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Approche multicrit` ere de l’utilisation de mat´ eriaux alternatifs dans les ch

Approche multicrit` ere de l’utilisation de mat´ eriaux alternatifs dans les chauss´ ees Shahinaz Sayagh To cite this version: Shahinaz Sayagh. Approche multicrit` ere de l’utilisation de mat´ eriaux alternatifs dans les chauss´ ees. Materials. Ecole Nationale des Ponts et Chauss´ ees, 2007. French. <tel-00348412> HAL Id: tel-00348412 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00348412 Submitted on 17 Jul 2009 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entiﬁc research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. Ecole doctorale Matériaux, Ouvrages, Durabilité, Environnement et Structures THESE DE DOCTORAT DIPLOME DELIVRE PAR L’ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES Discipline : Structures et matériaux Présentée et soutenue publiquement à Nantes par : Shahinaz SAYAGH le 12 décembre 2007 au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées APPROCHE MULTICRITERE DE L’UTILISATION DE MATERIAUX ALTERNATIFS DANS LES CHAUSSEES COMPOSITION DU JURY Hervé DI BENEDETTO Président Professeur, ENTPE Denis BOUYSSOU Rapporteur Directeur de recherche CNRS-LAMSADE, Université Paris Dauphine Zoubeir LAFHAJ Rapporteur Maître de conférences HDR, Ecole Centrale de Lille Jean Claude DEUTSCH Examinateur Chercheur émérite, ENPC Agnès JULLIEN Directrice de thèse Directrice de recherche HDR, LCPC Anne Ventura Conseillère d’étude Chargée de recherche, LCPC Laurent CHATEAU Chargé d’affaire Ingénieur, ADEME 2 REMERCIEMENTS J’adresse mes sincères remerciements à celles et ceux qui, par leur aide et leur soutien moral, ont contribué à la réalisation de ce travail, Mme Agnès Jullien, Mme Anne Ventura et M Laurent Chateau pour avoir encadré mes travaux de recherches. Leurs qualités d’écoute, leur présence et conseils avisés ont permis l’aboutissement de ce travail. M Gilles Laurent et M Jean Marc Hervouet pour leur disponibilité, leurs contacts et accompagnement ainsi que l’intérêt apportés aux travaux. Je remercie Messieurs Denis Bouyssou, Zoubeir Lafhaj, Jean Claude Deutsch et Hervé Di- Benedetto, de m’avoir fait l’honneur de constituer mon jury de thèse. Je remercie également mes proches collègues, en particulier Laurence Lumière, Pierre Monéron, Michel D’Auvergne et Henriette Dominiak pour leur précieuse aide. Je remercie le LR de Nancy pour son accueil et plus particulièrement Chantal Godmel pour son investissement. Je remercie M Borez et la Ville de Dunkerque, SANEF et plus particulièrement M Benchetrit pour leur collaboration. Je remercie tous les membres du groupe Terrassement-Route du pôle Génie Civil Ouest et plus particulièrement M Le Duff et M Morlot pour leur intérêt apporté à mes travaux de recherche et nombreux échanges. Je ne peux oublier par ailleurs ma famille et mes amis pour leurs encouragements. Mon époux surtout, pour la patience qu’il a eu pendant ces trois années de travail. Que soient remerciés toutes celles et tous ceux, qui de près ou de loin, m’ont aidé, par leur travail et leur soutien, à accomplir cette recherche. 3 4 AVERTISSEMENT AUX LECTEURS Ce travail de doctorat a été co-financé par l'ADEME et le LCPC. Cette thèse s'est déroulée sur le centre du LCPC à Nantes, au sein d'une unité de recherches qui développe des outils méthodologiques d'évaluation des infrastructures routières et collecte des données environnementales dédiées dans ce domaine. Il s’est réalisé en collaboration avec plusieurs partenaires : - le cas d’étude du chapitre 3 a été réalisé en collaboration avec SANEF sur la section A4 prise en exemple sur le contournement Nord Est de Metz, - le cas d’étude du chapitre 4 a été réalisé en collaboration avec la ville de Dunkerque et la communauté urbaine de Dunkerque, - les interviews et l’enquête auprès des acteurs de la route ont été réalisées en s’appuyant notamment sur le Pôle Génie Civil Ouest. L’encadrement de la thèse du LCPC et de l'ADEME remercie vivement l'ensemble des acteurs sollicités qui ont permis par leur contribution d'apporter les éléments nécessaires à la réalisation de ce travail. Le LCPC et l’ADEME signalent que : Ce travail s'est inscrit dans la suite logique du projet national OFRIR dans lequel le LCPC et l'ADEME se sont fortement impliqués (2002-2006). Le projet OFRIR portait sur l'utilisation de matériaux alternatifs dans les infrastructures routières, les connaissances synthétisées par les partenaires du projet au cours de celui-ci ont été mises à disposition de tout internaute à l'adresse suivante : http://ofrir.lcpc.fr. Les résultats présentés dans le cadre de ce mémoire de doctorat sont issus pour certains d'études de cas précises pour lesquelles les donneurs d'ordre ont fourni en partie des données techniques, ou ont accepté d'exprimer leur avis sur des pratiques professionnelles. Les données recueillies ont été interprétées voire complétées ainsi qu'associées à des hypothèses de calcul. Le lecteur ne doit donc pas considérer les valeurs obtenues comme ayant un caractère général voire générique. SANEF signale que : Selon les hypothèses d’allocation de flux utilisées, « le bilan énergétique établi dans l'étude place les Graves Laitiers parmi les techniques les plus consommatrices en énergie (du fait de la fabrication des laitiers de haut fourneau). Il est intéressant toutefois de signaler deux points positifs même s'ils sortent a priori du contexte de l'étude : - le fait de replacer l'utilisation des GL dans leur contexte régional du milieu des années 70 où la sidérurgie lorraine était encore très florissante, - le fait que leurs performances techniques en font sur le plan structurel des matériaux hors pair 30 ans après leur mise en service. Une étude récente confiée par SANEF au Centre Expérimental de recherches et d’Etudes du Bâtiment et des Travaux Publics (CEBTP) sur l’A4 a confirmé ce constat. » 4 PRESENTATION DU CONTEXTE ROUTIER NATIONAL…………………. 1. LES PROJETS ROUTIERS ET L’ENVIRONNEMENT…………………………………….. 2. REGLEMENTATION………………………………………………………………… … 3. L’AIDE A LA DECISION………………………………………………………………… 4. LE CONCEPT D’INDICATEURS ASSOCIES AU DEVELOPPEMENT DURABLE…………… 5. ENJEUX GENERAUX DU TRAVAIL DE THESE………………………………………….. 11 12 12 13 13 14 CHAPITRE 1. PRESENTATION DES OBJECTIFS ET DE LA METHODE DE TRAVAIL……………………………………………………………… 1. OBJECTIFS DU TRAVAIL DE THESE…………………………………………………… 1.1. Travaux antérieurs au LCPC……………………………………………… 1.2. Objectifs……………………………………………………………………... 2. PRESENTATION DE L’OUTIL EXISTANT A DEVELOPPER……………………………… 2.1. La méthode des modules routiers………………………………………….. 2.2. Principes généraux d’extension de l’outil MRE et de développement d’un outil pour l’urbain…………………………………………………….. 3. ORGANISATION DU MEMOIRE………………………………………………………... 15 16 16 16 16 16 19 22 CHAPITRE 2. DE L’ECHELLE DU PROJET A CELLE DU MATERIAU DE CHAUSSEE – ELEMENTS BIBLIOGRAPHIQUES………………………... INTRODUCTION……………………………………………………………………. PARTIE I : CONCEPTION DES PROJETS ET DES OUVRAGES ROUTIERS………………….. 1. ANALYSE DU PROCESSUS DECISIONNEL RELATIF A UN PROJET ROUTIER…………… 1.1. Contexte……………………………………………………………………... 1.2. Identification des acteurs d’un projet routier…………………………….. 1.3. Identification des étapes du processus décisionnel………………………... 1.4. Analyse du rôle des acteurs dans le processus décisionnel……………… 1.4.1. Etudes de pré-programmation (ou examen d’opportunité)………. 1.4.2. Du pré-programme au programme (planification)………………. 1.4.3. Du programme à l’avant-projet sommaire……………………….. 1.4.4. De l’avant-projet sommaire au projet définitif…………………… 1.4.5. Attribution des marchés aux entreprises routières………………… 1.4.6. Exécution des travaux……………………………………………. 1.5. Analyse des critères décisionnels par acteur……………………………… 1.5.1. Intérêt et signification de la notion de critère……………………. 1.5.2. Critères décisionnels propres à chaque acteur…………………... 2. REGLES DE CONCEPTION LIEES AUX PROJETS ET OUVRAGES ROUTIERS……………. 2.1. Insertion de l’infrastructure dans le territoire au sens des études d’impact………………………………………………………………… 2.1.1. Prise en compte des milieux physiques, naturels et des hommes… 23 24 24 24 24 26 28 29 29 31 31 33 33 34 36 36 37 38 38 38 5 2.1.2. Prise en compte du patrimoine et de l’aménagement de l’espace urbain……………………………………………………………… 2.2. Conception et dimensionnement de chaussées neuves…………………… 2.2.1. Prise en compte du trafic…………………………………………. 2.2.2. Spécificités des voies urbaines……………………………………. 2.2.3. Type de structures de chaussées………………………………….. 2.2.4. Matériaux de chaussée et constituants associés………………….. PARTIE II : PRATIQUES ROUTIERES…………………………………………………….. 1. PRATIQUES DE VALORISATION DE MATERIAUX ALTERNATIFS DANS LES CHAUSSEES 1.1. Critères et types d’utilisation dans le monde……………………………… 1.2. Conditions de caractérisation des déchets et matériaux alternatifs en Europe…………………………………………………………………. 2. ANALYSE DE QUELQUES FILIERES EXISTANTES PERENNES SUR LE TERRITOIRE……. 2.1. Les matériaux de démolition……………………………………………….. 2.2. Les matériaux bitumineux recyclés……………………………………….. 2.3. Les mâchefers d’incinération d’ordures ménagères…………………….. 2.4. Les laitiers de haut fourneau……………………………………………….. 3. GESTION DES INFRASTRUCTURES, ENTRETIEN ET EXPLOITATION DE LA ROUTE…… 3.1. Enquête sur l’état des réseaux, identification des besoins……………….. 3.2. Modélisation de l’évolution du patrimoine et simulation de stratégies de gestion………………………………………………………………….. PARTIE III : ELEMENTS METHODOLOGIQUES D’EVALUATION POUR L’AIDE A LA DECISION………………………………………………………………………………… 1. LES METHODES MULTICRITERES D’AIDE A LA DECISION……………………………. 1.1. Terminologie ………………………………………………………………… 1.1.1. Processus d’étude………………………………………………… 1.1.2. Les méthodes multicritères d’agrégation complète………………. 1.1.3. Les méthodes multicritères discrètes ou d’agrégation partielle….. 1.1.4. Les méthodes interactives………………………………………… 1.1.5. Applications dans le domaine routier…………………………….. 1.1.6. Exemples d’évaluation multicritère appliquée à des projets interurbains………………………………………………………... 1.1.7. Exemple d’application. Évaluation multicritère appliquée à des ouvrages urbains…………………………………………………... 2. METHODES D’ EVALUATION DES PROJETS, OUVRAGES ET MATERIAUX…………….. 2.1. Evaluation relevant des sciences de l’homme et la société……………….. 2.1.1. Les processus de concertation………………………………….…. 2.1.2. Les processus d’entretiens semi-directifs…………………………. 2.1.3. Les approches par questionnaire…………………………………. 2.2. Méthodes d’évaluation économique……………………………………….. 2.3. Méthodes d’évaluation environnementale………………………………… CONCLUSION………………………………………………………………………. 39 40 40 40 41 42 43 43 43 47 48 48 50 50 51 52 53 54 57 uploads/Ingenierie_Lourd/ approche-multicritere-de-l-x27-utilisation-de-materiaux-dans-les-chaussees 1 .pdf