Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

2IE CYCLE DE MASTER EN GENIE CIVIL AMENAGEMENTS ET TRAVAUX ROUTIERS : 2IE, Ouag

2IE CYCLE DE MASTER EN GENIE CIVIL AMENAGEMENTS ET TRAVAUX ROUTIERS : 2IE, Ouagadougou, Révision : octobre 2010 Dr KOUASSI Paulin Ingénieur et docteur en Génie Civil Email : kouassipm@yahoo.fr Note de cours : dimensionnement des chaussées et formulation des revêtements bitumineux, Master 2IE - Dr. KOUASSI Paulin 2 PLAN DU COURS PLAN DU COURS ____________________________________________________________ 2 1 Géotechnique routière____________________________________________________ 6 1.1 Définition et objet _________________________________________________________ 6 1.2 Essais élémentaires d'identification – classification des sols________________________ 6 1.2.1 Définitions___________________________________________________________________ 6 1.2.2 Limites d'atterberg ____________________________________________________________ 7 1.2.3 Analyse granulométrique _______________________________________________________ 9 1.2.4 Systèmes de classification des sols _______________________________________________ 10 1.3 Compactage des sols ______________________________________________________ 10 1.4 Caractéristiques mécaniques des sols_________________________________________ 11 1.4.1 Essai CBR – indice portant californien_____________________________________________ 11 1.4.2 Essai triaxial_________________________________________________________________ 12 1.4.3 Essais de plaque _____________________________________________________________ 12 1.4.4 Influence de la répétition des efforts _____________________________________________ 12 1.5 Applications pratiques de la géotechnique routière _____________________________ 12 1.5.1 Calcul de l'épaisseur des chaussées ______________________________________________ 12 1.5.2 Exécution des terrassements ___________________________________________________ 13 1.5.3 La recherche de gisement de matériau____________________________________________ 13 2 Conception des chaussées ________________________________________________15 2.1 Généralités sur les chaussées _______________________________________________ 15 2.1.1 Définition d'une chaussée______________________________________________________ 15 2.1.2 Pourquoi une chaussée? _______________________________________________________ 15 2.1.3 Objet premier _______________________________________________________________ 15 2.1.4 Avantages __________________________________________________________________ 15 2.1.5 Influence des règles de dimensionnement géométrique ______________________________ 16 2.2 Sollicitations_____________________________________________________________ 17 2.3 Trafic___________________________________________________________________ 17 2.4 Climat __________________________________________________________________ 17 2.5 Constitution des chaussées – rôle des différentes couches ________________________ 18 2.5.1 Constitution des chaussées_____________________________________________________ 18 2.5.2 Rôle des différentes couches ___________________________________________________ 18 2.5.2.1 CHAUSSEE ________________________________________________________________ 18 2.5.2.2 SUPPORT _________________________________________________________________ 19 2.6 Différents types de chaussées _______________________________________________ 20 2.6.1 Chaussée souple _____________________________________________________________ 20 2.6.2 Chaussée semi-rigide__________________________________________________________ 21 2.6.3 Chaussée rigide ______________________________________________________________ 21 2.6.4 Chaussée mixte ______________________________________________________________ 21 2.6.5 Chaussée à structure inverse (sandwich) __________________________________________ 21 2.6.6 Chaussée à structure bitumineuse _______________________________________________ 21 2.7 GEOTEXTILES DANS LES CHAUSSEES __________________________________________ 22 2.7.1 Rôle de séparation ___________________________________________________________ 22 2.7.2 Rôle de renforcement _________________________________________________________ 22 2.7.3 Rôle d’armature du revêtement _________________________________________________ 22 Note de cours : dimensionnement des chaussées et formulation des revêtements bitumineux, Master 2IE - Dr. KOUASSI Paulin 3 2.7.4 Exemple de recommandations de mise en œuvre _______________________________________ 22 2.8 FACTEURS DE BASE POUR LE DIMENSIONNEMENT ______________________________ 23 2.8.1 Trafic ______________________________________________________________________ 23 2.8.1.1 Trafic journalier____________________________________________________________ 26 2.8.1.2 Trafic poids lourds__________________________________________________________ 26 2.8.1.3 Nombre équivalent d'essieux standard – charge de référence ou charge unitaire ________ 26 2.8.1.4 Convoi exceptionnel ________________________________________________________ 29 2.8.2 Matériaux de chaussées _______________________________________________________ 30 2.8.2.1 Famille de matériaux________________________________________________________ 30 2.8.2.2 Propriétés des matériaux ____________________________________________________ 33 2.8.3 Sols de plate-forme___________________________________________________________ 33 2.8.4 Climat _____________________________________________________________________ 33 2.9 Méthodes de dimensionnement _____________________________________________ 34 2.9.1 Définition du dimensionnement_________________________________________________ 34 2.9.2 Base des différentes méthodes__________________________________________________ 34 2.9.2.1 Méthodes empiriques_______________________________________________________ 35 2.9.2.2 Méthodes rationnelles ou théoriques___________________________________________ 36 2.9.3 Principales méthodes empiriques________________________________________________ 36 2.9.3.1 CBR (Californian Bearing Ratio)________________________________________________ 37 2.9.3.2 La méthode Russe __________________________________________________________ 39 2.9.3.3 Essais AASHO______________________________________________________________ 40 2.9.3.4 Dérivés des essais AASHO ____________________________________________________ 42 2.9.3.5 Méthode de Shook et Finn ___________________________________________________ 42 2.9.3.6 Liddle____________________________________________________________________ 43 2.9.3.7 Méthode de l’Asphalt Institute ________________________________________________ 44 2.9.4 Méthodes rationnelles (numériques) _____________________________________________ 44 2.9.4.1 Modèle de Boussinesq (1885)_________________________________________________ 44 2.9.4.2 Modèle bicouche de Westergaard (1926)________________________________________ 44 2.9.4.3 Modèle bicouche de Hogg (1938)______________________________________________ 45 2.9.4.4 Modèle de Burmister (1943)__________________________________________________ 45 2.9.4.5 Modèle de Jeuffroy (1955) ___________________________________________________ 46 2.9.4.6 Utilisation de modèles aux éléments finis________________________________________ 46 2.9.4.7 Modèles de performance ____________________________________________________ 47 2.9.5 Méthode mécanique empirique _________________________________________________ 47 2.9.5.1 Méthode usuelle de dimensionnement des chaussées _____________________________ 48 2.10 Autres Elements pouvant influencer le dimensionnement de la structure de chaussée : le tracé, le drainage, etc._________________________________________________________ 60 2.11 SUIVI DU RESEAU ROUTIER - RENFORCEMENT ET/OU DE REHABILITATION DE CHAUSSEE 61 2.11.1 Outils d’auscultation de chaussée________________________________________________ 61 2.11.1.1 En surface de chaussée ____________________________________________________ 61 2.11.1.2 En structure de chaussée __________________________________________________ 61 2.11.1.3 En restitution de l’environnement de la route __________________________________ 61 2.11.2 Moyens mis en œuvre en France ________________________________________________ 62 2.11.2.1 Réalisation des sondages in situ en vue de la détermination des épaisseurs des couches 63 2.11.2.2 Mesures de la déformabilité des sols et des chaussées / Contrôle de portance ________ 63 2.11.3 RENFORCEMENT ET/OU DE REHABILITATION DE CHAUSSEE ___________________________ 64 2.11.3.1 Renforcement empirique __________________________________________________ 65 2.11.3.2 Via un logiciel de dimensionnement__________________________________________ 65 2.11.3.3 Méthode usuelle de l’étude du dimensionnement de la structure de renforcement et/ou de réhabilitation______________________________________________________________________ 65 2.11.4 Détermination de la solution de renforcement et/ou de réhabilitation___________________ 67 2.11.4.1 Exploitation des mesures de déflexion ________________________________________ 67 2.11.4.2 Solution de renforcement d’une chaussée _____________________________________ 69 Note de cours : dimensionnement des chaussées et formulation des revêtements bitumineux, Master 2IE - Dr. KOUASSI Paulin 4 3 REVETEMENTS ROUTIERS ________________________________________________71 3.1 Conception des revêtements________________________________________________ 71 3.1.1 Avant ______________________________________________________________________ 71 3.1.2 Aujourd’hui _________________________________________________________________ 71 3.2 DEfinitions : _____________________________________________________________ 72 3.3 CARACTERISTIQUES DES BITUMES ROUTIERS___________________________________ 73 3.3.1 Formulation des enrobés bitumeux ______________________________________________ 74 3.3.2 Quelques éléments pour la formulation du bitume __________________________________ 75 3.3.2.1 Compacité ________________________________________________________________ 75 3.3.2.2 Angularité ________________________________________________________________ 75 3.3.2.3 Teneur en liant ____________________________________________________________ 75 3.3.2.4 Teneur en fines ____________________________________________________________ 76 3.3.3 Comportement mécanique des enrobés bitumineux _________________________________ 76 3.3.3.1 Comportement élastique ____________________________________________________ 76 3.3.3.2 Comportement viscoélastique ________________________________________________ 76 3.3.3.3 Comportement viscoélastique linéaire__________________________________________ 76 3.3.4 Enrobés existants : ___________________________________________________________ 76 3.3.4.1 Enrobé à chaud ____________________________________________________________ 77 3.3.4.2 Enrobé froid ou enrobé à froid ________________________________________________ 77 3.3.4.3 Enrobé couleur ou enrobé coloré ______________________________________________ 77 3.3.4.4 Enrobé drainant____________________________________________________________ 78 3.3.4.5 Grave bitume. _____________________________________________________________ 78 3.3.4.6 Enrobé avec adjonction de polyéthylène ________________________________________ 78 3.3.5 Classification des enrobés bitumineux ___________________________________________ 79 3.3.6 Quelques essais sur les revêtements bitumineux____________________________________ 80 3.3.7 Types de bétons bitumineux généralement recommandés en Afrique ___________________ 81 3.3.7.1 Spécifications pour les matériaux granulaires_____________________________________ 81 3.3.7.2 Béton bitumineux 0/14 mm __________________________________________________ 82 3.3.7.3 Béton bitumineux 0/10 ______________________________________________________ 82 3.4 Sand-asphalt_____________________________________________________________ 83 3.4.1 Caractéristique des sables______________________________________________________ 83 3.4.2 Condition de granulométrie ____________________________________________________ 83 3.4.3 Essai de formulation et de convenance sur le sand-asphalt____________________________ 83 3.5 Enduit superficiel _________________________________________________________ 84 3.5.1 Enduits monocouches_________________________________________________________ 85 3.5.2 Enduits bicouches____________________________________________________________ 85 3.5.3 Enduits tricouches____________________________________________________________ 85 3.5.4 Condition de réussite d’un enduit________________________________________________ 85 3.5.5 Aperçu du matériel nécessaire à la réalisation du chantier ____________________________ 86 3.6 CHAUSSEE EN BETON ______________________________________________________ 87 3.6.1 Constitution des chaussées en béton _____________________________________________ 87 3.6.2 Spécificités des fondations des chaussées rigides____________________________________ 87 3.6.3 Utilisation de chaussées rigides en béton armé : des autoroutes _______________________ 88 3.7 CHAUSSEE EN PAVES ______________________________________________________ 88 4 BIBLIOGRAPHIE ________________________________________________________89 5 Annexes ______________________________________________________________90 Note de cours : dimensionnement des chaussées et formulation des revêtements bitumineux, Master 2IE - Dr. KOUASSI Paulin 5 AVANT-PROPOS Cette note de cours est un document provisoire qui est complété par des articles cités en bibliographie. Pour le détail des modèles proposés par différents auteurs dans le cadre de la méthode rationnelle de dimensionnement de chaussée, les étudiants devront se référer aux articles complétant la note de cours. Par ailleurs, ce cours s’appuie sur des pré-requis contenus dans les cours de mécanique des milieux continues, de matériaux, de mécanique des sols et de géotechnique routière. Les étudiants devront également approfondir leur connaissance des essais en laboratoire (essais d’identification des sols, essai de portance, etc.) nécessaires pour mieux appréhender le dimensionnement des chaussées. Note de cours : dimensionnement des chaussées et formulation des revêtements bitumineux, Master 2IE - Dr. KOUASSI Paulin 6 1 GEOTECHNIQUE ROUTIERE 1.1 DEFINITION ET OBJET La géotechnique est l'étude des propriétés mécaniques, physiques et hydrauliques des sols en vue de leur utilisation dans la réalisation des ouvrages de génie civil Son objet est de prévoir le comportement des sols soit à l'occasion des terrassements, soit lorsque la chaussée est en service et le sol supporte des charges répétées et subit les intempéries Par exemple, il faut pouvoir apprécier les tassements d'un remblai. 1.2 ESSAIS ELEMENTAIRES D'IDENTIFICATION – CLASSIFICATION DES SOLS 1.2.1 Définitions Le sol est constitué de trois (3) phases : € Phase solide : grains solides € Phase liquide : eau interstitielle € Phase gazeuse : air des vides non remplis d'eau Les proportions relatives de ces trois phases dans un sol donné influent sur celui-ci (représentation schématique de la composition d'un sol) Air Eau solide Vs volume des grains solides Ve volume de l'eau Va volume de la phase gazeuse s e a V V V V € € • Proportion des vides ou porosité V V V n e a € • Note de cours : dimensionnement des chaussées et formulation des revêtements bitumineux, Master 2IE - Dr. KOUASSI Paulin 7 Indice des vides s e a V V V e € • Lorsque Va = 0, le sol est saturé € Teneur en eau s e P P w • en % € Densité sèche V P s s • € € Densité humide V P P e s € • € Pe et Ps sont respectivement les poids du volume d'eau Ve et du volume des grains Vs. Avant tout essai, il faut définir et choisir une quantité suffisante de matériaux et représentative soit du gisement étudié soit du dépôt, c'est l'échantillonnage. Le premier échantillonnage est certainement l'examen visuel. 1.2.2 Limites d'atterberg En général, on prend la quantité Q de matériaux en poids comprises entre 300d et 600d, d étant la dimension du plus gros élément du sol. La consistance d'un sol dépend de uploads/Ingenierie_Lourd/ partie2-r1-amenagementsroutiers20110201.pdf