Outil 2D d'analyse mécanique et paramétrique des chaussées fissurées - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2015

Outil 2D d'analyse mécanique et paramétrique des chaussées fissurées

Résumé

This paper presents a fast engineering tool for the analysis of the mechanical fields in cracked pavements. The pavement system is reduced to three elastic and homogeneous layers resting on a soil. The soil is modeled by means of one layer, named shear layer, added to Winkler's springs in order to ensure the transfer of shear stresses between the pavement and springs. The whole four-layer system (3 pavement layers added to the shear layer) is modeled using a simplified model (M4-5n) developed for the analysis of the delamination in composite materials. For 2D plane strain case, the obtained system of twelve 2nd differential equations, written analytically, is solved by the finite difference method (Newmark). In the case of a pavement containing a vertical crack through one layer only, the half-analytical solutions are obtained in less than one second. This tool thus allows parametrical studies such as the distribution of mechanical field (especially interface stresses) based on the load position more or less distant from the vertical crack. This new modeling shows its effectiveness compared to the use of a conventional finite element code.
Ce papier présente un outil de calcul rapide et utile à l'ingénieur pour l'analyse des champs mécaniques dans les structures multicouches de chaussée fissurées. La chaussée est choisie équivalente à trois couches élastiques et homogènes reposant sur un sol. Le sol est modélisé au moyen d'une couche dite de cisaillement ajoutée à un massif de ressorts élastiques (Massif de Winkler) afin d'assurer le transfert des contraintes de cisaillement entre la chaussée et les ressorts. Le quadri-couche total (3 couches de chaussée plus 1 couche de cisaillement) est modélisé à l'aide d'un modèle simplifié (M4-5n) développé pour l'analyse du délaminage des matériaux composites. Le système de douze équations différentielles d'ordre 2 résultant, écrit complètement analytiquement, est résolu par différences finies (Newmark) dans le cas 2D des déformations planes. Sur une chaussée contenant une fissure verticale le long d'une de ses couches, les solutions semi-analytiques sont obtenues en moins d'une seconde. Cet outil autorise ainsi des études paramétriques telles que la distribution des champs mécaniques (en particulier les contraintes d'interface) en fonction de la position de la charge plus ou moins distante de la fissure verticale. Cette nouvelle modélisation montre son efficacité par rapport à l'emploi d'un code aux éléments finis classique.
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Dates et versions

hal-01357833 , version 1 (30-08-2016)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01357833 , version 1

Citer

Hanan Nasser, Armelle Chabot. Outil 2D d'analyse mécanique et paramétrique des chaussées fissurées. 22ème congrès français de Mécanique (CFM 2015), Aug 2015, LYON, France. 10p. ⟨hal-01357833⟩
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