Developing a tool to estimate the traffic loading frequency equivalent to be inserted into the flexible pavement design method

Sarhadi, Mohammadmehdi (2023). Developing a tool to estimate the traffic loading frequency equivalent to be inserted into the flexible pavement design method. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In the design of flexible pavements subjected to dynamic vehicular loading, it is crucial to accurately model the behaviour of asphalt layers. To achieve this, it is necessary to transfer the traffic loading from the time domain, in which the loading applies on top of the surface through time, to the frequency domain, which is used to simulate the bituminous material behaviour in the laboratory. In this context, an iterative/conversion tool is developed to estimate the equivalent angular frequency for traffic loading. The tool is built by analyzing the instantaneous deformation recorded by strain gauges installed at the bottom of the asphalt layer of the ULAVAL paved system. The analysis begins by calculating the stiffness of the asphalt layer in each testing temperature based on the 2S2P1D model. Then, the effective loading signals are extracted through the estimation of effective loading time using the Odemark method. The isolated signals are then transformed into the frequency domain by Fourier analysis in Microsoft Excel to obtain the equivalent frequency for each temperature as the peak frequency in the converted signals.

To validate the results, the calculated equivalent frequencies are inputted into the 2S2P1D calculation as the initial loading frequency and the process is repeated until there are no differences between the initial loading frequency and the equivalent frequency in the result. By obtaining the equivalent frequency for the traffic loading parameter, the behaviour of the asphalt layers can be modelled more accurately, leading to a more precise design of flexible pavements under dynamic vehicular loading. The proposed methodology in this study allows for the estimation of equivalent frequency for various pavement conditions and loading speeds. It provides a reliable and efficient tool for engineers to estimate the effective loading time and equivalent frequency of traffic loading, which are crucial parameters for designing flexible pavements with improved accuracy.

Titre traduit

Développement d’un outil pour estimer la fréquence équivalente de chargement de trafic à insérer dans la méthode de conception des chaussées flexibles

Résumé traduit

Dans la conception des chaussées flexibles soumises à une charge dynamique de véhicules, il est essentiel de modéliser avec précision le comportement des couches d’asphalte. Pour y parvenir, il est nécessaire de transférer la charge de trafic du domaine temporel, où la charge s’applique sur la surface au fil du temps, au domaine fréquentiel, qui est utilisé pour simuler le comportement du matériau bitumineux en laboratoire. Dans ce contexte, un outil itératif/de conversion est développé pour estimer la fréquence angulaire équivalente de la charge de trafic. Cet outil est construit en analysant la déformation instantanée enregistrée par des jauges de contrainte installées au bas de la couche d’asphalte du système routier ULAVAL. L’analyse commence par le calcul de la rigidité de la couche d’asphalte pour chaque température d’essai en se basant sur le modèle 2S2P1D. Ensuite, les signaux de charge efficace sont extraits en estimant le temps de chargement efficace à l’aide de la méthode d’Odemark. Les signaux isolés sont ensuite transformés dans le domaine fréquentiel par une analyse de Fourier dans Microsoft Excel afin d’obtenir la fréquence équivalente pour chaque température en tant que fréquence maximale des signaux convertis.

Pour valider les résultats, les fréquences équivalentes calculées sont utilisées comme fréquence de chargement initiale dans le calcul 2S2P1D, et le processus est répété jusqu’à ce qu’il n’y ait aucune différence entre la fréquence de chargement initiale et la fréquence équivalente dans le résultat. En obtenant la fréquence équivalente pour le paramètre de chargement de trafic, le comportement des couches d’asphalte peut être modélisé avec plus de précision, ce qui conduit à une conception plus précise des chaussées flexibles soumises à une charge dynamique de véhicules. La méthodologie proposée dans cette étude permet d’estimer la fréquence équivalente pour différentes conditions de chaussée et vitesses de chargement. Elle offre un outil fiable et efficace aux ingénieurs pour estimer le temps de chargement efficace et la fréquence équivalente de la charge de trafic, qui sont des paramètres cruciaux pour concevoir des chaussées flexibles avec une précision améliorée.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of a master’s degree with thesis in construction engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 79-85).
Mots-clés libres:	comportement des chaussées souples, fréquence équivalente, méthode d’Odemarks, analyse de Fourier, modèle 2DP1D
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Carter, Alan
Codirecteur:	Codirecteur Vaillancourt, Michel
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	27 oct. 2023 13:00
Dernière modification:	27 oct. 2023 13:00
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3307

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