Suite de conception de chaussées MacRead Studio 1.0
Modèle de conception pour la force et la position des géogrilles pour la base de la route stabilisation
Note technique sur MacRead Studio (MacRead 2.0, Geogrid Design, Giroud Han, LengGabr, BCR Sand, Static Method)
Les géosynthétiques sont largement utilisés pour l'amélioration des sols caractérisés par de faibles performances mécaniques afin de transporter des routes pavées et non pavées et de fournir les mécanismes de stabilisation suivants:
- mécanisme de retenue latérale de l'assise de base pour les contraintes horizontales générées par le poids propre du sol;
- mécanisme de retenue latérale de l'assise de base pour les contraintes horizontales générées par le chargement des roues;
- mécanisme de membrane tendue à l'interface de base ou sous-sol - sous-sol.
Chacun de ces trois mécanismes produit des forces de traction dans les couches géosynthétiques.
Les forces de traction produites par le poids propre du sol et par le mécanisme de membrane tendue à l'interface base ou sous-sol - plate-forme sont des charges statiques par nature, tandis que les forces de traction produites par le chargement des roues sont de nature dynamique / cyclique; cependant, à chaque instant, la charge produite par les roues s'ajoute aux deux autres charges statiques.
Les procédés de conception actuellement disponibles fournissent des indications inexistantes / ou insuffisantes sur le nombre de couches de géogrilles requises et leurs caractéristiques mécaniques. Ainsi, une nouvelle méthode de conception a été développée qui prend en compte la conception des géogrilles pour la stabilisation de la base de la route, basée sur un modèle à 4 couches: asphalte (liant et couche de roulement), dans le cas de routes pavées; base, sous-couche, fondation. Une fois que l'épaisseur de la base et / ou de la sous-base a été définie avec l'une des méthodes disponibles dans la littérature (méthode AASHTO, méthode Giroud-Han, méthode Leng-Gabr, etc.) il est déjà approprié de fournir la capacité structurelle de la route à résister. le nombre de conception des passages de roue pour toute la durée de vie de conception de la route.
Compte tenu de cette épaisseur, en considérant séparément l'effet des charges statiques (poids propre du sol et mécanisme à membrane tendue) et l'effet instantané de la charge de la roue, il est alors possible de calculer la répartition des efforts de traction horizontaux dans l'ensemble de la structure de la route et les forces de traction globales générées dans chaque couche de géosynthétique, puis de sélectionner le géosynthétique approprié pour chaque couche en fonction d'un critère d'état limite.
La méthode de conception proposée permet de fixer le nombre et les caractéristiques mécaniques des couches de géosynthétiques nécessaires pour absorber les forces horizontales générées par le poids propre, la charge de la roue et l'effet de membrane. De toute évidence, la structure routière que nous concevons est plus importante et la déformation géosynthétique de conception sera réduite: par conséquent, pour les structures importantes, la déformation géosynthétique peut être limitée à 2%, tandis que pour les structures moins importantes (ou lorsque les conditions de conception permettent des déformations légèrement plus importantes) Une déformation géosynthétique de 3%, 4% ou 5% peut être acceptable.
Des histoires de cas en Afrique du Sud et en Ouganda seront rapportées là où cette méthode a été utilisée avec succès.
2.1 HISTORIQUE DU CAS 1: Route non goudronnée Secunda - Mpumalanga (République d'Afrique du Sud)
CONCEPTION PAR LengGabr + Geogrid Design
Un programme de reconstruction et de développement qui a eu lieu près de Secunda dans le Mpumalanga (République d'Afrique du Sud) a nécessité l'amélioration de l'infrastructure routière, du gravier aux pavés. Dans un tronçon particulier d'environ 600 m de long, un sol mou a été rencontré à 0.5 m de profondeur du niveau du sol naturel. La conception originale rapportée à la figure 3 nécessitait une couche de pionnier de la roche de 350 mm, ce qui aurait causé un problème de construction majeur et, plus important encore, cela aurait eu un impact sur le budget qui aurait très certainement immobilisé le projet.
Figure. 3 - Coupe d'origine
La méthode Leng-Gabr a été utilisée pour calculer la réduction de l'épaisseur de la chaussée de la couche rocheuse. Après l'analyse du modèle afin de faire correspondre l'épaisseur de la couche, un CBR global pour l'ensemble de la chaussée a été considéré comme suit:
Des données d'entrée:
(un géotextile tissé en polypropylène à film fendu avec une résistance à la traction ultime de 70 à 70 kN / m a été considéré)
Sortie:
L'épaisseur de la chaussée utilisant le renfort géotextile passe de 730 mm à 530 mm.
La méthode Leng-Gabr a donné le résultat suivant: l'épaisseur de la couche de roche avec le renfort en géotextile tissé peut être réduite de 350 mm à 150 mm.
Par conséquent, l'épaisseur totale de la chaussée est passée de 730 mm à 530 mm.
Étant donné que l'épaisseur totale réduite est encore très importante pour un seul renfort géotextile, la méthode de conception de géogrilles décrite ci-dessus a été utilisée pour vérifier l'exigence de renforcement effectif: les données sélectionnées en entrée sont rapportées sous le tableau 2:
Tableau 2 - Données d'entrée sélectionnées pour l'exemple 1
Le modèle de conception de la géogrille a donné lieu à la section suivante, comme le montre le tableau 3.
Tableau 3 - Résultats du calcul pour l'exemple 1
Le géotextile tissé à l'interface sous-sol-fondation doit travailler à 3% de déformation, plutôt que 2% considéré dans la méthode Leng-Gabr, produisant une résistance à la traction de 9.63 kN / m pour l'effet de membrane tendue Tm, qui n'est pas considérée dans la méthode Leng-Gabr; de plus, une géogrille en polypropylène biaxiale extrudée, avec une résistance à la traction ultime de 20-20 kN / m est nécessaire pour renforcer la couche de base de 300 mm d'épaisseur:
MacGrid EG 20S (géogrille extrudée 20 kN / m);
MacTex W1 7S (géotextile tissé 70 kN / m)
thisgeogrid fonctionnera également à une contrainte de 3%. Étant donné que la chaussée est constituée de blocs de béton articulés, c'est-à-dire une chaussée très flexible, un tel niveau de déformation est considéré comme approprié.Notez que pour la géogrille de la couche de base, les forces de traction dominantes sont le Tp force due à la charge dynamique produite par les roues, tandis que la force de traction Tz produit par le poids propre du sol correspond à 5% de la résistance ultime à la traction de la géogrille; à ce niveau de traction, la déformation par fluage à long terme de la géogrille peut être considérée comme négligeable.
Pour le géotextile tissé dans la sous-base, la force de traction prédominante est la force Tm due au mécanisme de membrane tendue qui, comme indiqué ci-dessus, est développé pendant la construction, sans développement supplémentaire dans le temps; la force de traction Tz produit par le poids propre du sol correspond à 0.8% de sa résistance ultimatetensile; à ce niveau de traction, la déformation par fluage à long terme du géotextile peut être considérée comme négligeable.
2.2 HISTORIQUE DU CAS: Route goudronnée à Oyala (Guinée équatoriale)
DESIGN BY MACREAD 2.0 + Conception de géogrilles
Une nouvelle route goudronnée a été conçue à Oyala, en Guinée équatoriale, pour supporter un trafic intense pendant 30 ans. La structure de la route comprenait un revêtement en asphalte (100 mm d'épaisseur), une base granulaire composée de gravier concassé et une sous-couche constituée de latérite compactée.
Les précipitations annuelles totales dans la région dépassent 3.000 mm, d'où la nécessité d'appliquer des coefficients de drainage relativement faibles. La conception de la structure de la route a été réalisée en utilisant la méthode AASHTO 1993 pour les routes non renforcées et avec la méthode AASHTO modifiée pour les routes renforcées. Les données routières et de trafic sont présentées dans le tableau 4. Pour la conception de routes renforcées, on a supposé utiliser des géogrilles biaxiales extrudées, avec une résistance à la traction de 20 à 20 kN / m, pour le renforcement de la base et de la sous-base.
La conception avec la méthode AASHTO aboutit à la structure de route non renforcée et renforcée illustrée sur la figure. 4: notez que la méthode AASHTO modifiée suppose que la base et la sous-base sont renforcées avec une seule couche de géogrille.
Tableau 4 - Données routières et trafic pour l'exemple 2
Figure. 4. Structure routière non renforcée et renforcée résultant du calcul selon la méthode AASHTO
Les calculs de conception de géogrilles, effectués selon la méthode et les équations présentées dans le présent exemple, sont rapportés dans le tableau 5 tandis que les résultats dans le tableau 6: conception à une déformation de 2% pour toutes les géogrilles, la base devait être renforcée avec un 20-20 géogrille biaxiale kN / m (par conséquent, elle confirme les résultats de la méthode AASHTO); tandis que la sous-base doit être renforcée avec une géogrille de 20 à 20 kN / m plus une géogrille de 20 à 20 kN / m (alors que la méthode AASHTO ne nécessitait qu'une géogrille de 20 à 20 kN / m).
Notez que pour la géogrille dans la couche de base, la force de traction dominante est le Tp force due à la charge dynamique produite par les roues, tandis que la force de traction Tz produit par le poids propre du sol correspond à 3.1% de la résistance ultime à la traction de la géogrille; à ce niveau de résistance à la traction, la déformation par fluage à long terme de la géogrille peut être considérée comme négligeable.
Pour la géogrille inférieure de la sous-base, la force de traction dominante est le Tz force produite par le poids propre du sol, qui correspond à 12.5% de la résistance ultime à la traction de la géogrille; à ce niveau de traction, la déformation par fluage à long terme de la géogrille, en supposant une durée de vie de 30 ans pour la route, sera inférieure à εlt = 2%. En ajoutant cette déformation à long terme à la déformation à court terme (εr = 2%) entraînera une déformation totale égale à 4% sur toute la durée de vie. Mais la déformation post-construction est toujours égale à εlt = 2%. Une telle déformation post-construction dans la géogrille la plus basse, placée à l'interface du sous-sol, peut être considérée comme pleinement acceptable.
Table. 5. Données d'entrée pour la méthode de conception de géogrilles pour l'exemple 2
Table. 6. Conception de géogrilles pour l'exemple 2
L'article a été écrit par;
Responsable d'unité commerciale: Géosynthétiques et Johannesburg
Maccaferri Africa (Bureau de Johannesburg)
Edoardo Zannoni (Pr Eng); Responsable d'unité commerciale: Géosynthétiques et Johannesburg
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