Auscultation par la déflexion

La déflexion est la déformation élastique mesurée à la surface d ’une chaussée au passage d’une charge roulante constituée par deux roues jumelées d’un essieu de 13 tonnes. Elle est utilisée pour connaître le comportement des structures de chaussée (portance). 65% 12% 4% 10% ^{4% 5% P1} P2 P3 P4 P5 P6 TJMA véh/j = 9134

 P1 : véhicule léger.  P4 : camion à deux essieux.

 P2 : véhicule utilitaire.  P5 : camion à trois essieux.

 P3 : bus et autobus.  P6 : ensemble articulés.

Pourcentage de trafic par catégories de véhicule section Zia ma - El Aouana

Chapitre IV Auscultation et recueil des données

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La mesure de déformabilité de surface ou mesure de déflexion est une mesure historique de l’évaluation structurelle (Vinciane, 2018). Plusieurs procédé sont utilisées selon les pays pour mesurer la déflexion sur chaussées souples, on trouve : le Curviamètre, la poutre de BENKELMEN, le déflectographe automatique LACROIX et le déflectomètre à masse tombante HWD.

IV.2.1. Description du Déflectomètre à Masse Tombante (HWD)

Le HWD (Heavy Weight Deflectometer) est l’outil reconnu pour l’évaluation structurelle des chaussées aéronautiques. Le HWD est un appareil d’auscultation non destructive des chaussées aéronautiques permettant d ’engendrer, par un système de masse tombante, un chargement de type impulsionnel à la surface de la chaussée, à fin de simuler le passage d’une charge (STAC, 2014).

La réponse de la chaussée à la sollicitation (déflexion surfacique) est mesurée au moyen de 9 géophones placés sur une barre de mesure dite barre de mesure principale (Figure.IV.2) Tandis qu’un capteur d’effort appliqué sur la chaussée au cours de l’essai, avec un système de pointes métalliques et de ressorts permet de rendre les géophones solidaires de la surface de la chaussée. Cet appareil permet d’ausculter les deux grands

types de chaussées souple et rigide (Tabchouche,2018).

Figure IV.2 : a)Vue de dessous du HWD : géophones sur la barre de mesure principale ;

plaque de chargement et masse tombante en arrière-plan, b) Vue détaillée des cages de géophones fixées sur la barre de mesure principale (STAC, 2014).

Le déflectomètre utilisé dans le cadre de cette étude est le HWD Modèle 808286 de marque Dynatest (Figure IV.3). Il consiste en une remorque dans laquelle se retrouvent- le mécanisme d’application de la charge ainsi qu’une règle amovible munie de géophones qui est disposée sur la surface de la chaussée. Lors de l’essai la charge est appliquée à l’aide d’une masse, relevée à une certaine hauteur selon la charge désirée pouvant varier de 2 à 40 cm, et qui tombe sur une plaque de 300 mm de diamètre muni d’un caoutchouc à sa base afin que la charge soit correctement répartie. L’application de la charge dure environ 30 ms (CTTP, 2017).

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Figure IV.3 : Déflectomètre HWD de marque Dynatest (Lahouadji et Habbel, 2018).

Le défléctomètre à masse tombante peut générer une charge allant de 30 à 260 KN durant 25 à 30 msec. Il convient de préciser que la charge standard utilisée pour l’analyse structurale des chaussées correspond à la moitié de la charge de l’essieu de référence, soit 65 KN (6.5T) (Zidane, 2018).

En tout, 9 géophones sont utilisés pour mesurer la déflexion de la chaussée, le premier se situant au centre sous la plaque de chargement et les 8 autres sur la règle amovible. Ces 8 géophones sont placés respectivement à 20 cm, 30 cm, 45 cm, 60 cm, 90 cm, 120 cm, 150 cm et 180 cm du centre de la plaque. Trois types de thermomètre sont utilisés, le premier est un thermomètre à infrarouge qui mesure la température à la surface de la chaussée, les deux autres mesurent la température de l’air et la température à l’intérieur de la couche bitumineuse, la figure suivante montre les trois (03) thermomètres.

Figure IV.4 : Les trois types de thermomètre utilisés dans l’auscultation.

Le contrôle de l’opération d’acquisition des données HWD est assisté par ordinateur de bord muni d’un logiciel d’acquisition FWDWIN (Zidane, 2018), situé dans le véhicule tracteur qui permet de contrôler l’exécution des essais et d’enregistrer les données sur support magnétique (Kebaïli et Belhadj, 2010).

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Figure IV.5 : a) Ordinateur de bord muni d’un logiciel d’acquisition FWDWIN. b) Charge

de 300 kg, c) Une plaque de diamètre 300 mm (Dynatest) (Zidane, 2018).

Les mesures prises sur site par le système HWD permettent de calculer les paramètres suivants :

 Les valeurs des déflexions.  Les modules en surface.

 Les modules de rigidités de chaque couche.

 La durée de vie résiduelle de la chaussée existante.  Les épaisseurs de renforcement.

IV.2.2. Principe de mesure de la déflexion

Le principe de base consiste à simuler une charge roulante exerçant une force entre 30 et 260 KN, sous l’effet de cette charge la chaussée subit un affaissement ou une déflexion mesurable grâce à 09 capteurs en surface, c’est ce qui est appelé le bassin de déflexion. Cette simulation peut être réalisée par le biais d ’une masse (entre 200 et 700 kg) tombant d’une hauteur donnée (entre 100 et 400 mm) en heurtant un système d’amortissement en caoutchouc (Figure IV.6).

Cette chute génère une impulsion semi-sinusoïdale pendant une durée de 25 à 30 msec. En plus des mesures des déflexions, températures, à l’air, à la surface de la chaussée et à l’intérieur de la couche bitumineuse sont mesurées et enregistrées dans une base de données pour être intégrées dans les calculs des paramètres de la structure étudiée (Zidane, 2018).

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Figure IV.6 : Principe de fonctionnement du HWD (Lahouadji et Habbel, 2018).

De plus, l’interprétation des essais HWD nécessite une connaissance de la nature des matériaux et de leur épaisseur, particulièrement pour déterminer leurs modules élastiques par rétro-calcul. Par conséquent, le sondage des matériaux de fondations et des sols sont des activités nécessaires pour l’analyse des essais.

Enfin, Irwin (cité par Rohde 1994) suggère une règle générale, appelée règle du 2/3 qui explique la distribution des contraintes et l’origine des déflexions mesurées à l’aide du défléctomètre à masse tombante. Cette loi est basée sur le fait que 95% des déflexions mesurées à la surface du revêtement proviennent de la compression des matériaux situés sous une ligne formant un angle de 34° avec la surface du revêtement (ligne d’influence), débutant au droit de la plaque de chargement. Ce concept est présenté à la figure suivante :

Figure IV.7 : Ligne d’influence procurant 95 % de la déflexion mesurée en surface

(Grenier, 2007).

Cette droite d’Irwin permet par ailleurs de déterminer de manière approximative quelle profondeur de couche est sollicitée selon la position du géophone considéré.

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