Mécanique Avancée des Chaussées : Application à la Dégradation et à l'Amélioration de la Maintenance – MACADAM

Le projet MACADAM est un projet destiné à modéliser et maitriser la dégradation des couches de surface de chaussées en vue de l’optimisation de leur entretien. L’entretien des chaussées en France fait l’objet de budgets colossaux soit prêt de 10 milliards d'euros en zone urbaine. Pour cet enjeu sociétal important, il faut d’abord absolument progresser sur la modélisation du contact pneu-chaussée par une approche tribologique en vue de la description réaliste des dégradations occasionnées. Cet objectif peut être atteint rapidement en rapprochant deux laboratoires spécialisés : d’une part dans le domaine de la mécanique du contact (LaMCoS) et dans le domaine de la mécanique des chaussées (GEMH) d’autre part. Le projet de recherche comprend trois grandes parties à savoir une partie modélisation (tâche 1), une partie validation expérimentale (tâche 2) et une partie conception réalisation d’un simulateur de trafic (tâche 3).
La partie modélisation du contact pneu-chaussée associée à un comportement thermo-visco-elasto-plastique de l’enrobé correspondra au développement d’un logiciel « SAMRoute ». Ce logiciel permettra de simuler la réalité du contact pneu-chaussée en vue d’obtenir la réalité des champs mécaniques dans la couche de surface. Le comportement thermo-visco-élasto-plastique de la couche de surface permettra d’accéder à une simulation réaliste de l’orniérage, cette phase devra nécessairement conduire à quelques essais d’identification des paramètres du matériau utilisé. Un des gros intérêts de SAMRoute est la rapidité de calcul (en comparaison aux très lourds calculs par éléments finis), par ailleurs SAMRoutes sera capable de traiter les efforts tangentiels, l’effet d’un couple d’entrainement ou de freinage et permettra par sa conception de proposer une méthode rationnelle pour des simulations de trafic en point singulier (virage, pente, zone de freinage ou accélération,…)
La partie expérimentale viendra en validation sur une planche expérimentale en vrai grandeur. La planche expérimentale sera réalisée dans une fosse chaussée spécialement dédiée et construite récemment par le GEMH dans son nouveau hall de recherche. Une bande de chaussée de 1,90m de large par 8,0m de long sera construite et instrumentée avant de recevoir le simulateur de trafic FABAC d’IFSTTAR permettant de générer d’une part l’orniérage et d’autre part la fissuration (zone de trafic 2m). Cette partie permettra la validation des lois de comportement introduites dans SAMRoute dans le cas d’un trafic roulant sans effort sollicitant.
La partie traitement des points singuliers fera l’objet de la conception d’un prototype simulateur dès le début du projet. Ce prototype est conçu dans sa version zéro à budget le plus bas possible. Pour cette raison, l’avant projet sommaire présenté fait apparaitre la réutilisation d’un essieu de poids lourds pour éviter tous frais de conception et de réalisation de l’essieu proprement dit. La fosse est munie d’ancrages latéraux sur lesquels viendront se fixer les portiques rigides destinés à appliquer les efforts verticaux, longitudinaux et transversaux selon la nature de sollicitation souhaitée. L’essieu guidé par une poutre centrale fixée sur les portiques viendra par des allers-retours solliciter environ 4m de bande de chaussée.
Au terme du projet, le logiciel SAMRoute permettra de calculer la durée de vie d’un revêtement de surface vis à vie de l’orniérage, les validations standards viendront conforter les modélisations. Enfin le simulateur permettra de reproduire les dégradations en points singuliers. Le cas du virage sera celui recherché comme cas test car il permettra d’être un démonstrateur des dégradations des 30000 giratoires en France vis-à-vis des maitres d’ouvrage et des entreprises. Les partenaires de MACADAM ont prévu une solution de repli : il est possible de substituer le verrou des points singuliers (simulateur MACADAM) par une validation complète de l’orniérage standard avec plusieurs séries d’essais FABAC.