4.2.1 D´egradation des composants ´elastom`eres
Semelle sous rail
La semelle sous rail est le premier ´etage ´elastique du syst`eme de support sous rail. C’est une simple plaque ´elastom`ere de forme rectangulaire d’une ´epaisseur d’environ 6mm. A l’origine, la semelle sous rail est fabriqu´ee en mat´eriau micro-cellulaire EVA comme la semelle sous blochet. Depuis une dizaine d’ann´ees, sa conception a ´et´e modifi´ee et cette nouvelle conception rentre toujours dans le cadre de la maintenance p´eriodique de la voie.
Figure 4.2 – D´egradation de la semelle sous rail : vue de dessous (`a gauche) et vue de dessus (`a droite)
La figure4.2montre la d´egradation de la semelle due `a l’usure. Dans cette figure, on voit que les deux surfaces pr´esentent des endommagements diff´erents. Sur la surface du dessus en contact avec le rail (photo `a droite) apparaissent des couches fines d´etach´ees qui viennent du glissement entre le rail et la semelle. D’autre part, la surface en contact avec le blochet (photo `a gauche) pr´esente des gonflements qui traduisent une d´eformation plastique de la semelle.
Pour remplacer cette semelle, on proc`ede au levage du rail de fa¸con `a l’enlever puis `a la remplacer par une semelle neuve. La proc´edure est manuelle mais assez simple et elle ne fait pas l’objet de notre ´etude. Cependant, on peut utiliser l’´etude param´etrique (pr´esent´ee dans le chapitre 3) pour d´eterminer les param`etres optimaux qui permettent de d´efinir les param`etres m´ecaniques de semelle optimaux pour une voie dans un ´etat donn´e.
4.2. D´egradation d’un syst`eme LVT 93
Chausson en caoutchouc
Bien que le chausson soit encastr´e dans le b´eton entre la dalle et le blochet, ce composant est peu endommag´e. Le retour des campagnes de surveillance montre que ce composant n’est d´egrad´e que dans certains intervalles de la voie o`u les endommagements apparaissent sur les parois le long du chausson (voir la figure4.3). Ces chaussons pr´esentent des zones abim´ees
Figure 4.3 – Chausson d´egrad´e (en haut) avec vue int´erieure (`a gauche) et vue ext´erieure (`a droite)
avec de petits trous situ´es sur la partie basse des parois (amont ou aval) du chausson. Ce ph´enom`ene est la cons´equence des impacts subis par la partie basse du blochet. La cause de cet impact est la rotation du blochet dans l’axe suivant la longueur du blochet. Cette rotation est la cons´equence de diff´erents ph´enom`enes :
— Le d´efaut de l’installation du syst`eme qui g´en`ere des rotations du blochet lors de la circulation des trains ( l’inclinaison du blochet, du rail...)
— La pr´esence de forces horizontales dans la zone (freinage, acc´el´eration...)
La cons´equence de ce type d’endommagement est que le chausson ne prot`ege plus le blochet contre les impacts avec la dalle. Par cons´equent, ces impacts produisent des forces horizontales sur le blochet et la dalle. Ces forces peuvent endommager des blochets ou la dalle. Mˆeme si ce type d’endommagement est important, il n’y a pas de m´ethode pour les d´etecter sans retirer le syst`eme support de la dalle ce qui repr´esente une op´eration lourde. D’autre part, il faut aussi proc´eder au remplacement du blochet car celui-ci sera aussi endommag´e. Aujourd’hui, on le remplace donc seulement dans le cas o`u l’on veut changer le blochet.
Semelle micro-cellulaire
Comme la raideur de la semelle sous blochet est la plus faible de toutes les raideurs des composants, ce composant joue un rˆole important sur la r´eponse dynamique de la voie. La figure4.4 montre une partie de la surface de trois semelles diff´erentes (une neuve et deux us´ees). On voit qu’il n’y a pas d’endommagement clair, mais qu’il existe des modification de la texture sur les surfaces et que l’´epaisseur de la semelle n’est plus la mˆeme. Par cons´equent,
ces changements peuvent causer un changement de la raideur et de l’amortissement de la semelle qui va modifier la r´eponse de la voie. Il faudra caract´eriser ces semelles pour identifier ces modifications.
Figure 4.4 – D´egradation de la semelle micro-cellulaire en surface (`a gauche) et en ´epaisseur (`a droite)
Le remplacement de la semelle micro-cellulaire s’effectue lors du remplacement du blochet et du chausson.
4.2.2 D´egradation du blochet
Le blochet est le composant le plus important dans le syst`eme LVT. Lorsqu’il est endommag´e, le syst`eme ne supporte plus le rail. Par cons´equent, la dur´ee de vie du blochet repr´esente aussi la dur´ee de vie du syst`eme, malgr´e la d´egradation des autres composants ´elastiques. L’´etude de la d´egradation d’un blochet est aussi l’objectif principal de la deuxi`eme partie du m´emoire.
Nous avons retenu deux types d’endommagement principaux pour le blochet (voir figure
4.5)
— La fissuration verticale qui agit soit au niveau de la face inf´erieure du blochet, soit au milieu de la surface de contact avec la semelle sous le rail (que l’on appelle aussi la table du blochet), dans le plan perpendiculaire `a l’axe longitudinale du blochet. Les fissures peuvent aussi apparaitre sur les deux cˆot´es lat´eraux du blochet. Ces fissures peuvent se propager dans ce plan jusqu’`a la rupture totale du blochet en deux morceaux.
— La fissuration horizontale avec la rupture d’une partie inf´erieure du blochet. Les fissures apparaissent souvent au niveau des renforts d’acier et se propagent dans le plan horizontal. Lorsqu’on enl`eve un blochet pr´esentant ce type de rupture de la voie, la partie inf´erieure peut ˆetre d´esolidaris´ee du reste du blochet et rester avec le chausson dans la dalle. Ce type d’endommagement s’observe uniquement dans certaines zones de la voie.
Pour chaque type d’endommagement, la taille des fissures est tr`es variable. La fissuration peut ˆetre `a l’´etat d’initiation ou avoir propag´e suivant l’´epaisseur ou la longueur totale du blochet jusqu’`a la rupture totale du blochet. Par cons´equent, il y a trois probl`emes majeurs `
a r´esoudre :
— Pourquoi les blochets sont-ils endommag´es ? Quels sont les m´ecanismes d’endomma- gement et quels en sont leur cause ?