auteur : Amine Hamoudi :

Journée technique Adhérence ARRAS_07 Juin 2016 :

Réalisation et exploitation des mesures d’adhérence

2Dat e_Ti t r e de l a pr ésent at i on

Sommaire

introduction«  réglementation » notions d’adhérence matériels de mesures d’adhérence projet européen ROSANNE Wehner & Schulze (W&S) – prévoir l’évolution de l’adhérenceadhérence en milieu urbain

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Introduction

Réglementation Française et état de l’art

Les besoins

Savoir exprimer l’offre et la demande en Adhérence

Pouvoir mesurer l’adhérence d’une manière reproductible et répétable

Connaître les techniques routière permettant de respecter durablement l’adhérence

Instruction technique

Guide technique

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Drainage/ stockage /évacuation de l’’eausur la chaussée

Rompre le film d’eau résiduel afin d’obtenir un contact avec la chaussée quasi-sec

Notions de Microtexture et Macrotexture 

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Notion de Frottement

r

F

R

V

V = Vitesse véhicule= Vitesse de rotation de la roueF = Force d’adhérence longitudinaleR = Réaction verticale de la chaussée

Frottement : résistance au mouvement relatif entre deux corps en contact,

Source : Ifsttar

ω

6

MatérielsPanorama des matériels utilisés en France et à l’étranger

Les appareils de mesure de microtexture

1 - Pendule SRT2 - Variable Speed Friction Tester (VSFT)3 - ADHERA4 - SCRIM5 - GripTester (version tractée / poussée/ micro GripTester)6 - IMAG7 - Dynamic Friction Tester (DFT)8 - T2GO9 - Portable Friction Tester (PFT)10 - FSC 2000 Print / FSC 2011 / FSC 3

Famille 1

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Matériels

Mesures ponctuelles régies par la norme NF EN 13036-4

1 - Pendule SRT

Principe

Pendule oscillant muni d’un patin en caoutchouc.

Perte d’énergie suite au frottement du patin en caoutchouc sur la surface à mesurer.

Lecture directement sur cadran de la valeur du coefficient de frottement mesuré par le pendule (VEP)

Domaines d’emploi- Utilisation en milieu urbain - Suivi de revêtements particuliers - Évaluation et homologation des marquages routiers- Analyse de sections accidentogènes - Essais sur des échantillons de laboratoires

Source : CEREMA

8

Matériels

2 – Variable Speed Friction Tester (VSFT)

même principe que le pendule SRT

À la place du patin le VSFT comporte une roue bloquée munie d’un pneu lisse.

équipé d’un système de buse d’arrosage réglable

À deux exceptions :

Le VSFT était couvert par la norme américaine ASTM E 707-90,annulée en 2008 et non remplacée

(appareil développé par l’université d’État de Caroline du Nord, USA)

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Essai inter-laboratoire (annuel)

Matériels3 - ADHERA

Source : CEREMA

L’ADHERA réalise des mesures ponctuelles/ semi-continues du coefficient de frottement longitudinal (CFLA) sur chaussée routière mouillée avec une roue bloquée, équipée d’un pneu lisse AIPCR chargée à 250 daN.

Domaines Domaines d’emploi● expertise sur des sites à fort enjeu pour la sécurité

des usagers ;● évaluation et suivi des techniques pour le compte des

gestionnaires (revêtement spécifique / innovant) ; ● évaluation du niveau d’adhérence d’une chaussée

après traitement de surface (dépollution, grenaillage)  revêtements particuliers ;

● Suivi de l’évolution de l’adhérence d’un itinéraire.

● 3 vitesses constantes d’essai (40, 60 et 90km/h ou 120 km/h) ;

● Mesure de microtexture à faible vitesse, et macrotexture à vitesse élevée ;

● mesures roues bloquée sur chaussée mouillée ;● mesures ponctuelles / semi continues ;● mesures géo-localisées.

Limites Limites d’emploi - Limitation et gestion du trafic sur certaine sections en urbain (vitesses autorisées, carrefours) ;- mesures déconseillée à T < 5°C

r

F

R

V

ω

CFLA = F/R

Si ω = 0 CFL roue bloquée

1010

Grossier râpeux

Fin râpeux

Fin poli

ExploitationExploitation

Matériels

3 - ADHERACFLA - NF P 98 220-2, TS EN 15901-3, Méthode d’essai LPC n° 50 V2)

Source : CEREMA

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(Fabriquant : TRRL – WDM )

CFT = N/R

θ = angle d’envirage

N = force d’adhérence transversaleR = réaction verticale de la chaussée

θ

N

V

R

Matériels4 - SCRIM

Essai inter-laboratoire (bi-annuel)

Source : CEREMA

Le SCRIM réalise une mesure en continu sur chaussée mouillée avec une roue faisant un angle de 20° avec la direction de la vitesse, chargée à 200 daN et équipée d’un pneumatique d’essai lisse.

Domaines Domaines d’emploi

Limites Limites d’emploi

● vitesses constantes de mesures ( 60 km/h ou 80 km/h) ;

● Pas de mesure 10 ou 20m;● vitesse de glissement de la roue de 20,4

km/h à une vitesse d’essai de 60 km/h ;● mesures géo-localisées.

● suivi de réseaux ; • analyse de sections accidentogènes ; • évaluation de revêtements particuliers .

- mesure à vitesse stabilisée ;- grand gabarit (PL 19T).

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ExploitationExploitation

Matériels

4 - SCRIM

Source : CEREMA

CFT: NF P 98 220-4 et TS EN 15901-6, Méthode d’essai LPC n° 50 V2 »

Source : CEREMA

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Matériels

5 - GripTester (version tractée / poussée/ micro GripTester)

CFLG : NF P 98 220-2 et TS EN 15901-7, Méthode d’essai LPC n° 50 V2 »

Le Griptester réalise une mesure en continu sur chaussée mouillée avec une petite roue glissée à un taux de 14 %, équipée d’un pneu lisse ASTM et chargée à environ 25 daN.

CFLG : Coefficient de Frottement Longitudinal Griptester, à différentes vitesses d'essai (coefficient sans dimension compris généralement entre 0 et 1.2 )

Expression des résultats

Domaines d’emploi Domaines d’emploi - Mesures en milieu urbain - Mesures sur routes de faibles gabarits ou sinueuses pour des sections de longueur modérée (quelques kilomètres) - Analyse de sections accidentogènes - Évaluation des marquages routiers

version tractée

version poussée

Micro GripTester

Source : CEREMA

Source : VECTRA

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Matériels

6 - IMAGCet appareil mesure en continu sur piste d’aéroport mouillée avec une roue glissée avec un taux nominal de glissement de 15 %, équipée d’un pneu lisse AIPCR et chargée à 185 daN. Le taux de glissement peut être choisi entre 5 et 99%.

CFLI : NF P 98 220-2, Méthode d’essai LPC n° 50 V2, Annexe 14 OACI, Arrêté TAC du 10 juillet 2006

● CFLI : Coefficient de Frottement Longitudinal IMAG à différentes vitesses d’essai (coefficient sans dimension compris généralement entre 0 et 1);

Expression des résultats

● Graphique des CFLI en fonction de la distance parcourue pour chaque vitesse d’essai retenue

Domaines Domaines d’emploi

- suivi des pistes au niveau fonctionnel : suivi périodique (gestionnaire) ; - suivi des pistes au niveau opérationnel : suivi journalier à la demande (opérationnel) Source : ADP

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Matériels

7 - Dynamic Friction Tester (DFT)

Source : CEREMA

Mesure ponctuelle de la courbe de freinage de 3 patins en caoutchouc (120°) sur une chaussée mouillée

Permet de fournir un CFL à différentes vitesses

→ décroissance de la vitesse de 80 à 0 km/h→ épaisseur du film d’eau contrôlé

Essai normalisé : norme ASTM E 1911

● Bonne corrélation avec pendule SRT, CFLA40 GripTester

● Appareil peu utilisé en France / largement diffusé aux États-Unis, Asie et Océanie

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Matériels

8 – T2GO2 roues en ligne dont 1 à glissement limité (20%) permettant la mesure

Source : Ifsttar

Mesure en continu du Coefficient de Frottement Longitudinal

Ordinateur et écran sur l’appareil, guidon pour être poussé par un opérateur

Mesures conformes à la norme européenne EN 1436

9 - Portable Friction Tester (PFT)Mesure en continu du Coefficient de Frottement Longitudinal

3 roues dont 1 roue de mesure :→ équipée d’un réducteur de vitesse réglable pour permettre un glissement limité de la roue→ recouverte d’une bande d’élastomère identique à celle d’une semelle de chaussure de sécurité

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Matériels

10 - FSC 2000 Print / FSC 2011 / FSC 3

Appareils autotractés qui tirent 1 ou 3 patins de mesure sur la surface à mesurer avec une charge d’appui

Patins interchangeables suivant le revêtement, 4 roues dont 2 motrices, vitesse 20 cm/s

Mesure en continu de la force de frottement sur jauge de contrainte

Disponible dans le commerce

Série FSC => 3 modèles :→ FSC 2000 Print : 1 patin, le plus ancien, en fin de commercialisation→ FSC 2011 : légère évolution du FSC 2000 (écran, USB...)→ FSC 3 : conforme à la norme DIN 51131 + passage de 1 à 3 patinspour simuler de manière plus réaliste les pas d’une personne.

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Matériels

Les appareils et méthode de mesure de macrotexture

1 - Méthode volumétrique de mesure de la macrotexture (PMT)2 - Rugolaser3 - HAWKEYE4 - TM2 (ou PROTEX)5 - Circular Texture Meter (CTMeter)6 - ElaTextur7 - TexRoad3D8 - Robotex 3D

Famille 2

Panorama des matériels utilisé en France et à l’étranger

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Matériels

1 - Méthode volumétrique : PMT

PMT = Profondeur Moyenne de Texture (Norme NF EN 13036-1, méthode d’essai LPC N° 50 V2)

● stationnaire● ponctuelle ● manuelle

- réception de couches de roulement ; - évaluation de planches particulières ou couches de roulement provisoires ; - calage de mesures profilométriques sur un revêtement ;

Domaines d’emploi

Limites

- une PMT ≤ 0,25 mm n’a pas de signification ; - les mesures sont faussées sur des enrobés venant d’être appliqués et encore chauds (problème de collage) ; - elles nécessitent une surface de chaussée sèche et propre ; - elles ne sont pas significatives sur enrobés drainants.

Source CEREMA

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2 - Rugolaser

Matériels

Source Cerema

Rugolaser version 2 : application de la nouvelle norme européenne NF EN ISO 13473-1

● Mesure profilométrique en continu sans contact par laser (16 000 Hz)

● Méthode indirecte : calcul de la Profondeur Moyenne de Profil (PMP)

● Les valeurs sont fournies en continu au pas de 10 m ou 20 m.

Principe de la mesure

Domaines d’emploi - réception de couches de roulement ; - évaluation de planches particulières ; - suivi de réseaux ; - analyse de sections accidentogènes ;

Limites d’emploi

- mesures entre 30 et 100 km/h ; - mesures faussées sur enrobés neufs (moins de 10 jours) et sur chaussées humides ou mouillées ; - mesures non significatives sur drainantes.

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3 - HAWKEYE

Matériels

HAWKEYE: en cours de qualification

● Mesure profilométrique en continu sans contact par 3 lasers (32 kHz) ;

● Indicateur : Profondeur Moyenne de Profil (PMP) ;● Les valeurs sont fournies en continu au pas de 1 m, 5m,

10m, 20m ;

Domaines d’emploi

- réception de couches de roulement ; - évaluation de planches particulières ; - suivi de réseaux sur les trois traces ; - analyse de sections accidentogènes ;

Limites d’emploi

- mesures entre 30 et 110 km/h ; - précaution d’utilisation sur enrobés neufs et sur chaussées mouillées.

● Mesures géo-référencées.

(fabriquant : ARRB - Australie)

Source Cerema

En accord avec les normes NF EN ISO 13473 et ASTM E1845

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Matériels

4 - Circular Texture Meter (CTMeter)

Source Ifsttar

● Basé sur la profilométrie laser

● Mesure ponctuelle et statique de la PMP selon les normes :

→ ASTM E 2157-9→ NF EN ISO 13473-1

(appareil japonais)

Mesure d’un profil circulaire de la chaussée par capteur lasermonté sur un bras rotatif :→ profil divisé en 8 segments→ pour chaque segment : une valeur de PMP→ PMP globale : moyenne des segments

Principe

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Matériels

5 - TM2 (ou PROTEX)

Source cerema

● Mesure de la PMP en continu par laser (400 Hz)

● Méthode et résultat identique au Rugolaser

● Résolution de la mesure de profondeur du profil : < 0,05mm

● Mode données brutes (valeurs unitaires) ou valeurs moyennes (pas : 10 ou 50m)

(Fabriqué par la société WDM en Angleterre)

● Adapté au milieu urbain : vitesse de marche de l’opérateur

Norme associée : NF EN ISO 13473-1

● Profilomètre laser portable

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Matériels

6 - ElaTextur

Source Colas

(appareil allemand)

● Basé sur la profilométrie laser

● Mesure ponctuelle et statique de la PMP selon les normes :

→ ASTM E 1845-09→ NF EN ISO 13473-1

Même principe que CTM :→ profil circulaire divisé en segments avec valeur individuelle de la PMP→ PMP globale = moyenne des PMP individuelles

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Matériels

7 - TexRoad3D

● Basé sur la technologie Stéréophotographie (cartographie 3D)

● 3 photos permettent de restituer une cartographie des hauteurs de la texture

● Mesure fixe et ponctuelle de la PMP (norme NF EN ISO 13473-1)

● Corrélation possible avec mesures de PMT● Résolution : 0,03 mm

Source IFSTTAR

(appareil français)

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Matériels

8 - Robotex 3D

Mesure par cartographie 3D→ technologie laser

Mesure en dynamique et en continuPMP (norme NF EN ISO 13473-1)

Peu d’études / retours d’expérience...

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Projet EU ROSANNE 2013 -2016

Objectif : harmoniser les méthodes de mesure

« Roling resistance, Skid resistance and Noise emission measurement standards for road surface »

2 Groupes : Longitudinal, transversal

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Projet ROSANNE 2013 -2016

CF

AppareilAppareil EnvironnementEnvironnement

VitesseTaux de glissementHauteur d’eauPneu (gomme, rainure, etc)

Texture du revêtement de chausséeTempératureEtc.

Échelle commune

Comparer (machines) Échanger (données)

Spécifier (seuils)

Paramètres d’influence :

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Projet ROSANNE 2013 -2016

Démarche :

Identifier les points critiques de l’harmonisation

Essais comparatif sur les pistes de l’ifsttar de Nantes

Analyse des résultats et développement d’un indicateur commun

Vérification de la stabilité de l’indicateur sur une plus grande population d’appareils

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Projet ROSANNE 2013 -2016

Déroulement des essais :

Famille d’appareils

● 2 compagnes d’essais (2014 et 2015)

- Vérification et calibration avant les essais- Essais sur pistes- Essais sur route

Correction complète (appareils/vitesse)

a, b, c : coefficient dépendant des familles d’appareils.PMP : macrotexture (mm)V = vitesse de mesureV0 = vitesse de référence

Les résultats d’analyse sont attendus pour cette année

Site ROSANNE: http://rosanne-project.eu/Séminaire de clôture en Belgique « CRR » le 11octobre 2016

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Machine Wehner et Schulze (W&S)Présentation de la machine :La machine Wehner et Schulze est un appareil allemand, permettant de reproduire en laboratoire l’usure – par polissage – générée par le trafic d’un échantillon constitué d’enrobé ou de granulats et de suivre l’évolution de son coefficient de frottement.

Source CEREMA

Principe :

● Le polissage est assuré par trois cônes en acier recouvert de caoutchouc disposés à 120 °C sur un disque rotatif

● Un mélange constitué d’eau et d’abrasif (sable très fin) est projeté entre l’échantillon et la gomme, de façon à accélérer l’usure

Polissage

Mesure de frottement● trois petits patins de gomme (surface d’environ 5

cm2) disposés à 120 °C sur un disque rotatif ● le disque (lancé à 100km/h) est descendu jusqu’au

contact avec la surface de l’éprouvette ● la rotation du disque est stoppée par le frottement entre les patins

de gomme et la surface de l’éprouvette : une courbe de freinage est enregistrée

Source Ifsttar

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W&SLes échantillons sont des disques circulaires de 22,5 cm de diamètre. Les échantillons d’enrobé sont prélevés par carottage dans la chaussée ou dans des plaques fabriquées en laboratoire. Les essais sur enrobé sont réalisés suivant la norme NF EN 12697-49 (2012).

Source CEREMA

Exemple de courbe de frottement

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W&S Quelques résultats des corrélations

Source IFSTTAR – CEREMA RGRA 907/908 dec 2012

Grip-Tester et Wehner et Schulze

DFT et Wehner et Schulze

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W&S

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● apporter des éléments utiles aux réflexions conduitesrelatives à l’opportunité et à la faisabilité de définir ourecommander des seuils « glissance » à respecter pour lescheminements piétons,● valider différents appareils de mesures au regard desmesures réalisées soit en ponctuel, soit en continu,● étudier la possibilité de définir des lois de corrélationspossibles entre les mesures effectuées par les différentsappareils.

Travaux du GT « Adhérence » - Accessibilité de la voirie et des espaces publics

Décret n° 2006-1658 du 21 décembre 2006 relatif aux prescriptions techniques pourl’accessibilité de la voirie et des espaces publics

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FIN

Merci pour votre attention