Aéroport de Nantes-Atlantique Expertise sur les travaux … · 1 Aéroport de Nantes-Atlantique Expertise sur les travaux de génie civil à envisager sur la piste --- Rapport n°2

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Aéroport de Nantes-Atlantique Expertise sur les travaux de génie

civil à envisager sur la piste

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Rapport n°2 – Dimensionnement

des aires aéronautiques

Relecteur :

Prof. hon. Albert Bolle Jalhay, Belgique

INSTITUT FRANÇAIS

DES SCIENCES

ET TECHNOLOGIES

DES TRANSPORTS,

DE L'AMÉNAGEMENT

ET DES RÉSEAUX

2

Table des matières

1. Introduction ......................................................................................................................................... 7

2. Documents utilisés .............................................................................................................................. 7

3. Caractéristiques des structures de chaussée ..................................................................................... 8

3.1. Les sols supports de chaussée .................................................................................................... 8

3.2. Structures types des différentes aires aéronautiques ............................................................... 9

4. Hypothèses de trafic ......................................................................................................................... 13

4.1. Les avions « dimensionnants » pris en compte dans le calcul ............................................. 15

4.2. Calcul du nombre d’avions sur la période de calcul ............................................................. 16

4.3. Définition du trafic avion dans le logiciel Alizé aéronautique ............................................ 18

4.3.1. Nombre d’avions et masses utilisées .............................................................................. 18

4.3.2. Autres données pour les calculs ...................................................................................... 19

5. Aménagement et répartition du trafic sur les différentes aires aéronautiques ............................ 21

5.1. Aménagement actuel ................................................................................................................. 21

5.2. Aménagement d’étude .............................................................................................................. 21

6. Données concernant les profils longitudinaux et hypothèses pour la correction du profil en long de la piste ............................................................................................................................................ 23

6.1. Caractéristiques du profil actuel de la piste 03/21 ................................................................ 23

6.2. Classification de l’aérodrome et règles concernant les caractéristiques géométriques des aires aéronautiques ................................................................................................................................. 25

6.3. Correction du profil en long de la piste .................................................................................. 27

7. Démarche de dimensionnement utilisée ........................................................................................ 30

7.1. Dimensionnement des chaussées bitumineuses neuves....................................................... 30

7.2. Renforcement des chaussées bitumineuses ........................................................................... 30

7.3. Renforcement des chaussées à assise en matériaux traités aux liants hydrauliques ......... 31

7.4. Vérification au gel ...................................................................................................................... 34

7.4.1. Méthode de calcul.............................................................................................................. 34

7.4.2. Résultats obtenus ............................................................................................................... 34

8. Scénarios de dimensionnement ....................................................................................................... 35

8.1. Dimensionnement de la piste .................................................................................................. 36

8.1.1. Scénario 1 avec correction du profil longitudinal de la piste ...................................... 36

8.1.2. Scénario 2 sans correction du profil longitudinal de la piste....................................... 36

8.2. Dimensionnement des voies de circulation ........................................................................... 37

8.3. Dimensionnement des aires de stationnement principale et LIMA. .................................. 38

9. Calcul du niveau d’endommagement actuel de la piste ............................................................... 38

9.1. Détermination du trafic passé de l’aéroport .......................................................................... 39

3

9.2. Calcul de l’endommagement actuel de la piste ...................................................................... 40

9.2.1. Paramètres utilisés pour les calculs Alizé ....................................................................... 40

9.2.2. Principe de calcul ............................................................................................................... 40

9.2.3. Calcul pour la zone 2a de la piste .................................................................................... 41

9.2.4. Calcul pour la zone 2b de la piste ................................................................................... 42

9.2.5. Calcul pour la zone 3 de la piste ...................................................................................... 43

9.2.6. Calcul pour la zone 4 de la piste ...................................................................................... 44

10. Définition des travaux et dimensionnement des chaussées ..................................................... 45

10.1. Hypothèses de calcul ............................................................................................................. 45

10.1.1. Hypothèses de portance des plates-formes support .................................................... 45

10.1.2. Paramètres pour les calculs de chaussées bitumineuses (calculs avec ALIZE Aéronautique) .................................................................................................................................... 45

10.1.3. Hypothèses pour les calculs de chaussées avec matériaux traités aux liants hydrauliques (méthode CBR) .......................................................................................................... 46

10.1.4. Remarques concernant les solutions présentées ........................................................... 48

10.2. Dimensionnement de la piste .............................................................................................. 48

10.2.1. Scénario 1 : avec correction du profil en long de la piste ............................................ 48

10.2.2. Scénario 2 : sans correction du profil en long de la piste ............................................ 53

10.3. Dimensionnement des voies de circulation ....................................................................... 54

10.3.1. Taxiway et bretelles A et F ............................................................................................... 54

10.3.2. Bretelles (B, C, D, E) et bretelles neuves (DGV1, DGV2) ......................................... 56

10.4. Dimensionnement des aires de stationnement principale et LIMA. ............................. 57

10.4.1. Choix du type de structure de chaussée ......................................................................... 57

10.4.2. Détermination du trafic de dimensionnement .............................................................. 58

10.4.3. Détermination de la structure de chaussée .................................................................... 64

11. Annexes ........................................................................................................................................... 67

11.1. Extrait du guide de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples ............... 67

11.2. Calcul du nombre de mouvements ..................................................................................... 70

11.3. Nombre de passages d’aéronefs sur les différentes structures de l’aéroport ................ 74

11.4. Trafic avion Alizé .................................................................................................................. 76

12. Glossaire .......................................................................................................................................... 80

13. Définitions ...................................................................................................................................... 81

4

Liste des figures

Figure 1. Trafic introduit dans Alizé aéronautique pour la période 2020-2040 ................................ 19

Figure 2. Vitesse des aéronefs en fonction du type de section ............................................................ 20

Figure 3. Valeur des écarts-types de balayage transversal en fonction du type de section .............. 20

Figure 4. Représentation des familles de sections circulées considérées pour le dimensionnement ....................................................................................................................................................................... 20

Figure 5. Aménagement actuel de l’aéroport de Nantes-Atlantique ................................................... 21

Figure 6. Position des deux bretelles de dégagement à grande vitesse ............................................... 22

Figure 7. Profil longitudinal actuel de la piste 03/21 et indication des plus faibles rayons de courbure ....................................................................................................................................................... 24

Figure 8. Tracé du profil en long de la piste (avec correction du profil en vert) .............................. 28

Figure 9. Tracé du profil en long du taxiway .......................................................................................... 29

Figure 10. Evolution du coefficient d’équivalence en fonction de l’indice de service ..................... 33

Figure 11. Trafic avion utilisé pour les calculs avec Alizé entre 1986 et 2017, pour la piste ........... 40

Figure 12. Paramètres des matériaux utilisés pour le calcul du niveau d’endommagement actuel . 41

Figure 13. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 2a de la piste .................................... 41

Figure 14. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 2b de la piste .................................... 42

Figure 15. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 3 de la piste ...................................... 43

Figure 16. Valeurs d'épaisseurs des couches bitumineuses mesurées sur la piste (essais Rincent BTP de 2010 – valeurs sur le profil G2, à 2 m à gauche de l’axe de la piste). ................................... 44

Figure 17. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 4 de la piste ...................................... 44

Figure 18. Paramètres des matériaux neufs utilisés pour les calculs ALIZE ..................................... 46

Figure 19. Données du calcul ALIZE pour la zone 2a ......................................................................... 49

Figure 20. Données du calcul ALIZE pour la zone 2b ........................................................................ 50

Figure 21. Données du calcul ALIZE pour la zone 3 de la piste (partie renforcée) ........................ 51

Figure 22. Données du calcul ALIZE pour la partie de la piste à reconstruire ................................ 52

Figure 23. Données du calcul ALIZE pour la zone 4 de la piste ........................................................ 53

Figure 24. Données du calcul ALIZE pour la zone R2 du taxiway .................................................... 55

Figure 25. Données du calcul ALIZE pour la bretelle DGV1 ............................................................ 56

Figure 26. Données du calcul ALIZE pour la bretelle DGV2 ............................................................ 57

Figure 27. Aménagement des aires de stationnement (schéma 1 avec huit postes supplémentaires) ....................................................................................................................................................................... 59

Figure 28. Aménagement des aires de stationnement (schéma 2 avec douze postes supplémentaires) ......................................................................................................................................... 60

Figure 29. Trafic avion sur le taxiway, zone R1, et la bretelle A pour la période 2020-2040 .......... 76

Figure 30. Trafic avion sur le taxiway, zone R2, pour la période 2020-2040 .................................... 77

Figure 31. Trafic avion sur le taxiway, zones R4 et R5, et sur la bretelle F, pour la période 2020-2040 .............................................................................................................................................................. 78

Figure 32. Trafic avion sur la bretelle DGV2 pour la période 2020-2040 ......................................... 78

Figure 33. Trafic avion sur la bretelle DGV1 pour la période 2020-2040 ......................................... 79

5

Liste des tableaux

Tableau 1. Structure type de la zone 1 de la piste .................................................................................... 9

Tableau 2. Structure type de la zone 2 de la piste .................................................................................. 10




Tableau 6. Structure type de la zone R1 du taxiway .............................................................................. 11

Tableau 7. Structure type de la zone R2 du taxiway .............................................................................. 11

Tableau 8. Structure type des zones R3, R4 et R5 du taxiway et de la bretelle F ............................. 11

Tableau 9. Structure type de la bretelle A ............................................................................................... 12

Tableau 10. Structure type de la bretelle B ............................................................................................. 12

Tableau 11. Structure type de la bretelle C ............................................................................................. 12

Tableau 12. Structure type de la bretelle D ............................................................................................ 12

Tableau 13. Structure type de la bretelle E ............................................................................................. 13

Tableau 14. Hypothèses de trafic ............................................................................................................. 14

Tableau 15. Calcul du ratio rj pour apprécier le caractère « dimensionnant » d’un aéronef ............ 16

Tableau 16. Nombre de mouvements d’avions (1 atterrissage ou 1 décollage) pour la période considérée pour le calcul (2020-2040) ..................................................................................................... 17

Tableau 17. Répartition des aéronefs sur les différentes structures de l’aéroport ............................ 22

Tableau 18. Critères de classification des aérodromes .......................................................................... 25

Tableau 19. Caractéristiques géométriques pour une piste code 4E................................................... 26

Tableau 20. Caractéristiques géométriques pour les voies de circulation code E ............................. 26

Tableau 21. Caractéristiques actuelles du profil en long de la piste et correction ............................. 27

Tableau 22. Coefficients d’équivalence des matériaux neufs ............................................................... 33

Tableau 23. Valeurs d'indice de gel admissible pour différentes zones de la piste et du taxiway, avec leurs structures actuelles ................................................................................................................... 35

Tableau 24. Nombre de mouvements (décollage ou atterrissage) estimé, par type d’avion, entre 1986 et 2017 ................................................................................................................................................ 39

Tableau 25. Valeurs de dommage pour la zone 2a de la piste ............................................................. 42

Tableau 26. Valeurs de dommage pour la zone 2b de la piste ............................................................. 42

Tableau 27. Valeurs de dommage pour la zone 3 de la piste ............................................................... 43

Tableau 28. Valeurs de dommage pour la zone 4 de la piste ............................................................... 44

Tableau 29. Hypothèses de coefficients d'équivalence pour les différentes structures à assises en grave ciment ................................................................................................................................................ 47

Tableau 30. Renforcement de la zone 1 de la piste ............................................................................... 49

Tableau 31. Renforcement de la zone 2a de la piste ............................................................................. 50

Tableau 32. Renforcement de la zone 2b de la piste ............................................................................. 50

Tableau 33. Renforcement de la zone 3 de la piste (jusqu’au pm 1 390 m) ...................................... 51

Tableau 34. Dimensionnement de la partie de la piste à reconstruire (pm 1 390 à 2 900) .............. 52

Tableau 35. Renforcement de la zone 4 de la piste ............................................................................... 54

Tableau 36. Renforcement de la zone 5 de la piste. .............................................................................. 54

Tableau 37. Renforcement de la Bretelle A et de la zone R1 du taxiway ........................................... 55

Tableau 38. Dimensionnement de la zone R2 du taxiway (structure neuve) .................................... 55

Tableau 39. Renforcement des zones R3 à R5 du taxiway et de la bretelle F ................................... 56

Tableau 40. Dimensionnement des bretelles DGV1, DGV2, D et E (scénario 2). ......................... 57

Tableau 41. Détermination de la classe de trafic selon les aéronefs à l’horizon 2040 ...................... 57

Tableau 42. Trafic pris en compte sur l’aire de stationnement. ........................................................... 61

Tableau 43. Trafic pris en compte par poste de stationnement .......................................................... 63

6

Tableau 44. Epaisseur des dalles de béton goujonnées de l’aire de stationnement .......................... 66

Tableau 45. Calcul du nombre de mouvements d’avion par an de 2020 à 2040 (1 mouvement = 1 décollage ou 1 atterrissage)........................................................................................................................ 71

Tableau 46. Trafic 2015 sur l’aéroport de Nantes-Atlantique.............................................................. 72

Tableau 47. Calcul du nombre de mouvements d’avion par an de 2020 à 2040 et par type d’avion ....................................................................................................................................................................... 73

Tableau 48. Nombre de passages d’aéronefs sur la bretelle DGV1 (44% des atterrissages) .......... 74

Tableau 49. Nombre de passages d’aéronefs sur la bretelle DGV2 (36% des atterrissages) .......... 74

Tableau 50. Nombre de passages d’aéronefs sur la bretelle F et le taxiway R4 et R5 ...................... 75

Tableau 51. Nombre de passages d’aéronefs sur le taxiway R1/bretelle A et R2 ............................. 75

7

Dimensionnement des aires aéronautiques de l’aéroport de

Nantes-Atlantique

---

1. Introduction

Ce rapport concerne la deuxième phase de l’expertise menée par l’Ifsttar et le Cerema pour l’évaluation des travaux de génie civil à envisager sur la piste de l’aéroport de Nantes-Atlantique en vue d’accueillir les trafics prévus à court et moyen terme (jusqu’à l’échéance 2040). Il fait suite au « Rapport de synthèse sur les caractéristiques des chaussées aéronautiques et des sols supports » (désigné par « rapport n°1 » ou « premier rapport. »).

On résume les structures existantes des différentes aires aéronautiques (issues des sondages et essais d’auscultation présentés dans le premier rapport), ainsi que les hypothèses de trafic posées pour la période 2020 – 2040.

On aborde ensuite différentes hypothèses d’aménagement et les scénarios correspondants. Deux scénarios sont décrits :

• un scénario avec correction du profil longitudinal de la piste ;

• un scénario sans correction du profil longitudinal.

Enfin on présente les dimensionnements des chaussées correspondant à chacun des scénarios.

Un glossaire et le rappel de plusieurs définitions complètent ce rapport.

2. Documents utilisés

Les différents documents utilisés sont les suivants :

o [1] DGAC (2016), Guide technique « Méthode rationnelle de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples », octobre 2016, 133 pages.

o [2] Document EASA 2016 (European Aviation Safety Agency) - Certification Specifications and Guidance Material for Aerodromes design CS-ADR-DSNEASA, disponible à l’adresse suivante https://www.easa.europa.eu/system/files/dfu/Annex%20to%20EDD%202016-027-R%20-%20CS-ADR-DSN%20Issue%203%20%281%29.pdf ;

o [3] Guide technique « Diagnostic et conception des renforcements de chaussée », IDRRIM, mai 2016, 264 p.

8

o [4] Guide technique « Dimensionnement des chaussées », volume 1, STBA, 1983. o [5] SETRA-LCPC (1992-2000). Réalisation des remblais et des couches de forme – Guide

technique. Fascicule 1 : Principes généraux, et Fascicule 2 : Annexes techniques. o [6] NFP 98-086, octobre 2011, « Dimensionnement structurel des chaussées routières -

Application aux chaussées neuves ».

3. Caractéristiques des structures de chaussée

3.1. Les sols supports de chaussée

Pour la piste, l’analyse géotechnique a montré que les sols supports en place sur la majorité de la longueur étaient fortement sensibles à l’eau, avec des conditions de portance très variables :

• en conditions favorables (été, nappe basse), la portance de l’arase, définie par son module EV2 à la plaque ou un paramètre équivalent, peut être estimée à environ 75 à 85 MPa ;

• en conditions défavorables (hiver, nappe haute), la portance de l’arase peut être estimée à environ 15 à 25 MPa ;

Ces caractéristiques de sol support correspondent au cas PST2 – AR1 du GTR ([5]).

La méthode de dimensionnement des chaussées aéronautiques ne prévoit pas de prendre en compte les variations saisonnières de portance de l’arase. Elle recommande de prendre en compte un module à long terme de l’arase, représentatif des conditions les plus défavorables. Conformément à cette approche, pour le dimensionnement, il a été décidé de prendre en compte le module à la plaque défini par le GTR pour une arase AR1 : EV2 = 20 MPa.

Cette valeur de calcul fait l’hypothèse que les zones les plus faibles ont été purgées ou traitées lors des travaux de construction initiale, et que les dispositifs de drainage mis en œuvre à cette époque sont toujours opérants. Au regard des données disponibles, on peut estimer que cette valeur de calcul intègre une incertitude de ± 5 MPa.

Une partie de la piste présente des conditions différentes. Il s’agit de la zone 4 située entre les points métriques (pm) 2 387, 2 387 et 2 695, où plusieurs sondages effectués par le Cerema (carottage 5, sondages à la tarière T3 et T10) indiquent la présence de rocher à faible profondeur (entre 0,95 et 1,60 m). Ce résultat est aussi corroboré par les rétro-calculs des essais HWD, qui indiquent sur la zone 4 des modules de sol plus élevés que sur les autres zones (environ 160 MPa, en septembre 2017, sous des conditions hydriques favorables). Pour cette zone 4, conformément à l’analyse géotechnique, on considèrera une portance à long terme de l’arase de 80 MPa.

Pour les autres aires aéronautiques : seuls deux sondages géotechniques ont été réalisés en 2017 sur le taxiway. L’analyse des sols repose donc essentiellement sur les sondages antérieurs de Rincent BTP (réalisés en 2010). Ces sondages indiquent que les sols correspondent aux mêmes formations argilo-sableuses que celles rencontrées sous la piste. Aucun de ces sondages n’indique la présence de rocher à faible profondeur. Pour les autres aires aéronautiques, on prendra donc pour l’arase la même valeur de portance que pour la piste, soit 20 MPa.

Les sondages et carottages ont également indiqué la présence, de couches granulaires sous un certain nombre de structures, sans qu’il soit possible de distinguer s’il s’agissait de couches de forme ou de couches de fondation en grave non traitée. Pour les calculs de dimensionnement, on a retenu de modéliser ces couches comme des couches de fondation en grave non traitée (GNT) ;

9

ce choix est en cohérence avec les préconisations en matière de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples, qui prévoient une couche de fondation en GNT.

3.2. Structures types des différentes aires aéronautiques D’après les données antérieures (carottages, mesures Radar et HWD) et les auscultations réalisées en septembre 2017 par le Cerema (carottages et mesures HWD sur la piste et le taxiway), des structures types ont été définies pour chacune des aires aéronautiques de l’aéroport, en vue de réaliser les calculs de dimensionnement. Celles-ci sont présentées dans les tableaux 1 à 13 ci-dessous. Dans ces structures types, on n’a pas distingué les diverses couches bitumineuses (certaines structures présentent cinq ou six couches minces superposées). Certaines de ces couches ont été regroupées en une ou deux couches « équivalentes » pour faciliter les rétro-calculs, dont la qualité est meilleure avec un nombre de couches allant jusqu’à quatre ou cinq pour toute la structure.

Pour la piste et le taxiway, les modules des couches de chaussée indiqués dans ces tableaux sont ceux issus des rétro-calculs des essais HWD réalisés par le Cerema en septembre 2017 et présentés dans le rapport n°1. Pour les autres aires, des valeurs de module, fonction de l’état des matériaux, repris des informations disponibles, ont été définies selon les approches usuelles par l’Ifsttar et le Cerema.

Ces structures types sont définies à partir d’un nombre limité d’informations (notamment un seul carottage par zone de calcul pour la piste et le taxiway, en ce qui concerne les carottages Cerema), cohérent avec le niveau d’un avant-projet. Des reconnaissances plus détaillées seraient nécessaires, au niveau projet, pour compléter ces informations.

Remarque : Pour les couches de grave non traitée (GNT) directement en contact avec le sol support, conformément à l’approche du guide IDRRIM « Diagnostic et conception des renforcements de chaussées » [3], on a considéré un découpage en sous-couches de 10 cm d’épaisseur avec des modules d’élasticité croissants de bas en haut et proportionnels au module de la couche sous-jacente, avec un rapport de proportionnalité k = 2. Ces hypothèses sont intégrées dans les tableaux qui suivent. Les valeurs de module des couches de GNT ont donc été recalculées en partant du module du sol support (20 MPa, correspondant aux conditions défavorables, sauf pour la zone 4 de la piste), ce qui conduit à des valeurs différentes de celles issues directement des essais HWD. De plus, conformément au guide, la valeur des modules des couches de GNT a été limitée à 400 MPa.

Piste 03/21

Tableau 1. Structure type de la zone 1 de la piste

Zone 1 (pm 0 à 600) Modules (MPa)

Matériaux bitumineux 27 cm Interface MB/GC décollée

5 500

Grave-ciment 15 cm 15 cm

Interface GC/GC semi-collée

23 000 23 000

GNT 10 cm 10 cm 10 cm

160 80 40

Sol 3,6 m 20

10


Zone 2a (pm 600 à 740) Modules (MPa)

Matériaux bitumineux 20 cm 20 cm

Interface MB/MB décollée

5 500 2 000


160 80 40

Sol 5,0 m 20

Zone 2b (pm 740 à 850) Modules (MPa) Matériaux bitumineux 50 cm Bon état 5 500

GNT

10 cm 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm

400 320 160 80 40

Sol 4,0 m 20


Zone 3 (pm 850 à 2 390) Modules (MPa)

Matériaux bitumineux 34 à 42 cm*

Interface GNT/Béton décollée, épaisseur variable

5 500

GNT 20 cm 400 Béton 16 cm 6 000 Sol 3,9 m 20

(*) sur cette zone, l’épaisseur d’enrobés est variable – environ 40 cm du pm 850 à 970, 34 cm du pm 970 à 1 900, 42 cm du pm 1 900 à 2 390. Tableau 4. Structure type de la zone 4 de la piste

Zone 4 (pm 2 390 à 2 700) Modules (MPa)


Interface MB/MB décollée

5 500

GNT 10 cm 10 cm

320 160

Sol 5,2 m 80

11


Zone 5 (pm 2 700 à 2 900) Modules (MPa)


5 500

Grave ciment 15 cm 15 cm


4 600 4 600


160 80 40

Sol 4,75 m 20

Taxiway et bretelles A et F

Tableau 6. Structure type de la zone R1 du taxiway

Zone R1 (pm 175 à 1 030) Modules (MPa)


5 500



16 000 9 000

GNT 10 cm 10 cm

80 40

Sol 20

Tableau 7. Structure type de la zone R2 du taxiway

Zone R2 du taxiway (pm 1 030 à 1 950) Modules (MPa)

Matériaux bitumineux 20 cm Matériaux bitumineux fissurés. Interface MB/GC décollée

2 000


Grave ciment fissurée. Interface GC/GC semi-collée

3 000 3 000

GNT 5 cm 10 cm

80 40

Sol 20

Tableau 8. Structure type des zones R3, R4 et R5 du taxiway et de la bretelle F

Zones R3, R4, R5 et bretelle F (pm 1 950 à 3 075) Modules (MPa)


5 500



13 000 13 000

GNT 10 cm 10 cm

80 40

Sol 20

12

Tableau 9. Structure type de la bretelle A

Bretelle A Modules (MPa)

Matériaux bitumineux 40 cm Bon état, interface MB/GC décollée

5 500


GC dégradée. Interface GC/GC semi-collée

1 600 1 600

GNT 20 cm (estimation)

40

Sol 20

Autres bretelles

Pour les bretelles B, C, D et E, les caractéristiques des structures ont été définies à partir des auscultations réalisées en 2010.

Tableau 10. Structure type de la bretelle B

Bretelle B Modules (MPa) Matériaux bitumineux 6 cm Interface MB/MB décollée 5 500 Matériaux bitumineux 15 cm Interface MB/GC décollée 5 500 Grave ciment 15 cm Interface GC/GC décollée 23 000 Grave ciment 16 cm 23 000

GNT

13 cm 10 cm 10 cm 10 cm 10 cm

400 320 160 80 40

Sol 20

Tableau 11. Structure type de la bretelle C

Bretelle C Modules (MPa)


5 500

GNT 20 cm 400 Béton 15 cm 6 000 (*) Sol 20

(*) Valeur identique à celle issue des rétro-calculs de la piste

Tableau 12. Structure type de la bretelle D

Bretelle D Modules (MPa) Matériaux bitumineux 10 cm Interface MB/MB décollée 5 500

Matériaux bitumineux 16 cm Matériau bitumineux

désagrégé 1 000

GNT 5 cm 10 cm

80 40

Sol 20

13

Tableau 13. Structure type de la bretelle E

Bretelle E Modules (MPa) Matériaux bitumineux 22 cm Interface MB/MB décollée 5 500

Matériaux bitumineux 24 cm Matériau bitumineux désagrégé à la base

1 000

GNT 5 cm 10 cm

80 40

Sol 20

Aires de stationnement principale et LIMA.

Les auscultations ont montré des structures peu homogènes, avec des enrobés en partie supérieure présentant des fortes dégradations dues au stationnement des avions. Ces structures ne sont pas adaptées à leur usage. Les structures actuelles figurent au 2.3.2.3.4 du rapport n°1.

4. Hypothèses de trafic Les hypothèses de trafic ont été fournies par la mission de médiation. Elles sont présentées dans le Tableau 14.

Les nombres correspondent à des mouvements d’avions. D'après la définition du guide STAC 2016 [1] :

• un « mouvement » représente soit un atterrissage, soit un décollage ;

• une « rotation » représente un aller-retour d'un aéronef ; elle équivaut donc à deux mouvements (décollage + atterrissage).

14

Tableau 14. Hypothèses de trafic

Court-terme Moyen-terme Long-terme

2025 2030 2040

Infrastructure Longueur de piste (m) 2900 2900 2900

6 000 000 7 000 000 9 000 000

ATR 42 1 710 1 725 1 706

ATR 72 990 1 200 1 094

CRJ100-200/Embraer-145 6 351 6 366 6 250

Fokker-100/CRJ700/BAE146 7 892 7 284 7 350

A319/318 12 786 12 591 13 724

A320 12 992 16 290 23 678

A321 3 900 4 538 5 979

B737 NG 12 322 14 030 19 019

B737 AG 0 0 0

A330 144 150 310

A340 16 16 16

B777 39 40 44

B747 53 53 53

A310/300/DC8-9-10 249 160 145

A350/B787 0 0 77

A400-M & C130 (L4T) 19 19 19

Piston 537 537 537

18000 18000 18000

C172 (pas fixe) 80% 80% 80%

C182 (pas variable) 20% 20% 20%

0 0 0

A320 NEO - CFM engines 17,5% 27,5% 45,0%

A320 NEO - IAE engines 17,5% 27,5% 45,0%

CS100 - - -

A321 NEO 35,0% 55,0% 90,0%

B737 MAX 30,0% 50,0% 90,0%

A319 NEO 35,0% 55,0% 90,0%

E175-E2/E190-E/E190-E2 5,5% 23,8% 75,5%

Atterrissages - QFU 03 45% 45% 45%

Atterrissages - QFU 21 55% 55% 55%

Décollages - QFU 03 45% 45% 45%

Décollages - QFU 21 55% 55% 55%

Répartition des

mouvements (IFR+VFR)

par QFU (%)

Nombre de mouvements hélicoptères

Taux de pénétration des

nouveaux appareils (%)

Proportions des types

avion en VFR (%)

Mission de médiation relative au projet d'aéroport du Grand Ouest

Prévisions de trafic à Nantes Atlantique

Scénario de référence du 29/08/2017 - tableau récapitulatif des hypothèses

Infrastructure & trafic (mouvements, appareils, trajectoires)

Données d'entrée

Échéances

Nombre de PAX

Nombre de

mouvements IFR

(y compris vols non-

commerciaux et cargos)

Nombre de mouvements VFR (y compris tours de

piste)

15

Pour chaque avion, sont précisés : le nombre de mouvements (atterrissage ou décollage) par an pour les années 2025, 2030 et 2040, ainsi que le taux de pénétration des nouveaux appareils.

Ces tableaux ont été complétés par les hypothèses fournies par la DGAC à la mission de médiation relatives aux types d’avion et aux masses à l’atterrissage et au décollage. Le tableau récapitulant le trafic sur l’aéroport de Nantes-Atlantique sur l’année 2015, avec les masses maximales au roulage (Mtow) pondérées par le nombre de mouvements d’avion figure en annexe (Tableau 46). Ces données 2015, par modèle d’avion, ont été considérées comme prolongeables aux différents horizons (jusqu’à 2040), tout en prenant en compte l’apparition de nouveaux modèles d’avions avec le « taux de pénétration des nouveaux appareils ».

Remarque : les avions de type Piston correspondent à des avions légers. Ils n’ont pas été pris en compte dans le calcul des avions dimensionnants.

4.1. Les avions « dimensionnants » pris en compte dans le calcul

La méthode rationnelle de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples, appelée dans la suite « guide 2016 » [1], indique comment déterminer les aéronefs les moins agressifs qui pourront être négligés dans les calculs.

Seuls les avions dits « dimensionnants », c'est-à-dire influençant véritablement le dimensionnement de la structure en raison de leur masse et/ou de leur nombre de passages cumulés sur la période de calcul de la chaussée, sont alors pris en compte valablement dans le calcul.

Cette sélection peut s’effectuer à partir du critère, rappelé ci-dessous, qui caractérise l’impact relatif de chaque avion et de sa fréquence sur la durabilité des couches de chaussée et du sol.

Pour chaque aéronef j , on considère la charge à la roue la plus élevée, .

On calcule le ratio : 5j

j j

max

Prr ( ) .p

Pr=

avec :

• jPr : la charge à la roue la plus importante de l’aéronef j,

• max jPr max(Pr )= : la charge à la roue la plus importante de tout le trafic,

•

j

j

tot

np

n= : le pourcentage de trafic cumulé de l’aéronef j rapporté au trafic cumulé total,

où :

- jn = nombre de passages de l’aéronef ,

- totn = nombre de passages total de tous les aéronefs.

Un aéronef est considéré comme dimensionnant si .

Les ratios rj sont présentés dans le Tableau 15.

jPr

j

1%jr ≥

16

Tableau 15. Calcul du ratio rj pour apprécier le caractère « dimensionnant » d’un aéronef

Il apparaît alors que les avions de type :

• A 319/318 ;

• A320 ;

• A321 ;

• B737 NG ;

sont à considérer comme « dimensionnants ».

On a également gardé pour le calcul deux autres types d’avions aux rj plus faibles (toutefois leur impact sur le dimensionnement s’est avéré négligeable).

• CRJ 100-200 / Embraer-145 ;

• Fokker 100 / CRJ 700 / BAE 146.

Les proportions d’avions de type « nouvelle génération » indiquées dans le tableau 14 sont prises en compte dans les calculs.

4.2. Calcul du nombre d’avions sur la période de calcul

Les calculs de dimensionnement ont été réalisés pour assurer la tenue des chaussées sur la période 2020-2040.

Les trafics donnés pour les années 2025, 2030 et 2040 ont été interpolés pour les années 2020 à 2040, année par année, en considérant un accroissement annuel constant du nombre d’avions. Les chiffres correspondants, année par année, de 2020 à 2040, sont présentés dans le Tableau 45 en annexe.


2025 2030 2040 Total 2020-2040

PRj (tonnes) rj (%)

ATR 42 1 710 1 725 1 706 35 949 4,34 0,00

ATR 72 990 1 200 1 094 22 291 5,44 0,00

CRJ100-200/Embraer-145 6 351 6 366 6 250 132 862 10,26 0,04

Fokker-100/CRJ700/BAE146 7 892 7 284 7 350 160 020 10,95 0,06

A319/318 12 786 12 591 13 724 272 776 17,35 1,00

A320 12 992 16 290 23 678 346 459 18,38 1,70

A321 3 900 4 538 5 979 96 199 22,36 1,26

B737 NG 12 322 14 030 19 019 303 285 17,85 1,28

B737 AG 0 0 0 0

A330 144 150 310 3 964 27,95 0,16

A340 16 16 16 335 30,28 0,02

B777 39 40 44 854 27,14 0,03

B747 53 53 53 1 113 21,57 0,01

A310/300/DC8-9-10 249 160 145 4 233 19,5 0,03

A350/B787 0 0 77 437 31,5 0,03

A400-M & C130 (L4T) 19 19 19 400 31,5 0,03

Total 59 463 64 463 79 463 1 381 178

Données d'entrée

Échéances

Nombre de

mouvements IFR

(y compris vols non-


17

La répartition entre modèles d’avion a été prise en compte de la manière suivante (exemple pour le B737) :

• le Tableau 14 précise qu’en 2025 le nombre de mouvements serait de 12 322 pour les B737 NG (nouvelle génération), qui correspondent à des B737-700, à des B737-800 et à des B737-900 ;

• le Tableau 46 des données trafic 2015 estime respectivement à 1 000 et 5 580 le nombre de mouvements de B737-700 et B737-800 (pas de mouvement de B737-900) ;

• on en déduit donc que la répartition entre ces deux types d’avion est de 15,2% et 84.8 % ;

• on fait l’hypothèse que ces pourcentages de répartition resteront les mêmes à l’avenir, et qu’ils s’appliquent également aux nouveaux appareils B737 MAX ;

• on considère le taux de pénétration de ces nouveaux appareils (B737 MAX) : soit 30% en 2025 ;

• on en déduit donc, année par année, le nombre de mouvements par types d’avion ; par exemple, en 2025, 1 311 mouvements de B 737-700 NG, 7 314 mouvements de B737-800 NG, 562 mouvements de de B737-700 MAX et 3 135 mouvements de B737-800 MAX.

Ce calcul est fait pour chaque avion dimensionnant.

Au final, on obtient le Tableau 47 (en annexe), décrivant le nombre de mouvements d’avion, année par année, de 2020 à 2040, pour chaque type d’avion, en prenant en compte le taux de pénétration des nouveaux appareils. Le calcul a été fait pour tous les avions, mais seuls les avions « dimensionnants » ont été pris en compte par la suite.

Au final, le trafic considéré est présenté dans le Tableau 16. Le nombre de mouvements par type d’avion est calculé pour la période 2020-2040.

Tableau 16. Nombre de mouvements d’avions (1 atterrissage ou 1 décollage) pour la période considérée pour le calcul (2020-2040)

Type d'avion Trafic 2020-2040

Embraer 145 94 254

Embraer 175 E2 27 798

Embraer 190 E/E2 10 810

BAE 146-200 4 481

BAE 146-300 3 520

CRJ 700 136 017

Fokker 100 16 002

A318 125 290

A319 NEO 147 487

A320 200 BOG 140 270

A320 NEO 206 189

A321 100 40 628

A321 NEO 55 571

B737-700 21 082

B737-800 257 186

B737-700 MAX 25 018

18

4.3. Définition du trafic avion dans le logiciel Alizé aéronautique

4.3.1. Nombre d’avions et masses utilisées

Les avions utilisés pour « créer le trafic » dans le logiciel Alizé-aéronautique sont définis dans le Tableau 16.

Toutefois quelques avions mentionnés dans les hypothèses de trafic ne figuraient pas dans la base de données (base Ficav du STAC). Ils ont été remplacés par les avions les plus proches présents dans la base :

• Embraer 175 E2 a été remplacé par l’Embraer 175 STD/LR ;

• Embraer 190 E et E2 ont été remplacés par l’Embraer 190 LR/AR ;

• B 737-700 MAX a été remplacé par le B737 ER/BBJ (le plus lourd des B 737-700) ;

• B 737-800 MAX a été remplacé par le B737-800.

Dans le logiciel Alizé-aéronautique, un mouvement correspond à un passage d’avion, c’est-à-dire un atterrissage ou un décollage. C’est pour cette raison que les avions sont indiqués deux fois, avec deux masses différentes :

• la masse Mrw, qui correspond à la masse maximale au roulage, est utilisée pour les décollages ;

• la masse Mlw, qui correspond à la masse maximale à l’atterrissage, est utilisée pour les atterrissages.

Le trafic introduit dans le logiciel pour les calculs sur la période 2020-2040 est présenté sur la Figure 1.

19

Figure 1. Trafic introduit dans Alizé aéronautique pour la période 2020-2040

4.3.2. Autres données pour les calculs

Il est nécessaire de préciser également :

• la température équivalente ;

• la vitesse des avions ;

• le balayage transversal des avions.

Toutes ces données ont été définies d’après le guide 2016 [1].

Les valeurs de la vitesse et des écarts-types de balayage transversal en fonction du type de section sont présentées sur les Figure 2 (tableau 4 page 39 du guide 2016 [1]) et Figure 3 (tableau 5 page 40 du guide 2016 [1]).

20

Figure 2. Vitesse des aéronefs en fonction du type de section

Figure 3. Valeur des écarts-types de balayage transversal en fonction du type de section

La température équivalente en France métropolitaine est de 15°C (guide 2016, page 41 [1]). Les données vitesse, balayage et température équivalente sont présentées dans la Figure 1 (exemple de trafic utilisé pour le dimensionnement d’une piste pour la période 2020-2040).

Il est précisé page 19 du guide 2016 [1] que les voies de circulation (taxiway) et les voies de sorties (même à grande vitesse) sont des sections circulées à vitesse modérée (Figure 4, correspondant à la figure 5 de la page 20 du guide 2016 [1]).

Figure 4. Représentation des familles de sections circulées considérées pour le dimensionnement

21

5. Aménagement et répartition du trafic sur les différentes aires aéronautiques

5.1. Aménagement actuel

L’aménagement actuel de l’aéroport de Nantes-Atlantique est décrit sur la Figure 5.

On dénombre actuellement six bretelles : deux aux seuils de piste (A et F) et quatre qui relient la piste au taxiway (B, C, D et E).

Deux courtes bretelles RC et RD relient également le taxiway aux aires de stationnement. Dans la suite, elles seront considérées comme intégrées aux aires de stationnement.

Figure 5. Aménagement actuel de l’aéroport de Nantes-Atlantique

Actuellement, 55% des aéronefs atterrissent en QFU 21 (c’est-à-dire qu’il sont orientés dans le sens 21 => 03) et 45% en QFU 03 (c’est-à-dire qu’il sont orientés dans le sens 03 => 21).

D’après le tableau d’hypothèses de trafic sur les périodes 2025-2030-2040 (Tableau 14), les orientations QFU sont réparties de la manière suivante :

• 45% des atterrissages en QFU 03 ;

• 55% des atterrissages en QFU 21 ;

• 45% des décollages en QFU 03 ;

• 55% des décollages en QFU 21.

5.2. Aménagement d’étude

Sur la précision apportée par la mission de médiation, l’hypothèse de construction de deux bretelles de dégagement à grande vitesse (DGV) dès la première année de travaux a été prise en compte, près de chaque seuil de piste. Les emplacements sont schématisés sur la Figure 6.

22

Figure 6. Position des deux bretelles de dégagement à grande vitesse

La répartition des aéronefs a été donnée par la mission de médiation :

� atterrissant en QFU 21:

• 44% sur la bretelle DGV1 ;

• 11% sur la bretelle seuil de piste A.

� atterrissant en QFU 03 :

• 36% sur la bretelle DGV2 ;

• 9% sur la bretelle seuil de piste F.

Les bretelles B et C sont détruites. Les bretelles D et E sont conservées afin de permettre des éventuels alignements d’aéronefs et d’augmenter la fréquence des décollages, mais cette situation serait exceptionnelle. Le dimensionnement des bretelles D et E, qui seraient très peu circulées, ne sera donc pas étudié dans la suite.

Les gros porteurs étant très peu nombreux par rapport aux moyens porteurs, ils ne sont pas considérés comme dimensionnants et leurs atterrissages ne sont donc pas pris en compte non plus dans les passages sur les bretelles en seuil de piste.

A l’échéance 2020, la répartition des aéronefs sur les différentes structures de l’aéroport est décrite dans le Tableau 17.

Tableau 17. Répartition des aéronefs sur les différentes structures de l’aéroport

Zones Nombre de passages Piste 100% des décollages et 100% des atterrissages Bretelle DGV1 44% des atterrissages Bretelle DGV2 36% des atterrissages Taxiway R1 et bretelle A 45% des décollages et 11% des atterrissages Taxiway R2 45% des décollages et 55% des atterrissages Taxiways R5, R4 et bretelle F 55% des décollages et 9% des atterrissages

23

Le trafic sur le taxiway R3 n’est pas précisé car il dépendra de l’emplacement exact de la bretelle DGV2. On fait l’hypothèse que l’on peut prendre le même trafic pour la zone R3 que pour la zone R2.

Compte tenu de ce qui précède, le nombre de passages d’aéronefs sur les différentes structures est présenté en annexe 11.3.

6. Données concernant les profils longitudinaux et hypothèses pour la correction du profil en long de la piste

6.1. Caractéristiques du profil actuel de la piste 03/21

Les données transmises par la mission de médiation concernent le profil longitudinal actuel de la piste et des autres aires [référence n°20 du premier rapport].

Le profil actuel, Figure 7, indique des variations de niveau pouvant dépasser 3 m et des rayons de courbures descendant jusqu’à des valeurs de l’ordre de 11 000 m. Ce profil déroge aux règlementations actuelles de l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (OACI) et à la nouvelle règlementation européenne [2] qui définit des pentes maximales et des rayons de courbure minimaux en fonction de la classification de l’aérodrome. En particulier le rayon de courbure minimal est de 30 000 m pour la classe d’aéroport à laquelle appartient Nantes-Atlantique.

Pour cette raison, la mission de médiation a souhaité faire expertiser deux scénarios concernant le profil longitudinal de la piste :

• Un scénario avec correction du profil longitudinal actuel de la piste (application du rayon minimum prévu par les spécifications européennes),

• Un scénario sans correction du profil (maintien de la situation actuelle).

Dans les deux scénarios, les dimensions actuelles de la piste (longueur, largeur) et son emplacement sont conservés.

Les autres caractéristiques géométriques (largeurs, longueurs des différentes aires, profils en travers, rayons de raccordement, etc..) ne sont pas étudiées dans la présente expertise, dont l’objectif est le dimensionnement structurel des chaussées.

Les données sur la géométrie en plan et la surface des différentes aires ont été communiquées par la DGAC.

24

Figure 7. Profil longitudinal actuel de la piste 03/21 et indication des plus faibles rayons de courbure

25

6.2. Classification de l’aérodrome et règles concernant les caractéristiques géométriques des aires aéronautiques

L’Annexe 14 à la Convention relative à l’Aviation Civile Internationale définit un code de référence d’aérodrome comportant deux éléments liés aux caractéristiques de performance et aux dimensions des avions appelés à l’utiliser.

Le premier élément est un chiffre fondé sur la distance de référence de l’avion, définie comme la longueur minimale nécessaire à son décollage à la masse maximale certifiée au décollage, dans des conditions standard. Le second est une lettre fondée sur les valeurs maximales des envergures et des largeurs hors tout des trains principaux (c’est la caractéristique la plus pénalisante qui est prise en compte). Les critères de cette classification des aérodromes sont rappelés dans le Tableau 18 ci-dessous.

Tableau 18. Critères de classification des aérodromes

L’aéroport de Nantes-Atlantique se classe en code 4E.

En fonction du code de l’aéroport, la règlementation définit des caractéristiques géométriques à respecter pour la piste et les ouvrages associés. Celles-ci sont définies dans le Tableau 19 pour la piste et le Tableau 20 pour les autres voies de circulation.

Pour l’aéroport de Nantes-Atlantique, les conditions en termes de profil longitudinal sont :

Pour la piste : pente longitudinale moyenne ≤ 1 %

Pente longitudinale ponctuelle ≤ 1,25 %

Changement de pente longitudinale ≤ 1,5 %

Rayon de raccordement ≥ 30 000 m

Pour les autres voies de circulation :

Pente longitudinale moyenne ≤ 1,5 %

Changement de pente longitudinale ≤ 1 % par 25 m

Rayon de raccordement ≥ 2 500 m

26

Tableau 19. Caractéristiques géométriques pour une piste code 4E

Tableau 20. Caractéristiques géométriques pour les voies de circulation code E

27

6.3. Correction du profil en long de la piste

L’approche suivante a été utilisée pour la correction du profil en long de la piste :

• à partir du plan topographique de l’aéroport, fourni par AGO, nous avons tracé les profils longitudinaux actuels de la piste, du taxiway, et des bretelles A, B, C, D, E, F qui les relient ;

• à partir de ces profils, nous avons calculé les valeurs maximales de pentes et les valeurs minimales de rayons de raccordement des aires actuelles, afin d’identifier les aires (ou les parties d’aires) qui n’apparaîtraient pas conformes à la nouvelle règlementation.

Les profils de la piste et du taxiway sont présentés sur les Figure 8 et Figure 9. Il apparaît que le profil actuel de la piste ne serait pas conforme dans la zone située entre les pm 1 390 m et 2 770 m. Le taxiway et les bretelles présenteraient de leur côté un profil acceptable.

Une correction du profil en long de la piste est présentée sur la Figure 8. Tracé du profil en long de la piste (avec correction du profil en vert). Le Tableau 21 résume les caractéristiques actuelles et corrigées du profil de la piste.

Cette solution approchée n’a pas été optimisée en termes de volumes de matériaux à déplacer. Une solution plus précise devrait être établie au niveau projet, en cas d’approfondissement de ce scénario.

Tableau 21. Caractéristiques actuelles du profil en long de la piste et correction

Aire aéronautique

Pentes et rayons de raccordement actuels

Pentes et rayons de raccordement corrigés

Zones dont le profil est corrigé

Piste Pente longitudinale moyenne : 0,11 % Pente ponctuelle maxi : 1,22 % Rayon mini : 11 200 m

Pente longitudinale moyenne : 0,11 % Pente ponctuelle maxi : 1,05 % Rayon mini : 30 000 m

pm 1 390 m à pm 2 770 m, longueur : 1 380 m

La Figure 8 indique également les positions des jonctions des bretelles avec la piste. Elle montre que si le profil de la piste était modifié, le niveau de la bretelle E devrait également être modifié. Les autres bretelles pourraient être conservées en l’état.

28

Figure 8. Tracé du profil en long de la piste (avec correction du profil en vert)

29

Figure 9. Tracé du profil en long du taxiway

30

7. Démarche de dimensionnement utilisée Cette partie présente les méthodes utilisées pour le dimensionnement des différentes structures de chaussée de l’aéroport.

7.1. Dimensionnement des chaussées bitumineuses neuves Ces chaussées sont dimensionnées suivant la « Méthode rationnelle de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples », publiée en octobre 2016 [1]. Ce guide s’applique aux chaussées aéronautiques souples, c’est-à-dire constituées de couches bitumineuses reposant sur une couche de fondation en matériaux granulaires non traités. Il concerne les chaussées neuves.

Sa méthode de calcul est mise en œuvre dans le logiciel ALIZE Aéronautique. Une courte présentation de la méthode de calcul (extrait du guide de 2016) est donnée en annexe 11.1.

En résumé, les principales étapes de la méthode consistent à calculer successivement :

• les sollicitations produites dans la structure de chaussée par les différents aéronefs, en utilisant un modèle élastique linéaire isotrope multicouche;

• l’endommagement « individuel » généré, dans chaque matériau, par le passage de chacun des aéronefs. Les lois d’endommagement utilisées sont une loi de fatigue pour les matériaux bitumineux (basée sur des essais de laboratoire), et une loi basée sur le niveau de la déformation verticale pour les matériaux granulaires non traités et les plates-formes (qui vise à estimer l’endommagement par orniérage) ;

• Puis l’endommagement total, obtenu par sommation de ces endommagements « individuels » sur toute la période de calcul, compte tenu du trafic considéré et des lois de probabilité de balayage (positionnement latéral des avions sur la piste) ;

• L’endommagement de la chaussée est alors défini comme la valeur maximale des endommagements totaux calculés pour chacune des couches.

7.2. Renforcement des chaussées bitumineuses

En l’absence aujourd’hui de méthode officielle pour le calcul des renforcements de chaussées bitumineuses existantes, nous avons mené une démarche similaire à celle utilisée pour les renforcements de chaussées routières [3], en employant le logiciel ALIZE Aéronautique. Cette méthode comporte d’abord une phase de diagnostic, puis une phase de dimensionnement du renforcement.

Diagnostic

Le diagnostic est basé sur la réalisation d’auscultations comprenant des relevés de dégradations, des carottages et des essais HWD. Sur la base de ces auscultations, la piste (ou la voie de circulation) est divisée en zones homogènes, et pour chaque zone homogène, les carottages et les essais HWD sont utilisés pour définir les caractéristiques de la structure, les modules des différentes couches, ainsi que l’état des interfaces (suivant les investigations, celles-ci sont considérées collées, semi-collées ou décollées). A partir de ces différents résultats, un modèle de la structure actuelle (utilisable pour les calculs ALIZE) est défini. Dans cette expertise, ce modèle correspond aux structures type présentées dans la partie 3.2 de ce rapport.

31

Dans un deuxième temps, les données disponibles concernant le trafic passé supporté par la chaussée sont utilisées pour évaluer son état d’endommagement actuel, en utilisant la même démarche de calcul que pour le dimensionnement d’une chaussée neuve (calcul des sollicitations dans la structure, calcul du dommage élémentaire produit par chaque aéronef, puis calcul du dommage cumulé résultant de l’ensemble du trafic, pour chaque couche). Ce calcul peut être mené en plusieurs phases pour tenir compte des renforcements éventuels subis par la structure.

Dans ce calcul, si le dommage dans une couche de chaussée atteint la valeur 1, on considère que celle-ci est ruinée. Un module forfaitaire correspondant à celui d’une couche fissurée lui est alors attribué, et sa résistance en fatigue n’est plus prise en compte (le dommage en fatigue n’a alors plus de sens physique). Le calcul d’endommagement est toutefois poursuivi pour les autres couches de chaussée. Pour une couche bitumineuse fissurée, le module forfaitaire est pris égal à 2 000 MPa. Pour une couche de matériau traité au liant hydraulique, ce module est pris égal à 0,3 x Eref, où Eref est le module du matériau neuf.

Ce calcul d’endommagement, sous le niveau de trafic passé, permet de définir un niveau de dommage passé pour chacune des couches de la structure actuelle. Ce niveau de dommage passé sert de point de départ au calcul du renforcement.

Calcul de la solution de renforcement.

Le calcul du renforcement est mené de manière itérative comme suit :

- on définit la structure renforcée (structure actuelle, à laquelle on ajoute les couches correspondant au renforcement) ;

- on calcule les sollicitations dans la structure renforcée, puis l’endommagement de cette structure, sous le trafic futur considéré, suivant les mêmes principes que pour une chaussée neuve ;

- dans ce calcul d’endommagement, on tient compte du niveau de dommage passé des anciennes couches. Ce dommage passé est cumulé avec le dommage futur produit par le trafic futur ;

- si le trafic futur conduit à un dommage total supérieur ou égal à 1 dans l’une des anciennes couches, le calcul est scindé en 2 étapes :

o une étape où le critère de dimensionnement en fatigue s’applique à l’ancienne couche (tant que son niveau de dommage est inférieur à 1) ;

o une étape où l’ancienne couche est considérée comme ruinée ; on lui attribue alors un module forfaitaire correspondant à une couche fissurée, et le critère de dimensionnement en fatigue s’applique alors aux couches du renforcement.

- Le dommage dans la couche de renforcement doit alors rester inférieur à 1. Si ce n’est pas le cas, le calcul est répété en augmentant l’épaisseur de renforcement, jusqu’à ce qu’une solution satisfaisante soit obtenue.

7.3. Renforcement des chaussées à assise en matériaux traités aux liants hydrauliques

La nouvelle méthode rationnelle de dimensionnement des chaussées aéronautiques ne s’applique aujourd’hui qu’aux chaussées souples, constituées d’une fondation granulaire et d’une couche de base et d’une couche de roulement en enrobés bitumineux. La généralisation de ce type de calcul à des chaussées comportant des couches d’assise en matériaux traités aux liants hydrauliques (en utilisant les lois de fatigue de ces matériaux issues du domaine routier) n’est pas pertinente. Elle

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conduirait à des niveaux d’endommagement correspondant à des durées de vie très courtes, physiquement non réalistes au regard des observations faites sur le comportement de ces structures.

Dans le cas présent, cette méthode n’est donc pas adaptée aux structures des zones 1 et 5 de la piste et aux structures du taxiway, qui comportent des couches de fondation en grave-ciment.

Pour ces structures sur grave-ciment, l’ancienne méthode de dimensionnement basée sur l’indice CBR a été mise en œuvre pour évaluer les besoins de renforcement des chaussées existantes.

Dimensionnement aéronautique basée sur la méthode CBR

Cette méthode est décrite dans le guide technique « Dimensionnement des chaussées » du STBA [4]. Elle s’appuie sur l’équation CBR (California Bearing Ratio) qui détermine l’épaisseur minimale de matériau de référence à mettre en œuvre sur un sol caractérisé par son indice CBR afin que les contraintes générées par une charge, supposée appliquée 10 000 fois, soient admissibles par le sol.

La formule est:

� = �� 10,57. �� − 132. ��

avec :

e : épaisseur de matériau de référence à mettre en œuvre sur un sol de CBR donné ;

P0 : charge équivalente de calcul, effectuant 10 mouvements par jour pendant 10 ans ;

CBR : indice California Bearing Ratio du sol considéré ;

q : pression de contact au sol de la charge P0.

La charge P0 introduite dans la formule CBR est issue de l’équation de la courbe de Wöhler :

P/P0 = 1 - 0,2 log (N/36 500)

avec :

P : charge réelle pondérée en fonction de l’aire de l’aéroport (piste, taxiway, raquette) ;

P0 : charge équivalente de calcul, effectuant 10 mouvements par jour pendant 10 ans ;

N : nombre réel de mouvements par jour de la charge P.

Cette formule peut être interprétée comme la loi de fatigue des chaussées aéronautiques. Connaissant la charge réelle P et le nombre réel N de mouvements de cette charge, elle détermine la charge équivalente P0 pouvant être appliquée 10 000 fois en conduisant au même endommagement du sol.

La conversion du nombre de chargements de 36 500 à 10 000 correspond à un coefficient de recouvrement permettant de retenir un trafic de référence de 10 mouvements par jour pendant 10 ans.

L’épaisseur équivalente globale calculée par la formule CBR est convertie en épaisseur réelle de matériaux de chaussées par l’intermédiaire de coefficients d’équivalence.

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Application au renforcement des chaussées

L’utilisation de la méthode CBR nécessite l’évaluation de l’épaisseur équivalente de la chaussée existante (à partir des épaisseurs, de la nature et de l’état des matériaux de chaque couche) et la comparaison avec l’épaisseur équivalente minimale nécessaire à l’accueil du trafic prévu. Ainsi, un coefficient d’équivalence doit être affecté à chaque matériau présent dans la structure de chaussée.

Les coefficients d’équivalence des matériaux neufs sont présentés dans le Tableau 22.

Tableau 22. Coefficients d’équivalence des matériaux neufs

Matériau Coefficient d’équivalence

Béton bitumineux à module élevé 2,5 Béton bitumineux aéronautique standard 2 Enrobé à module élevé 1,9 Grave bitume 1,5 Grave ciment 1,5 Grave émulsion 1,2 Grave concassée bien graduée 1 Grave roulée 0,75 Sable 0,5

La Figure 10 présente une courbe d’évolution des coefficients d’équivalence de la grave bitume et du béton bitumineux en fonction de l’indice de service (pour les matériaux anciens).

Figure 10. Evolution du coefficient d’équivalence en fonction de l’indice de service

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7.4. Vérification au gel

7.4.1. Méthode de calcul

Pour chaque structure, il faut effectuer une vérification au gel, selon la méthode décrite dans le chapitre 7 du guide de 2016 [1].

La vérification au gel a pour but de vérifier que la protection thermique apportée par les matériaux non gélifs de la structure de chaussée et de la plate-forme est suffisante pour éviter que le gel atteigne les couches de sol sensibles au gel.

La démarche consiste à définir un indice de gel atmosphérique de référence IR, pour le site étudié, et à le comparer avec l’indice de gel admissible, IA, que peut supporter la structure de chaussée.

Si l’indice de gel admissible par la structure de chaussée IA est supérieur à l’indice de gel de référence IR, la protection vis-à-vis du gel est assurée. Dans le cas contraire, il faut augmenter les épaisseurs de matériaux non gélifs jusqu’à ce que la valeur de IA soit suffisante.

L’indice de gel (atmosphérique) admissible IA est calculé avec la formule suivante :

�� = ��0.7 + 10

Où Isurface est l’indice de gel admissible en surface de la structure.

La valeur de Isurface est déterminée par un calcul thermique unidimensionnel, qui peut être effectué avec le logiciel ALIZE, module « Gel-dégel ». Ce calcul prend en compte des conditions aux limites, et une loi de variation de la température de surface en fonction du temps qui sont fixées par la méthode. La valeur de Isurface dépend :

• Des caractéristiques de la structure de chaussée (notamment des épaisseurs des couches et des conductivités thermiques des différents matériaux) ;

• De la quantité de gel admissible au niveau de la plate-forme, notée QPF.

Dans le cas de l’aéroport de Nantes-Atlantique, les sols du site étant essentiellement des sols fins, nous avons considéré que ces sols peuvent être gélifs et donc que la quantité de gel admissible au niveau de la plateforme est nulle.

7.4.2. Résultats obtenus

Au vu du nombre annuel de passagers sur l’aéroport de Nantes Atlantique, une protection totale vis-à-vis du gel doit être assurée (d’après le guide 2016 [1]). Cela conduit à considérer une valeur d’indice de gel de référence IR correspondant à l’hiver rigoureux exceptionnel (hiver le plus rigoureux depuis 1951). La valeur correspondante pour Nantes est IR = 77 °C×jour.

Les calculs avec le logiciel ALIZE, module Gel-dégel, ont été effectués pour les différentes zones de la piste et du taxiway, dans leur état actuel. Les résultats sont présentés dans le Tableau 23. L’indice de gel admissible IA dépend principalement de l’épaisseur des couches de chaussée constituées de matériaux non gélifs, et cette épaisseur est rappelée dans le Tableau 23.

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Tableau 23. Valeurs d'indice de gel admissible pour différentes zones de la piste et du taxiway, avec leurs structures actuelles

Zones Epaisseur matériaux non gélifs (cm)

IA (°C×jours)

Piste Zone 1 87 cm 129 Zone 2a 70 cm à 90 cm* 76 à 140 Zone 2b 100 cm 165 Zone 3 70 cm à 78 cm 73,2 à 87,9 Zone 4 94 cm 142 Zone 5 83 cm 115

Taxiway Zone R2 60,5 cm * à 75 cm 62,9 à 93,4 Zones R1, R3, R4, R5 80 cm 109,1

(*) : les valeurs marquées du signe * sont des valeurs ponctuelles correspondant aux carottages Cerema de septembre 2017

En considérant les épaisseurs minimales de matériaux issues des résultats des carottages et des mesures radar (reprises dans la partie 3 de ce rapport), on trouve des valeurs d’indice de gel admissible de zones 2a et 3 de la piste légèrement inférieures (de 1 à 4 points) à l’indice de référence.

Toutefois, ces écarts sont très faibles, car il suffirait de considérer une épaisseur de GNT de 1 cm en plus pour la zone 2a et de 2 cm pour la zone 3 pour que les structures « passent » la vérification au gel. D’autre part, sur ces zones 2a et 3, les épaisseurs de chaussées présentent des variations, et certains carottages indiquent sur ces zones des épaisseurs suffisantes pour la protection au gel.

Pour le taxiway, la zone R2 présente également par endroit des épaisseurs insuffisantes, conduisant à des indices de gel admissibles trop faibles. C’est le cas, en particulier, au niveau du carottage 8 réalisé par le Cerema où l’indice de gel admissible estimé n’est que de 62,9. Pour cette zone R2, par ailleurs fortement dégradée, une reconstruction complète sera proposée dans les scénarios de dimensionnement (partie 8 de ce rapport).

La bretelle D présente également une épaisseur de matériaux non gélifs à priori insuffisante (41 cm). Le renforcement de cette bretelle n’a pas été inclus dans l’expertise étant donné le trafic très faible qu’elle devrait supporter.

8. Scénarios de dimensionnement

L’étude comprend :

1. le dimensionnement de la piste : deux scénarios sont considérés (demande de la mission de médiation) : un scénario (1) avec correction du profil longitudinal actuel de la piste, et un scénario (2) sans correction du profil longitudinal ;

2. le dimensionnement des voies de circulation (taxiway, bretelles) ; 3. le dimensionnement des aires de stationnement.

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8.1. Dimensionnement de la piste

8.1.1. Scénario 1 avec correction du profil longitudinal de la piste

Ce scénario prend en compte la correction du profil longitudinal de la piste, afin de suivre la nouvelle règlementation EASA [2]. D’après le profil en long de la piste (cf. partie 6 du rapport), c’est la zone située entre les pm 1 390 et 2 770 m dont le profil devrait être corrigé. Les solutions envisageables sont les suivantes (en intégrant la petite section de piste au-delà du pm 2 770) :

• du pm 0 au pm 1 390 : renforcement de la piste actuelle ;

• du pm 1 390 au pm 2 900 : correction du profil et reconstruction d’une structure de chaussée neuve au-dessus de la chaussée existante dans les zones de creux, renforcement de la chaussée existante dans les zones de bosses.

pm 0 au pm 1 390 :

Cette partie de la piste comprend trois zones avec des structures de chaussée différentes. L’examen de la piste a montré que ces différentes zones présentent des faiblesses structurelles, avec des dégradations limitées : si les matériaux sont généralement sains, ils ont cependant quelques interfaces décollées. Le relevé de dégradations montre essentiellement des fissurations de surface (fissures de joint et de retrait), de niveau léger. Ces trois zones de la piste pourraient donc faire l’objet d’un renforcement, avec des solutions adaptées à chaque zone.

pm 1 390 au pm 2 900

Sur cette partie, la solution suivante corrige le profil longitudinal :

• Dans les zones de creux (situées en dessous du profil final) : comblement des creux avec de la grave non traitée, en laissant en place l’ancienne chaussée, puis reconstruction sur cette partie d’une chaussée souple (bitumineuse, sur fondation non traitée) ;

• Dans les zones de bosses : renforcement de la chaussée existante – la transition entre les zones de creux et de bosses n’a pas été prise en compte au niveau de la présente expertise.

8.1.2. Scénario 2 sans correction du profil longitudinal de la piste

Solution envisageable: renforcement des différentes zones de la piste.

L’examen de la piste a montré que celle-ci comporte cinq zones, présentant des structures différentes. Ces cinq zones présentent des faiblesses structurelles, avec des dégradations limitées : si les matériaux sont généralement sains, ils ont cependant un certain nombre d’interfaces décollées. Le relevé de dégradations montre essentiellement des fissures de joint et de retrait, de niveau léger. Les différentes zones de la piste pourraient donc faire l’objet d’un renforcement, avec des solutions adaptées à chaque zone.

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8.2. Dimensionnement des voies de circulation

Taxiway et bretelles A et F :

Solution envisageable :

• renforcement du pm 0 au pm 1 030 et du pm 1 950 au pm 3 075 (jusqu’à la fin de la bretelle F) ;

• reconstruction de la partie centrale R2, entre le pm 1 030 et le pm 1 950.

L’examen des profils, dans la partie 6 du présent rapport, a montré que le profil en long du taxiway pourrait être conservé.

D’autre part, l’étude des caractéristiques structurelles du taxiway a montré que celui-ci présente une structure à peu près identique sur toute sa longueur (matériaux bitumineux sur grave ciment), mais avec des niveaux d’endommagement différents :

• les zones R1, R3, R4, R5, ainsi que les bretelles A et F, présentent des structures en assez bon état, avec des matériaux sains mais avec des interfaces souvent décollées entre les matériaux bitumineux et la grave ciment, puis entre les deux couches de grave ciment. Pour ces zones, un renforcement pourrait être envisagé ;

• la zone R2 (pm 1 030 à 1 950) présente des dégradations sévères : couche de roulement fissurée et interfaces dégradées au niveau des enrobés ; grave-ciment fissurée, ou désagrégée, avec des interfaces dégradées. Ces dégradations sont confirmées par les essais HWD, qui indiquent des déflexions élevées sur cette zone, et conduisent à des modules de la grave-ciment très faibles. Pour cette zone, une reconstruction complète serait nécessaire.

Autres bretelles (B, C, D, E)


• déconstruction des bretelles B et C et remplacement par les nouvelles bretelles de dégagement rapide (dimensionnement neuf) ;

• réfection de la couche de roulement sur la bretelle D ;

• réfection de la couche de roulement sur la bretelle E (uniquement dans le scénario sans correction de profil longitudinal de la piste).

Comme expliqué dans la partie 5 de ce rapport, les deux nouvelles bretelles de dégagement rapide seraient amenées à remplacer les bretelles B et C dès le début (2020).

La bretelle D ne sera pas affectée par la modification éventuelle du profil en long de la piste, et pourrait être conservée dans tous les cas. Comme elle ne supportera qu’un faible trafic, un entretien de surface (réfection de la couche de roulement) serait suffisant.

Pour la bretelle E, la solution dépend du scénario pour la piste (correction ou non du profil en long) :

- la modification du profil en long de la piste (scénario 1) nécessiterait la reconstruction de la bretelle E. Toutefois, compte tenu du faible pourcentage de trafic qui continuerait à emprunter cette bretelle, et de sa proximité avec la bretelle D, cette reconstruction

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n’apparaît pas indispensable; on pourrait envisager de fermer cette bretelle (elle pourrait si besoin être déconstruite) ;

- dans le scénario 2, sans modification du profil en long de la piste, la bretelle E pourrait être conservée, et dans ce cas un entretien de surface pourrait suffire, comme pour la bretelle D.

8.3. Dimensionnement des aires de stationnement principale et LIMA.


• Reconstruction complète des aires de stationnement actuelles (Aires LIMA et Principale).

• Si extension de l’aire de stationnement actuelle (8 à 12 postes supplémentaires) : dimensionnement neuf.

Le dimensionnement n’a concerné que les aires de stationnement principale et LIMA, qui sont utilisées pour les avions commerciaux. Les autres aires, réservées à l’aviation légère, n’ont pas été examinées.

L’analyse des aires de stationnement principale et LIMA a montré que leurs structures, avec des enrobés bitumineux en partie supérieure, présentent des dégradations significatives (faïençage, orniérage important), et font l’objet de réparations récurrentes. De plus, les caractéristiques de ces aires sont variables, avec des structures bitumineuses sur certaines parties et des structures à assise en grave-ciment sur d’autres. Pour ces raisons, la solution de l’enlèvement de la structure actuelle et de la reconstruction à neuf des aires de stationnement avec des chaussées en dalles béton, plus adaptées aux avions lourds, a été dimensionnée.

La mission de médiation a également indiqué une hypothèse d’extension de l’aire de stationnement actuelle, entre les actuelles bretelles RC et RD, en vue de créer 8 à 12 postes supplémentaires. Pour cette extension, il pourrait être posé la même structure neuve en béton que pour la reconstruction des aires de stationnement existantes.

9. Calcul du niveau d’endommagement actuel de la piste

La méthode de dimensionnement des renforcements de chaussée nécessite, dans une première étape, d’évaluer par le calcul le niveau d’endommagement actuel des structures. Ce calcul permet :

• de confirmer l’état actuel de dégradation des différentes structures et les modes d’endommagement observés ;

• d’estimer (de façon approchée) les niveaux d’endommagement des couches de chaussée existantes qui seront pris en compte dans les calculs de renforcement.

Dans cette expertise, ces calculs permettent aussi de conforter la valeur retenue pour la portance des arases de terrassement actuelles (20 MPa sur toutes les structures, sauf sur la zone 4 de la piste pour laquelle la portance a été estimée à 80 MPa), en s’assurant que cette valeur conduit à des niveaux d’endommagement compatibles avec les dégradations observées.

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Les calculs d’endommagement actuel ont été effectués uniquement pour les zones 2, 3 et 4 de la piste, comportant des structures bitumineuses. Pour les structures à assise en matériaux hydrauliques, des tests ont montré que cette démarche ne permettait pas d’estimer correctement l’endommagement des matériaux hydrauliques (zones 1 et 5 de la piste et l’ensemble du taxiway).

Aucun calcul d’endommagement actuel n’a été effectué pour les autres bretelles (B, C, D, E) ni pour les aires de stationnement, puisque les scénarios de dimensionnement prévoient soit une reconstruction complète, soit un simple entretien de surface (bretelles D et E).

9.1. Détermination du trafic passé de l’aéroport

Afin de déterminer l’endommagement actuel des différentes structures, il est nécessaire d’estimer le trafic passé. Pour cela, les documents suivants ont été utilisés :

• un document intitulé « Trafic aéroportuaire 1986-2013 » rédigé par la DGAC et disponible à l’adresse suivante : https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/sites/default/files/Trafic_A%C3%A9roportuaire_1986-2013.pdf, qui indique le nombre de mouvements pour l’aéroport de Nantes, de 1986 à 2013 ;

• les données de trafic fournies par la mission de médiation, indiquant le trafic en 2025 avec une répartition par type d’avion (tableau 45 en annexe), à partir duquel un trafic 2017 a été extrapolé.

Il a été considéré que les silhouettes d’avion sur l’aéroport de Nantes-Atlantique n’ont pas varié entre 1986 et 2017 ; en effet, la plupart des avions sont des aéronefs régionaux ou des moyen-courriers. Il a été considéré que la répartition entre les différents types d’avion n’a pas non plus évolué. Seul le nombre de mouvements varie d’une année sur l’autre. Cette hypothèse est certes approximative, mais elle a été considérée comme légitime à ce niveau d’expertise, car il s’agit de déterminer un ordre de grandeur de l’endommagement passé. Elle apparaît également justifiée par le fait que la piste a subi des renforcements en 1987 (zones 1 et 2) et 1988 (zone 5), et que le taxiway a été construit entre 1986 et 1988.

A partir des données de nombre de mouvements par an entre 1986 et 2013 et de la répartition par type d’avion de 2020, il est donc possible de déterminer une répartition par type d’avion depuis l’année 1986 et jusqu’à 2017. Ces données sont présentées dans le Tableau 24.

Tableau 24. Nombre de mouvements (décollage ou atterrissage) estimé, par type d’avion, entre 1986 et 2017

Type d’avion Nombre de mouvements entre 1986 et 2017

CRJ100-200/Embraer-145 133 633 Fokker-100/CRJ700/BAE146

179 314

A319/318 273 787 A320 204 421 A321 68 746 B737 223 813

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Le trafic correspondant, utilisé pour les calculs avec le logiciel Alizé, est présenté sur la Figure 11. Il a été considéré qu’il y avait autant d’atterrissages que de décollages. A la différence des prévisions de trafic pour les années futures, seuls des anciens types d’avion ont été utilisés pour le trafic 1986-2017. Pour la catégorie « Fokker-100/CRJ700/BAE146 » comprenant plusieurs avions, c’est l’avion BAE146-200 qui a été utilisé, sa charge étant semblable à la moyenne des charges des autres avions de cette catégorie.

Figure 11. Trafic avion utilisé pour les calculs avec Alizé entre 1986 et 2017, pour la piste

9.2. Calcul de l’endommagement actuel de la piste

9.2.1. Paramètres utilisés pour les calculs Alizé

Les structures utilisées pour les calculs avec Alizé ont été définies dans la partie 3 du présent rapport.

Tous les calculs sont réalisés à la température équivalente de 15°C (température équivalente pour la France selon le guide 2016 [1]).

Les autres paramètres utilisés pour les calculs du niveau d’endommagement actuel de la piste sont les suivants :

• vitesse des aéronefs : 100 km/h ;

• balayage transversal : 1,5 mètres ;

• coefficient de calage kc : celui de la GB ;

• valeur du risque : 50% (cette valeur est habituellement adoptée dans la méthode de renforcement des chaussées routières, lorsqu’on vise à expliquer un dommage passé).

9.2.2. Principe de calcul

L’endommagement a été calculé avec le trafic 1986-2017.

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Les matériaux ont été considérés à l’état neuf au début de la période de calcul. Les enrobés ont été assimilés à des bétons bitumineux aéronautiques de classe 2 (BBA2), et les calculs ont été faits pour ces matériaux avec les valeurs de paramètres mécaniques minimales des normes, notamment un module à 15 °C, 10 Hz égal à 5 500 MPa. Cette valeur est cohérente avec les valeurs de module mesurées par les essais de laboratoire, et avec les rétro-calculs des essais HWD (voir rapport n°1). Les valeurs des paramètres de calcul pour le BBA2 sont données sur la Figure 12.

Dans les calculs de l’endommagement passé, il est théoriquement possible de distinguer plusieurs périodes de calcul, prenant en compte les renforcements successifs de la chaussée et l’apparition de dégradations, si elle est connue. Dans le cas présent, cela n’a pas été réalisé par manque d’informations suffisamment précises sur l’histoire passée des structures. Le résultat des calculs d’endommagement demeure acceptable.

Figure 12. Paramètres des matériaux utilisés pour le calcul du niveau d’endommagement actuel

Les conditions d’interface entre couches ont été choisies conformément à la norme NF P 98-086 relative au dimensionnement des chaussées routières [6] :

• l’interface entre deux couches d’enrobés est considérée comme collée ;

• l’interface entre deux couches de grave-ciment est considérée comme semi-collée ;

• l’interfaces entre une couche d’enrobé et une couche de grave-ciment est considérée comme collée.

Les résultats de calculs d’endommagement sont présentés uniquement pour les structures bitumineuses (zones 2, 3 et 4 de la piste).

9.2.3. Calcul pour la zone 2a de la piste

La structure Alizé et les paramètres matériaux utilisés pour les calculs sur la zone 2a de la piste sont présentés sur la Figure 13.

Figure 13. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 2a de la piste

42

Les valeurs de dommage obtenues sont présentées dans le Tableau 25.

Tableau 25. Valeurs de dommage pour la zone 2a de la piste

Dommage à la base des couches d’enrobés 1,017 Dommage au sommet du sol 2,801

Pour cette zone, les calculs indiquent donc que la structure actuelle est sous-dimensionnée par rapport au trafic supporté et atteint un niveau de dommage supérieur à 1 à la fois selon le critère de fatigue des couches bitumineuses, et surtout selon le critère d’orniérage du sol. C’est assez cohérent avec les résultats des essais HWD, qui indiquent des déflections significativement plus élevées sur cette zone, et des faibles modules rétro-calculés (de l’ordre de 2 000 MPa) pour les 20 premiers centimètres d’enrobés.

9.2.4. Calcul pour la zone 2b de la piste

La structure Alizé et les paramètres matériaux utilisés pour les calculs sur la zone 2b de la piste sont présentés sur la Figure 14.

Figure 14. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 2b de la piste


Tableau 26. Valeurs de dommage pour la zone 2b de la piste

Dommage à la base de la couche d’enrobés 0,104 Dommage au sommet du sol 0,422

Pour cette zone bitumineuse, plus épaisse que la zone 2a, les dommages sont largement inférieurs à 1 pour le sol et les couches bitumineuses. C’est assez cohérent avec les carottages de 2010 montrant des matériaux en bon état sur cette zone, et avec les rétro-calculs qui conduisent à des modules d’environ 5 500 MPa pour les enrobés sur cette zone.

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9.2.5. Calcul pour la zone 3 de la piste

La structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 3 de la piste est présentée sur la Figure 15.

Figure 15. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 3 de la piste


Tableau 27. Valeurs de dommage pour la zone 3 de la piste

Dommage à la base de la couche d’enrobés 0,668 Dommage au sommet du sol 0,765

Ce calcul a été réalisé avec une épaisseur d’enrobés de 34 cm, qui correspond à l’épaisseur la plus faible rencontrée sur cette zone. Il conduit à des valeurs de dommage inférieures à 1, qui sont cohérentes avec les carottages qui indiquent des matériaux bitumineux sains sur cette zone, et les rétro-calculs qui conduisent à des valeurs de modules d’enrobés d’environ 5 500 MPa.

On peut noter que les épaisseurs d’enrobés sont assez variables sur la zone 3, et sont souvent supérieures à cette valeur minimale de 34 cm, allant jusqu’à 47 cm en quelques points notamment sur la bande centrale de la piste où passent les roues des avions. Ceci est illustré par la Figure 16, qui montre les mesures d’épaisseur des couches bitumineuses issues des mesures Radar de Rincent BTP de 2010.

44

Figure 16. Valeurs d'épaisseurs des couches bitumineuses mesurées sur la piste (essais Rincent BTP de 2010 – valeurs sur le profil G2, à 2 m à gauche de l’axe de la piste).

9.2.6. Calcul pour la zone 4 de la piste

La structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 4 de la piste est présentée sur la Figure 17.

Figure 17. Structure Alizé utilisée pour les calculs sur la zone 4 de la piste


Tableau 28. Valeurs de dommage pour la zone 4 de la piste

Dommage à la base de la couche supérieure d’enrobé 0,046 Dommage au sommet du sol 0,046

Pour cette zone, avec des couches bitumineuses très épaisses (49 cm en moyenne) et une portance de sol plus élevée que sur les autres zones, l’endommagement calculé est très faible. Ceci est cohérent avec les résultats des rétro-calculs des essais HWD (modules d’enrobés d’environ 5 500 MPa).

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10. Définition des travaux et dimensionnement des chaussées

10.1. Hypothèses de calcul

10.1.1. Hypothèses de portance des plates-formes support

Concernant les plates-formes support, les hypothèses suivantes ont été faites :

• pour les calculs de renforcement, le module de l’arase a été considéré égal à 20 MPa (comme discuté dans la partie 1), sauf pour la zone 4 de la piste où la profondeur du substratum rocheux est faible, où le module a été pris égal à 80 MPa ;

• pour la partie de la piste dont le profil est corrigé, (scénario 1), on a assimilé l’ancienne structure, avec sa couverture de GNT, à une plateforme PF4 (de module 200 MPa) ;

• pour les calculs de structures neuves (partie centrale du taxiway, bretelles DGV), on a supposé qu’une plateforme de portance PF2 (avec un module minimum de 50 MPa) sera réalisée ;

• pour les aires de stationnement, deux cas de calcul, avec une portance de plateforme de 20 MPa et 50 MPa ont été considérés.

Dans cette expertise, un examen détaillé des solutions permettant d’obtenir cette classe de plate-forme PF2 n’a pas pu être réalisé. Cependant, en première approche, compte tenu des types de sols rencontrés, et de leur état hydrique généralement humide, on pourrait envisager :

o un traitement des sols naturels à la chaux sur 40 cm, pour améliorer leur portance à court terme (pour assurer une bonne traficabilité et un bon compactage des couches de chaussée lors du chantier). Quelques purges seront probablement nécessaires pour les matériaux dans un état hydrique très humide ;

o la réalisation d’une couche de forme en matériau granulaire de 45 cm, d’épaisseur, avec interposition d’un géotextile.

10.1.2. Paramètres pour les calculs de chaussées bitumineuses (calculs avec ALIZE Aéronautique)

Hypothèses pour les matériaux et structures

Les structures types (et les caractéristiques de matériaux et des interfaces) utilisées pour les calculs de renforcement des chaussées existantes ont été définies dans la partie 3 du présent rapport.

Pour les matériaux neufs d’apport, on a choisi d’utiliser (en reconstruction comme en renforcement) :

• en assise : une grave bitume GB4 (valeur de module normalisée 11 000 MPa à 15°C et 10 Hz);

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• en couche de roulement : un béton bitumineux aéronautique BBA3 (valeur de module normalisée 7 000 MPa à 15°C et 10 Hz).

Les calculs ont été réalisés avec les paramètres de matériaux correspondant aux valeurs minimales des normes, pour chaque type de matériau. Ces paramètres sont présentés sur la Figure 18.

Figure 18. Paramètres des matériaux neufs utilisés pour les calculs ALIZE

D’après le guide 2016 [1], le risque de calcul pour un aéroport dont la classe de trafic est supérieure à CT3 est fixé à 2,5% (extrait de la page 36 du guide).

Hypothèses liées au trafic

Les hypothèses de trafic considérées pour la piste sont celles de la Figure 1. Pour les autres voies de circulation, elles sont données sur les Figure 29 à Figure 33.

Pour calculs de dimensionnement de la piste, on considère les hypothèses suivantes :


• balayage transversal : 1,5 mètres ;

• risque : 2,5% ;

• coefficient de calage kc : celui de la GB.

Pour les calculs de dimensionnement du taxiway et des autres bretelles, on retient les hypothèses suivantes :


• balayage transversal : 1,0 mètre ;

• risque : 2,5% ;

• coefficient de calage kc : celui de la GB.

10.1.3. Hypothèses pour les calculs de chaussées avec matériaux traités aux liants hydrauliques (méthode CBR)

Hypothèses pour les matériaux et structures

Il s’agit ici de calculs de renforcement avec la méthode de dimensionnement CBR. Les données d’entrée nécessaires sont :

• la portance du sol support, exprimée par l’indice CBR ;

• la caractérisation des structures de chaussée en place.

47

• La détermination des coefficients d’équivalence et des épaisseurs équivalentes des couches de chaussée.

Les zones où des structures à assises en grave ciment sont rencontrées sont :

• la zone 1 (pm 0 à 600 m) et la zone 5 (pm 2 695 m à 2 900 m) de la piste ;

• le taxiway et les bretelles A et F qui le prolongent.

Le Tableau 29 présente l’évaluation des structures de chaussée en place en considérant les données issues des sondages et carottages, des mesures HWD et des rétro-calculs, ainsi que des essais de laboratoire sur les sols et les enrobés.

Pour la caractérisation du sol support des zones concernées, l’hypothèse d’un CBR 4, consolidée par les investigations conduites en 2017 (voir rapport n°1), est retenue.

Les rétro-calculs des mesures HWD et les essais de module sur enrobés ont démontré les bonnes performances mécaniques résiduelles des enrobés en place, le coefficient d’équivalence pour les enrobés est donc pris égal à 2.

Il ressort des rétro-calculs que les modules apparents de la grave-ciment reflètent des états variés, de sain sur la zone 1 de la piste à dégradé sur la zone 5 de la piste. Les coefficients d’équivalence ont été retenus en conséquence, de 1,5 pour la grave-ciment présentant un module élevé, à 1,2 pour la grave-ciment avec un module apparent faible.

Les rétro-calculs réalisés sur la bretelle A indiquent que le module apparent de la grave-ciment est très faible, probablement en raison d’un état de fissuration important. Pourtant destinée à recevoir le même trafic que le taxiway R1, sa structure est beaucoup plus épaisse en enrobés, probablement en lien avec l’état de la grave-ciment sous-jacente. Ainsi, sur cette section, le coefficient d’équivalence choisi est celui d’une grave non traitée.

Tableau 29. Hypothèses de coefficients d'équivalence pour les différentes structures à assises en grave ciment

Zone 1 de la piste (0 – 600)

Matériau Epaisseur réelle (cm)

Coefficient d’équivalence

Epaisseur équivalente (cm)

Béton bitumineux « état correct » 27 2 54 Grave ciment « état correct » 30 1,5 45 Grave non traitée 30 1 30

sol CBR 4 129 Zone 5 de la piste (2 700 - 2 900)




Béton bitumineux « état correct » 28 2 56 Grave ciment « état dégradé » 30 1,2 36 Grave non traitée 25 1 25

sol CBR 4 117 Bretelle A (0 - 175)




Béton bitumineux « état correct » 40 2 80 Grave ciment « état désagrégé » 20 1 20 Grave ciment « état désagrégé » 20 1 20 Grave non traitée 20(*) 1 20

sol CBR 4 140

48

Zone R1 du taxiway (175 - 1 030) Matériau Epaisseur réelle

(cm) Coefficient

d’équivalence Epaisseur

équivalente (cm) Béton bitumineux « état correct » 20 2 40 Grave ciment « état correct » 20 1,5 30 Grave ciment « état

intermédiaire » 20 1,35 27

Grave non traitée 20 1 20

sol CBR 4 117 Zone R3 à R5 du taxiway et bretelle F (1 950 - 3 075)




Béton bitumineux « état correct » 20 2 40 Grave ciment « état correct » 40 1,5 60 Grave non traitée 20 1 20

sol CBR 4 120 (*) épaisseur estimée, le forage s’étant arrêté à la partie supérieure de la GNT (à 6 cm).

10.1.4. Remarques concernant les solutions présentées

Dans les différentes solutions de dimensionnement présentées, nous avons considéré que :

• les renforcements et les dimensionnements neufs sont calculés directement pour une période de 20 ans (2020 – 2040) ;

• les renforcements ou reconstructions seraient réalisés sur la largeur totale des structures ;

• les travaux comprendraient toujours, au minimum, le fraisage et le remplacement de la couche de roulement. En effet, les observations faites lors du relevé de dégradations montrent que les couches de roulement en place sont relativement anciennes (sauf sur la partie centrale de la piste, sur 16 m de large, où les couches de roulement ont été refaites entre 2010 et 2016), et qu’elles présentent une fissuration non négligeable (même si la plupart des fissures sont pontées) ;

• ces solutions prennent en compte la structure dimensionnée pour supporter le trafic prévu, et supposent que l’exploitant réalise les entretiens ou surfaçages périodiques qui sont nécessaires pour maintenir un bon état la couche de roulement pendant la période considérée (2020-2040).

10.2. Dimensionnement de la piste

10.2.1. Scénario 1 : avec correction du profil en long de la piste

Solution présentée :

• du pm 0 au pm 1 390 : renforcement de la piste;

• du pm 1 390 au pm 2 900 : correction du profil et reconstruction des couches de chaussée.

49

Pm 0 au pm 1 390 (renforcement)

Zone 1 - pm 0 à 600 m Cette zone comporte une structure à assise en grave-ciment. A partir des caractéristiques de la chaussée existante (Tableau 29), la méthode de dimensionnement CBR conduit à la solution de renforcement du Tableau 30.

Tableau 30. Renforcement de la zone 1 de la piste

Section CBR sol Epaisseur équivalente requise (cm)

Besoin de renforcement (cm équivalent)

Solution présentée

Piste zone 1 4 137 8 Fraisage couche de roulement sur 6 cm Renforcement 8 cm GB4 + 5 cm BBA3

Remarques : L’épaisseur de renforcement est ici légèrement majorée pour respecter l’épaisseur minimale de mise en œuvre de la GB4 (8 cm). La structure renforcée conduit à une sur-épaisseur par rapport à la cote actuelle. La pente du biseau de raccordement avec le tronçon voisin doit être de 1% environ.

Zone 2a (pm 600 à 740 m)

La structure actuelle est composée de 20 cm BB /sur interface décollée/ 20 cm BB / 30 cm GNT / sur une plate-forme de portance PF1 (20 MPa). Les rétro-calculs issus du HWD montrent que les 20 cm inférieurs de béton bitumineux ont des modules pour l’essentiel très faibles (environ 2 000 MPa), et ceci est confirmé par les essais de module en laboratoire réalisés par le Cerema, qui indiquent sur cette zone deux couches d’enrobés présentant des modules très faibles (respectivement 1 555 MPa et 2 790 MPa à 15 °C, 10 Hz). Par ailleurs, les calculs de l’endommagement actuel (partie 9) ont montré sur cette zone un endommagement dépassant 1, indiquant un sous-dimensionnement de cette zone.

Des calculs de renforcement laissant en place ces couches de très faible module conduisent à des niveaux de dommage trop élevés sur le sol support de chaussée (risque élevé de déformations permanentes).

La solution présentée sur cette zone est le remplacement complet des couches bitumineuses, à savoir : fraisage des 40 cm de matériaux bitumineux, reconstruction avec 34 cm de GB4 et 6 cm de BBA3. Ceci est en cohérence avec le fait que c’est la zone de la piste où les déflexions HWD sont particulièrement élevées (avec la zone 5).

Les données utilisées pour le calcul ALIZE sont résumées sur la Figure 19.

Figure 19. Données du calcul ALIZE pour la zone 2a

50

Le calcul conduit à la solution de renforcement du Tableau 31

Tableau 31. Renforcement de la zone 2a de la piste

Section Portance sol Solution présentée Commentaire (Dommages calculés)

Piste zone 2a PF1 (20 MPa) Fraisage structure actuelle sur 40 cm Renforcement : 34 cm de GB4 + 6 cm de BBA3

dbase_GB = 0,603 dsommet_SOL = 0,670

Remarque : le dommage nettement inférieur à 1 calculé pour la solution de renforcement ne révèle pas un sur-dimensionnement mais résulte de la nécessité de remplacer l’épaisseur totale de matériaux bitumineux.

Zone 2b (pm 740 à 850 m)

Sur cette zone, la structure actuelle comprend 50 cm de BB /50 cm de GNT sur une plateforme de portance PF1 (20 MPa). Les rétro-calculs des essais HWD semblent indiquer des matériaux en meilleur état sur cette zone (module 5 500 MPa environ). Par ailleurs, le calcul de l’endommagement actuel, réalisé dans la partie 9, conduit à un niveau de dommage des enrobés d = 0,104. Ces couches peuvent donc continuer à travailler en fatigue.

Avec ces hypothèses, pour cette zone, un remplacement de la couche de surface (fraisage de 6 cm d’enrobé, et remplacement par 6 cm de BBA3) permet d’assurer la durée de vie de la structure jusqu’en 2040. Les données de calcul correspondantes sont résumées sur la Figure 20.

Figure 20. Données du calcul ALIZE pour la zone 2b

La solution de renforcement présentée est donnée dans le Tableau 32.

Tableau 32. Renforcement de la zone 2b de la piste


Piste zone 2b PF1 (20 MPa) Fraisage couche de roulement actuelle sur 6 cm Réfection de la couche de roulement (rechargement 6 cm de BBA3)

dbase_GB = 0,660 dsommet_SOL = 0,367

51

Cette solution est toutefois à pondérer par le fait que cette zone, peu étendue, est la continuité de la zone 2a où des couches de matériau à très faible module ont été détectées. C’est aussi une zone où les variations d’épaisseur d’enrobés sont fortes. Des investigations complémentaires plus détaillées sur cette zone seraient donc nécessaires pour vérifier les performances et l’état des matériaux rencontrés, leurs épaisseurs, et confirmer que la solution présentée est applicable à toute la zone.

Zone 3 (partie concernée par un renforcement : pm 850 à 1 390 m)

Actuellement la structure est composée (dans la zone où les couches bitumineuses sont les moins épaisses) de 34 cm de BB (module 5 500 MPa) / 20 cm de GNT (module 400 MPa) / 16 cm de béton sur une plateforme PF1 (20 MPa).

Le niveau de dommage actuel de l’ancienne couche de BB (calculé dans la partie 9) est de 0,668. Dans le calcul de renforcement, on considère donc que ce matériau continue à travailler en fatigue.

La solution de renforcement présentée consiste à fraiser la couche de roulement actuelle (sur 6 cm) et à renforcer la structure, en cherchant l’épaisseur de matériaux bitumineux conduisant à un dimensionnement acceptable.

Le calcul montre qu’un remplacement de la couche fraisée par une nouvelle couche de roulement de BBA3 de 7 cm d’épaisseur suffirait. Ce résultat s’explique par le fait que la zone 3 possède un support de module élevé grâce à la présence de la couche de béton de l’ancienne piste.

Les données utilisées pour le calcul ALIZE sont résumées sur la Figure 21 ci-dessous.

Figure 21. Données du calcul ALIZE pour la zone 3 de la piste (partie renforcée)

Le calcul de renforcement conduit à la solution du Tableau 33.

Tableau 33. Renforcement de la zone 3 de la piste (jusqu’au pm 1 390 m)


Piste zone 3 (pm 850 à 1 390)

PF1 (20 MPa) Fraisage structure actuelle sur 6 cm Réfection de la couche de roulement (rechargement 7 cm de BBA3)

dbase_GB = 0,668 + 0,321 = 0,989 dsommet_SOL = 0,115

Remarque : on a repris pour cette zone la solution de renforcement correspondant à la situation la plus défavorable, c’est-à-dire celle où les couches bitumineuses existantes sont les plus minces (34 cm).

52

pm 1 390 au pm 2 900 (reconstruction avec correction du profil en long)

Cette partie correspond aux zones 3 (à partir du pm 1 390), 4 et 5 de la piste. D’après l’examen du profil en long (voir partie 7 du présent rapport), la zone où le profil doit être corrigé se situe entre les pm 1 390 et 2 770.

La correction du profil de la piste (Figure 8. Tracé du profil en long de la piste (avec correction du profil en vert) conduit à une première zone de comblement entre les pm 1 390 et 1 920 environ, où l’épaisseur maximale à combler atteint 90 cm et ensuite une deuxième zone de comblement entre les pm 2 130 et 2 770 environ, où l’épaisseur maximale à combler atteint 1,5 m.

Les solutions suivantes peuvent donc être énoncées :

• pour les zones de « creux » (pm 1 390 à 1 920, puis 2 130 à 2 770), comblement des creux avec de la GNT, puis reconstruction d’une structure de chaussée neuve par-dessus ;

• pour les zones de « bosses » situées entre les pm 1 920 et 2 130, puis 2 770 à 2 900, renforcement des structures existantes, comme dans le scénario 2.

Zones de creux (pm 1 390 à 1 920 et pm 2 130 à 2 770)

Dans ces zones, compte tenu des épaisseurs importantes de GNT à mettre en place (au maximum de l’ordre de 1,2 m), il ne semble pas pertinent de modéliser l’ancienne chaussée, recouverte de GNT, comme une structure de chaussée dans le calcul de dimensionnement. On propose de considérer l’ancienne chaussée recouverte de GNT comme une plateforme support de chaussée de bonne qualité (plateforme PF4, de portance 200 MPa). Cette solution va dans le sens de la sécurité, la rigidité réelle de cette nouvelle plateforme étant difficile à estimer.

Avec cette hypothèse, les données de calcul utilisées avec ALIZE sont présentées sur la Figure 22 :

Figure 22. Données du calcul ALIZE pour la partie de la piste à reconstruire

Le calcul de dimensionnement conduit à la structure du Tableau 34.

Tableau 34. Dimensionnement de la partie de la piste à reconstruire (pm 1 390 à 2 900)

Section Portance sol Structure présentée Commentaire (dommages calculés)

Piste – partie à reconstruire (pm 1 390 à 1 920 et 2 130 à 2 770).

PF4 (200 MPa) 6 cm BBA3 / 15 cm GB4 / 35 cm GNT

dbase_GB = 0,926 dsommet_SOL =0,07

Remarque : l’épaisseur de GNT considérée comme couche de fondation est de 35 cm. Dans les creux, l’épaisseur supplémentaire de matériau granulaire est supposée intégrée à la plate-forme PF4.

53

Zone de bosse du pm 1 920 au pm 2 130

Cette partie correspond à la zone 3 de la piste. La solution de renforcement est donc la même que celle proposée dans le Tableau 33 : fraisage structure actuelle sur 6 cm et réfection de la couche de roulement (rechargement 7 cm de BBA3).

Fin de la piste (pm 2 770 à 2 900)

Pour cette partie, la solution de renforcement proposée est la même que dans le scénario 2, pour la zone 5 de la piste (voir Tableau 36 ci-après) : fraisage couche de roulement sur 6 cm et renforcement 13 cm GB4 + 6 cm BBA3.

10.2.2. Scénario 2 : sans correction du profil en long de la piste

Solution présentée : renforcement des différentes zones de la piste.

Zones 1 à 3 (pm 0 à 2 390 m)

Pour ces zones, les solutions de renforcement sont les mêmes que dans le scénario 1, en étendant jusqu’au pm 2 387 la solution proposée pour la zone 3 du pm 850 au pm 1 390. Elles sont données dans les Tableau 30 à Tableau 33.

Zone 4 (pm 2 390 à 2 700 m)

La structure 4 est composée de 20 cm de BB /sur interface décollée/ 29 cm de BB / 20 cm de GNT / sur une plateforme de portance 80 MPa (cette zone a un module de plateforme plus élevé que les autres).

Le niveau de dommage actuel calculé pour les anciennes couches de BB (dans la partie 9 du rapport) est très faible, d = 0,046. On peut donc considérer que ces matériaux continueront à travailler en fatigue.

En revanche, l’interface décollée (mise en évidence notamment sur le carottage SC10 de 2010) est préjudiciable à la durabilité de la structure. Une solution consiste à fraiser les 20 cm supérieurs de BB jusqu’à l’interface dégradée, et à les remplacer par une épaisseur identique de matériaux neufs, à savoir 14 cm de GB4 + 6 cm de BBA3.

La Figure 23 résume les données utilisées pour le calcul ALIZE.

Figure 23. Données du calcul ALIZE pour la zone 4 de la piste

54

Les résultats du calcul de renforcement sont donnés dans le Tableau 35.

Tableau 35. Renforcement de la zone 4 de la piste

Section Portance sol Structure présentée Commentaire (Dommages calculés)

Piste zone 4 PF2 qs (80 MPa) Fraisage de la structure actuelle sur 20 cm Renforcement : 14 cm de GB4 + 6 cm de BBA3

dbase_GB = 0,046 + 0,556 = 0,602 dsommet_SOL = 0,013

Remarque : le dommage inférieur à 1 calculé pour la solution de renforcement ne révèle pas un sur-dimensionnement mais résulte de la nécessité de remplacer en totalité les 20 cm supérieurs de matériaux bitumineux, jusqu’au niveau du décollement.

Zone 5 (pm 2 700 à 2 900 m)

Cette zone comporte une structure à assise en grave-ciment A partir des caractéristiques de la chaussée existante (Tableau 29), la méthode de dimensionnement CBR conduit à la solution de renforcement du Tableau 36.

Tableau 36. Renforcement de la zone 5 de la piste.




Piste zone 5 4 136 20 Fraisage couche de roulement sur 6 cm Renforcement 13 cm GB4 + 6 cm BBA3

La structure renforcée conduit à une sur-épaisseur par rapport à la cote actuelle. La pente du biseau de raccordement avec le tronçon voisin doit être de 1% environ.

10.3. Dimensionnement des voies de circulation

10.3.1. Taxiway et bretelles A et F


• renforcement du pm 0 au pm 1 030 et du pm 1 950 au pm 3 075 (fin de la bretelle F) ;

• reconstruction de la partie centrale R2, entre le pm 1 030 et le pm 1 950.

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Renforcement de la bretelle A et de la zone R1 du taxiway (pm 0 à 1 030)

La bretelle A et la zone R1 comportent une structure à assise en grave-ciment. A partir des caractéristiques des chaussées existantes (Tableau 29), la méthode de dimensionnement CBR conduit aux solutions de renforcement du Tableau 37.

Tableau 37. Renforcement de la Bretelle A et de la zone R1 du taxiway




Bretelle A (pm 0 à 175)

4 130 0 Fraisage de la couche de roulement sur 6 cm + réfection de la couche de roulement (rechargement 6 cm de BBA3)

Zone R1 (pm 175 à 1 030)

4 130 13 Fraisage de la couche de roulement sur 6 cm Renforcement 9 cm de GB4 + 6 cm de BBA3

Reconstruction à neuf de la zone R2 du taxiway (pm 1 030 à 1 950)

Cette zone a été dimensionnée avec ALIZE aéronautique. Les trafics utilisés pour le dimensionnement de la partie centrale du taxiway sont ceux du Tableau 51 (en annexe). La Figure 24 résume les données utilisées pour le calcul ALIZE.

Figure 24. Données du calcul ALIZE pour la zone R2 du taxiway

La structure obtenue est résumée dans le Tableau 38.

Tableau 38. Dimensionnement de la zone R2 du taxiway (structure neuve)

Section Portance sol Structure proposée Commentaire

Zone R2 (pm 1 030 à 1 950)

PF2 (50 MPa) 6 cm BBA3 + 22 cm GB4+ 35 cm GNT

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Renforcement des zones R3, R4, R5 du taxiway et de la bretelle F

Ces zones ont toutes la même structure, à assise en grave-ciment. Pour ces zones, à partir des caractéristiques de la chaussée existante (Tableau 29), la méthode de dimensionnement CBR conduit à la solution de renforcement du Tableau 39.

Tableau 39. Renforcement des zones R3 à R5 du taxiway et de la bretelle F




Zones R3, R4, R5 et bretelle F (pm 1 950 à 3 075)

4 131 11 Fraisage de la couche de roulement sur 6 cm Renforcement 8 cm de GB4 + 6 cm de BBA3

Remarque : La structure renforcée conduit à une sur-épaisseur par rapport à la cote actuelle. La pente du biseau de raccordement avec le tronçon voisin doit être de 1% environ.

10.3.2. Bretelles (B, C, D, E) et bretelles neuves (DGV1, DGV2)


• déconstruction des bretelles B et C et remplacement par les nouvelles bretelles de dégagement rapide (dimensionnement neuf) ;

• réfection de la couche de roulement uniquement sur les bretelles D et E.

Les bretelles neuves DGV1 et DGV2 sont dimensionnées avec ALIZE Aéronautique. Les Figure 25 et Figure 26 résument les données utilisées pour les calculs.

Pour les bretelles D et E, qui conservent un trafic très faible, seule une réfection de la couche de roulement est présentée.

Les structures correspondantes sont résumées dans le Tableau 40.

Figure 25. Données du calcul ALIZE pour la bretelle DGV1

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Figure 26. Données du calcul ALIZE pour la bretelle DGV2

Tableau 40. Dimensionnement des bretelles DGV1, DGV2, D et E (scénario 2).

Section Portance sol Structure présentée Bretelle DGV1 PF2 (50 MPa) 6 cm BBA3 + 16 cm GB4

+ 35 cm GNT Bretelle DGV2 PF2 (50 MPa) 6 cm BBA3 + 15 cm GB4

+ 35 cm GNT Bretelles D et E PF1 (20 MPa) Fraisage de la couche de

roulement sur 6 cm Réfection de la couche de roulement (rechargement 6 cm de BBA3)

Pour les bretelles DGV1 et DGV2 (dimensionnement neuf), les épaisseurs ont été calculées pour que le dommage soit égal à 1 à l’issue de la période de dimensionnement (2040).

10.4. Dimensionnement des aires de stationnement principale et LIMA.

10.4.1. Choix du type de structure de chaussée

Selon le Guide d’Application des Normes, STAC, 2009, les aéronefs accueillis sur la plateforme de Nantes-Atlantique à l’horizon 2040 (selon les hypothèses de trafic) peuvent être classés selon les indications du Tableau 41.

Tableau 41. Détermination de la classe de trafic selon les aéronefs à l’horizon 2040

Aéronefs Groupe Mouvements par jour

Classe de trafic

ATR, Fokker 2 < 10 CT 2 CRJ, Emb, A318, A321, B737 3 > 100 CT 4 A310 4 < 10 CT 3 A330, A340, B747, B777 5 < 10 CT 4

La région nantaise étant soumise à un climat océanique, le niveau de sollicitation à retenir en regard à la classe de trafic CT4 est NS3.

58

Pour ce niveau de sollicitation, le Guide d’Application des Normes, (STAC, 2009), préconise des aires de stationnement en béton de ciment.

La pertinence de cette préconisation est confirmée par les difficultés actuelles de maintenir en bon état les postes de stationnement revêtus en enrobés.

10.4.2. Détermination du trafic de dimensionnement

Deux schémas d’aménagement de l’aire de stationnement ont été fournis par la mission de médiation. Ils sont présentés sur la Figure 27 et la Figure 28.

Ils font apparaître neuf postes de stationnement situés au contact du terminal existant. Ces postes sont destinés à l’accueil des aéronefs de code C. Deux d’entre eux sont susceptibles d’accueillir des aéronefs de code D, l’un des deux pouvant en plus recevoir un poste en code E.

A la perpendiculaire des postes équipés actuellement de passerelles, figurent neuf postes code C, les quatre derniers pouvant être superposés avec deux postes code E.

La surface occupée actuellement par le parking Fret actuel (postes 15 à 20) pourrait être configurée en sept postes code C. Y seraient superposés cinq postes code D, le dernier étant susceptible de recevoir des aéronefs code E.

La surface vierge entre les taxiways RC et RD actuels pourrait recevoir des postes de stationnement supplémentaires :

• premier schéma : huit postes code C en autonome, avec pour deux d’entre eux une mixité avec des postes D voire D/E,

• deuxième schéma : douze postes code C avec pour deux d’entre eux une mixité avec des postes D voire D/E.

59

Figure 27. Aménagement des aires de stationnement (schéma 1 avec huit postes supplémentaires)

60

Figure 28. Aménagement des aires de stationnement (schéma 2 avec douze postes supplémentaires)

61

Le trafic total pris en compte pour le dimensionnement des postes de stationnement est résumé dans le Tableau 42. Les nombres de mouvements par jour, avec une répartition sur tous les jours de l’année, ou uniquement sur les jours ouvrables ont aussi été calculés pour évaluer les temps de rotation (temps écoulé entre une arrivée et un départ du poste), pour s’assurer qu’ils sont compatibles avec le nombre de postes disponibles (pas d’incidence sur le dimensionnement des structures).

Tableau 42. Trafic pris en compte sur l’aire de stationnement.

Données d'entrée Court-terme

Moyen-terme

Long terme

Échéances 2025 2030 2040

Infrastructure Longueur de piste (m) 2900 2900 2900

Nombre de PAX 6 000 000 7 000 000 9 000 000

répartition sur

365 jours

(mvts/j)

répartition sur

255 jours

ouvrés (mvts/j)

Nombre de mouvements IFR (y compris vols non-commerciaux et cargos)

ATR 42 1 710 1 725 1 706 4,7 6,7

ATR 72 990 1 200 1 094 3,0 4,3

CRJ100-200/Embraer-

145 6 351 6 366 6 250 17,1 24,5

Fokker-

100/CRJ700/BAE146 7 892 7 284 7 350 20,1 28,8

sous

total 44,9 64,3

A319/318 12 786 12 591 13 724 37,6 53,8

A320 12 992 16 290 23 678 64,9 92,9

A321 3 900 4 538 5 979 16,4 23,4

B737 NG 12 322 14 030 19 019 52,1 74,6

B737 AG 0 0 0 0,0 0,0

sous

total 171,0 244,7

A330 144 150 310 0,8 1,2

A340 16 16 16 0,0 0,1

B777 39 40 44 0,1 0,2

B747 53 53 53 0,1 0,2

A310/300/DC8-9-10 249 160 145 0,4 0,6

A350/B787 0 0 77 0,2 0,3

A400-M & C130 (L4T) 19 19 19 0,1 0,1

Piston 537 537 537 1,5 2,1

Deux modes d’exploitation sont appréhendés :

• le premier mode d’exploitation est une utilisation maximale des postes au contact du terminal actuel (neuf postes). En considérant qu’à l’horizon 2040, l’essentiel du trafic s’effectuerait sur les jours ouvrés, cela représente environ 34 mouvements journaliers

62

d’aéronefs code B/C par poste, soit un temps de rotation de 30 minutes (sur la plage 6h30 - 22h30) ce qui correspond environ au temps actuel imposé par les grandes compagnies low cost.

• Dans le deuxième mode d’exploitation (18 postes), on a supposé une extension de

l’aérogare (représentée par la surface bistre hachurée entourée d’un liséré rouge sur les

Figure 27 et Figure 28) qui assurerait alors la disponibilité de neuf postes de

stationnement supplémentaires au contact direct du nouveau terminal (principalement

prévus pour des avions de code C, mais superposés avec 2 postes de code D et E) .

Ces deux modes ont été évalués afin de caractériser l’influence du trafic sur le dimensionnement

des structures de chaussées. Une attention particulière a été portée aux postes à double

affectation entre les codes B/C et D/E. Les mouvements retenus par poste sont indiqués dans le

Tableau 43.

Les autres postes ont été dimensionnés à l’identique, en l’absence d’informations plus précises sur

leurs occupations.

Comme les chaussées en béton de ciment ont une très grande durée de vie, sous condition d’un

entretien régulier et soigné des joints, et qu’elles ne peuvent pas être facilement renforcées, le

trafic 2040 a été considéré dès 2020.

63

Tableau 43. Trafic pris en compte par poste de stationnement

Nombre de PAX

9 000 00

0 Terminal actuel Terminal étendu

code

Masses

Décollage

Masses

Atterrissage mvts/an

Ventilation sur 9

postes (mvts/an)

Ventilation sur 18

postes (mvts/an)

Nombre de mouvements

IFR (y compris vols non-


ATR 42 B/C

1 706 190 95

ATR 72 C

1 094 122 61

CRJ100-

200/Embraer-145 B

6 250

Embraer 145 ER

20,70 18,70 1 531 170 85

Embraer 175 STD

38,95

3 398 378 189

Embraer 190 LR

51,96 44,00 1 321 147 73

Fokker-

100/CRJ700/BAE14

6

C

7 350

BAE 146 200 ser

43,10 36,75 206 23 11

BAE 146 300

44,25

162 18 9

CRJ 700

35,12 30,63 6 248 694 347

Fokker 100 std

44,45 39,92 735 82 41

A319/318 C

13 724

A318 100

68,40 57,50 1 372 152 76

A319 NEO

75,90 62,50 12 351 1372 686

A320 C

23 678

A320 200 BOG

73,90 64,50 2 368 263 132

A320 NEO

79,40 66,30 21 310 2368 1184

A321 C

5 979

A321 100

89,40 75,50 598 66 33

A321 NEO

93,90 77,80 5 381 598 299

B737 NG C

19 019

B737 700

70,31 58,60 289 32 16

B737 800

1 613 179 90

B737 700 MAX er

77,79 60,78 2 602 289 145

B 737 800 MAX

14 515 1613 806

B737 AG C

0 0 0

Ventilation sur 2

postes (mvts/an)

Ventilation sur 3

postes (mvts/an)

A310/300/DC8-9-

10 D

145

72 48

A400-M & C130

(L4T) D

19

10 6

Ventilation sur 1

poste (mvts/an)

Ventilation sur 3

postes (mvts/an)

A330 E

310 310 103

A340 E

16 16 5

B777 E

44 44 15

B747 E

53 53 18

A350/B787 E

77 77 26

64

10.4.3. Détermination de la structure de chaussée

Démarche de dimensionnement

Le dimensionnement des chaussées rigides (en béton de ciment) aéronautiques s’appuie sur l’Instruction sur le dimensionnement des chaussées d’aérodromes/dimensionnement des chaussées, STBA, 1983.

La démarche est basée sur la vérification que la contrainte de traction par flexion à la base de la dalle béton reste inférieure à une valeur admissible. Le calcul fait intervenir le module de réaction K0 du sol support, le choix des matériaux de la couche de fondation et la résistance mécanique en traction par flexion du béton constituant les dalles de roulement.

Caractérisation du sol support

L’analyse géotechnique a mis en évidence la présence de sols fortement sensibles à l’eau sous la piste, présentant une forte variabilité de portance entre les saisons. Comme pour les autres aires aéronautiques de l’aéroport sur sol comparable, la valeur de 20 MPa est retenue pour caractériser la valeur de portance de l’arase de terrassement. Dans le cadre de la méthode de dimensionnement des chaussées rigides qui fait appel au module de réaction du sol, la valeur K0 est prise égale à 35 MPa/m.

Cependant, des dispositions constructives adaptées pourraient permettre l’obtention d’une plateforme avec un niveau de portance de l’ordre de 50 MPa. Exprimée en module de réaction, cette valeur est prise équivalente à 55 MPa/m.

Ces deux valeurs sont prises en compte afin d’évaluer l’influence sur le dimensionnement des structures de chaussée.

Structures présentées

La méthode de dimensionnement des chaussées rigides détermine seulement l’épaisseur de la couche de béton de roulement, de façon que la contrainte de traction par flexion dans cette couche reste inférieure à une valeur admissible. L’épaisseur et la nature des matériaux de fondation sont choisies forfaitairement. Les chaussées aéroportuaires récentes en béton reposent sur 20 cm de Grave Non traitée de type B1 et 15 cm de Béton Maigre de classe 2.

Selon ces principes, les calculs de dimensionnement conduisent aux épaisseurs de dalle de béton présentées dans le

65

Tableau 44. Ces épaisseurs sont calculées pour le terminal actuel (trafic réparti sur 9 postes de stationnement) et le terminal étendu (trafic réparti sur 18 postes de stationnement).

66

Tableau 44. Epaisseur des dalles de béton goujonnées de l’aire de stationnement

Terminal actuel (9 postes) Poste C Poste C/D Poste C/D/E

K0 (MPa/m) Epaisseur dalle (cm)



35 34 35 34 35 35 55 34 55 34 55 34

Terminal étendu (18 postes) Poste C Poste C/D Poste C/D/E




35 33 35 33 35 34 55 32 55 32 55 33

Il apparaît que les performances du sol support influent très peu les épaisseurs de béton à mettre en œuvre.

Les variations d’épaisseur entre les postes destinés aux aéronefs de code C et ceux destinés à accueillir les aéronefs plus importants sont minimes.

La structure suivante semble adaptée à toutes les aires de stationnement:

Dalles béton goujonnées de 35 cm d’épaisseur / 15 cm de béton maigre / 20 cm de GNT, sur le sol support existant (module de réaction K0 de 35 MPa/m)

Les dimensions horizontales des dalles seraient de l’ordre de 5 m x 5 m.

67

11. Annexes

11.1. Extrait du guide de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples

68

69

70

11.2. Calcul du nombre de mouvements

71

Tableau 45. Calcul du nombre de mouvements d’avion par an de 2020 à 2040 (1 mouvement = 1 décollage ou 1 atterrissage)


2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040

ATR 42 1 695 1 698 1 701 1 704 1 707 1 710 1 713 1 716 1 719 1 722 1 725 1 723 1 721 1 719 1 717 1 715 1 713 1 711 1 709 1 707 1 706

ATR 72 780 822 864 906 948 990 1 032 1 074 1 116 1 158 1 200 1 189 1 178 1 167 1 156 1 145 1 134 1 123 1 112 1 101 1 094

CRJ100-200/Embraer-

1456 336 6 339 6 342 6 345 6 348 6 351 6 354 6 357 6 360 6 363 6 366 6 354 6 342 6 330 6 318 6 306 6 294 6 282 6 270 6 258 6 250

Fokker-

100/CRJ700/BAE1468 502 8 380 8 258 8 136 8 014 7 892 7 770 7 645 7 520 7 395 7 284 7 291 7 298 7 305 7 312 7 319 7 326 7 333 7 340 7 347 7 350

A319/318 12 981 12 942 12 903 12 864 12 825 12 786 12 747 12 708 12 669 12 630 12 591 12 704 12 817 12 930 13 043 13 156 13 269 13 382 13 495 13 608 13 724

A320 9 692 10 352 11 012 11 672 12 332 12 992 13 652 14 312 14 972 15 632 16 290 17 029 17 768 18 507 19 246 19 985 20 724 21 463 22 202 22 941 23 678

A321 3 260 3 388 3 516 3 644 3 772 3 900 4 028 4 156 4 284 4 412 4 538 4 682 4 826 4 970 5 114 5 258 5 402 5 546 5 690 5 834 5 979

B737 NG 10 612 10 954 11 296 11 638 11 980 12 322 12 664 13 006 13 348 13 690 14 030 14 529 15 028 15 527 16 026 16 525 17 024 17 523 18 022 18 521 19 019

B737 AG 0 0 0

A330 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 150 166 182 198 214 230 246 262 278 294 310

A340 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16

B777 (B777 300 ER) 39 39 39 39 39 39 39 39 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 44

B747 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53

A310/300/DC8-9-10 339 321 303 285 267 249 231 213 195 177 160 158 156 154 152 150 148 146 144 142 145

A350/B787 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 77

A400-M & C130 (L4T) 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19

Piston 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537

A320 NEO - CFM

engines7,5% 9,5% 11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5% 25,5% 27,5% 29,3% 31,0% 32,8% 34,5% 36,3% 38,0% 39,8% 41,5% 43,3% 45,0%

A320 NEO - IAE

engines7,5% 9,5% 11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5% 25,5% 27,5% 29,3% 31,0% 32,8% 34,5% 36,3% 38,0% 39,8% 41,5% 43,3% 45,0%

CS100 - - -

A321 NEO 15,0% 19,0% 23,0% 27,0% 31,0% 35,0% 39,0% 43,0% 47,0% 51,0% 55,0% 58,5% 62,0% 65,5% 69,0% 72,5% 76,0% 79,5% 83,0% 86,5% 90,0%

B737 MAX 10,0% 14,0% 18,0% 22,0% 26,0% 30,0% 34,0% 38,0% 42,0% 46,0% 50,0% 54,0% 58,0% 62,0% 66,0% 70,0% 74,0% 78,0% 82,0% 86,0% 90,0%

A319 NEO 15,0% 19,0% 23,0% 27,0% 31,0% 35,0% 39,0% 43,0% 47,0% 51,0% 55,0% 58,5% 62,0% 65,5% 69,0% 72,5% 76,0% 79,5% 83,0% 86,5% 90,0%

E175-E2/E190-E/E190-

E20,0% 0,0% 0,0% 0,0% 1,8% 5,5% 9,2% 12,9% 16,6% 20,3% 23,8% 27,5% 32,7% 37,8% 43,0% 48,2% 53,4% 58,5% 63,7% 68,9% 75,5%

Taux de

pénétration

des nouveaux

appareils (%)

Données d'entrée

Échéances

Nombre de

mouvements

IFR

(y compris vols

non-

commerciaux

et cargos)

72

Tableau 46. Trafic 2015 sur l’aéroport de Nantes-Atlantique

(fourni par la DGAC à la mission de médiation)

Type type_app_label SMvt MTOW_min MTOW_moy MTOW_max

60 037

inf_10t - 10 063 1 000 4 185 9 752

E145 EMBRAER 145 8 542 19 990 20 998 22 000 9,6%

A319 AIRBUS A319 6 237 62 000 64 701 75 500 20,9%

A320 AIRBUS A320 5 726 67 000 74 010 78 000 14,9%

B738 BOEING 737-800 5 580 70 534 76 801 79 016 11,0%

B712 BOEING 717-200 4 663 51 709 51 770 53 524 3,5%

CRJX CANADAIR REGIONAL JET 1000 3 795 38 994 39 458 41 640 6,7%

CRJ7 CANADAIR REGIONAL JET 700 2 592 32 999 32 999 32 999 0,0%

AT45 ATR 42 500 2 460 18 600 18 600 18 600 0,0%

A321 AIRBUS A321 2 133 78 000 86 295 93 500 18,0%

B737 BOEING 737-700 1 000 69 400 69 808 70 080 1,0%

A318 AIRBUS A318 906 63 000 63 000 63 000 0,0%

E170 EMBRAER 170/175 840 35 990 36 402 37 500 4,1%

B752 BOEING 757-200 816 99 790 100 268 115 666 15,8%

B733 BOEING 737-300 537 58 967 62 800 63 276 6,9%

DH8D BOMBARDIER DHC-8-400 DASH 8 494 28 998 29 004 29 574 2,0%

F50 FOKKER 50 437 20 820 20 820 20 820 0,0%

E190 EMBRAER 190/195 327 47 790 50 712 51 800 7,9%

B736 BOEING 737-600 312 65 090 65 090 65 090 0,0%

F100 FOKKER 100 308 44 452 44 452 44 452 0,0%

AT75 ATR 72-500 292 22 500 22 699 22 800 1,3%

ATP ATP JETSTREAM 61 279 22 929 23 256 24 000 4,6%

B735 BOEING 737-500 242 52 390 57 672 61 689 16,1%

RJ85 AVRO RJ-85 208 43 998 43 998 43 998 0,0%

CRJ9 CANADAIR REGIONAL JET 900 208 37 421 38 303 38 329 2,4%

A3ST AIRBUS A300-ST BELUGA 124 167 798 167 798 167 798 0,0%

B734 BOEING 737-400 110 64 637 67 272 68 039 5,1%

B462 BAE 146-200 92 41 368 41 403 42 184 2,0%

A333 AIRBUS A330-300 82 215 000 231 500 233 000 7,8%

A310 AIRBUS A310 73 153 900 158 109 163 999 6,4%

B463 BAE 146-300 68 43 091 43 091 43 091 0,0%

E135 EMBRAER 135 68 19 000 19 500 22 500 17,9%

CRJ2 CANADAIR REGIONAL JET 200 62 23 133 23 162 24 040 3,9%

A332 AIRBUS A330-200 36 230 000 231 833 233 000 1,3%

F2TH DASSAULT FALCON 2000 26 16 556 18 436 19 142 14,0%

H25B HAWKER 700/750/800/900 24 12 247 12 519 12 701 3,6%

AT76 ATR 72-600 22 22 999 22 999 22 999 0,0%

GLEX BOMBARDIER GLOBAL EXPRESS 20 39 780 43 050 45 132 12,4%

AT43 ATR 42-300 16 16 899 16 899 16 899 0,0%

C680 CESSNA 680 CITATION SOVEREIGN 14 13 608 13 909 13 959 2,5%

J328 DORNIER 328 JET 14 15 660 15 753 15 876 1,4%

LJ60 LEARJET 60 14 10 659 10 659 10 659 0,0%

A343 AIRBUS A340-300 12 271 000 274 200 275 000 1,5%

CL60 BOMBARDIER CHALLENGER 600 12 21 863 21 878 21 908 0,2%

C750 CESSNA 750 CITATION X 12 16 193 16 223 16 375 1,1%

F900 DASSAULT FALCON 900 12 21 092 22 037 22 226 5,1%

FA50 DASSAULT FALCON 50 10 17 690 18 141 18 500 4,5%

A400 AIRBUS A400M 9 - - 0 #VALEUR!

B763 BOEING 767-300 8 184 612 186 313 186 880 1,2%

ATLA BREGUET - 1150 Atlantic 8 - - - #VALEUR!

GLF5 GULFSTREAM 5 (GRUMMAN) 8 41 050 41 164 41 277 0,6%

C160 TRANSALL C-160NG 8 - - 0 #VALEUR!

A342 AIRBUS A340-200 6 257 000 257 000 257 000 0,0%

AT72 ATR 72-200 6 21 500 21 667 22 000 2,3%

JS41 BAE 4100 JETSTREAM 41 6 10 886 10 886 10 886 0,0%

C130 HERCULES C130/L382/L100 6 70 307 70 307 70 307 0,0%

FA20 DASSAULT FALCON 20 5 - - - #VALEUR!

A306 AIRBUS A300-600 4 171 698 171 698 171 698 0,0%

MD82 BOEING (DOUGLAS) MD-82 4 61 008 64 410 67 812 10,6%

CH47 BOEING CH47 CHINOOK 4 20 865 20 865 20 865 0,0%

CN35 CASA CN-235 4 - - - #VALEUR!

C650 CESSNA CITATION 3/6/7 4 9 979 10 206 10 433 4,4%

FA7X DASSAULT FALCON 7X 4 31 751 31 751 31 751 0,0%

SF34 SAAB 340 4 12 701 12 701 12 701 0,0%

AT46 ATR 42-600 2 18 600 18 600 18 600 0,0%

RJ1H AVRO RJ-100 2 46 266 46 266 46 266 0,0%

DC87 BOEING (DOUGLAS) DC-8-71CF 2 152 000 152 000 152 000 0,0%

D328 DORNIER 328 2 13 990 13 990 13 990 0,0%

E120 EMBRAER 120 BRASILIA 2 - - 0 #VALEUR!

GALX GALAXY (IAI 1126) 2 16 080 16 080 16 080 0,0%

GLF4 GULFSTREAM 4 (GRUMMAN) 2 34 019 34 019 34 019 0,0%

SB20 SAAB 2000 2 22 997 22 997 22 997 0,0%

S92 SIKORSKY S-92 2 12 020 12 020 12 020 0,0%

EH10 AGUSTA 101 / MERLIN EH101 1 - - 0 #VALEUR!

73

Tableau 47. Calcul du nombre de mouvements d’avion par an de 2020 à 2040 et par type d’avion


2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040

ATR 42 1 695 1 698 1 701 1 704 1 707 1 710 1 713 1 716 1 719 1 722 1 725 1 723 1 721 1 719 1 717 1 715 1 713 1 711 1 709 1 707 1 706

ATR 72 780 822 864 906 948 990 1 032 1 074 1 116 1 158 1 200 1 189 1 178 1 167 1 156 1 145 1 134 1 123 1 112 1 101 1 094

CRJ100-200/Embraer-

1456 336 6 339 6 342 6 345 6 348 6 351 6 354 6 357 6 360 6 363 6 366 6 354 6 342 6 330 6 318 6 306 6 294 6 282 6 270 6 258 6 250

Embraer 145 6 336 6 339 6 342 6 345 6 231 5 999 5 766 5 534 5 301 5 068 4 851 4 513 4 177 3 841 3 508 3 175 2 843 2 513 2 184 1 857 1 531

Embraer 175 0 0 0 0 84 254 423 593 762 932 1 091 1 325 1 559 1 792 2 023 2 254 2 484 2 713 2 941 3 169 3 398

Embraer 190 0 0 0 0 33 99 165 230 296 363 424 515 606 697 787 877 966 1 055 1 144 1 232 1 321

Fokker-

100/CRJ700/BAE1468 502 8 380 8 258 8 136 8 014 7 892 7 770 7 645 7 520 7 395 7 284 7 291 7 298 7 305 7 312 7 319 7 326 7 333 7 340 7 347 7 350

BAE 146 200 238 235 231 228 224 221 218 214 211 207 204 204 204 205 205 205 205 205 206 206 206

BAE 146 300 187 184 182 179 176 174 171 168 165 163 160 160 161 161 161 161 161 161 161 162 162

CRJ 700 7 227 7 123 7 019 6 916 6 812 6 708 6 604 6 498 6 392 6 286 6 192 6 198 6 204 6 210 6 215 6 221 6 227 6 233 6 239 6 245 6 248

Fokker 100 850 838 826 814 801 789 777 764 752 739 728 729 730 731 731 732 733 733 734 735 735

A319/318 12 981 12 942 12 903 12 864 12 825 12 786 12 747 12 708 12 669 12 630 12 591 12 704 12 817 12 930 13 043 13 156 13 269 13 382 13 495 13 608 13 724

A318 11 034 10 483 9 936 9 391 8 849 8 311 7 776 7 244 6 715 6 189 5 666 5 272 4 870 4 461 4 043 3 618 3 185 2 743 2 294 1 837 1 372

A319 NEO 1 947 2 459 2 968 3 473 3 976 4 475 4 971 5 465 5 955 6 441 6 925 7 432 7 947 8 469 9 000 9 538 10 084 10 639 11 201 11 771 12 351

A320 9 692 10 352 11 012 11 672 12 332 12 992 13 652 14 312 14 972 15 632 16 290 17 029 17 768 18 507 19 246 19 985 20 724 21 463 22 202 22 941 23 678

A320 200 BOG 8 239 8 385 8 480 8 521 8 509 8 445 8 328 8 158 7 935 7 660 7 331 7 067 6 752 6 385 5 966 5 496 4 974 4 400 3 774 3 097 2 368

A320 NEO 1 454 1 967 2 533 3 152 3 823 4 547 5 324 6 154 7 037 7 973 8 960 9 962 11 016 12 122 13 280 14 489 15 750 17 063 18 428 19 844 21 310

A321 3 260 3 388 3 516 3 644 3 772 3 900 4 028 4 156 4 284 4 412 4 538 4 682 4 826 4 970 5 114 5 258 5 402 5 546 5 690 5 834 5 979

A321 100 2 771 2 744 2 707 2 660 2 602 2 535 2 457 2 369 2 270 2 162 2 042 1 943 1 834 1 715 1 585 1 446 1 297 1 137 967 788 598

A321 NEO 489 644 809 984 1 169 1 365 1 571 1 787 2 013 2 250 2 496 2 739 2 992 3 256 3 529 3 812 4 106 4 409 4 723 5 047 5 381

B737 NG 10 612 10 954 11 296 11 638 11 980 12 322 12 664 13 006 13 348 13 690 14 030 14 529 15 028 15 527 16 026 16 525 17 024 17 523 18 022 18 521 19 019

B737 700 1 452 1 432 1 408 1 380 1 347 1 311 1 270 1 226 1 177 1 124 1 066 1 016 959 897 828 754 673 586 493 394 289

B737 800 8 099 7 988 7 855 7 698 7 518 7 314 7 088 6 838 6 565 6 269 5 949 5 668 5 352 5 004 4 621 4 204 3 754 3 269 2 751 2 199 1 613

B737 700 MAX 161 233 309 389 473 562 654 751 852 957 1 066 1 193 1 325 1 463 1 608 1 758 1 915 2 078 2 246 2 421 2 602

B 737 800 MAX 900 1 300 1 724 2 171 2 641 3 135 3 651 4 191 4 754 5 340 5 949 6 653 7 392 8 164 8 970 9 809 10 683 11 591 12 532 13 507 14 515

B737 AG 0 0 0

A330 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 150 166 182 198 214 230 246 262 278 294 310

A340 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16

B777 39 39 39 39 39 39 39 39 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 44 44

B747 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53 53

A310/300/DC8-9-10 339 321 303 285 267 249 231 213 195 177 160 158 156 154 152 150 148 146 144 142 145

A350/B787 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 77

A400-M & C130 (L4T) 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19

Piston 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537 537

A320 NEO - CFM

engines7,5% 9,5% 11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5% 25,5% 27,5% 29,3% 31,0% 32,8% 34,5% 36,3% 38,0% 39,8% 41,5% 43,3% 45,0%

A320 NEO - IAE

engines7,5% 9,5% 11,5% 13,5% 15,5% 17,5% 19,5% 21,5% 23,5% 25,5% 27,5% 29,3% 31,0% 32,8% 34,5% 36,3% 38,0% 39,8% 41,5% 43,3% 45,0%

CS100 - - -

A321 NEO 15,0% 19,0% 23,0% 27,0% 31,0% 35,0% 39,0% 43,0% 47,0% 51,0% 55,0% 58,5% 62,0% 65,5% 69,0% 72,5% 76,0% 79,5% 83,0% 86,5% 90,0%

B737 MAX 10,0% 14,0% 18,0% 22,0% 26,0% 30,0% 34,0% 38,0% 42,0% 46,0% 50,0% 54,0% 58,0% 62,0% 66,0% 70,0% 74,0% 78,0% 82,0% 86,0% 90,0%

A319 NEO 15,0% 19,0% 23,0% 27,0% 31,0% 35,0% 39,0% 43,0% 47,0% 51,0% 55,0% 58,5% 62,0% 65,5% 69,0% 72,5% 76,0% 79,5% 83,0% 86,5% 90,0%

E175-E2/E190-E/E190-

E20,0% 0,0% 0,0% 0,0% 1,8% 5,5% 9,2% 12,9% 16,6% 20,3% 23,8% 29,0% 34,1% 39,3% 44,5% 49,7% 54,8% 60,0% 65,2% 70,3% 75,5%

Taux de

pénétration

des nouveaux

appareils (%)

Données d'entrée

Échéances

Nombre de

mouvements

IFR

(y compris vols

non-

commerciaux

et cargos)

74

11.3. Nombre de passages d’aéronefs sur les différentes structures de l’aéroport

Tableau 48. Nombre de passages d’aéronefs sur la bretelle DGV1 (44% des atterrissages)


Embraer 145 20 736

Embraer 175 E2 6 116

Embraer 190 E/E2 2 378

BAE 146 200 986

BAE 146 300 774

CRJ 700 29 924

Fokker 100 3 520

A318 27 564

A319 NEO 32 447

A320 200 BOG 30 859

A320 NEO 45 362

A321 100 8 938

A321 NEO 12 226

B737 700 4 638

B737 800 56 581

B737 700 MAX 5 504

Tableau 49. Nombre de passages d’aéronefs sur la bretelle DGV2 (36% des atterrissages)


Embraer 145 16 966

Embraer 175 E2 5 004

Embraer 190 E/E2 1 946

BAE 146 200 806

BAE 146 300 634

CRJ 700 24 483

Fokker 100 2 880

A318 22 552

A319 NEO 26 548

A320 200 BOG 25 249

A320 NEO 37 114

A321 100 7 313

A321 NEO 10 003

B737 700 3 795

B737 800 46 293

B737 700 MAX 4 503

75

Tableau 50. Nombre de passages d’aéronefs sur la bretelle F et le taxiway R4 et R5

Type d'avion Trafic 2020-2040 - R4/R5/F

Décollage Atterrissage

Embraer 145 25 920 4241

Embraer 175 E2 7 644 1251

Embraer 190 E/E2 2 973 486

BAE 146 200 1 232 202

BAE 146 300 968 158

CRJ 700 37 405 6121

Fokker 100 4 401 720

A318 34 455 5638

A319 NEO 40 559 6637

A320 200 BOG 38 574 6312

A320 NEO 56 702 9279

A321 100 11 173 1828

A321 NEO 15 282 2501

B737 700 5 797 949

B737 800 70 726 11573

B737 700 MAX 6 880 1126

Tableau 51. Nombre de passages d’aéronefs sur le taxiway R1/bretelle A et R2

Type d'avion Trafic 2020-2040 - R1/A Trafic 2020-2040 - R2

Décollage Atterrissage Décollage Atterrissage

Embraer 145 21 207 5184 21207 25920

Embraer 175 E2 6 255 1529 6255 7644

Embraer 190 E/E2 2 432 595 2432 2973

BAE 146 200 1 008 246 1008 1232

BAE 146 300 792 194 792 968

CRJ 700 30 604 7481 30604 37405

Fokker 100 3 600 880 3600 4401

A318 28 190 6891 28190 34455

A319 NEO 33 185 8112 33185 40559

A320 200 BOG 31 561 7715 31561 38574

A320 NEO 46 393 11340 46393 56702

A321 100 9 141 2235 9141 11173

A321 NEO 12 503 3056 12503 15282

B737 700 4 743 1159 4743 5797

B737 800 57 867 14145 57867 70726

B737 700 MAX 5 629 1376 5629 6880

76

11.4. Trafic avion Alizé

Figure 29. Trafic avion sur le taxiway, zone R1, et la bretelle A pour la période 2020-2040

77

Figure 30. Trafic avion sur le taxiway, zone R2, pour la période 2020-2040

78

Figure 31. Trafic avion sur le taxiway, zones R4 et R5, et sur la bretelle F, pour la période 2020-2040

Figure 32. Trafic avion sur la bretelle DGV2 pour la période 2020-2040

79

Figure 33. Trafic avion sur la bretelle DGV1 pour la période 2020-2040

80

12. Glossaire

AGO : Aéroport du Grand Ouest

AR : Arase des terrassements

AST : Aire de stationnement

BB : béton bitumineux

BBA : béton bitumineux aéronautique

BBME : béton bitumineux à module élevé

BRGM : Bureau de recherches géologiques et minières

CBR : California bearing ratio

CBRi : California bearing ratio immergé

Cerema : Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement

DGAC : Direction générale de l’aviation civile

DGV : (bretelle de) dégagement grande vitesse

EASA : European Aviation Safety Agency

GB : grave bitume

GC : grave ciment

GNT : grave non traitée

GPS : Global Positioning System

GTLH : grave traitée aux liants hydrauliques

GTR : Guide des terrassements routiers

HAP : hydrocarbures aromatiques polycycliques

HWD : Heavy Weight Deflectometer

IA : Indice de gel admissible

IFSTTAR : Institut Français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux

IPI : indice portant immédiat

IR : indice de gel de référence

LRPC : Laboratoires régionaux des ponts et chaussées

MB : matériau bitumineux

OACI : Organisation de l’aviation civile internationale

PF : plate-forme

pm : point métrique

PST : partie supérieure des terrassements

PU : prix unitaire

Pz : piézomètre

QFU : désigne l’orientation magnétique d’une piste en degrés par rapport au nord magnétique en tournant dans le sens horaire

RGRA : Revue générale des routes et de l’aménagement

SC : sondage carotté

STAC : Service technique de l’avion civile

81

STBA : Service technique des bases aériennes

TN : terrain naturel

TV : tout-venant

VAC : Visual Approach Chart

13. Définitions Ces définitions sont extraites du guide STAC de dimensionnement des chaussées aéronautiques souples. Arase des terrassements : surface de la partie supérieure des terrassements (PST) supportant la couche de forme (dans le cas où elle est présente). Les classes d’arase (PSTi/ARi) sont définies dans le GTR en fonction de la nature des matériaux constituants la PST et de l’environnement hydrique Couche de forme : couche située entre la PST et les couches de chaussées, permettant d’homogénéiser les caractéristiques, d’atteindre et de pérenniser les performances géométriques, mécaniques, hydrauliques et thermiques prises comme hypothèses dans la conception et le calcul de dimensionnement de la chaussée. La couche de forme peut être constituée de matériaux en place ou rapportés, traités ou non traités. Indice de gel : indice lié, pour un lieu et une période donnés, à la valeur absolue de la somme des températures moyennes journalières négatives. Il s’exprime en degrés Celsius x jour (°C.jour). La méthode de calcul de l’indice de gel est développée dans la norme NF P 98-080-1 [34]. Mouvement : un mouvement représente soit un décollage soit un atterrissage d’un aéronef. Période de calcul - durée initiale de calcul : durée ou période choisie pour le calcul de dimensionnement de la structure de chaussée. Plate-forme de chaussée ou plate-forme : surface de la couche de forme supportant les couches de chaussée. Dans le cas où la couche de forme n'est pas présente, la plate-forme se confond avec l'arase de terrassement. Rotation : aller-retour d’un aéronef, en termes de trafic une rotation équivaut à deux mouvements (décollage et atterrissage). Risque : espérance, au sens des probabilités, du linéique de chaussée à reconstruire r (%), à l’issue de la période de calcul, en l’absence de toute intervention d’entretien structurel. Trafic : nombre de mouvements, types et masses des aéronefs susceptibles de circuler sur la chaussée aéronautique au cours de la période de calcul.

Trafic cumulé : Nombre de passages d’un type d’aéronef circulant dans l’aire de mouvement durant la période de calcul.

Trafic dimensionnant : partie du trafic dont le ou les aéronef(s) influencent directement le dimensionnement de la structure de chaussée en raison de leur masse importante et/ou de leur nombre de passages cumulés sur la période de calcul.