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Modélisation du comportement mécanique des interfaces de couches de chaussées sous sollicitations monotones
Les chaussĂ©es sont des structures multicouches composites soumises Ă des sollicitations combinĂ©es de mĂ©caniques et climatiques. Les mĂ©thodes de dimensionnement conventionnelles considĂšrent l'interface entre deux couches soit parfaitement collĂ©e, soit parfaitement glissante, en fonction de la nature des couches en prĂ©sence [1]. Depuis dĂ©jĂ plusieurs annĂ©es, des dĂ©gradations sĂ©vĂšres sont observĂ©s au niveau des couches de surface, et peuvent ĂȘtre directement corrĂ©lĂ©es Ă des dĂ©collements par arrachement ou par glissement entre couches, ceci malgrĂ© la mise en ?uvre d'une couche d'accrochage ou de systĂšmes de renforcements par gĂ©ogrilles. Ces pathologies sont frĂ©quemment rencontrĂ©es sur des sections de chaussĂ©es fortement sollicitĂ©es en cisaillement (zones de freinage-accĂ©lĂ©ration, giratoire, rampes, etc.), dans le cas de structures particuliĂšres telles que les quais de dĂ©chargement, les taxiways des aĂ©roports, les sols industriels, ou encore dans le cas des chaussĂ©es comportant une couche de roulement de faible Ă©paisseur. Les ruptures constatĂ©es peuvent se produire en sollicitations monotones sĂ©vĂšres, Ă trĂšs faible nombre de cycles ou encore en fatigue [2], [3] et [4]. Toutes ces donnĂ©es montrent que la comprĂ©hension et la modĂ©lisation du comportement mĂ©canique de l'interface est un paramĂštre clĂ© pour le dimensionnement des structures de chaussĂ©es
Interfaces de chaussées : de la caractérisation du comportement mécanique de l'interface à sa modélisation
Dans les structures de chaussĂ©es, les problĂšmes de collage de la couche de surface (de plus en plus mince) sont reconnus comme rĂ©currents. En effet, la durabilitĂ© du collage des interfaces peut, dans le cas des couches minces ou de zones de freinage/accĂ©lĂ©ration/virage ; devenir prĂ©pondĂ©rante en terme de durabilitĂ© globale de la structure. La fatigue des interfaces nâest, actuellement, pas prise en compte dans la mĂ©thode française de dimensionnement, les couches bitumineuses Ă©tant toujours supposĂ©es parfaitement collĂ©es. Lâobjectif de lâĂ©tude est dâidentifier, via des essais de traction directe et de cisaillement pur, les caractĂ©ristiques mĂ©caniques de diffĂ©rents complexes dâinterface. Les mĂ©thodes dâanalyses dâimages permettent dâidentifier champs globaux et champs locaux. Les modĂšles de joint cohĂ©sif, frottant sont confrontĂ©s aux donnĂ©es expĂ©rimentales
Damage interface and debonding modeling in multilayered asphalt pavements
Si, pour les matĂ©riaux composites Ă©laborĂ©s, de nombreuses Ă©tudes expĂ©rimentales ainsi que des modĂšles locaux de comportement ont Ă©tĂ© dĂ©veloppĂ©s, la maĂźtrise du comportement des interfaces entre couches de surface ou dâassise de chaussĂ©es est actuellement un rĂ©el verrou scientifique. La mĂ©thode de dimensionnement française actuelle ne prend en compte, aux interfaces, que des conditions conventionnelles de collage ou de glissement parfait. Afin dâapprĂ©hender le comportement local de lâinterphase\interface, les outils de la photomĂ©canique apparaissent incontournables. La prĂ©sente thĂšse propose une modĂ©lisation de lâinterface rugueuse et endommageable par un modĂšle de zone cohĂ©sive en mode mixte. Ce manuscrit de thĂšse comporte trois chapitres. Dâabord, le chapitre I prĂ©sente un Ă©tat de lâart sur les interfaces dans les matĂ©riaux et les structures et en particulier dans les couches de chaussĂ©es. Ensuite dans le chapitre II, une identification expĂ©rimentale des paramĂštres mĂ©caniques et gĂ©omĂ©triques du modĂšle dâinterface est proposĂ©e Ă travers des essais de traction et de cisaillement et des mesures de la texture (PMT et projections de franges). Les rĂ©sultats obtenus (adhĂ©sion, rugositĂ©,âŠ) seront les paramĂštres dâentrĂ©e dâun modĂšle dâendommagement dâinterface. Enfin, le chapitre III aborde la modĂ©lisation des interfaces entre couches de chaussĂ©es sous lâangle des modĂšles de zones cohĂ©sives avec la prise en compte de la rugositĂ© gĂ©omĂ©trique. A lâissu de cette Ă©tude, une loi est proposĂ©e permettant de prendre en compte lâeffet de la rugositĂ© Ă une Ă©chelle locale dans une interface lisse Ă©quivalente Ă lâĂ©chelle globale.Interface between bituminous layers is an important parameter for the pavement computational design.New pathologies in pavement structure require today rational methods taking into account theinterfaces behavior. Due to these concerns, the current study is based on a damage cohesive zonemodel (CZM) in mixed mode of the rough interfaces. The model was initially proposed by Allix-LadevĂšze. This thesis presents a comprehensive interface modeling including delay effect, based ondamage energy release rate. The process of the present study is presented in three chapters. The firstchapter present the stat of art of interfaces. The second devoted to identify the parameters of theinterface model and material properties through advanced optical method as Digital Image Correlation(DIC) and (H-DIC). In the third chapter, a study of the influence of the elastic normal and tangentialstiffness and coupling parameters in the mixed mode on the debonding interfacial energy is presented.An analytical model provides relations between the interfaces stiffness, the coupling parameter of theCZM and the interfacial roughness. Then, a parametric numerical analysis is conducted to study theroughness effect on the interface constitutive law. Results show clearly the roughness influence in thiskind of structures. The damage behaviours predicted by the proposed model for pure mode I, puremode II and for mixed mode with taking into account of roughness are found in good agreement withexperimental results
Mécanismes et modélisations de dégradation et décollement des interfaces de couches de chaussées
Interface between bituminous layers is an important parameter for the pavement computational design.New pathologies in pavement structure require today rational methods taking into account theinterfaces behavior. Due to these concerns, the current study is based on a damage cohesive zonemodel (CZM) in mixed mode of the rough interfaces. The model was initially proposed by Allix-LadevĂšze. This thesis presents a comprehensive interface modeling including delay effect, based ondamage energy release rate. The process of the present study is presented in three chapters. The firstchapter present the stat of art of interfaces. The second devoted to identify the parameters of theinterface model and material properties through advanced optical method as Digital Image Correlation(DIC) and (H-DIC). In the third chapter, a study of the influence of the elastic normal and tangentialstiffness and coupling parameters in the mixed mode on the debonding interfacial energy is presented.An analytical model provides relations between the interfaces stiffness, the coupling parameter of theCZM and the interfacial roughness. Then, a parametric numerical analysis is conducted to study theroughness effect on the interface constitutive law. Results show clearly the roughness influence in thiskind of structures. The damage behaviours predicted by the proposed model for pure mode I, puremode II and for mixed mode with taking into account of roughness are found in good agreement withexperimental results.Si, pour les matĂ©riaux composites Ă©laborĂ©s, de nombreuses Ă©tudes expĂ©rimentales ainsi que des modĂšles locaux de comportement ont Ă©tĂ© dĂ©veloppĂ©s, la maĂźtrise du comportement des interfaces entre couches de surface ou dâassise de chaussĂ©es est actuellement un rĂ©el verrou scientifique. La mĂ©thode de dimensionnement française actuelle ne prend en compte, aux interfaces, que des conditions conventionnelles de collage ou de glissement parfait. Afin dâapprĂ©hender le comportement local de lâinterphase\interface, les outils de la photomĂ©canique apparaissent incontournables. La prĂ©sente thĂšse propose une modĂ©lisation de lâinterface rugueuse et endommageable par un modĂšle de zone cohĂ©sive en mode mixte. Ce manuscrit de thĂšse comporte trois chapitres. Dâabord, le chapitre I prĂ©sente un Ă©tat de lâart sur les interfaces dans les matĂ©riaux et les structures et en particulier dans les couches de chaussĂ©es. Ensuite dans le chapitre II, une identification expĂ©rimentale des paramĂštres mĂ©caniques et gĂ©omĂ©triques du modĂšle dâinterface est proposĂ©e Ă travers des essais de traction et de cisaillement et des mesures de la texture (PMT et projections de franges). Les rĂ©sultats obtenus (adhĂ©sion, rugositĂ©,âŠ) seront les paramĂštres dâentrĂ©e dâun modĂšle dâendommagement dâinterface. Enfin, le chapitre III aborde la modĂ©lisation des interfaces entre couches de chaussĂ©es sous lâangle des modĂšles de zones cohĂ©sives avec la prise en compte de la rugositĂ© gĂ©omĂ©trique. A lâissu de cette Ă©tude, une loi est proposĂ©e permettant de prendre en compte lâeffet de la rugositĂ© Ă une Ă©chelle locale dans une interface lisse Ă©quivalente Ă lâĂ©chelle globale
Roughness modeling in the pavement layers interfaces
International audienceThe interfaces between the bituminous pavement layers represent a very important parameter for the computational and design of these structures. However, the bonding quality depends on binder properties, adhesion state and surface cleanliness [1]. Some research [2] [3] shows the influence of the surface roughness between the different layers on the mechanical behavior of the interfaces in these structures. In fact, roughness and adhesion state is related to the specific surface and the contact surface at the interface between layers