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Thèse de doctorat sur l' "Étude de l’agressivité des pneumatiques sur les couches de roulement des structures routières" CDD

Contact

Cyrille Chazallon
24 Boulevard de la Victoire
67084 Strasbourg
1
France

cyrille.chazallon@insa-strasbourg.fr

Descriptions

Établissement :
INSA - Institut National des Sciences Appliquées
Laboratoire :
ICUBE - INSA - Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie
Rémunération mensuelle :
1.4k€ à 1.6k€ net / mois €
Date de début :
01/10/2020
Date de fin :
30/09/2023
Date limite pour postuler :
17/07/2020
Descriptif :

Contrat doctoral INSA Strasbourg dans le cadre de l'ANR BINARY : Towards a Better INtegration of the Aggressiveness of Road loads
experienced bY wearing course / Pour une meilleure prise en compte de l’agressivité
des chargements routiers sur les couches de roulement des chaussées

Sujet : Étude de l’agressivité des pneumatiques sur les couches de roulement des
structures routières.

Contexte :
Si les contraintes économiques imposent de nos jours de transporter plus de marchandises à des coûts moindres, les silhouettes de poids lourds n’ont pas toutes les mêmes effets sur les infrastructures pour un même tonnage transporté. L’accroissement des poids totaux et des flux de véhicules de transport de marchandises lié à la part croissante de la route dans ce domaine, conduisent de nos jours les gestionnaires à vérifier périodiquement que les infrastructures restent aptes à supporter le trafic dans des conditions de sécurité et de coût acceptables. Dans un contexte où les réseaux routiers vieillissent, et où les moyens consacrés à l’entretien de ces réseaux sont en diminution, il est important de mieux maîtriser et comprendre les mécanismes de dégradation des couches de roulement des chaussées afin
de pouvoir optimiser leur formulation et leur entretien. Actuellement, il existe des spécifications en matière d’adhérence, de texture, d’uni, mais aucune norme, ni aucune méthode de dimensionnement ne permet de définir les caractéristiques mécaniques, garantissant la durée de vie de cette couche qui
supporte directement les charges du trafic.


On cherche dans cette thèse à mieux comprendre les sollicitations auxquelles les couches de
roulement sont soumises sous trafic et à améliorer la prévision des durées de vie des couches de
roulement des chaussées, par l’étude et la modélisation du comportement sous charges roulantes des enrobés bitumineux à l’aide de la modélisation par une approche discrète. Deux points clés seront examinés : l’arrachement des granulats et le cumul des déformations, qui entraînent des défauts de surface et l’accélération de formation des vides et des ornières en surface.

Après une campagne d’essais rhéologiques, menés à l’IFSTTAR au laboratoire MIT, portant sur les liants et les bétons bitumineux qui permettront de caractériser tous les matériaux de l’étude, les résultats d’essais à échelle réduite sur les dispositifs Triboroute (T2R) et WTT (essai de roulement) serviront de base de comparaison des modèles numériques. L’ensemble des essais/modélisations permettra ensuite de réaliser la prédiction du comportement à l’échelle 1 d’essais de fatigue sur le dispositif de
l’IFSTTAR.

Simulation numérique d'essais de laboratoire et à échelle réelle :
L'objectif principal de ces travaux est d'interpréter des essais en laboratoire et à grande échelle à partir d’une analyse à l'échelle des particules du comportement des matériaux et des couches de roulement, au moyen d'une campagne de simulations numériques. Les données numériques fournies par ces simulations permettent d'identifier la résistance inter-granulat sous sollicitations en cisaillement et en traction dans les couches de roulement pour établir un critère d'endommagement pour le dimensionnement structurel de ces dernières.


Les simulations numériques seront effectuées en utilisant la méthode de la Dynamique de Contacts
(CD) avec des particules rigides. Cette méthode utilise une approche discrète pour la simulation de la dynamique granulaire non-régulière [1]. Pour les simulations numériques, le logiciel LMGC90 sera utilisé, capable de modéliser une collection de particules rigides ou déformables de formes diverses par différents algorithmes [2]. Pour modéliser le comportement d'un enrobé bitumineux, une loi de contact inter-particules viscoélastique sera mise en oeuvre. Le modèle de contact développé mélangera la formulation originale CD pour les particules rigides afin d'assurer le critère de noninterpénétration,
avec un modèle viscoélastique agissant sur des contacts distants. Pour la partie viscoélastique de la loi de contact, le modèle de Burgers a été choisi, capable de reproduire le comportement viscoélastique des matériaux bitumineux.

 

Ce sujet nécessite de bonnes compétences dans le domaine des méthodes numériques, de la
mécanique des milieux continus, des lois de comportement des matériaux de construction et de la modélisation des structures.

 

Références bibliographiques :
[1] Radjai, F., & Richefeu, V. (2009). Contact dynamics as a non-smooth discrete element method. Mechanics of Materials, 41(6), 715-728.
[2] F. Dubois and M. Jean, The non-smooth contact dynamic method: recent lmgc90 software
developments and application. In: Analysis and Simulation of Contact Problems. Springer, 2006. p. 375-378.
[3] Quezada, J. C., Sagnol, L., & Chazallon, C. (2017). Shear test on viscoelastic granular material using Contact Dynamics simulations. In EPJ Web of Conferences (Vol. 140, p. 08009). EDP Sciences.
[4] L. Sagnol, J.C. Quezada, C. Chazallon & M. Stöckner (2018) Effect of glass fibre grids on the
bonding strength between two asphalt layers and its Contact Dynamics method modelling, Road
Materials and Pavement Design, DOI: 10.1080/14680629.2018.1439764
[5] Quezada J.C. and Chazallon C. (2020). Complex modulus modeling of asphalt concrete mixes using the non-smooth contact dynamics method. Computers and Geotechnics, 117:103255.
[6] Bagnéris, M., Dubois, F., Jean, M., Martin, A., Taforel, P., & Visseq, V. (2013). High performance
hybrid FEM/DEM simulation tool for numerical analysis of historical structures. In Digital Heritage
International Congress (DigitalHeritage), 2013 (Vol. 1, pp. 537-544). IEEE.
[7] Taforel, P., Renouf, M., Dubois, F., & Voivret, C. (2015). Finite element-discrete element coupling
strategies for the modelling of ballast-soil interaction. International Journal of Railway Technology, 4(2), 73-95.


Direction : C. Chazallon (ICUBE GC-E)
Encadrement : J.C. Quezada (ICUBE GC-E)
Lieu : ICube GC-E, UMR 7357, CNRS, INSA Strasbourg. 24, Boulevard de la Victoire F-67084
STRASBOURG Cedex
Salaire : 1400€ à 1600€ net / mois
Contact :
Pr. Cyrille Chazallon
Equipe GC-E ICube UMR 7357 CNRS, INSA, Engees, Université Strasbourg
Email : cyrille.chazallon@insa-strasbourg.fr

Mot(s)-clé(s)

  • Comportement physique et mécanique
  • Infrastructures
  • Matériaux
  • Modélisation
  • Rhéologie