Reference
Adapting infrastructure
Adapting to the challenges posed by new forms of mobility involves increasing the lifespan of existing infrastructure by guaranteeing its strength and resilience. Examples of research that contributes to the durability of engineering structures and pavements, the optimisation of their use or their monitoring are given below.
Monitoring and detection methods using sensors are being developed and tested under real conditions (the use of fibre optics for underground structures). Adaptation also involves optimising road traffic, developing multimodal solutions and optimising heavy vehicles on the basis of performance criteria (more efficient and environmentally-friendly), as in the FALCON project. In the case of pavements, which account for a large share of the maintenance budget, research seeks to make them more robust and durable in situations where they are subjected to greater stresses.
Projet ANR SolDuGri – Solution Durable du renforcement des infrastructures par Grilles de fibres de verre
Le projet ANR SolDuGri visait à mieux comprendre le comportement mécanique des chaussées bitumineuses renforcées par grilles en fibre de verre depuis leur mise en œuvre jusqu’à leur fin de vie en passant par leur fonctionnement sous charge. Des études en laboratoire ont été complétées par une expérimentation en vraie grandeur sur le manège de fatigue et par des travaux de modélisation du comportement en fatigue des chaussées renforcées.
Usuellement, les grilles en fibre de verre constituent une solution de renforcement performante pour ralentir la remontée des fissures des chaussées bitumineuses et ainsi augmenter leur durée de vie. Actuellement, la profession tente d’utiliser cette solution en renfort des couches de la partie supérieure de la chaussée. Leur évaluation reste basée sur des règles empiriques. Ce projet, associant études en laboratoire, observations expérimentales et modélisation, a permis :
- D’évaluer les performances de différents composants (fils et résines) des grilles du projet 40x40mm;
- De caractériser par essais de laboratoire les performances mécaniques des grilles : traction, fluage, résistance lors de la mise en œuvre, fatigue et fissuration d’enrobés renforcés;
- De mieux comprendre, par des essais en laboratoire et en vraie grandeur, l’impact des conditions de mise en œuvre sur l’endommagement des grilles, l'impact des grilles sur le collage des couches d’enrobés et leur mode de fonctionnement dans la chaussée;
- D’estimer la durée de vie des chaussées renforcées par essais de fatigue et calculs via le logiciel Alizé;
- De vérifier la possibilité de recyclage intégral de ces matériaux.
- D’évaluer les impacts environnementaux de ces renforts par analyse de leur cycle de vie.
Projet CEDR FALCON
Le projet FALCON (Freight And Logistics in a Multimodal Context) avait pour objectifs d’identifier les facteurs qui influencent les choix modaux de transport de fret et de proposer des critères d’efficacité pour les poids lourds en termes de sécurité, manœuvrabilité, impact sur les infrastructures et réponses aux besoins logistiques. Quatre équipes de l’Ifsttar ont été impliquées : SPLOTT (laboratoire Systèmes Productifs, Logistique, Organisation des Transports, et Travail; département Aménagement, Mobilités, Environnement), EMGCU (laboratoire Expérimentation et modélisation pour le génie civil et urbain; département Matériaux et Structures), LAMES (Laboratoire Auscultation, Modélisation, Expérimentation des Infrastructures de transport; département Matériaux et Structures) et la direction scientifique.
Pour mettre au point des critères de performance des véhicules, une population de poids lourds représentative du trafic européen a été retenue. Parallèlement, un catalogue d’infrastructures usuelles en Europe (chaussées, ponts) a été élaboré, avec leurs caractéristiques géométriques et mécaniques. Le comportement et l’agressivité des diverses silhouettes de poids lourds ont été évalués sur ces infrastructures, permettant de proposer des critères de performance (PBS : Performance Based Standards). Ceux-ci visent à concevoir des poids lourds plus efficaces, respectueux de l’environnement (émissions et consommation) et du patrimoine d’infrastructures existant.
Ce projet a ouvert la voie à des politiques d’accès intelligent aux infrastructures pour l’Europe, SIAP (Smart Infrastructure Access Policies), déjà développées en Australie (IAP), et a montré les bénéfices associés.
Monitoring et dimensionnement d’intersections d’ouvrages souterrains
L'Ifsttar a instrumenté par fibres optiques quatre parois moulées constituant l'enceinte de protection de l'ouvrage OA13 de l'île de Monsieur, à Sèvres en bord de Seine. Cet ouvrage constitue un des puits d'accès des tunneliers pour la ligne 15 du Grand Paris. Comme chacune de ses parois mesure 60 m de haut, plus de 1 000 m de fibre ont été nécessaires pour réaliser l'instrumentation. Douze câbles à fibres optiques ont été fixés sur les cages d'armatures des parois moulées étudiées. Les déformations de la structure au cours des opérations de terrassement à l'intérieur de l'enceinte ont été mesurées par ces fibres pendant une durée de 10 mois.
Des méthodes de traitement de données robustes et originales ont été développées pour s'adapter aux contraintes de chantier, notamment les vibrations. Cette campagne expérimentale a montré qu'une instrumentation par fibre optique permettait de fournir un profil de déformation continu, reflétant l'avancement du chantier et évaluant la compression orthoradiale de la paroi.
