dimensionnement du corps de chaussée
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7/21/2019 Dimensionnement Du Corps de Chaussée
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Dimensionnement du corps de
CHAPITRE 1
Introduction au conception et dimensionnement deschaussées
L’estimation d’un projet routier, ne se limite pas en un bon tracé en plan etd’un bon profl en long. En eet une ois réalisée, elle devra résister auxagressions des agents extérieurs et à la surcharge d’exploitation action desessieux des véhicules lourds, eets des gradients thermi!ues pluie, neige,verglas. pour cela il audra non seulement assurer à la route de bonnecaractéristi!ue géométri!ue mais aussi de bonne caractéristi!ue mécani!uelui permettant de résister à toutes ces charges pendant sa durée de vie. La!ualité de la construction des chaussées joue à ce titre un r"le primordial. #elleci passe d’abord par une bonne reconnaissance du sol support et un choix judicieux des matériaux à utiliser, il est ensuite indispensable !ue la mise en$uvre de ces matériaux soit réalisée conormément aux exigences arr%tées.
La démarche générale du dimensionnement d’une structure de chausséene soit pas onci&rement diérente de celle du dimensionnement des autresstructures du génie civil puis!u’il s’agit de déterminer les contraintes oudéormations des matériaux et de l&s comparer à des contraintes admissibles.
Le dimensionnement des chaussées présentes de nombreuses particularités.sur les!uelles cette introduction souhaite insister .'our simplifé, on peutdistinguer deux approches tr&s diérentes, celle !ui rel&ve l’empirisme et celle!ui rel&ve de la théorie.
1.1) Défnition de la chaussée :
a( Au sens géométrique : la surace aménagée de la route surla!uelle circulent les véhicules.
b( Au sens structurel : l’ensemble des couches des matériaux
superposées !ui permettent la reprise des charges.1.2) Constitution d’une chaussée :
Les chaussées se présentent comme des structures multicouches mises en
$uvre sur un ensemble appelé plate-forme de chaussée constituée du sol
terrassé, dit sol support, le plus souvent surmonté d’une couche de forme.
a) !a couche de "orme : cette couche, !ui ne ait pas partie intégrante de
la chaussée, a plusieurs onctions • pendant les travaux elle prot&ge le sol supporte, contribue au
nivellement et permet la circulation des engins de chantiers
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Dimensionnement du corps de
• elle permet de prendre plus homog&nes les caractéristi!ues du sol
terrassé et de protéger ce dernier du gel#) !es couches d’assise l’assise de chaussée est généralement
constituée de deux couches, la couche de fondation surmontée de la
couche de base
#es couches en matériaux élaborés, le plus souvent liés )bitume, liants
h*drauli!ues( pour les orts trafcs, apportent à la chaussée la résistance
mécani!ue aux charges verticales induites par le trafc. Elles répartissent les
pressions sur le support, afn de maintenir les déormations à ce niveau dans
les limites admissible
c) !a couche de sur"ace : la couche de surace est constituée• de la couche de roulement !ui est la couche supérieure de la
chaussée sur la!uelle s’exercent directement les agressions conjuguées
du trafc et du climat• et le cas échéant d’une couche de liaison entre les couches d’assise et
la couche de roulement
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+oulement
Liaison
ase
-ondation
'artie supérieure des terrassements/0m
#ouches de surace
#ouches d’assise
1ol support
#ouches de orme
2ccotement
2rase de terrassement
'late3orme support de chaussée
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Dimensionnement du corps de
4ans le cas particulier des chaussées en béton de ciment (chaussées
rigides) la dalle, !ui repose sur une couche de ondation, joue simultanément
le r"le de couche de surace et celui de couche de base. L5ensemble
chaussée6couche de orme6sol, peut %tre représenté sur le 1chéma suivante
FIGURE1 *ensemble chaussée/couche de
forme/sol*
1.$) Di%érentes "amilles de structures de chaussées : suivant leur mode
de onctionnement on distingue • Les chaussées classi!ues )souples et rigides(• Les chaussées inverses )mixtes ou semi3rigides(
4ans ce travail on s’intéresse sur les chaussées souples et rigides
1&$&1) Chaussées souples
#es structures comportent une couverture bitumineuse mince )moins de 07
cm(, parois réduite à un simple enduit superfciel, reposant sur une ou
plusieurs couches de matériaux granulaires non traités)-89:+E;(
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''b
(on traité
p
ol
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Dimensionnement du corps de
1. couche de surace en
matériaux bitumineux
2. matériaux bitumineux
d’assise )<07cm(
$. matériaux granulaires
non traités );= à 7= cm(
4. plate3orme supporte
FIGURE 2 * coupe transversal d’une chausséesouple*
L’épaisseur globale de la chaussée est généralement comprise entre >= et ?=
cm.
F
I
G
U
R
E
3 *fonctonnement d’une chaussée*
La couverture bitumineuse subit à sa
base des eorts répétés de traction3@exion. !’é*olution la plus ré!uente des
chaussées souples se manieste d’abord par l’apparition de déormation
permanente du t*pe orniérage à grand ra*on, @aches et aaissements !ui
détériorent les !ualités des profls en travers et en long. Les sollicitations
répétées des @exions alternées dans la couverture
bitumineuse entrainent une dégradation par atigue, sous la
orme de fssures d’abord isolées puis évoluant peu à peu
vers un aAenBage.
a) !es matériau+ utilisés :
#ouche de base grave bitume classe >ou 9CD t*pe ;.
Leur " onctionnement peut %tre
schématisé comme suit
Les matériaux granulaires
constituant l’assise 4e ces
chaussées ont une aible rigidité.
#omme la couverture bitumineuseest mince les eorts verticaux dus
au trafc sont transmis au support
avec une aible diusion. Les
contraintes verticales élevées
engendrent par leur répétition des
déormations plasti!ues ui se
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Dimensionnement du corps de
#ouche de ondation 9CD t*pe ; ou 0.
b) Com#inaisons de couches : présenter sur le schémasuivant
c) Conditions d’inter"aces ,outes couches collées.
1&$&2) Chaussées rigides
1. couche de
surace en béton ciment
2. béton maigre
$. matériaux
granulaires non traités
4. plate3orme supporte
FIGURE ! * coupe transversal d’une chausséer"de*
Fn appelle chaussées rigides, des chaussées comportant en couchesupérieure des matériaux traités au liant h*drauli!ue )béton de cimentessentiellement(. La nature du béton h*drauli!ue ait !ue la rigidité des dalles!ui constituent la partie supérieure de la chaussée prot&ge le sol support dessollicitations mécani!ues. La rupture de la chaussée s’amorce en premier lieudans la dalle par exc&s de contraintes
a) !es matériau+ utilisés sont la dalle béton #7 en couche de base et lebéton maigre #; ou une grave ciment en couche de ondation
#) Com#inaison de couches
c) Conditions au+ inter"aces L5interace entre la base en béton et la couchede ondation est décolléed) Di%érents t-pes de chaussées en #éton
• #haussées à dalles non armées et non goujonnées• #haussées à dalles goujonnées• #haussées en béton armé continu
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Dimensionnement du corps de
CHAPITRE 2
!es entrées tiennent en compte dans le
dimensionnement des chaussées :
Le dimensionnement d’une chaussée est conditionné par !uatre amilles de
param&tres suivants
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Dimensionnement du corps de
La nature et la !ualité des matériaux, le sol supporte, le trafc et le climat. Le
climat joue sur le plan logi!ue un r"le analogue aux autres param&tres, mais
intervient en réalité de aBon asseG diérente par des exigences sur la
conception des structures des chaussées
2&1) !e trafc : 2&1&1) !oi d’équi*alence
Les désordres occasionnés aux chaussées provenaient de l’intensité du trafc
lourd. #e phénom&ne a été clairement !uantifé lors des essais 2.2.1..F
) #mercan #ssocaton of $tate %"h&a' ()cals( réaliser aux :.1.2. entre 0H7I
et 0H?0. #ette expérimentation a porté sur l’étude de ;J= sections de
chaussées souples, de ;I0 sections de chaussées rigides et d’une cin!uantaine
de sections de chaussées souples avec couche de base stabilisée. #hacune deces sections a reBu l’application d’environ 0 million de charges roulantes de
poids diérents, loi aujourd’hui admise universellement. #ette loi, déclinée
selon un contexte ranBaise, c’est3à3dire avec un essieu standard de 0> tonnes
est A p
A13
=( p13 )∝
A p 2gressivité d’un essieu de charge p tonnes
A13 2gressivité de l’essieu standard de 0>t )prise égale à0(
/ / charge d’un essieu de poids p tonnes α/ coeKcient !ui dépend du t*pe de chaussée. En général onretient α/ J à7 pour les chaussées souples
α/ 0; pour les chaussées rigides2&1&2) !es classes de trafcLa classe de trafc est déterminée à partir du trafc de poids lourds par sens
de circulation, compté en mo'enne ournal+re annuelle ,-.# , pour la voie laplus chargée, à l’année de mise en service.'our des chaussées séparées, la voie la plus chargée est généralement la voielente, les classes de trafc sont déterminées à partir du tableau)0( ci3apr&s classe
,0
,4
,$ ,2 ,1 , , ,3
Detrafc
,$& ,$
,2& ,2
,1& ,1
,& ,
,& ,
,rafc56A 7 20 0 80 10 2 $ 090 12 2 $ 0)en 'L6jour6sens(
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Dimensionnement du corps de
2&1&$) !e trafc équi*alent4ans la population des poids lourds, les charges s’étagent entre 7 tonnes et enprincipe 0> tonnes. 8l existe d’autres catégories de poids lourds !ui celui retenuen 0HJ7 )camion à ; essieux de poids total en charge / 0H tonnes(2&1&4) !e coecient d’agressi*ité mo-enne ;CA5) : tableau);(Est utilisée lors!ue l’on ne dispose pas d’inormation précise sur le trafc
#hausséesà aibletrafc
classe D7 DJ D>3 D>M#2N =.J =.7 =.I =.O
2&1&0) !e trafc cumulé'our le dimensionnement, le trafc est caractérisé par la valeur CE, nombreé!uivalent d’essieux de réérence, correspondant au trafc pois lourds cumulésur la durée initiale de calcul retenu.#ette durée initiale varie habituellement entre I et >;= ans. #e nombre CE estonction
• 4es valeurs escomptées du trafc à la mise en service et du taux decroissance P,
• 4e la composition du trafc,• 4e la nature e la structure de chaussée
8l est donné par la relation CE/ C x #2N
C nombre cumulé de poids lourds #:Q 7= RC pour la période de calcul de pannées,#2N agressivité mo*enne du poids lourds par rapport à l’essieu de réérence.
#alcul du nombre total C de poids lourds C / >?7 x NS2 x ## est le acteur de cumul sur la période de calcul pour p années et un taux ecroissance géométri!ue P constant sur cette période.
#haussées àtrafc mo*en etortQD;
#oucheh*drocarbonéesd’épaisseur au pluségale à ;= cm deschausséesbitumineuses
#hausséesbitumineusesd’épaisseursupérieure à ;=cm
#ouche non liéeet sol support
#ouche desmatériaux traitésaux liantsh*drauli!ues eten béton deciment
#2N =.O 0 0.>
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Dimensionnement du corps de
C =[ (1+τ ) p−1]
τ
2&2) !a plate&"orme support Le guide techni!ue pour la réalisation des remblais et de couche de ormepermet
• 4e classer les sols en diérentes catégories• 4e défnir sept classes de partie supérieure des terrassements, et en
onction du sol de son état h*dri!ue, du profl en travers, du drainaged’obtenir cin! classe d’arases !ui vont de 2+= à 2+J.
• 4’obtenir la classe de plate3orme PF i !ui caractérise la portance
sur la couche de orme.
Fn distingue !uatre classes de plate3orme !ui vont '-0 T '-; T '-> T '-J. Leurmodule présenté sur le tableau)>(2&$) Caractéristique des matériau+ :
2&$&1) Le comportement à la fatigue :
0e phénom+ne de fat"ue depuis tr&s longtemps on a observé !ue des pi&ces
ou des matériaux se rompre si on leur appli!ue de aBon répétée un grand
nombre de sollicitations dons l’amplitude est inerieur à la résistance à la
rupture instantanée. #’est ce phénom&ne !ue l’on désigne sous le nom fat"ue
#es phénom&nes de atigue sont d’une tr&s grande importance dans lesdiverses construction.
Les premi&res études de rupture sous l’eet de sollicitations répétées datent
de plus de 07= ans, et les premi&res études ondamentales en laboratoire,
eectuées sur les premi&res machines de atigue, ont été eectuées par
UFLE+ en 0O7;.
L’expérience de base, permettant de mettre en évidence le comportement à
la atigue d’un matériau, #onsiste à soumettre une éprouvette du matériau à
des sollicitations répétées, toutes identi!ues )périodi!ues(, et à déterminer lenombre de répétitions de ces sollicitations entrainant la rupture. 'uis en
répétant cet essai sur des éprouvettes identi!ues du matériau, on cherche à
établir une relation entre l’amplitude de la sollicitation appli!uée et le nombre
de sollicitation entrainant la rupture.
La courbe représentative du nombre de répétitions de charges jus!u’à la
rupture, en onction de l’amplitude de la contrainte )ou déormation( appli!uée,
est appelée courbe de (%0ER ,"ure4
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Dimensionnement du corps de
Fn appelle Résstance 5 la fat"ue pour 6 c'cles la valeur de la sollicitation
pour la!uelle l’éprouvette supporterait C c*cles avant de se rompre. La courbe
de UFLE+ est donc aussi le graphi!ue représentant la résistance à la atigue
pour C c*cles, en onction de C. le nombre de c*cles de chargement entrainantla rupture C est souvent appelé durée de vie
V
0= 10
2
10
3
10
4
10
5
10
6
10
7
(
FIGURE 4 * 7ourbe de 8hler d’un béton de cment *
Les ormes de relation les plus souvent sont les suivantes
σ = AN −b
)La courbe de UFLE+ est une droite en échelle logarithmi!ue
de la sollicitation et de la durée de vie(
σ =a−blogN )La courbe de UFLE+ est une droite en échelle arithméti!ue de
la sollicitation et logarithmi!ue de la durée de vie
2-3-2) Dispersion des durées de vies :
En ait, la détermination expérimentale da la courbe de UFLE+ n’est pas
aussi simple !u’il * parait vue, car si on rép&te plusieurs ois la m%me essai de
atigue sur des éprouvettes identi!ues, le nombre de c*cles à la rupture est
tr&s dispersé.Les consé!uences de cette dispersion des durées de vie sont évidement tr&s
importantes. 8l aut donc apprécier de aBon stati!ue la durée de vie au la
résistance à la atigue pour C c*cles.
4ans la prati!ue, au lieu de représenter la courbe de UFLE+ habituelle !ui
!uantifer la durée de vie mo*enne en onction de l’amplitude de la sollicitation
appli!uée, on ait intervenir un coeKcient de ris!ue !ui prend en compte la
probabilité !ue l’on a de dépasser une certaine durée
de vie pour une sollicitation donnée.
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( c-cle
1
2
$
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Dimensionnement du corps de
: #ontrainte ou
déormation
1. courbe de <=>!?
mo*enne probabilité
de rupture 7=W2. probabilité de rupture
;W$. probabilité de rupture
HOW
FIGURE9 * 7ourbe de probablté de rupture*
Le dimensionnement des chaussées aura donc un aspect /?='A'I!I,
lié
• au caract&re dispersé du phénom&ne de rupture par atigue• à la dispersion naturelle !ue l’on peut trouver les sols supportes, )avec
l’eet d’hétérogénéités locales de portance( et sur les matériaux !ui
constituent la chaussée.•
2 dispersion normale !ue l’on peut constater sur l’épaisseur réelle desdiérentes couches !ui constituent la chaussée.
'our le dimensionnement des chaussées, on caractérise le comportement à la
atigue des matériaux avec les notions de ε6 )matériaux bitumineux( ou σ
6
)matériaux h*drauli!ues(.
8l s’agit de la contrainte )V( ou la déormation )X( !ui entraine la rupture au
bout de 106
c*cles avec une probabilité de 7=W.
Fn appli!ue ensuite à ces valeurs des sollicitations des corrections !uiprennent en compte
• Le ris!ue de calcul retenu. En général ce ris!ue est onction du trafc, etdu t*pe de matériaux. #’est ainsi !ue le catalogue des chaussées des
routes nationales retient des ris!ues !ui varient de ;W )trafc T 0 ( à ;7W
) trafc T 3 ( pour la techni!ue des grave bitume,
• Les variations d’épaisseur et de !ualité des matériaux,
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Dimensionnement du corps de
• :n coeKcient de calage ) K c ( !ui corrige l’écart entre les prédictions de
la démarche et l’observation du comportement réel des matériaux sur la
routes.
2&$&$) !e module des matériaux :
a) ol et matériau+ granulaires dans le cas d’un sol, !ui n’est ni
homog&ne, ni isotrope, c’est une simplifcation abusive mais commode
de rechercher un module d’élasticité. Fn pourra l’approcher par plusieurs
méthodes • à partir d’un essa tra:al T c’est alors le module réversible !ui
caractérise le mieux l’état du milieu• à partir l’essa de pla;ue T on retient alors le module au 2
ème
chargement T• à partir de l’essai #+ T on tiendra E/7#+
'our les diérentes classes de plate3orme défnies par le #D+, les valeurs de
module )prise en compte( pour les calculs sont les suivantes )tableau)>((
#lasse de plate3
orme
'-0 '-; '-> '-J
module ;=N'a 7=N'a 0;=N'a ;==N'a
#oeKcient de
poisson Y
=.>7 =.>7 =.>7 =.>7
Les "raves non tratées sont des matériaux de chaussée !ui se comportent
comme des sols. 8l est impossible d’aecter au corps granulaire un module
propre indépendant de la structure étudiée, et notamment du module de la
couche sous3jacente. Le rapport du module du grave non traitée ou module de
la couche sous3jacente varie de ; à J, suivant la !ualité de la grave etl’épaisseur de la chaussée .dans la prati!ue, en Z découpe [ la grave non
traitée en Z tranches [ de ;7 cm d’épaisseur maximale et on aecte à cha!ue
Z tranche [ un module égale à > ois celui de la couche sous3jacente, plaonné
à >?= Npa. Fn prend =.>7 comme coeKcient de poisson.
#) 5atériau+ #itumineu+ :
Le module E des matériaux bitumineux doit toujours %tre associe à une
température et à un temps de charges. Les normes retiennent 07\ # et 0= G
pour la caractérisation du module et 0=\ # et ;7G pour la atigue.
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Dimensionnement du corps de
Le tableau )J( ci3apr&s donne !uel!ues valeurs minimales pour E et ε6 des
principaux matériaux bitumineux
Natériaux
Nodule E )07\#30=G( en Npa
-atigue ε6
)0=\ # et ;7 G(#lass
e 0
9rave bitume #lasse
;
#lass
e >
I === Npa
H === Npa
H === N'a
I=x 10−6
O=x 10−6
H=x 10−6
Enrobés à #lasse0
module élevé #lasse
;
0J === Npa 0J === N'a
0==x 10−6
0>=x 10−6
2&4) prises en compte des conditions climatique :Les conditions climati!ues !ui peuvent intervenir dans le dimensionnement desstructures sont variées. Fn site entre autres
• L’état h*dri!ue du sol support T
• L’eet des c*cles saisonniers de la température sur le comportement desstructures de chaussées comportant des couches bitumineuses, doncsensibles aux variations de la température T
• L’action du gel et du dégel. Fn abordera ici le dernier point !ui concerne le phénom+ne de et lavércaton au "el
2&4&1) /hénom@ne de gel : Le gel des sols constituant la plate3orme de lachaussée peut entra]ner des consé!uences redoutables et la protection contrele gel est un des objectis importants du dimensionnement des chaussées. 1i lesol de ondation est géli et si le gel, par son intensité et sa durée, est suKsant
pour pénétrer en dessous de la chaussée, il se produit une succion de l’eauvers la Gone gelée, au détriment des Gones proondes. #ette eau se concentresous orme de lentilles de glace !ui morc&lent le sol. La teneur en eau devienttr&s importante et il se produit un gon@ement !ui provo!ue une fssuration dela chaussée.
2&4&2) érifcation au gel Le principe de la vérifcation consiste à comparer
• L’indice de gel atmosphéri!ue de réérence IR, caractérisant la rigueur del’hiver contre le!uel on veut protéger la chaussée T
• Et l’indice de gel admissible I# de cette m%me chaussée. La vérifcationest positive si I# est supérieur ou égal à IR
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hn)cm(
#haussée
. 'late3ormeNatériaux non gélis
Natériaux gélis
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Dimensionnement du corps de
)La fgure I explicite la démarche utilisée pour la vérifcation(L’indice de gel réérence IR est déterminé pour cha!ue région à partir desstatisti!ues météorologi!ues.'our déterminer I# on évalue tout d’abord la !uantité de gel admissible)( àla base du corps de chaussée. 'ar réérence à la fgureI <=/<"M >
0( La protection > assurée par la couche non gélive )naturellement ou apr&s
traitement( est donnée par le tableau)7(^aleurs de > en onction de l’épaisseur hn du matériau non géli et de sa
teneur en fnes f %n )cm( ;= J= ?= O= 0== f _ 7W
7 W <f _>7 W f Q>7W
0.>0.I
;.0
>.7J.0
J.O
7.O?.I
I.I
O.0H.;
0=.7
0=.700.?
0>.>
;( 4étermination de ga( En onction de la pente )en( obtenue à l’essai de gon@ement au gel les
sols sont classés en trois catégories
19n non gélis, pente _ =,=7 19p peu gélis, =,=7 _ pente _ =,J adaptée 19t tr&s gélis, pente ` =,J
b( La !uantité de gel admissible <" est égale à rétrograde= pour les sols 19t
;,7 pour les sols 19p
'our cha!ue t*pe de chaussée et cha!ue couple D '- , on donne, en onctionde <= déterminé suivant la méthode ci3dessus, l’indice de gel I# admissible dela chaussée ) / g M (
8+/ indice de
gel atmosphéri!ue de réérence
82/ indice de gel atmosphéri!ue de lachaussée il est valué en onction de à
l’aide d’un aba!ue propre à cha!ue 'lanchede structure
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Dimensionnement du corps de
/ gM !uantité de gel admissible à la base du corps de #haussée
protection thermi!ue apportée par les matériaux non gélis de la plate3orme
g !uantité de gel admissible
FIGURE ?* @ércaton au "elAdé"el*
c( :ne ois déterminée la sensibilité au gel des matériaux • Bécoupa"e de la plateAforme la plate3orme )sol support et couche de
orme( est découpée en couches de m%me classe de sensibilité au gel non géli (SGn), peu géli (SGp) ou tr&s géli (SGt)
) (
hn peut %tre éventuellement égal à Géro )absence d’unecouche non gélive(
• 7alcul de <"
4ans le cas ;, la !uantité g en surace du matériau sensible au gel se calculedirectement à partir du schéma)2(. 4ans le cas >, on détermine à l’aide du schéma)2(, la !uantité de geladmissible en surace de chacun des deux matériaux 19p et 19t. Fn noterespectivement ces !uantités g )19p( et g )19t(. La !uantité de geladmissible en surace de la couche de matériau peu géli )19p( dépend del’épaisseur hp de matériaux peu gélis, et se détermine selon les ormulessuivantes 1i hp Q ;= cm alors g / g )19p(1i = < hp _ ;= cm alors g / )06;=( x g)19p( g)19t( x hp Mg)19t(#es ormules peuvent se traduire graphi!uement par le schéma)2( suivant
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Dimensionnement du corps de
>( Fn
compare en suite I# et IR C• 1i I# est supérieur à IR, la structure peut %tre retenue T• 1i I# est inérieur à IR, la structure est insuKsante. Fn reait l’ensemble
du processus de vérifcation au gel3dégel apr&s avoir, soit augmenté
l’épaisseur non gélive du matériau de plate3orme, soit diminué sasensibilité au gel, soit choisi une chaussée plus épaisse.
C>A/I,? $
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Dimensionnement du corps de
Démarche et les principes méthodes de
dimensionnement
$&1) Démarche : !uel!ue soient les techni!ue de chaussée, la démarche dedimensionnement et l’articulation des diérentes étapes restent sensiblementles m%me
!re étape : une ois réunies les données nécessaire au calcul, on proc&de
• 2 un premier choix de la couche de roulement,• 2 n pré3dimensionnement de la structure par réérence à des situations
comparables.
2!me
étape : modélsaton et calcul de la structure on calcul les contraintes etdéormations dans la structure de chaussée ainsi pré3dimensionner, sousl’essieu de réérence de 0>= RC )0> tonnes(
3!me étape : vércaton en fat"ue de la structure et de la déformaton du
support en comparant les contraintes et déormations calculées à l’étape ; àdes valeurs admissibles.
"!me étape : austement des épasseurs calculées C les épaisseurs de couchedéterminées à l’issue de l’étape >
#!me étape : vércaton de la tenue au "elAdé"el
B@me étape : défnition de la coupe transversale de chaussée les étapes 0 à 7ont permis de déterminer une structure dite nominale correspondant au bordde La voie la plus charger T il reste à préciser le profl en travers de lachaussée. 'our cela, es variations transversales d’épaisseur des couches sontpossibles en onction du trafc par voie.
$&2) !es principes méthodes de dimensionnement
$&2&1) 5éthode de C.'.? ;Cali"ornia 'earing ?atio) :
#’est ne méthode semi3empiri!ue !ui se base sur un essai de poinBonnementsur un échantillon du sol support.
'our !ue la chaussée tienne, il aut !ue la contrainte verticale répartiesuivant la théorie de $%&''*'+ soit inerieure à une contrainte limite !uiest proportionnelle à l’indice C.'.?
L,épaisseur est donnée par formule suivante :
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Dimensionnement du corps de
e=100+150√ p
I CBR+5
I CBR :8ndice #+
En tenant compte de l’in@uence du trafc, la ormule suivante
désigne le nombre mo*en de camionde plus 07==g à vide
charge par roue '/?.7t )essieu 0>t(
Log logarithme décimal
.oe/cient d,é0uivalence
L’épaisseur de la chaussée, obtenue par la ormule #+ améliorée,
correspond à un matériau bien défni la grave de réérence. 'our ce matériau,
le coeKcient d’é!uivalence est égal à 0.
1i la chaussée doit %tre constituée par d’autres matériaux de !ualités
diérentes, il audra utiliser le coeKcient ) ( de celle ci celle3ci telle !ue
e/ .
#oeKcient d’é!uivalence de chacun des matériaux utilisés
Le tableau ci3dessous indi!ue les coeKcients d’é!uivalence pour cha!uematériau
N2DE+82: :D8L81EE1 #FE--8#8ECD 4’E:8^2LLEC#E
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Dimensionnement du corps de
éton bitumineux enrobé dense ;.==
9rave ciment grave laitier 0.7=
1able ciment 0.== à 0.;=
9rave concassée ou gravier 0.==
9rave roulée grave sableuse
D. .̂F
=.I7
1able =.7=
9rave bitume 0.?= à 0.I=
Du =.7=
L’épaisseur totale à donner la chaussée est e/ a1×e
1+a
2×e
2+a
3×e
3
a1×e
1 #ouche de roulement
a2×e
2 #oche de base
a3×e
3
#ouche de ondation
$&2&2) 5éthode du catalogue des structures
#ette méthode découle du r&glement algérienne ?=3?0 et elle consiste àdétermine la classe du trafc des poids lourds à la ;=&me année et laclassifcation du sol support. :ne grille combinant les deux données oriente leprojecteur sur le t*pe de chaussée !ui lui correspond.
a) Détermination de la classe de trafc :
Le trafc caractérise par le nombre de poids lourds de charges utile supérieur à
7= RC par jour la voie la plus chargée.
#lasse de trafc Drafc poids lourds cumule sur ;= ans
D0 D< I.> 0=7
D; I.> 0=7< D<; 0=7
D> ; 0=?< D<I.> 0=?
DJ I.> 0=?< D<J 0=I
D7 D> J 0=I
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Dimensionnement du corps de
Fn commence par la détermination du trafc de poids lourds cumulé sur ;= anset la classer dans l’une des classes défnies précédemment.
Le trafc cumulé est donne par la ormule
T pl Drafc poids lourds à l’année d mise en service
( durée de vie )n/;=ans(
a) Détermination de la classe du sol :
Le sol doit %tre classé selon la valeur de #+ de densité 'roctor modifermaximal les diérentes catégorise sont données par le tableau indi!uant les
classe de sol
#lasse de sol 8ndice #..+10 ;73J=
1; 0=3;71> =730=
1J _=7
$&2&$) !a méthode !.C./.C ;!a#oratoire Central des /onts et
Chaussées) :
#ette méthode est dérivée des essais 2.2.1..F, elle est basée sur ladétermination du trafc é!uivalent donnée par l’expression suivante
T eq / trafc é!uivalent par essieu de 0>t.
T MGA / trafc à la mise en service de la route.
a / coeKcient !ui dépend du nombre de voies.
/ taux d’accroissement annuel.
n / durée de vie de la route.
p / pourcentage de poids lourds.
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Dimensionnement du corps de
:ne ois !ue la valeur du trafc é!uivalent est déterminée, on cherche la valeur
de l’épaisseur é!uivalente )en onction de T eq , 8#+( à partir de l’aba!ue
L.#.'.#.
Ailleurs
3-3) /rogramme de dimensionnement mécanique des chaussées (Le
logiciel Ali!-Lcpc)
Le logiciel aliGé Lcpc met en $uvre la méthode rationnelle dedimensionnement mécani!ue des structures de chaussées. 4éveloppée parL#'#31ED+2. Le logiciel acilite la réalisation prati!ue des calculs numéri!uesnécessaires au dimensionnement des structures de chaussées.
4émarche de dimensionnement rationnel des structures
En utilisation courante, la démarche du dimensionnement rationnel s’articuleselon les trois phases principales suivantes à savoir
1) !e choi+ de t-pe de la structure et des matériau+ qui la
composent :
La structure de chaussée peut %tre souple ou rigide ou autre t*pe
2) !a détermination des sollicitations admissi#les dans lesdi%érents matériau+ :
a) /our les matériau+ non traités ;gra*e non traitées et sols) : lemod&le adopté est le mod&le d’endommagement par accumulation desdéormations plasti!ues irréversibles, résulte des sollicitations de compressionverticale exercées par le trafc l’expression des sollicitations de compressionverticale admissible ne découle pas directement d’essais en laboratoire, maisde considérations d’origine empiri!ue
1Gadm/ 2
2 et b / param&tre d’origine empiri!ue, indépendant du matériau non traitéconsidéré, mais variant en prati!ue selon la nature de la chaussée et l’intensitédu trafc
C/ nombre de passages des charges roulantes
$) !a détermination des épaisseurs des di%érentes couches de
matériau+
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Dimensionnement du corps de
Les sollicitations crées par les charges roulantes dans les diérentes couchesde matériaux sont calculées à l’aide du mod&le multicouche élasti!ue linéairede burmister.
La détermination de l’épaisseur de cha!ue couche de matériaux repose sur lavérifcation du crit&re de non rupture du matériau considéré pendant la duré deservice de la chaussée, à savoir
1maxj<1admj
1maxj sollicitation maximal créée par le trafc dans la couche de matériaun\j
1admj sollicitation admissible par le matériau
La détermination fnale des épaisseurs j des diérentes couches de matériauxconstituant la structure de chaussée n’a pas, en général, de solution directe3absence de solution explicite j/)C((.elle s’eectue le plus souvent suivantune démarche itérative inverse, schématisée ci3 dessous.
#hoix d’un t*pe de structure etdes matériaux constitutis
#alcule des valeurs admissibles1admj/)C(
#hoix d’épaisseurs initial jpour cha!ue couche de
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Dimensionnement du corps de
Démarche général de
dimensionnement mécanique
$&4) !es fches cataloguent pour le dimensionnement
1@re fche :
#alcul des sollicitationsmaximales 1maxj créées par
les charges roulantes dans les
^érifcation du crit&red’endommagement pour tous les
Dest négati pour au mois unmatériau
Dest négati pour tous lesmatériaux
^alidation selon les crit&resZ métier [, recherche
’
'assage à un autre jeud’épaisseur )choix manuel ou
1tructurerecevable,optimisati
1tructurenon recevableou non
1ortie suite del’étude, autrevérifcation gel,
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Dimensionnement du corps de
2@me fche :
$@me iche ;tructure : E'$FE'$) :
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Dimensionnement du corps de
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Dimensionnement du corps de
Conclusion
Le dimensionnement des chaussées est, dans sa rédaction, résolument orienté
vers les méthodes rationnelle de dimensionnement ondées sur l’anal*sethéori!ue des contraintes et des déormations dans les massis et lescomparaisons des valeurs calcules à des valeurs limites trouves en laboratoire,lors des essais sur les matériaux puis!ue le dimensionnement d’une chausséenécessite une bonne connaissance des matériaux !ui la constituent.L’utilisation de ses méthodes rationnelle de dimensionnement !ui tend àreplacer le dimensionnement des structures de chaussée dans le cadre généraldu dimensionnement des ouvrages de génie civil.
#e !ui concerne les entré tiennent en compte dans le dimensionnement, on a
vu comment les matériaux pouvaient %tre schématisées par un moduled’koung pour entré dans les mod&le de calcule.
• Le module des matériaux bitumineux dépend de la ré!uenced’application de la charge et la température.
• La grave non traité n’a pas un module propre E’ T son module apparenten onction du sol support selon la relation E’/RE.
• Fn peut aecter au sol support un module en onction des essais !uiont été réalisée module trouvée lors d’un essai de pla!ue pour un sol
insensible à l’eau, module onction de la valeur du #+ de ce sol s’ils’agit d’un sol sensible à l’eau.• Le mo*enne de comptages et de pesée permettent de réduire le trafc,
composites par nature, à la répétition d’un nombre neq d’essieux
standard de 0>= n T les lois d’é!uivalences entre charges ontintervenir la nature des diérentes confgurations !ui sontenvisageables t aussi la nature des structures de chaussées
'i#liographie
1. Cours de routes ;dimensionnement des chaussées 2G édition
;école nationale des ponts et chaussées).2. !es cours de l’entpe H routes tome2 ;5ichel =J?).$. logiciel AliKé&!cpc ;LLL.lcpc."rF"rFproduitsFaliKeFinde+.dml)4. !es fches cataloguent pour le dimensionnement#1 1@re et 2@me fche ;/roMet et construction de routesFtechnique de
l’ingénieur ;.atalogue de structures tpes de chaussées neuves15inist@re des ,ransports et 5inist@re de l’Intérieur ;série de
"ascicules pu#liés N partir de 1O82)
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Dimensionnement du corps de
1 $@me iche ;Catalogue des structures t-pes de chaussées neu*es,?AF!C/C 1OO8)