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4 Dimensionnement du corps de CHAPITRE 1 Introduction au conception et dimensio

4 Dimensionnement du corps de CHAPITRE 1 Introduction au conception et dimensionnement des chaussées L’estimation d’un projet routier, ne se limite pas en un bon tracé en plan et d’un bon profil en long. En effet une fois réalisée, elle devra résister aux agressions des agents extérieurs et à la surcharge d’exploitation : action des essieux des véhicules lourds, effets des gradients thermiques pluie, neige, verglas. pour cela il faudra non seulement assurer à la route de bonne caractéristique géométrique mais aussi de bonne caractéristique mécanique lui permettant de résister à toutes ces charges pendant sa durée de vie. La qualité de la construction des chaussées joue à ce titre un rôle primordial. Celle ci passe d’abord par une bonne reconnaissance du sol support et un choix judicieux des matériaux à utiliser, il est ensuite indispensable que la mise en œuvre de ces matériaux soit réalisée conformément aux exigences arrêtées. La démarche générale du dimensionnement d’une structure de chaussée ne soit pas foncièrement différente de celle du dimensionnement des autres structures du génie civil puisqu’il s’agit de déterminer les contraintes ou déformations des matériaux et de lès comparer à des contraintes admissibles. Le dimensionnement des chaussées présentes de nombreuses particularités .sur lesquelles cette introduction souhaite insister .Pour simplifié, on peut distinguer deux approches très différentes, celle qui relève l’empirisme et celle qui relève de la théorie. 1.1) Définition de la chaussée : a) Au sens géométrique : la surface aménagée de la route sur laquelle circulent les véhicules. b) Au sens structurel : l’ensemble des couches des matériaux superposées qui permettent la reprise des charges. 1.2) Constitution d’une chaussée : Les chaussées se présentent comme des structures multicouches mises en œuvre 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) La couche de forme : cette couche, qui ne fait pas partie intégrante de la chaussée, a plusieurs fonctions :  pendant les travaux elle protège le sol supporte, contribue au nivellement et permet la circulation des engins de chantiers 4 Dimensionnement du corps de  elle permet de prendre plus homogènes les caractéristiques du sol terrassé et de protéger ce dernier du gel b) Les couches d’assise : l’assise de chaussée est généralement constituée de deux couches, la couche de fondation surmontée de la couche de base Ces couches en matériaux élaborés, le plus souvent liés (bitume, liants hydrauliques) pour les forts trafics, apportent à la chaussée la résistance mécanique aux charges verticales induites par le trafic. Elles répartissent les pressions sur le support, afin de maintenir les déformations à ce niveau dans les limites admissible c) La couche de surface : la couche de surface est constituée  de la couche de roulement, qui est la couche supérieure de la chaussée sur laquelle s’exercent directement les agressions conjuguées du trafic et du climat  et le cas échéant d’une couche de liaison, entre les couches d’assise et la couche de roulement Roulement Liaison Base Fondation Partie supérieure des terrassements H=1m Couches de surface Couches d’assise Sol support Couches de forme Accotement Arase de terrassement Plate-forme support de chaussée 4 Dimensionnement du corps de Dans le cas particulier des chaussées en béton de ciment (chaussées rigides) la dalle, qui repose sur une couche de fondation, joue simultanément le rôle de couche de surface et celui de couche de base. L'ensemble chaussée/couche de forme/sol, peut être représenté sur le Schéma suivante : FIGURE1 *ensemble chaussée/couche de forme/sol* 1.3) Différentes familles de structures de chaussées : suivant leur mode de fonctionnement on distingue :  Les chaussées classiques (souples et rigides)  Les chaussées inverses (mixtes ou semi-rigides) Dans ce travail on s’intéresse sur les chaussées souples et rigides 1-3-1) Chaussées souples Ces structures comportent une couverture bitumineuse mince (moins de 15 cm), parfois réduite à un simple enduit superficiel, reposant sur une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités(FIGURE2) BBb Non traité p Sol 4 Dimensionnement du corps de 1. couche de surface en matériaux bitumineux 2. matériaux bitumineux d’assise (≤15cm) 3. matériaux granulaires non traités (20 à 50 cm) 4. plate-forme supporte FIGURE 2 * coupe transversal d’une chaussée souple* L’épaisseur globale de la chaussée est généralement comprise entre 30 et 60 cm. F I G U R E 3 *fonctionnement d’une chaussée* La couverture bitumineuse subit à sa base des efforts répétés de traction-flexion. L ’évolution la plus fréquente des chaussées souples se manifeste d’abord par l’apparition de déformation permanente du type orniérage à grand rayon, flaches et affaissements qui détériorent les qualités des profils en travers et en long. Les sollicitations répétées des flexions alternées dans la couverture bitumineuse entrainent une dégradation par fatigue, sous la forme de fissures d’abord isolées puis évoluant peu à peu vers un faïençage. a) Les matériaux utilisés : Couche de base : grave bitume classe 3ou GNT type B2. Leur fonctionnement peut être schématisé comme suit : Les matériaux granulaires constituant l’assise De ces chaussées ont une faible rigidité. Comme la couverture bitumineuse est mince, les efforts verticaux dus au trafic sont transmis au support avec une faible diffusion. Les contraintes verticales élevées engendrent par leur répétition des déformations plastiques Qui se répercutent en déformation 4 Dimensionnement du corps de Couche de fondation : GNT type B2 ou B1. b) Combinaisons de couches : présenter sur le schéma suivant c) Conditions d’interfaces Toutes couches collées. 1-3-2) Chaussées rigides 1. couche de surface en béton ciment 2. béton maigre 3. matériaux granulaires non traités 4. plate-forme supporte FIGURE 4 * coupe transversal d’une chaussée rigide* On appelle chaussées rigides, des chaussées comportant en couche supérieure des matériaux traités au liant hydraulique (béton de ciment essentiellement). La nature du béton hydraulique fait que la rigidité des dalles qui constituent la partie supérieure de la chaussée protège le sol support des sollicitations mécaniques. La rupture de la chaussée s’amorce en premier lieu dans la dalle par excès de contraintes a) Les matériaux utilisés sont la dalle béton BC5 en couche de base et le béton maigre BC2 ou une grave ciment en couche de fondation b) Combinaison de couches c) Conditions aux interfaces L'interface entre la base en béton et la couche de fondation est décollée d) Différents types de chaussées en béton  Chaussées à dalles non armées et non goujonnées  Chaussées à dalles goujonnées  Chaussées en béton armé continu 4 Dimensionnement du corps de CHAPITRE 2 Les entrées tiennent en compte dans le dimensionnement des chaussées : Le dimensionnement d’une chaussée est conditionné par quatre familles de paramètres suivants : 4 Dimensionnement du corps de La nature et la qualité des matériaux, le sol supporte, le trafic et le climat. Le climat joue sur le plan logique un rôle analogue aux autres paramètres, mais intervient en réalité de façon assez différente par des exigences sur la conception des structures des chaussées 2-1) Le trafic : 2-1-1) Loi d’équivalence Les désordres occasionnés aux chaussées provenaient de l’intensité du trafic lourd. Ce phénomène a été clairement quantifié lors des essais A.A.S.H.O (American Association of State Highway Officials) réaliser aux U.S.A. entre 1957 et 1961. Cette expérimentation a porté sur l’étude de 240 sections de chaussées souples, de 271 sections de chaussées rigides et d’une cinquantaine de sections de chaussées souples avec couche de base stabilisée. Chacune de ces sections a reçu l’application d’environ 1 million de charges roulantes de poids différents, loi aujourd’hui admise universellement. Cette loi, déclinée selon un contexte française, c’est-à-dire avec un essieu standard de 13 tonnes est : A p A13 =( p 13) ∝ A p = Agressivité d’un essieu de charge p tonnes A13 = Agressivité de l’essieu standard de 13t (prise égale à1) P = charge d’un essieu de poids p tonnes = coefficient qui dépend du type de chaussée. En général on retient : = 4 à5 pour les chaussées souples = 12 pour les chaussées rigides 2-1-2) Les classes de trafic La classe de trafic est déterminée à partir du trafic de poids lourds par sens de circulation, compté en moyenne journalière annuelle (MJA) , pour la voie la plus chargée, à l’année de mise en service. Pour des chaussées séparées, la voie la plus chargée est généralement la voie lente, les classes de trafic sont déterminées à partir du tableau(1) ci-après : class e T 5 T 4 T3 T2 T1 T0 TS TE X De trafic T3- T3 + T2- T2 + T1- T1 + T0- T0 + TS- TS + Trafic MJA * 0 25 50 85 150 200 300 500 750 1200 2000 3000 5000 *(en PL/jour/sens) 4 Dimensionnement du corps de 2-1-3) Le trafic équivalent Dans la population des poids lourds, les charges s’étagent entre 5 tonnes et en principe 13 tonnes. Il existe d’autres catégories de poids lourds qui celui retenu en 1945 (camion à 2 essieux de poids total en charge = 19 tonnes) 2-1-4) Le coefficient d’agressivité moyenne (CAM) : tableau(2) Est utilisée lorsque l’on ne dispose pas d’information précise uploads/Ingenierie_Lourd/ dimensionnement-du-corps-de-chaussee.pdf