Conception d’un simulateur de charge pour chaussées

Objectif :
Le projet de maitrise vise la conception d’un simulateur de chargement pour chaussée.Le laboratoire sur les chaussées et matériaux bitumineux (LCMB) de l’ÉTS, est à mettre en œuvre un laboratoire d’essais accéléré à grande échelle pour chaussée. Dans cette perspective, la conception d’un simulateur de charge est requise.

Mise en contexte :
Les structures de chaussées sont soumises à des sollicitations cycliques générées par les conditions climatiques et les passages de poids lourds. Ces sollicitations provoquent de la dégradation progressive en service. Pour adapter les matériaux et mieux répondre aux besoins spécifiques, on a recours à des essais de laboratoire accélérés à grande échelle. Ces essais nécessitent la construction en laboratoire d’une structure de chaussée représentative, confinée dans une fosse en béton et respectant les caractéristiques réelles (épaisseur verticale ~2 m, longueur~10 m et largeur ~2-3 m). Durant les tests, la chaussée reproduite est soumise à des cycles thermiques et de charge; un simulateur de chargement applique des sollicitations mécaniques cycliques à la surface de la chaussée par des aller-retour d’une charge roulante. Cette charge est constituée d’un demi-essieu de camion avec roues jumelées (charge de 40 à 60 kN). Le mécanisme doit aussi permettre un déplacement latéral variable de la charge de ± 50 cm de part et d’autre de l’axe central. Le mécanisme doit enfin tolérer des températures variant de -20°C à 40°C.

Méthodologie :
L’étudiant devra :

  1. Faire la synthèse des différents simulateurs de charge en service actuellement à l’échelle internationale, afin de définir les paramètres de conception à cibler;
  2. Concevoir un système de chargement permettant la juxtaposition du mouvement de va-et-vient et du déplacement latéral, et définir l’ensemble des composantes requises;
  3. Réaliser une modélisation 3D des systèmes mécaniques proposés;
  4. Dresser une liste des composantes à acheter (fournisseurs, coûts, etc.);
  5. Définir les coûts de fabrication et d’assemblage du simulateur de charge;
  6. Établir les modes d’opération du simulateur pour réaliser les cas de chargements;
  7. Définir les étapes de maintenance.

Connaissances requises

Conception mécanique, logiciels de CAO, éléments finis.

Programme d'études visé

Maîtrise avec projet

Domaines de recherche

Infrastructures et milieux bâtis, Transports terrestres, Matériaux et fabrication

Financement

L’étudiant pourra bénéficier d’un financement sous forme de bourse suivant ses compétences et son rendement académique (maximum 2 sessions)

Autres informations

Date de début : Hiver 2020

Partenaires impliqués : Départements de génie mécanique et génie de la construction