Vers une meilleure prise en compte du comportement d'interface entre couches bitumineuses de chaussées – INTERFACE

La partie expérimentale consistera en trois tâches principales : (i) l'analyse d'un essai en vraie grandeur réalisé sur une chaussée en enrobé instrumentée au niveau de l’interface, (ii) la mise en place d'un essai à échelle intermédiaire pour caractériser les conditions d'interface entre les couches en EB sur des structures de tailles réduites soumises à des charges roulantes, (iii) le développement ou l'adaptation de techniques non destructives (Falling Weight Deflectometer, accéléromètre 3D, Radar) pour l'évaluation des conditions d'interface.
Du point de vue modélisation, l'objectif principal sera le développement de lois de comportement pour les interfaces et leur implémentation dans des codes d'éléments finis (EF). Jusqu'à présent, les interfaces ont été considérées comme parfaitement collées, glissantes ou modélisées comme des couches minces élastiques ou viscoélastiques. Cependant, ces approches ne permettent pas de simuler la réponse des chaussées instrumentées testées récemment à l'Université Gustave Eiffel. Les analyses préliminaires ont indiqué qu'un modèle de frottement tenant compte des effets des contraintes normales et tangentielles appliquées à l'interface serait plus adapté. Par conséquent, les lois d'interface qui seront développées dans ce projet seront basées sur des modèles de frottement viscoplastique (mécanique des milieux continus). L'effet de la température sera introduit dans ces modèles, qui seront implémentés dans des codes EF pour simuler la réponse de chaussées, incluant un comportement complexe de l'interface, soumises à des charges roulantes.

Les résultats de ce projet seront fondamentaux pour les chaussées bitumineuses classiques afin de trouver des solutions pour éviter les dommages prématurés des couches de surface. Les connaissances acquises profiteront à d'autres applications telles que les routes électriques ou les tramways, qui sont également concernées par des problèmes d'interface similaires.

De plus, une très importante base de données en libre accès sera constituée durant le projet. De nouvelles lois de comportement d'interface seront également développées.
Enfin, afin de mettre en pratique et de diffuser les résultats du projet, des techniques d'auscultation non destructives de l'était d'interface des chaussées seront développées.

Les parties expérimentale et numérique seront menées de manière conjointe afin que l'une puisse bénéficier à l'autre, que ce soit en termes d'analyse, de calibration ou de validation. Les résultats de ce projet seront fondamentaux pour les chaussées bitumineuses classiques afin de trouver des solutions pour éviter les dommages prématurés des couches de surface. De plus, les connaissances acquises profiteront à d'autres applications telles que les routes électriques ou les tramways, qui sont également concernées par des problèmes d'interface similaires.

- Rédaction des deux rapports de thèses des doctorants du projet
- Publications d’articles dans des revues scientifiques et dans des revues technico-professionnelles
- Présentation des travaux dans des conférences scientifiques et dans des journées techniques
- Diffusion des codes de calculs en open source
- Constitution d’une base de données en libre accès
- Rédaction d’un rapport de fin de projet

Ce projet de recherche porte sur la compréhension et la modélisation du comportement des interfaces entre les couches d’enrobés bitumineux (EB) des chaussées soumises à des chargements dus au trafic. Cet aspect de la mécanique des chaussées est important car le comportement des interfaces affecte considérablement les distributions de contraintes et de déformations dans la structure, en particulier au niveau des couches de surface, dont la durabilité représente un enjeu actuel. Une attention particulière sera portée à l'effet de la température, qui impacte de manière significative le comportement des interfaces. Des résultats récents obtenus à partir d'essais en vraie grandeur montrent qu’un phénomène complexe à prendre en compte est l’apparition de sauts de déplacement horizontal de chaque côté de l'interface sous le passage du trafic. Ceci a déjà été observé dans des zones où un collage parfait était attendu et est influencé par des paramètres tels que, la température, le type d'interface ou la contrainte normale appliquée à l'interface. De plus, les discontinuités de déplacement horizontal à l'interface sont plus susceptibles de se produire après sa rupture. La conséquence néfaste est le développement d'une déformation en extension à la base de la couche de surface, qui peut être de grande ampleur, endommageant ainsi cette couche, qui n'est pas conçue pour supporter de l’extension. Le comportement des interfaces n'est pas encore bien compris, ni les mécanismes qui conduisent à un mode de fonctionnement avec ou sans glissement. Par conséquent, l'objectif principal de cette proposition est de mener des recherches expérimentales et de modélisation afin d’améliorer les connaissances fondamentales et pratiques sur les mécanismes impliqués dans la réponse et le comportement des interfaces.
La partie expérimentale consistera en trois tâches principales : (i) l'analyse d'un essai en vraie grandeur réalisé sur une chaussée en enrobé instrumentée au niveau de l’interface, (ii) la mise en place d'un essai à échelle intermédiaire pour caractériser les conditions d'interface entre les couches en EB sur des structures de tailles réduites soumises à des charges roulantes, (iii) le développement ou l'adaptation de techniques non destructives (Falling Weight Deflectometer, accéléromètre 3D, Radar) pour l'évaluation des conditions d'interface.
Du point de vue modélisation, l'objectif principal sera le développement de lois de comportement pour les interfaces et leur implémentation dans des codes d'éléments finis (EF). Jusqu'à présent, les interfaces ont été considérées comme parfaitement collées, glissantes ou modélisées comme des couches minces élastiques ou viscoélastiques. Cependant, ces approches ne permettent pas de simuler la réponse des chaussées instrumentées testées récemment à l'Université Gustave Eiffel. Les analyses préliminaires ont indiqué qu'un modèle de frottement tenant compte des effets des contraintes normales et tangentielles appliquées à l'interface serait plus adapté. Par conséquent, les lois d'interface qui seront développées dans ce projet seront basées sur des modèles de frottement viscoplastique (mécanique des milieux continus). L'effet de la température sera introduit dans ces modèles, qui seront implémentés dans des codes EF pour simuler la réponse de chaussées, incluant un comportement complexe de l'interface, soumises à des charges roulantes.
Les parties expérimentale et numérique seront menées de manière conjointe afin que l'une puisse bénéficier à l'autre, que ce soit en termes d'analyse, de calibration ou de validation. Les résultats de ce projet seront fondamentaux pour les chaussées bitumineuses classiques afin de trouver des solutions pour éviter les dommages prématurés des couches de surface. De plus, les connaissances acquises profiteront à d'autres applications telles que les routes électriques ou les tramways, qui sont également concernées par des problèmes d'interface similaires.