution au marquage CE des filets de protection.
Produits principaux attendus
Méthodologie de zonage de l’aléa de chutes de blocs
Procédures d’essai d’impact de blocs sur les écrans de filets
Simulation numérique de chutes de blocs et d’éboulements rocheux
Modélisation de l’impact des blocs sur les merlons pare-blocs
Partenariats
Financement sur titre 9 demandé
xxxx k€
Enjeux sociaux
La demande sociétale de « minimiser la gêne » des chantiers tout en assurant les mutations et une gestion durable du patrimoine au sol, en sur-sol et en sous-sol est aiguë en milieu urbain et participe pleinement aux objectifs de développement durable. Le projet « Chantiers furtifs urbains » aborde la ville dans sa complexité de multitude de chantiers en co-activité sur un territoire, de diversité de fonctions et d’usages, de natures de gênes et nuisances concernant tous les services urbains.
Produits attendus
Le projet vise d’une part à produire des modèles et des outils d’aide à la décision multicritères pour anticiper sur des options d’organisations et de techniques de chantiers capables d’atténuer significativement l’impact des chantiers sur la qualité de vie des citadins. Très marquée par l’approche systémique de par les interactions et l’intégration des tâches au cœur du projet, ainsi que par de nouvelles synergies entre les sciences de l’ingénieur et les sciences sociales et humaines, les livrables fournissent un panel validé de leviers conceptuels et fonctionnels agissant sur la furtivité : outil d’aide à la décision multicritères, maîtrise du sous-sol, organisation industrielle des chantiers, facteurs d’acceptabilité des chantiers avec une mise en perspective sur l’Europe et au-delà. L’intégration de l’ensemble du dispositif sur des territoires urbains en revitalisation permanente validera la pertinence des produits du projet et la capacité pour les maîtres d’ouvrage de mieux maîtriser le degré de furtivité des chantiers pour des villes plus durables.
Partenaires
Douze partenaires se sont associés pour mener à bien ce projet sous le pilotage du LROP : Egis, Mairie de Paris, RATP, SECO-Rail, Lille Métropole, LCPC, Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines, AITF, EIVP, Bureau de recherche (6-t), Chambre syndicale des entrepreneurs de travaux publics et privés de Paris et des départements limitrophes. Ce partenariat couvre des représentants de tous les acteurs de la planification, la réalisation et l’exploitation des territoires urbains en chantier y compris des comités de représentants. La synergie entre le monde professionnel et les Écoles, Universités, Centres de Recherche est une volonté forte du montage du projet.
Moyens mobilisés
Le LCPC contribue à la conception de modèles et outils multicritères d’aide à la décision ainsi qu’à l’analyse des pratiques en Europe.
Le LROP assure les tâches de pilotage et management du projet et participe aux tâches de modélisation et de développement d’outils d’aide à la décision et à celle concernant les facteurs d’acceptabilité des chantiers. Enfin, il est responsable de l’intégration des concepts, des outils et des organisations sur des chantiers de démonstration, conformément au principe que le laboratoire de la ville est la ville elle-même.
D’une durée de 4 années, FURET représente un investissement intellectuel de 823 450 €. Il produira 22 livrables au sein de ses 6 tâches. Le projet FURET bénéficie de la synergie du pôle de compétitivité ADVANCITY tant pour ses préparations que sa labellisation.
Enjeux et objectifs
Dans le domaine des routes, la compacité est un paramètre qui conditionne fortement la tenue mécanique et la durabilité des chaussées. Il s’agit ici d’étudier des techniques non-destructives pour la mesure de cette grandeur en alternative aux mesures nucléaires. Dans le domaine des ouvrages d’art, l’évaluation et la prévision de la durabilité des bétons armés est un enjeu important. Une meilleure connaissance des indicateurs de durabilité du béton d’enrobage est nécessaire.
Dans ce contexte, les méthodes non-destructives occupent une place de choix dans les domaines du contrôle et du diagnostic, de part leur impact faible sur l’ouvrage et leurs capacités d’auscultation à différentes échelles spatiales et temporelles. L’objectif de l’opération est de contribuer à la mise au point et à la validation de méthodologies et de techniques d’auscultation non-destructives pour la détermination de la densité des couches de surface de chaussées et la caractérisation du béton d’enrobage sur corps d’épreuve contrôlés (à travers le développements de dispositifs et configurations de mesures adaptés, de modélisation directe et inverse, de traitements des signaux associés) pour l’aide à la définition de stratégies d’instrumentations in-situ.
- Techniques nucléaires à source contrôlée (générateurs à rayons X) pour la mesure de la densité des couches de surface des chaussées
- Techniques électromagnétiques non-ionisantes pour la mesure de densité des couches de surface des chaussées.
- Multi-techniques CND pour la caractérisation du béton d’enrobage
- USIRF, Projet ANR-SENSO, FUI-MAREO...
- LCPC/RMS/RG, Subatech/Ecole des Mines Nantes, LEAT Nice Sophia Antipolis...
Produits principaux visés
- Ouvrage collection ERLPC
- Développement d’appareils :
« radar à sauts de fréquence pour la mesure des couches minces de chaussées » « capteur capacitif plan pour les bétons d’enrobage »
Thèses associées
- C. Le Bastard (2007) « Apport des techniques de traitement de signal pour l’amélioration des performances des radars chaussées »
- M. Chekroun (2008), « Caractérisation des premiers centimètres des bétons par ondes de surface »
- A. Ihamouten (2011) « Couplage des techniques non-destructives pour la quantification des indicateurs de durabilité du béton d’enrobage »
- B. Li (2011) « Détermination de la compacité des couches minces des enrobés bitumineux par ondes électromagnétiques haute-fréquence ».
Financement sur titre 9 demandé
1700 k€ (soit en moyenne 425 kEuros /an)
Enjeux et objectifs
Dans le domaine de la Géotechnique, la teneur en eau et la masse volumique sont des paramètres d’importance majeure pour déterminer les propriétés mécaniques des sols, particulièrement pour les sols argileux, et maîtriser la durabilité des ouvrages en terre. De plus, les méthodes « nucléaires » sont appelées à disparaître.
La France compte des milliers de km d’ouvrages hydrauliques en terre. L’érosion interne est la première cause de ruptures et d’incidents. Les enjeux sécuritaire et économique sont considérables : prévention des risques et durabilité des ouvrages hydrauliques.
? Développer les méthodes électromagnétiques pour une caractérisation fiable et non intrusive des sols et des ouvrages géotechniques, à grand rendement ou grande résolution, permettant de limiter le nombre de prélèvements (ainsi que d’envisager le remplacement progressif des techniques « nucléaires »).
Phénoménologie : étude (au laboratoire et sur site contrôlé) des modèles reliant les observables électromagnétiques aux paramètres géotechniques d’un sol ; développement et application aux sols et aux matériaux de terrassement et de digues.
Modélisation numérique des réponses géophysiques sur ouvrages linéaires en terre : études de sensibilité, prise en compte des paramètres environnementaux (température, topographie…), optimisation des protocoles de mesure, imagerie 3D (inversion).
Traitement du signal : amélioration de la résolution, de la profondeur d’investigation des signaux en de Radar géologique
Développement méthodologiques pour l’auscultation et la surveillance géophysiques des ouvrages hydrauliques en terre.
Projet ERINOH : Cemagref, EDF-R&D et EDF-CIH, GeM, CEREGE, LMPG, Fugro France, Sisyphe/Paris 6
ETH-Zurich, INRA, EDF-DTG, Université de Clausthal
Produits principaux visés
- Base bibliographique sur la thématique : « Caractérisation des sols et ouvrages en terre par méthodes Electromagnétiques »
- Contribution à un ouvrage collectif du PN-ERINOH : Guide « Méthodologie d’application in situ des méthodes d’investigation pour la détection d’hétérogénéités et de fuite dans les ouvrages hydrauliques en terre »
- Publications scientifiques des équipes de recherche (associées ou non aux thèses)
Thèses associées
- YL.Beck (2008) : « Evaluation de l’état hydrique d’un sol fin par méthodes électriques et électromagnétiques : application géotechnique »
- K.Chahine (2010) : « Amélioration de la profondeur d’investigation du radar géophysique par traitement du signal »
- Y.Fargier (2011) : « Détection de l’Erosion Interne des Ouvrages Hydrauliques en terre par méthodes électriques et électromagnétiques basse fréquence »
Financement sur titre 9 demandé
1300 k€ (soit en moyenne 315 k€ par année)
Enjeux et objectifs
Les parties métalliques (les câbles et autres pièces métalliques) des structures de génie civil sont très souvent des parties cruciales dans la fiabilité des ouvrages. L’optimisation de la maintenance voire l’augmentation de la durée de vie de ces structures est un sujet d’actualité compte tenu de l’âge de ces constructions et les bénéfices en termes de gestion sont potentiellement très importants. Une stratégie d’entretien structurée et optimisée sera proposée dans le cadre de cette opération.
Sujets traités
La problématique de recherche se découpera suivant trois thèmes évoqués plus haut qui peuvent être scindés eux-mêmes en sous-thèmes :
Thème 1 : La dégradation par corrosion sous contrainte, fatigue-corrosion des câbles
Thème 2 : Le diagnostic, la réparation ou la prolongation de la durée de vie des câbles,
Thème 3 : La maintenance préventive des structures métalliques.
Partenariats
- Projet ANR ORTHOPLUS (SETRA, Arcadis, l’ENTPE, le CTICM, Eiffage)
- Recherche partenariale avec différentes sociétés (UGITEH, PMD-ATEAV,..)
Produits principaux visés
-Publications dans les collections du LCPC (guide technique, ERLPC) :
La corrosion des câbles : le phénomène et les remèdes (thème 1)
Maintenance et réparation des câbles vis-à-vis de la corrosion (thème 2)
Recommandations concernant la maintenance des ouvrages métalliques (en particulier les dalles orthotropes) (thème 3)
Logiciels :
Méthodes et matériels de maintenance des parties métalliques des OA. Boite à outils, base de données à partir de mots clés (thème 2 et 3)
Recensement de méthodes et d’exemples de réparation d’OA souffrant de corrosion des câbles. Boite à outils, base de données à partir de mots clés (thème 2)
Matériel, méthodes :
Modification éventuelle de l’essai de référence LCPC-Sétra concernant les revêtements des dalles orthotropes (thème 3)
Thèses associées
- E. Blactot, Etude des paramètres de durabilité des aciers de précontrainte dans les coulis de ciment ségrégés.
- B. Grimault. Evaluation vis-à-vis du problème de corrosion sous contrainte de l’utilisation des aciers inoxydables en précontrainte.
- F. Auder. Critères d’emploi d’un système de protection/réhabilitation électrochimique en présence d’armatures de précontrainte
- C. Currit. Mise au point d’une méthodologie pour l’évaluation de l’état des câbles dans les Ouvrages d’Art.
- V. Perier. Elaboration et validation de modèles d’interaction mécanique-corrosion, applicables aux câbles du génie civil à partir d’essais de corrosion sous contrainte.
Financement titre 9 demandé
xxxx k€
Enjeux et objectifs
La structure d’une chaussée constitue la part la plus importante du patrimoine des infrastructures de transport. Les investissements lourds nécessaires à maintenir ou à améliorer la durée de vie de ces infrastructures (plusieurs décennies) doivent être optimisés dans le temps et l’espace tout en minimisant la gêne à l’usager. Ceci nécessite une connaissance fine de l’état des structures par des méthodes d’auscultation non destructive si possible intégré au trafic. L’évaluation structurelle d’itinéraire routier est indispensable ave un niveau de fiabilité suffisant, dans le cadre de transfert d’ouvrage (décentralisation, retour de concession).
L’objectif de cette recherche est de pouvoir mieux appréhender les mécanismes d’endommagement des structures épaisses et de déterminer la "valeur résiduelle" de la structure de chaussées, par des auscultations non destructives et à rendement amélioré. Pour cela un retour de l’expérience des Laboratoires des Ponts et Chaussées (LPC) est conduit pour affiner les connaissances sur la pathologie des chaussées pour identifier, décrire, quantifier et analyser les mécanismes d’endommagement. En complément, l’utilisation d’outils non destructifs d’auscultation des chaussées par l’amélioration de principes existants (bassin de déflexion), le transfert de techniques utilisées dans d’autres domaines (portancemètre) et le développement de nouveaux outils (technique électromagnétique, sollicitations dynamiques à différentes fréquences) doivent répondre aux attentes des gestionnaires sur le suivi de l’état structurel des infrastructures. Enfin, les recherches s’attachent à valider des approches en cours basés sur des informations relevées en surface (déformations de l’uni en surface, dégradations) pour la détection et la localisation de dommage structurel, tout en ayant conscience de leurs limites notamment lors de travaux superficiels qui peuvent masquer l’endommagement réel.
Résultats principaux
L
a structure d’une chaussée est constituée d’une superposition de couches dont il est nécessaire de connaître les épaisseurs et les rigidités. Pour un fonctionnement optimal et durable, il est nécessaire que ces couches travaillent ensemble, c’est-à-dire qu’elles soient collées entre elles.
Une des méthodes de base pour évaluer la rigidité d’une chaussée consiste à mesurer la déflexion. Actuellement cette mesure s’effectue tous les 5 mètres par des appareils circulant à faible vitesse (<7km/h). Cette mesure discontinue est insuffisante sur les routes les plus modernes et les appareils constituent un danger pour les usagers du réseau routier. L’un des grands enjeux de demain consistera à réaliser cette mesure en continue en étant intégrant au trafic. Les recherches conduites dans cette opération ont permis de construire un processus de mesure basé sur l’utilisation de caméras. On peut ainsi obtenir une image de la déflexion de la chaussée sous l’action d’un demi-essieu. La figure ci-contre montre une succession d’images de la déformation de la chaussée enregistrées au passage d’une charge roulante. Cette technique de mesure sans contact permet d’envisager demain de développer un appareil intégré au trafic mesurant en continu le bassin de déflexion.
La rigidité des plateformes (ferroviaires, routières) est contrôlée en continue lors de la construction par une méthode de réponse dynamique à l’aide du portancemètre. Le domaine d’usage de cet appareil pourrait être étendu à l’auscultation des chaussée souples ou très souples dont la rigidité est voisine de celle des plateformes. Les premiers résultats sont encourageants, même si la méthode d’interprétation des chaussées doit être adaptée à ce nouveau contexte d’utilisation.
Pour vérifier la liaison entre les couches, les techniques traditionnelles réalisent des prélèvements dans la chaussée (
carottage). Ce trou réalisé peut être valorisé par une méthode de mesure directe des déformations au passage d’une charge lourde. Ces essais destructifs et ponctuels sont particulièrement longs à réaliser et provoque une gêne importante à l’usager. Les techniques électromagnétiques (radar) permettent d’estimer les épaisseurs des couches en exploitant les temps de réflexion aux différentes interfaces. Les variations de contraste électromagnétique à une interface le long d’un itinéraire sont souvent révélatrices de variations de leur état mécanique notamment en présence d’eau. Toutefois, il est nécessaire de transformer cette information qualitative en une donnée quantitative plus systématique pour construire un indicateur utile au gestionnaire routier. Les recherches en cours ont montré que l’intercorrélation des signaux variait en présence de défaut et pourrait constituer la base de cet indicateur.
Une méthode alternative consiste à faire vibrer la structure de la chaussée par application d’une sollicitation dynamique large bande. En présence de défaut interne (fissure, défaut d’interface), les vibrations sont amplifiées pour des fréquences plus basses en raison de l’assouplissement de la structure. L‘ensemble des connaissances a été formalisé dans une méthode d’essai, tandis qu’un matériel est en cours de développement pour appliquer cette méthode de manière opérationnelle. L’image ci-contre a été construite en appliquant cette méthode. Elle permet de localiser (abscisse) la présence de défauts d’interface (zones rouges) et même d’identifier leur nature en fonction de l’axe des fréquences (ordonné).
Des corrélations entre l’état de dommage structurel et la mesure de l’uni longitudinal dans le domaine des courtes ont conduit à formaliser une méthode d’essai relative à l’évaluation structurelle à partir de cette information de géométrie de surface. Cette méthode est basée sur le calcul d’une note comprise entre 0 et 10. Ce module vient compléter la méthode d’essai existante dont l’ensemble de la rédaction a été reprise dans une seconde version parue en juillet 2009.
Produits principaux obtenus
- Auscultation dynamique des structures de chaussées ; Méthode d’essai des lpc n°70
Pour plus d’information Jean-Michel Simonin Jean-michel. Simonin@lcpc.fr
Enjeux et objectifs
L’ambition de l’opération est d’élaborer les bases d’un corps de doctrine et de ses modalités d’application dans le domaine des structures de génie civil, reposant d’une part sur l’analyse des risques structuraux en phase de conception et en phase de service, d’autre part sur la caractérisation de la performance des ouvrages sur leur cycle de vie.
Sujets traités
Partenariats
Projet IREX S3 labellisé par la Région Ile de France et le pôle de compétitivité Advancity
avec les partenaires suivants : SNCF, SANEF, EDF, Universités de Clermont Ferrand et de Bordeaux, Syrokko, Sites, GETEC, Arcadis, Advitam, D4aIX, Géonuméric, AVLS, STRRES.
Principaux produits attendus
Financement titre 9 demandé
Enjeux et objectifs
Cette opération s’inscrit donc dans le cadre des politiques de maintenance du patrimoine d’ouvrages d’art et de prévention des risques. Elle a pour objectif :
- d’assurer l’efficacité et la durabilité des réparations dans un souci de développement durable,
- de promouvoir le développement de procédés de construction innovants,
- de garantir l’intégrité des ouvrages dans des conditions extrêmes ou accidentelles (impacts, séismes) afin d’assurer la sécurité des usagers.
Sujets traités
1. ANR INPERMISE : renforcement parasismique de poteaux au moyen de matériaux composites
2. Durabilité des collages sur support béton
- Vieillissement sous contrainte de l’interface composite/béton
- Durabilité des systèmes de réparation (études contractuelles + suivis sur ouvrages)
- Durabilité de l’interface collée bois/béton
3. Matériaux de renforcement innovants
- Matrices polymères nanostructurées.
- Renforcement par collage de tissus de fibres alternatives
4. Méthodes d’évaluation non destructive (END) (Frédéric Taillade)
Partenariats
Universités (LGCIE, Itodys-PARIS 7, LAMTI, Onéra)
Industriels (SIKA, Freyssinet, VSL, Etandex, GTM Construction, …).
Projet ANR Inpermise - renforcement parasismique de poteaux au moyen de matériaux composites.
Principaux produits visés
- méthode de dimensionnement des renforcements parasismiques de poteaux par matériaux composites + intégration dans le guide de l’AFGC,
- rapports ANR INPERMISE
- rapports finalisant les études contractuelles réalisées (SIKA, EDF et autres),
- méthode d’essai de vieillissement sous contrainte des assemblages béton/composites
- rapports sur les suivis d’ouvrages
- méthode d’essai ou autre support (ERLP / guide technique) regroupant les préconisations d’utilisation des différentes méthodes de CND (contrôles non destructifs).
Financement Titre 9 demandé
Xxx k€ .
Enjeux et objectifs
de réactualiser la méthode française de dimensionnement des chaussées routières.
de développer des outils de calcul pour la modélisation des structures de chaussées (visco-élasticité, élasticité non linéaire, orniérage), ainsi que d’améliorer les approches pour la prédiction du comportement en fatigue des enrobés bitumineux.
D’améliorer également les méthodes de dimensionnement des chaussées aéronautiques, et des plates-formes industrielles.
De réaliser des comparaisons de comportement de chaussées expérimentales (chaussées réelles ou expériences réalisées sur le manège de fatigue) avec les prédictions des outils de calcul de structures de chaussées et de dimensionnement.
Partenariats
SETRA, STAC, Université de Bordeaux 1, INSA Strasbourg, Ministère des Transports du Québec.
Résultats principaux
Actualisation de la méthode de dimensionnement des chaussées routières
Une version actualisée du guide de dimensionnement des structures de chaussées a été proposée (actuellement en cours d’achèvement). La rédaction d’une norme française sur le dimensionnement des chaussées a également été engagée sur la base de ce document.
Des améliorations ont été apportées à la méthode de dimensionnement au gel des chaussées ; en particulier, un Système d’Information Géographique permettant un calcul beaucoup plus précis des indices de gel locaux a été développé.
Des études expérimentales ont été menées sur le comportement en fatigue des enrobés bitumineux sous différentes conditions de chargement (niveau de charge, signaux de chargement, température). Les résultats obtenus montrent en particulier l’influence prépondérante de la température sur le comportement en fatigue, et permettent une prise en compte plus réaliste du climat dans le dimensionnement.
Une base de données VISCOMATDATA, accessible par Internet, sur le comportement mécanique des liants et enrobés bitumineux (module complexe, fatigue, paramètres visco-élastiques) a également été développée.
Outils de calcul de structures de chaussées
Le module CVCR du logiciel d’élément finis CESAR-LCPC, qui permet de réaliser des calculs de structures de chaussées sous charges roulantes, avec des comportements visco-élastiques (pour les enrobés) et élastiques non-linéaires (pour les matériaux non traités).
Le logiciel VISCOROUTE (V 2.0), conçu pour les calculs de structures de chaussées en visco-élasticité.
Le développement du module ORNI de CESAR-LCPC, dédié à la prédiction de l’orniérage des chaussées a également été poursuivi. Celui-ci intègre un modèle de prédiction de l’orniérage des matériaux non traités.
Le logiciel de dimensionnement de chaussées aéronautiques ALIZE Aéronautique a été finalisé, et des comparaisons avec des comportements de chaussées réelles ont été menées, pour définir ses modalités d’utilisation.
Pour l’étude des chaussées soumises à des charges spéciales et des plates formes industrielles, une première version d’ALIZE – Chaussées Spéciales a été développée ; elle prend en compte de lois de fatigue adaptées aux charges lourdes et faible nombre de cycles.
Analyse du comportement de chaussées réelles
Des comparaisons entre méthode de dimensionnement et comportement de chaussées réelles (sections de routes nationales, structures testées sur le manège de fatigue) ont été réalisés. Ce travail a permis de proposer des pistes d’amélioration pour le dimensionnement
Un document de synthèse sur les recherches menées sur la modélisation des chaussées à faible trafic a assises non traitées a été rédigé.
Une expérience manège sur l’effet de différents types de charges (roue simple, tandem, tridem) sur la réponse de chaussées souples et bitumineuses a été réalisée, en vue d’améliorer la modélisation de ces charges (notamment en visco-élasticité).
Produits principaux obtenus
- Version actualisée du guide de dimensionnement des structures de chaussées (en cours d’achèvement).
- Logiciel VISCOROUTE (V 2.0) pour le calcul des chaussées en viscoélasticité.
- Module CVCR de CESAR-LCPC, permettant le calcul de chaussées sous charges roulantes, avec des comportements élastiques non linéaires et visco-élastiques.
- Modules du logiciel de dimensionnement ALIZE pour les chaussées aéronautiques et les charges spéciales.
- Système d’Information Géographique pour le calcul des indices de gel.
- Première version de la base de données VISCOMATDATA sur les liants et enrobés bitumineux (à évaluer et alimenter en données en 2010).
- Résultats de l’expérience manège sur l’effet des charges.
Thèses associées
- Farah Homsi (2008-2011) : endommagement des enrobés bitumineux sous chargements multi-essieux.
Pour plus d’information contact : Pierre Hornych E-mail : pierre.hornych@lcpc.fr
Financement titre 9 demandé
Xxx k€
Enjeux et objectifs
Les projets de géotechnique, même courants, s’appuient de plus en plus fréquemment sur des calculs réalisés par la méthode des éléments finis, au moyen de logiciels largement diffusés, mais dont les hypothèses de calcul ne sont pas toujours clairement explicitées. Par exemple, la prise en compte des contacts entre sols et structures, souvent différente d’un logiciel à l’autre, limite les possibilités de comparaison entre les résultats. Il en est de même des lois de comportement, dont les domaines de validité sont rarement précisés.
À ces difficultés se superposent les questions de qualité numérique (convergence des processus itératifs, adéquation du maillage pour un problème donné) et de représentativité des valeurs de paramètres adoptées dans les modèles de comportement.
L’objectif de cette opération est de fournir une aide objective et claire aux ingénieurs amenés à valider des projets, et de leur permettre d’optimiser les quantités de matériaux mis en jeu et par voie de conséquence de réduire les prélèvements sur le milieu naturel.
Sujets traités
1 – Analyse et évaluation des outils de calcul et des pratiques existantes
Comparaison, pour différents types d’ouvrage, de l’application de plusieurs logiciels aux éléments finis sur les aspects calculs de déformation, calculs de stabilité et calculs hydro-mécaniques.
2 – Influence des procédés de modélisation et indicateurs de qualité
Définition d’indicateurs de qualité de l’analyse des ouvrages géotechniques par la méthode des éléments finis visant en particulier la construction des maillages, la convergence des calculs, le passage 3D-2D axi-symétrie
3 – Analyse critique des calculs par rapport à la réalité des ouvrages
Définition d’indicateurs complémentaires concernant notamment l’état des contraintes initiales, et la loi de comportement
Confrontation des calculs à des mesures sur site (Toulon, Bordeaux)
4 – Recommandations pour le calcul des ouvrages géotechniques par la méthode des éléments finis
Partenariats
Dans le réseau : MSRGI, LR Lille, LR Bordeaux, LR de l’Est Parisien, LR Aix-en-Provence, LR Blois, LR Clermont-Ferrand, LR Lyon, LR Toulouse, CER Rouen
Partenaires externes : SOLETANCHE-BACHY, Terrasol, Plaxis Pays Bas, Université de Delft (Pays-Bas), Arcadis, Itasca, ITECH-SOFT, Université « Tor Vergata » de Rome, CFMS.
Principaux produits attendus
Synthèse sur l’analyse de différents outils de calcul aux éléments finis appliqués à des ouvrages géotechniques
Recommandations pour l’utilisation des éléments finis en géotechniques : un ensemble de trois fascicules, destinés à la profession.
Financement titre 9 demandé
xxxx k€
11P091 – COMPOSI-GEC – Démonstrateur de passerelle urbaine en matériaux composites, avec capacité d’auto - diagnostic
Responsable : Monssef Drissi-Habti - DT Réf : B. Godart
Durée : 2x 4 ans (2009-2016)
Enjeux et objectifs
En matière d’ouvrages de génie civil, les attentes les plus fortes des maîtres d’ouvrage portent sur la durabilité notamment affectée par les problèmes de corrosion, et sur la facilité de mise en œuvre et d’entretien des structures.
Dans cette optique, le recours aux matériaux composites constitue une voie prometteuse. Une autre source de progrès réside dans l’intégration de capteurs dans la structure à des fins d’auto - diagnostic permettant de réduire la fréquence des inspections.
Sujets traités
Partenariats
ETPO, Freyssinet, Sétra, Universités de Nantes et de Rennes,
Principaux produits attendus
Financement titre 9 demandé
