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Chaussées :Surveiller l’usure pour éviter la rupture

11 mars 2009Les Présentations du Laboratoire de Strasbourg

Conception structurelle des chaussées

Vincent Rouch


• L’objectif de cet item

• Principe de la méthode française de

dimensionnement sur des voies

routières,

• Le cas particulier des giratoires…

• Synthèse des retours d’expériences…

• La bibliographie


Principes dela méthode française de dimensionnement sur des voies routières


S’il était nécessaire de le rappeler…

4

Chaussées :Surveiller l’usure pour éviter la ruptureDétermination des hypothèses de calculs

pour dimensionner la structure recherchée

Modèle

Sol

MatériauxClimatθ

t

θéq

Trafic

x NE

log ε t,adm

log N

La politique d’entretien et d’exploitation

Contraintes et enjeux du site


Les matériaux : Principe général

Modes de fonctionnement

ε z

Structure à assise souple


tr 7

σ t =f(ε t)

ε z

Structure à assise traitée


Dimensionnement mécanique

La structure choisie a priori (épaisseur des couches, nature des matériaux) convient si :

|σ t calculée| < σ t admissible et/ou

|ε t calculée| < ε t admissible

et/ou ε z calculée < ε z admissible


Calcul élastiqueModèle de Burmister (1943)

Structure:multi-couche élastique linéaireinterfaces collées ou glissantescouches infinies en plan

(pas de bord, de coin)

Charges : disques (pression uniforme)

Résultats : champs σ et ε


Valeurs types de modules etcaractéristiques en fatigue

Matériau Module ε6 σ6 -1/b

(MPa) (MPa)GNT 1 600 - - -GB 3 9 300 90 - 5EME 2 14 000 130 - 5GC 23 000 - 0,75 15GLg 15 000 - 0,50 12,5BC5 35 000 - 2,15 16


Valeur admissible et fatigue

Essai de fatigue

log ε

log N ε = ε6 x (N/106)b

Valeur admissible εt,adm fonction du:comportement à la fatigue ;calage du modèle (kc) ;risque de rupture du M.O. (kr)portance du sol (ks);


Valeurs admissibles (suite)

Matériau bitumineux

Matériau traité aux liants hydrauliques

Sols et grave non traitée

ε εt adm

bNE E CE C

kc kr ks,( )( )

= ×

× °°

× × ×6 6101015

σ σt adm

bNE kc kd kr ks, = ×

× × × ×6 610

( )ε z adm NE,,= × −12000 0 222

On prendra 16000 pour les faibles trafics


Trafic : essieu de référence et coef. d’agressivité

x NCAM

Empreintes réelles :

Empreintes pour la modélisation :r = 0,125 m

q = 0,662 MPa


Trafic : essieu de référence et coef. d’agressivité

Valeur de CAM indicative pour un réseau non structurant :

Catalogue des structures 1998


Dimensionnement mécanique : résumé

Modèle

Sol

MatériauxClimatθ

t

θéq

Trafic

x NE

ε t,cal

h

log ε t,adm

log Nh solution

Rappel vous aurez fixé :- Le trafic- La durée de vie- Le risque- Les contraintes et enjeux- La politique d’entretien et d’exploitation envisagé


tr 16

Chaussée soupleChaussées comportant une

couverture bitumineuse mince (< 15 cm), parfois réduite à un enduit sur chaussées à très faible trafic,

reposant sur une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités (20 à 50 cm).

L ’épaisseur globale de la chaussée est généralement comprise entre 30 et 60 cm.

Matériau d’assise :tout venant,hérisson, macadam à l’eau,GNT


H. Odéon - LRPC de Strasbourg

tr 17

Chaussée souple : endommagement

• Sollicitations dues au traficfaible rigidité des matx granulaires et des couches bitum.=> efforts verticaux transmis au sol support= > risque de déformation permanente

• Influence des conditions d ’environnementforte sensibilité aux variations hydriques du support=> chute de portance en période humide /dessication en période sèche

• Mode d ’endommagementdévelopt d’ornière à grand rayon, flaches et affaisementscouches bitum : fissuration par fatigue => faïençagel ’eau s ’infiltre : épaufrure des fissures, nids de poule


tr 18

Démarche de calcul• Vérifier :

Calculée au passaged ’un essieu de référence

Déterminée à partir de :- support

– PF support de chausséeε z < ε z,adm


tr 19

Calcul des sollicitations au sein de la structure• Exemple : BB/GNT

Mat h(m) E(MPa) Nu Inter

BBSG 0,08 5400 0,35 Collée

GNT(1) 0,15 600 0,35 Collée

GNT 0,25 150 0,35 Collée

PF2 infini 50 0,35

Calcul (modèle de Burmister) : Alizé ou Ecoroute

• Hcdbase = 0,15m si NE < 100000 essieux de référence ; = 0,20m si NE < 100000 essieux de référence.


tr 20

Valeurs admissibles (1/1)

Plate-forme (sol seul)

Avec A = 12 000 si trafic cumulé > 250 000A = 16 000 si trafic cumulé < 250 000

( ) 222,0adm,z NEA −×=ε


tr 21

Matériau d’assise :Grave bitume (GB),Enrobé à module

élevé (EME2)

Chaussée bitumineuse épaisseStructure comportant une

couche de roulement bitumineuse (4 à 8 cm)

sur un corps de chaussée en matériaux traité aux liants hydrocarbonés (15 à 40 cm), fait d ’une ou de deux couches (base et fondation), voire trois.

L ’épaisseur globale de la chaussée est généralement comprise entre 20 et 50 cm.


tr 22

Chaussée bitumineuse épaisse : endommagement

• Sollicitations dues au traficrigidité des matx bitumineux :=> efforts verticaux transmis au sol support fortement diminué=> reprise des efforts en traction / flexion par couches rigides

• Influence des conditions d ’environnementforte sensibilité aux variations hydriques du support+ orniérage (à petit rayon) des couches de surface

• Mode d ’endommagementdégradations de surfacedévelopt de fissures longitudinales dans les bandes de roult

=> faïençage (chaussée # pavage)l ’eau s ’infiltre : épaufrure des fissures, nids de poule


tr 23


– CdBase Non


Déterminée à partir de :- loi de fatigue- trafic NE- risque-support

– CdFondation ε t < ε t,adm



tr 24

Calcul des sollicitations au sein de la structure

• Exemple : GB3/GB3 Mat h(m) E(MPa) Nu Inter

BBSG 0,08 5400 0,35 Collée

GB3 h1 9300 0,35 Collée

PF2 infini 50 0,35



tr 25

kc : coefficient de calage attaché au matériau

Valeurs admissibles (1/5)Couche de fondation

b

66adm,t 10NE

×ε=ε kc×

avec: loi de fatigue du matériau

b

66t10N

×ε=ε

)C(E)C(E

°°×

1510

)C(E)C(E

°°

1510

: correction de la loi de fatigue en température ;

NE : nombre d’essieux équivalents ;


tr 26

où u : valeur de la variable aléatoire associéeau risque R choisi par le M Ouvrage

b : valeur de la pente de la droite de fatigueδ : écart type épaisseur/fatigue

kr : coefficient de risque kr = 10-ubδ


b

66adm,t 10NE

×ε=ε kc× kr×

avec

)C(E)C(E

°°×

1510


tr 27

δ : écart type épaisseur/fatigue

Sn : écart type sur la loi de fatigue ;

Sh : écart-type sur l’épaisseur des assises ;Sh = 0,01 m si hassise < 0,10 m

0,01+0,3x(hassise-0,10) si 0,10< <0,15m0,025 m si hassise > 0,15 m


b

66adm,t 10NE

×ε=ε kc× kr×

et

)C(E)C(E

°°×

1510

22

×+=δ

bShcSN


tr 28

ks : coefficient tenant compte des hétérogénéités de portance du support (ks = 1 pour la CdBase)

PF1 PF2 PF31/1,2 1/1,1 1

kc : coefficient de calage attaché au matériaukr : coefficient de risque kr = 10-ubδ


b

66adm,t 10NE

×ε=ε kc× kr× ks×

avec: loi de fatigue du matériau

b

tNE

×ε=ε 66 10

)C(E)C(E

°°×

1510

)C(E)C(E

°°

1510

: correction de la loi de fatigue en température ;


tr 29

Matériau d’assise :Grave ciment (GC),Grave laitier (GL),Cendres volantes (GCV),Grave pouzzolane (GPz),Grave liant routier (GLR).

Chaussée semi-rigideStructure comportant une

couche de roulement bitumineuse (6 à 12 cm)

sur une assise en matériaux traités aux liants hydrauliques disposée en une ou deux couches (15 à 50 cm)

dont l ’épaisseur totale est de l ’ordre de 20 à 60 cm.


tr 30

Chaussée semi-rigide : endommagement (1/2)

• Sollicitations dues au traficforte rigidité des matx traités aux liants hydrauliques :=> efforts verticaux transmis au sol support très faibles=> reprise des efforts en traction / flexion par couches rigides

• Influence des conditions d ’environnement– au jeune âge : retrait de prise => fissuration transversale

=> remontée à travers la CdSurf (pontage au bitume)=> fissures franches qui se dégradent (ramification,

dédoublt)– pénétration de l ’eau aux fissures :

=> dégradation des interfaces, attrition des bords defissures

+ orniérage (à petit rayon) des couches de surface


tr 31

Chaussée semi-rigide : endommagement (2/2)

• Mode d ’endommagement– dégradations de surface– ramification des fissures transversales– dévelopt de fissures longitudinales (par fatigue) dans les

bandes de roult => faïençage (chaussée # pavage)– l ’eau s ’infiltre : épaufrure des fissures, nids de poule

• Dispositions constructives particulières :– complexes anti-fissures pour ralentir la remontée des

fissures à travers la CdRoulement :couches de sable bitume, membranes épaisses, grilles

– préfissuration des couches d ’assises (CdBase) pour contrôler la fissuration de retrait



tr 32

Préfissuration

Joints actifs Procédé CraftProcédé Olivia



tr 33


– CdBase σ t < σ t,adm



– CdFondation σ t < σ t,adm



tr 34


• Exemple : GC/GC Mat h(m) E(MPa) Nu Inter

BBSG 0,08 5400 0,35 Collée

GC3 h1 23000 0,25 Glis.

GC3 h2 23000 0,25 Collée

PF1 infini 20 0,35



tr 35


Plate-forme (sol et/ou GNT)

( ) 222,0adm,z NE12000 −×=ε


Valeurs admissibles (2/4)Couche de base

b

66adm,t 10NE

×σ=σ kc× kr×

avec b

66t10N

×σ=σ : loi de fatigue du matériau




NE : nb de passages de l ’essieu de référence (=NPLxCAM)

22

×+=δ

bShcSN


Valeurs admissibles (3/4)Couche de base (suite)

b

66adm,t 10NE

×σ=σ kc× kd×kr× ks×

avecks : coefficient tenant compte des hétérogénéités de

portance du support (ks = 1 pour la CdBase)

kd : coefficient de discontinuité, intégrant les phénomènesd ’augmentation de contraintes près des bords

GCV0,80


tr 38


b

66adm,t 10NE


avec


PF1 PF2 PF31/1,2 1/1,1 1

kd : coefficient de discontinuité (kd = 1 pour CdFondation)

b

66t10N




tr 39

Chaussée rigideStructure comportant une

couche de béton de ciment de 15 à 40 cm (DE), éventuellement recouverte par un BBTM,

reposant :soit sur une fondation en béton maigre ou en grave ciment,soit sur une couche de réglage fin en BB ou en GB, soit sur une couche drainante (dalle épaisse).

Dalles discontinues : BCDalles goujonnées : BCgDalles épaisses : DEBéton armé continu : BACsur GB3 ou GC3 ou Bm


tr 40


tr 41

Chaussée rigide : endommagement (1/2)

• Sollicitations dues au traficforte rigidité des bétons :=> efforts verticaux transmis au sol support très faibles=> reprise des efforts en traction / flexion par couches rigidesretrait de prise : joints transversaux ou armatures (BAC)=> augmentation des contraintes en bord de dalles

• Influence des conditions d ’environnement– au jeune âge : retrait de prise => fissuration transversale

=> sciage de joints transversaux + garnissage– variations saisonnières de température : ∆L dalles– variations journalières : gradient de température => cambrure– infiltration d ’eau : attrition des bords de fissures, pompage


tr 42


Chaussée rigide : endommagement (2/2)

• Mode d ’endommagement– dalles discontinues :

• fissuration par fatigue près des bords (sur-largeurs)• pompage près des joints : mise en escalier

– BAC : processus encore mal connu (décollement du BAC de son support après quelques années de fonctt)

• Dispositions constructives particulières :– matériaux peu érodables en fondation (BC3)– drainage aux interfaces– surlargeurs


Etat neuf

Etat dégradé


tr 45


– CdBase σ t < σ t,adm






tr 46


• Exemple : BC5/BC3 Mat h(m) E(MPa) Nu Inter

BC5 h1 35000 0,25 Glis.

BC3 h2 23000 0,25 Collée

PF3 infini 120 0,35



tr 47



( ) 222,0adm,z NE12000 −×=ε


Valeurs admissibles (2/4)Couche de base

b

66adm,t 10NE

×σ=σ kc× kr×

avec b

66t10N





NE : nb de passages de l ’essieu de référence (=NPLxCAM)

22

×+=δ

bShcSN


tr 49

Valeurs admissibles (3/4)Couche de base (suite)

b

66adm,t 10NE


avecks : coefficient tenant compte des hétérogénéités de

portance du support (ks = 1 pour la CdBase)

kd : coefficient de discontinuité, intégrant les phénomènesd ’augmentation de contraintes près des bords

BC BCg/BAC1/1,70 1/1,47


tr 50


b

66adm,t 10NE


avec


PF1 PF2 PF31/1,2 1/1,1 1

kd : coefficient de discontinuité (kd = 1 pour CdFondation)

b

66t10N




tr 51

Cas particulier du BAC/BBSG ou GB3

Calcul en deux phases

Collée Glissante

NE1 adm

NPL1

NE2 adm

NPL2+ < NPL total

phase 1 phase 2

σt1σt2


tr 52

NE1NE2

d2=1/NE2

d1=1/NE1

Nb passages

Dommage

σ t,adm

NE

σt1

σt2


tr 53

Chaussée mixteStructure comportant une

couche de roulement et de base en matériaux bitumineux d ’une vingtaine de cm,

sur une fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques (15 à 30cm).

Le rapport de l ’épaisseur de matériaux bitumineux à l ’épaisseur totale doit être de l ’ordre de 1/2.

Matériau d’assise :Grave bitume 3 (GB3)Grave ciment (GC) ouGrave laitier (GL) ouSable ciment (SC) ouSable laitier (SL)


Calcul en deux étapes

Collée Glissante

La structure est saineSeule la couche de fondation

travaille en traction

étape 1 étape 2

σt1

εt2

La structure est dégradéeSeule la couche de base

travaille en extension

E/5

Cas de la structure mixte :démarche de calcul


tr 55


1ère étape :

– CdBase


Déterminée à partir de :- loi de fatigue, trafic NE, risque,

support



Collée

On détermine le nombre NE1 tel que : σt adm = σt


tr 56

2ème étape :

– CdBase ε t < ε t,adm


Déterminée à partir de :- loi de fatigue, trafic NE, risque,

support

– CdFondation– PF support de chaussée

ε z < ε z,adm

Glissante

On détermine le nombre NE2 tel que : εt adm = εt

E/5



Collée

étape 1

σt1

Glissante

étape 2

εt2

E/5

NE1 adm NE2 adm

+ > NPL total ?NPL1 NPL2



Matériau d’assise :Grave bitume 3 (GB3)Grave non traitée (GNT)Grave ciment (GC) ouGrave laitier (GL) ouSable ciment (SC) ouSable laitier (SL)

Chaussée inverseStructure associant une

structure bitumineuse et semi rigide

dont l ’interface est constituée de grave non traitée (12cm) destinée à empêcher la remontée des fissures transversales de retrait.



– CdBase ε t < ε t,adm


Déterminée à partir de :- loi de fatigue- trafic NE- risque- support

– CdFondation σ t < σ t,adm– PF support de chaussée

ε z < ε z,adm

– Cd GNT ε z < ε z,adm


Valeurs admissibles

Couche intercalaire de GNT


( ) 222014400 ,adm,z NE −×=ε

( ) 222012000 ,adm,z NE −×=ε


Vérification au gel/dégel

Principe :

La structure convient si :I admissible de la chaussée > I hiver de référence


Quelques définitions . . .

Indice de gel : somme des températures journalières moyennes pendant la période de gel (°C x jours)(atmosphérique Iatm, en surface IS, à une profondeur z...)

IQuantité de gel : racine carrée d’indice de gel

(atmosphérique, en surface, à la profondeur z...)

Q


Hiver de référence :choisi par le maître d’ouvrage, et caractérisé par son indice de gel IR :– Hiver exceptionnel : hiver le plus rigoureux sur la

période considérée – Hiver rigoureux non exceptionnel : hiver ayant une

fréquence d’apparition de 10 ans ;– Autres valeurs : ...


Indice de gel admissible Iadm, calculé pour la structure considérée, en

fonction de :– la gélivité des matériaux du support ;– la protection thermique apportée par les matériaux non

gélifs (couche de forme, chaussée) ;– la résistance mécanique de la structure ;– les phénomènes de rayonnement et convection en

surface.


Gélivité des matériaux du support• Essai de gonflement (NFP 98-234-2): classement en fonction de la pente

0,05 0,4 p (mm/(°Cxh)1/2)SGn SGp SGt

• Découpage de la plate-forme en sous-couches de gélivité croissante :

SGn SGp/SGt SGtSGp

SGn SGn SGnQg


Résistance mécanique de la chaussée

• Au dégel, chute de portance du sol support possible si : ∆σ < 5%

pénétration du front de gel en phase de gel, donc QM admise en surface de la plate-forme (QM = edégelée/10 )

σe dégelée ?

1,05 x σ


Protection thermique

• Modèle unidimensionnel de Fourier :relation entre l’indice de gel de surface IS et l’indice de gel transmis à la base de la chaussée It(décroissance hyperbolique de Θsurf)

• Méthode simplifiée :utilisation de coefficients précalculés


Vérification au gel/dégel : résumé

IR

SGtSGp Qg

QngQPF = Qg+Qng+QM

IS = f (It=QPF2)IA = IS/0,7 + 10OK si IR< IA


69

Invention : Eugène Hénard en mai 1906

Le cas particulié des carrefours giratoires :un concept centenaire


Constats

• Chantiers spécifiques qui présentent des difficultés de réalisation

• Zones d'accès soumis à des contraintes fortes (accélérations, freinages, …)

• Dans l'anneau, vitesses faibles et transfert de charges

• Efforts tangentiels élevés pour les véhicules longs, à plusieurs essieux


• A la conception :– Dimensionnement géométrique et structurel spécifique fonction de :

• La nature des voies entrantes et sortantes (gestion des flux)• La nature et l'intensité du trafic• La sécurité routière et le bruit

• Lors de la construction :– Généralement chantier de faible surface (aménagement de carrefour)

• Phasage complexe (selon déviation ou non)• Faible tonnage• Matériels de mise œuvre plus ou moins adaptés• Raccord à l'existant délicat (hétérogénéité de structure et joint)

– Rayons de courbure faibles (< 30 m) :• Problème du joint longitudinal (traitement spécifique)• Travail non mécanisé• Compactage difficile

Spécificités des carrefours giratoires


72

• En service :– Les voies d'accès : zones de freinage et

d'accélération• Transferts de charge entre essieux• Contraintes d'adhérence très fortes

– L'anneau : • Trafic canalisé (selon géométrie et trafic)• Vitesse faible :

– Temps de charge plus long– Augmentation des contraintes et des risques

d'orniérage• Déport de charge dû à la force centrifuge :

– Surcharge des roues extérieures au virage (jusqu'à +60% selon étude belge)

– Fuite de carburant et de lubrifiant• Efforts tangentiels élevés induits par les

véhicules de grande taille (tridem)

• L'entretien :– Gestion du trafic


Photo Cim béton


• Calcul du transfert de charge :– Accélération centripète : Ac = V²/r

• V vitesse en m/s ( 30 km/h soit 25 m/s )• r : rayon du giratoire en m ( 20 m )

– Force centripète en N : Fc = m.V²/r • m : masse de l'essieu en kg ( 13 000 kg )• Fc = 13 000 x (25/3)² / 20 = 45 140 N soit 4,5 t (avec g = 10 ms-²)

– Transfert : Somme des moments en O = 0 ( )• R1 + R2 = P = 13 t• R1 x 2 – P x 1 + Fc x 1,5 = R1 x 2 – 13 x 1 + 4,7 x 1,5 = 0• D'où R1 = 3 t et R2 = 10 t


0tM 0

=∑

2 m

1,5 m

R1 R2

+

Fc

P

O

Photo Cim béton


74

Conception – Catégories de giratoires

Type de giratoire Milieu Rayon du giratoire (m)

Vitesse d'entrée (km/h)

Mini giratoire Urbain 6 à 12 25

Petit giratoire Urbain 12 à 15 25

Moyen giratoire *UrbainRural

15 à 2017 à 25

3540

Grand giratoire *UrbainRural

20 à 2725 à 30

4050

* En milieu périurbain : à adapter selon le cas


Les sollicitations des PL en giratoire

Photo Cim béton


Les conséquences d’une mauvaise prise en compte des Poids lourds

76

Photo Cim béton


77

Couches de roulement

• Plusieurs solutions possibles :

– Bétons bitumineux

– Revêtements asphaltiques

– Bétons bitumineux coulé à chaud

– Matériaux modulaires

– Bétons de ciment


CR – matériaux bitumineux

• Epaisseur : 6 cm en moyenne

• Matériau de type BBSG ou BBME– Formulation 0/10 ou 0/14 (éviter discontinuités)– Critère d'orniérage : 60°C – 30 000 cycles– Bitume modifié ou spécial pour les trafics élevés– Couche d'accrochage de 350-400g/m² résiduel


79

CR –matériaux modulaires

• Matériaux de type pavé-pierre, pavé béton, …• Réservé aux voies à faibles trafics (T4-T5)• Mise en œuvre sur une assise rigide ou semi-rigide• Lit de pose en sable (0/4 ou 0/6)• Joints (0/2 ou 0/4) Difficultés supplémentaires durant le chantier


80

CR – Bétons de ciment

• Peu de réalisations

• Différents traitements de surface possibles

• Différentes structures possibles

• Utilisation d'adjuvants délais de remise en circulation


81

Dimensionnement• Similaire à celle décrite dans le GTD 1994• 2 classes de plate-formes retenues :

– PF2 – PF3

• 4 catégories de voies :Trafic CAM

Voies de desserte ≈ T5 12 PL/j 0,20Voies de distribution ≈ T3 100 PL/j 0,5Voies principales trafic lourds cadencement connu ≈ T1 500 PL/j 1

Voies TC Connu (cadences) 1


82

Dimensionnement

• Sans informations, trafic = demi-somme des flux entrants sur l'anneau

• Taux de croissance PL τ = 1%

• Durée de service > 20 ans

• Risque = 5% (quelque soit le projet)

• Epaisseurs majorées de 15% (dispersion des épaisseurs à la mise en œuvre, transfert de charges, mise en œuvre en faibles quantités,..)


83

Vérification au gel

• Similaire à la méthode du GTD 1994

IR fixé par le Maître d'Ouvrage

Comparaison entre IA et IR

IA > IR vérification positive


84

Abaques de dimensionnement


85

Abaques de dimensionnement


86

• Au XIXe siècle aménagement de ronds-points :– Places majestueuses avec ornement architectural au centre– Aucune règle de circulation

• En 1906 : Eugène Hénard du Service d'Architecture de la Ville de Paris, invente le principe du carrefour à giration avec sens de circulation

• En 1907 : création de la place de l'étoile et la place de la Nation à Paris

• Arrêt du développement en France mais poursuite en Grande Bretagne

Un peu d'histoire


87

• En 1966 : instauration en Grande Bretagne de la priorité à l'anneau

• Années 70 : – Les États Unis, l'Australie et la Nouvelle Zélande adoptent les

giratoires avec priorité à l'anneau– La France teste ce mode de priorité sur quelques carrefours

• En 1983 : – Règle de priorité à l'anneau instituée dans le code de la route

français– Expansion de ce type de carrefour

Un peu d'histoire


88

• Nombre de carrefours giratoires en France : environ 23 000

• Progression moyenne : environ 5% par an

• 80 % des giratoires français en milieu urbain ou périurbain

• Coût : 200 à 500 K€ TTC (Source : Direction des routes, 1996)

• Écoulement de 2500 véhicules/heure sur giratoire à 2 voies

• Les arrachements représentent 60% des désordres(Source : Groupe de travail Eurovia 2000/2001)

Quelques chiffres


89



90

Conception – Documents de référence


91

Conception – Documents de référence

Exemple d'abaque de dimensionnement du guide du CERTU


92

Conception – Les logiciels


93

NB : Ces paramètres issus du guide du CERTU sont transposables aux carrefours giratoires hors agglomération. Dimensionnement délicat. Toujours faire appel à la Direction Tech.

• Catégories de voies et coefficient d'agressivité (d'après enquête) : 4 catégories– Voies de desserte à circulation réduite (CAM = 0,2) :

• Secteurs résidentiels, zone piétonnière, absence de transports en commun (TC)• Trafic moyen : 12 PL/MJA (T5)

– Voies principales ou de distribution (CAM = 0,5)• Avenues, boulevards, axes principaux, voies avec quelques passages de TC, ZAC• Trafic moyen : 100 PL/MJA (T3)

– Voies principales à trafic lourd (CAM = 1)• Voies de ZI, voies de liaison traversantes, rocades, voies avec passages de TC …• Trafic moyen : 500 PL/MJA

– Voies réservées aux transports en commun (CAM = 1)• Trafic connu

• Trafic : demi-somme des trafics entrant sur le giratoire

ConceptionLes paramètres de dimensionnement


94

• Durée de service : minimum 20 ans

– Prise en compte de la difficulté de la réalisation de ce type de travaux

– Réduction de la gêne aux usagers (travaux de réparation ou renforcement)

• Taux de croissance : 1 % (arithmétique)

• Risque de calcul réduit : 5 % (pour toutes les voies et tous matériaux)

• Épaisseurs d'assise calculées majorées de 15 %

• Calcul au gel-dégel : méthodes habituelles (simplifiée ou GEL1D)

ConceptionLes paramètres de dimensionnement


95

• Couche de roulement :– Matériaux traités aux liants hydrocarbonés

• BBSG 0/10 classe 2 ou 3 (selon NF P 98-130) ou

BBME 0/10 classe 2 ou 3 (selon NF P 98-141)

• Épaisseur de mise en œuvre : 6 cm

Épaisseur inférieure à 5 cm– Contrainte de cisaillement importante– Risque d'arrachement

Épaisseur supérieure à 7 cm– Risque d'orniérage

Pas de granularité 0/14– Ségrégation à l'extrémité des vis du finisseur– Macrotexture trop importante (plumage)

Conception - Les matériaux


96

• Couche de roulement :– Matériaux traités aux liants hydrauliques

• Béton de ciment type BC5 (selon NF P 98-170)– Support : Béton maigre (BC3)

– Épaisseur de mise en œuvre : 15 à 27 cm selon trafic et niveau de plateforme

• Béton de ciment type BC5 goujonné– Support : GNT poreuse (10 cm)


• Béton armé continu (BAC)– Support : BBSG (5 cm)




97

• Couche de roulement – Comparaison


Produit Avantages Inconvénients

BBSG et BBME

Tous trafics Réparabilité et entretien Raccord à l'existant Remise en circulation Souplesse d'emploi Nombreuses références

Mise en œuvre délicate (compactage, joint) Sensibilité à l'orniérage et aux arrachements

Asphalte coulé

Adapté aux petits chantiers Réparabilité et entretien

Limité aux faibles trafics (<T2) Rugosité limitée Sensibilité du collage sur la base Planéité du support Peu de références

Matériaux modulaires

Réparabilité Esthétique

Limité aux très faibles trafics (T4 et T5) Dégradation précoces Raccord à l'existant Entretien permanent des joints Mise en œuvre complexe

Béton de ciment

Tous trafics Durée de vie Traitement de surface Esthétique (coloration)

Entretien et réparation Raccord à l'existant Délais de remise en circulation Calepinage complexe des joints Entretien des joints de construction et retrait Phasage chantier délicat


98

BBAO – Béton bitumineux Anti - Orniérant Produit non normalisé 0/10 ou 0/14 (BBSG classe 3) Pour couches de roulement ou de liaison

Épaisseur : 5 à 9 cm Pas de critère sur le module Très bon comportement à l’orniérage

• < 5 % à 30 000 cycles et 60°C



99

BBME – Béton Bitumineux à Module Élevé Produit normalisé NF P 98-141

• 0/10 ou 0/14

• Pour couches de roulement ou de liaison

• Épaisseur : 6 à 9 cm

Fort module : deux fois plus élevé que celui d’un enrobé traditionnel

• Apport structurel

Bon comportement à l’orniérage

• < 5 % à 30 000 cycles et 60°C

Conception - Les matériaux Conception - Les matériaux


100

• Couche de d'assise :– Matériaux traités aux liants hydrocarbonés

• Grave bitume de classe 3

• Enrobé à Module Élevé de classe 2

– Matériaux traités aux liants hydrauliques

• Grave et sable ciment, grave et sable laitier, …

• Béton de ciment BC5 et BC3

– Matériaux non traités

• GNT B



101

• Couche d'assise – Comparaison


Produit Avantages Inconvénients

Grave Bitume

Tous trafics Réparabilité et entretien Raccord à l'existant Remise en circulation Pas de fissuration

Mise en œuvre délicate (compactage, joint) Température de mise en oeuvre

Enrobé à Module Élevé

Tous trafics Réparabilité et entretien Résistance à l'orniérage Raccord à l'existant Remise en circulation Réduction d'épaisseur

Mise en œuvre délicate (compactage, joint) Température de mise en œuvre Risque de fissuration à basse température

Matériaux traités aux liants hydrauliques

Pas de fluage Compactage énergique Raccord à l'existant Risque de feuilletage Gestion du retrait et de la fissuration Réparations difficiles

Béton de ciment

Tous trafics Durée de vie Pas de compactage Tolérance sur la PF

Entretien et réparation Raccord à l'existant Délais de remise en circulation Calepinage complexe des joints Entretien des joints de construction et retrait Phasage chantier délicat

Grave Non Traitée Entretien facile Coût

Limité aux trafics inférieurs à T2


102

Mais, quand on aime,on ne compte pas …