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LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE BIBLIOGRAPHIE - INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE Julien BONAL Olivier BOUJARD Julien BONAL Page 2/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE PLAN DE LA PRESENTATION L’énergie dépensée par un véhicule La définition de la résistance au roulement Dissipations – Coefficient de résistance au roulement Le lien entre la résistance au roulement et la consommation d’un véhicule L’influence des propriétés structurelles de la chaussée Rigidité – Comportement viscoélastique Les résultats au travers de la bibliographie Julien BONAL Page 3/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE L’ENERGIE DEPENSEE PAR UN VEHICULE Le moteur produit de l’énergie mécanique à partir d’un combustible qui est ensuite redistribuée aux roues pour permettre au véhicule d’avancer. Cette énergie mécanique est en partie dissipée par : • Les frottements internes mécaniques FV • La résistance aérodynamique FD : CX.V2 • La résistance au roulement FR : contact entre le véhicule et la chaussée • La gravité : pente, dévers, virage (tracé de la route) Julien BONAL Page 4/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE REPARTITION DE LA DISSIPATION D’ENERGIE EN FONCTION DE LA VITESSE Source : MICHELIN, 2003 A 100 km/h pour un véhicule léger, • La résistance aérodynamique : 60% de l’énergie dissipée, • Les frottements internes : 15% de l’énergie dissipée, • La résistance au roulement : 25% de l’énergie dissipée. Julien BONAL Page 5/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE DEFINITION DE LA RESISTANCE AU ROULEMENT • Les dissipations d’énergies Dissipation d’énergie due aux amortisseurs Mégatexture (50mm-50cm) et Uni (50cm-50m) Dissipation d’énergie due à la déformation du pneumatique Macrotexture (0,5mm-50mm) et Mégatexture Dissipation d’énergie au contact pneu/chaussée A l’échelle du patin de gomme dans la zone de contact Dissipation d’énergie due à la structure de la chaussée Déflexion, Cycle de chargement/déchargement viscoélastique • Les contributions de la chaussée Les propriétés de surface de la chaussée Les propriétés structurelles de la chaussée Julien BONAL Page 6/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE LE COEFFICIENT DE RESISTANCE AU ROULEMENT • Les efforts sur une roue libre en mouvement La résistance au roulement FR empêche l’avance de la roue libre entraînée par la force FT et chargée par le poids FZ. ω V FT • Coefficient CR Le coefficient CR est le rapport du poids sur la force résistante : C R = FR / F Z Julien BONAL Page 7/18 FZ N FR R LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 LIEN ENTRE LA RESISTANCE AU ROULEMENT ET LA CONSOMMATION D’UN VEHICULE Distribution relative des dissipations d’énergie dans un VL NRC, 1992 Facteur de consommation η Quand le coefficient de résistance au roulement diminue de 10%, la consommation du véhicule diminue de 2%. Dans la bibliographie, η = 0,2 (TRL, 2008) Julien BONAL Page 8/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE • La rigidité de la chaussée Le pneumatique se déforme sous l’effet du poids du véhicule. La surface de contact dépend du pneumatique, de la charge et de la chaussée. • Modèle simplifié pour le calcul d’aire de contact (Perriot, 2008) Flexion puis applatissement Un cylindre souple élastique se déforme sur un massif semi-infini également élastique. Julien BONAL Page 9/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE Schéma du modèle simple et équation du rayon de la surface de contact Julien BONAL Page 10/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE • Estimation de la variation de rayon de la surface de contact, (Perriot, 2008) Comparaison entre un sol rigide et un enrobé très souple E0 = 1000 MPa, v0 = 0,3, pour un pneumatique à comportement élastique EC = 5 à 10 MPa et vC = 0,5. Variation de rayon comprise entre 0,3 et 0,6 % Conclusion : faible influence de la flexibilité Julien BONAL Page 11/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE • La dissipation viscoélastique par déflexion Lors d’une passage d’une roue chargée, les enrobés bitumineux subissent un cycle de chargement/déchargement, ce qui induit une dissipation viscoélastique. Julien BONAL Page 12/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE RESULTATS CONCERNANT L’INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE Julien BONAL Page 13/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE Effect of Pavement Structure on Vehicle Fuel Consumption - Phase III Publié par le Conseil National de Recherches, Canada en Janvier 2006 Pour l’Association des Cimentiers du Canada et le Plan d’action sur le changement climatique 2000 et les ressources naturelles. Mesure de consommation d’un tracteur avec une remorque pour un poids total 49,4 tonnes Gains d’une route en béton par rapport à une route en bitume : A 60 km/h, 1,3% à 3,0% d’économie pour 4 saisons sur 5 A 100 km/h, 0,8% à 1,8% d’économie pour 4 saisons sur 5 Différences en été très faibles et difficiles à évaluer. Julien BONAL Page 14/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE Investigation of the effects of Pavement Stiffness on Fuel Consumption Publié par Transport Research Laboratory, Royaume-Uni, en Juillet 2007 Pour Highways Agency Mesure de la résistance au roulement en laboratoire à l’aide d’une roue libre chargée à 5t, tractée à 20 km/h (couches de roulement et de fondation identiques) Gain apporté par une chaussée en béton par rapport à une chaussée en bitume : CR diminue de 5,7% Soit une baisse de la consommation de 1,14 % Julien BONAL Page 15/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE SYNTHESE DES RESULTATS TROUVES • Kadiyali et al., réédité en 2000, en Inde Pour l’Association des Fabricants de Ciment Indiens Jusqu’à 14% de variation de la consommation d’un poids lourd • CRNC (phase III), publié en 2006, au Canada Pour l’Association des Cimentiers du Canada Jusqu’à 3,0% de variation de la consommation d’un poids lourd • TRL, publié en 2007, au Royaume-Uni Pour Highways Agency Jusqu’à 1,1% de variation de la consommation d’un poids lourd • NPC, publié 2002, aux Pays-Bas Simulation VEROAD Jusqu’à 1% de variation de la consommation en période estivale Julien BONAL Page 16/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE BILAN ET PERSPECTIVES Estimations très dispersées Méthodes variables et conditions d’essai difficiles à maîtriser. La structure a un effet sur la résistance au roulement, mais cela reste difficile à mesurer et à isoler des autres effets. Julien BONAL Page 17/18 LES PLÉNIÈRES 2009 DU LCPC Sciences et techniques du Génie Civil JOURNÉES TECHNIQUES ROUTES NANTES – 3 et 4 FEVRIER 2009 BIBLIOGRAPHIE – INFLUENCE DE LA STRUCTURE DE LA CHAUSSEE Merci de votre attention [email protected] Julien BONAL Page 18/18
