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Dimensionnement des structures de chaussées Année universitaire 2017/2018 Mouni

Dimensionnement des structures de chaussées Année universitaire 2017/2018 Mounia FARAH Farah.mounia@gmail.com Méthodes de dimensionnement des chaussées Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 2 Méthodes de dimensionnement des chaussées Il existe deux grandes familles de méthodes de dimensionnement des chaussées : Les méthodes empiriques (ou probabiliste) Les méthodes déterministes (ou théoriques) A-Méthodes empiriques Les méthodes empiriques les plus connues sont : Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 3 CBR (California Bearing Ratio) ; AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials) ; Méthode de Shook et Finn Ces méthodes sont basées sur l’observation du comportement sous trafic des chaussées réelles ou expérimentales. On établit alors par des méthodes statistiques de régression multiple, les relations entre les caractéristiques des chaussées (structures de chaussée + sol de fondation) et leurs durée de vie. Méthodes de dimensionnement des chaussées 1-Méthode du CBR La méthode CBR suppose que la chaussée périt par excès de pression sur le sol support, la résistance du sol support étant qualifiée par l’essai de poinçonnement dit essai CBR. Elle détermine donc les dimensionnements des structures de chaussées acceptables vis-à-vis de ce risque. Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 4 ce risque. La formule CBR permet de calculer l’épaisseur « H » de chaussée pour laquelle est admissible la contrainte verticale produite par une charge P appliquée « N » fois avec une pression q (P/S) uniformément répartie sur l’aire d’un cercle de rayon a. Cette formule fournit une épaisseur réelle pour un massif homogène constitué d’une GNT, concassée et bien graduée, (ayant un module de déformation de 500 Mpa) reposant sur un support défini par son CBR. Méthodes de dimensionnement des chaussées 1-Méthode du CBR Méthode CBR 5 150 100 ) ( + + = CBR p cm H PELTIER (1953, 1956) p = charge par roue p = 6,5 t (essieu de 13 t) CBR = indice CBR du sol support Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 5 Méthode CBR améliorée 5 )) 10 log( 50 75 ( 100 ) ( +       + × + = CBR N p cm H N = Nombre moyen de poids lourd passant par jour p = charge par roue p = 6,5 t (essieu de 13 t) CBR = indice CBR du sol support CBR = indice CBR du sol support Avec les résultats des recherches, cette formule a été améliorée en 1956 pour donner : Méthodes de dimensionnement des chaussées 1-Méthode du CBR ∑ = i i i total C H H Hi et Ci représentent, respectivement, la hauteur et le coefficient d’équivalence de la couche i ; L’épaisseur de chacune des couches est donnée par la relation suivante : Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 6 i i d’équivalence de la couche i ; On note qu’il n’y a pas une réponse unique au dimensionnement, plusieurs couples (Hi, ci) pouvant remplir les conditions ; L’épaisseur des différentes couches doit bien évidemment tenir compte des limitations constructives ; Enfin, le choix du type de matériaux est bien sûr fonction des contraintes locales. Matériaux neufs Coefficient d’équivalence Béton bitumineux à module élevé (BBME) 2,5 Béton bitumineux aéronautique 2 Enrobé à module élevé (EME) 1,9 Méthodes de dimensionnement des chaussées 1-Méthode du CBR Coefficients d’équivalence Ci utilisés pour définir l’épaisseur équivalente. Enrobé à module élevé (EME) 1,9 Grave-bitume (GB) 1,5 Grave-émulsion (GE) 1,2 Grave traitée aux liants hydrauliques (ciment, laitier, cendres volantes, chaux) 1,5 Grave concassée bien graduée 1 Sable traité aux liants hydrauliques 1 Sable 0,5 Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 7 Méthodes de dimensionnement des chaussées 1-Méthode du CBR Application : Méthode de CBR améliorée Données de l’étude : Année de mise en service : 2011 TMJA2011 = 2573 v/j/2 sens Durée de vie = 15 ans Taux d’accroissement : τ = 4 % Indice C.B.R = 3,2 Charge maximale par roue P = 6,5 t Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 8 Charge maximale par roue P = 6,5 t Pourcentage de poids lourd = 50 % Hypothèse : On considère que le trafic est équilibré dans les deux sens Calculer l’épaisseur totale équivalente Htotale. L’épaisseur réelle de la couche de surface en BBME est de 8 cm L’épaisseur réelle de la couche de base en GB est de 15 cm Déduire l’épaisseur réelle de la couche de fondation en GC. Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. Méthode de conception Empirique (AASHTO). Plusieurs versions : 1961 (Interim Guide), 1972. 1986: Evaluation de la performance ou de l’apport structural des matériaux (détermination du coefficient structural appelé a) 1993: Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 9 1993: Accent sur la réhabilitation 2002: Approche Mécaniste-empirique Détermination des propriétés mécaniques des matériaux de la chaussée L’analyse des contraintes et des déformations L’action du trafic et du climat Modèles d’endommagement des matériaux corrigés pour tenir compte des conditions in situ Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 10 Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. Cette méthode se résume dans la formule suivante (version 1972) : 2 , 0 / 1 36 , 9 ) 3 ( 372 , 0 10 ) 1 ( 10 × × + × = − R G SN W S β W = nombre équivalent d’essieux de 8,2 t prévu pendant 20 ans SN = indice de structure (ou nombre structural), SN=∑ ai Di abaque (page 39 poly) S = facteur représentant la portance du sol (il est lié à l’indice CBR) abaque Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 11 S = facteur représentant la portance du sol (il est lié à l’indice CBR) abaque (p. 39) R= facteur qui tient compte des conditions climatiques (R varie de 0,5 à 5) Pour le Maroc on prends généralement : R = 1 en haute montagne R = 0,75 pour les zones non arides R = 0,50 pour les zones arides G = (4,2 – Pt)/(4,2 – 1,5) Pt : indice de qualité finale (après 20 ans); G = 0,2 pour Pt = 2,5 ß = 0,4 + 1094/(SN+1)5,19 Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 12 ESAL = Equivalent Single Axle Load ===== Charge équivalente à un essieu simple (18 kips = 8,2 t) / kip= 453,592 37 kg Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. SN = ∑ ai Di ; ai et Di représentent respectivement le coefficient et l’épaisseur de la couche i. Di est exprimé en pouce = 2,54 cm Coefficient des couches ai Revêtement EB RS 0,44 0,14 Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 13 RS 0,14 Base GNA GBB GNB 0,14 0,34 0,12 Fondation GNF 0,11 Enrobés anciens 0,26 Pierre cassée 0,13 Blocage 0,1 Grave-émulsion 0,23 Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. Abaque A.A.S.H.T.O. (Nomographe) support value support value Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 14 CBR S, Soil support value S, Soil support value Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. Application : CBR = 8 ; W = 10. 10^6 ; zone aride; route à trafic important L’épaisseur réelle de la couche de roulement en enduit Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 15 L’épaisseur réelle de la couche de roulement en enduit bitumineux (EB) est de 8 cm L’épaisseur réelle de la couche de Base en GNB est de 20 cm. En se basant sur la méthode AASHTO version 1972 : Déterminer le nombre structural (SN)? Calculer l’épaisseur réelle de la couche de fondation en GNF ? Méthodes de dimensionnement des chaussées 2-Méthode de l’A.A.S.H.T.O. La version 1993 de la méthode AASHTO se résume dans la formule suivante : 07 , 8 ) 04 , 145 log( 32 , 2 ) 1 ( 1094 40 , 0 ] 5 , 1 2 , 4 log[ 20 , 0 ) 1 log( 36 , 9 . log 19 , 5 0 18 − + + + − ∆ + − + + = Mr SN PSI SN S Z W R W18 = nombre équivalent d’essieux de 8,2 t (18 kips) prévu pendant 20 ans; S0 : erreur standard de l’estimation incluant la dispersion de toutes les données (propriétés des matériaux, épaisseur, prédiction du trafic, …). La valeur recommandée aux fins de conception est de 0,45; Dimensionnement des chaussées. Dr. Farah– 2GC3&2GC4/ EHTP 16 aux fins de conception est de 0,45; ZR : déviation normale associée au risque de calcul (1-R). Une table statistique standard sert à déterminer directement le ZR à utiliser en fonction du niveau de confiance (R) visé; R : niveau de confiance, ou fiabilité. Pourcentage de probabilité que la chaussée présente un niveau de qualité supérieur ou égal à celui qui est visé à la fin de la période de conception; PSI : indice de viabilité uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-route.pdf