Le Cat alo logu gue e des Str Struc uctu turr es Ty p es d e Ch au s s ées Neu v es (Ed i t i o n 1995)
LES ENTRANTS DU DIMENSIONNEMENT
Quatre familles famil les de paramètr paramètres es :
2
le trafic, notamment notamment le l e trafic poids po ids lour l ourds, ds,
la plate-form plate-forme e sup suppor por t de chaussé chauss ée,
le climat, clim at,
la nature et la qualité des matériaux de chaussée chauss ées s envisagés.
Le trafic
Classe lasses s de d es trafics t rafics
Le trafic est exprimé en nombre moyen journalier de poids lourds ( PTC > 8 tonnes) tonnes) sur les deux sens de circ ci rcul ula ati tion on (NP (NPL). Il est est réparti en six cl cla asses TPL TPL i (i = 1 à 6) : NPL
0à5
5 à 50
50 à 125
125 à 250
250 à 325
325 à 450
Classe
TPL1
TPL2
TPL3
TPL4
TPL5
TPL6
Un PL est tout véhicule dont le Poids Total en Charge (PTC) est sup érieur à 8 to tonnes. nnes. L’essieu de référence est l’essieu isolé à roues jumelées de charge charg e 13 13 tonnes. tonn es.
3
Le trafic
Hypothèses du catalogue
Largeur d e chaussée (L) TPL 1 : L 4 m. TPL2 à TPL6 : L ≥ 6 m.
Ag r ess iv i té d u t r afi c TPL
1
2
3
4
5
6
Structur e souple et semi-rigi semi-rigi de
0.4
0.4
0.5
0.7
0.8
1
Structure rigide
0.7
0.7
0.9
1.2
1.3
1.5
Taux d ’accroissement des poids lourds Il a été pris égal à 4 % Trafic Tra fic global Le trafic trafic global est suppos é équil équil ibré dans les deux deux sens de circul ation Durée de vie
4
Durée de vie cou rte :
10 ans.
Durée de vie lo long ngue ue :
15 à 20 ans.
Le trafic
Trafic proj p roje et
Si pour un projet donn é, les donn ées r éelles de trafic diff èrent des hypoth èses énonc ées ci-dessus, on utilisera le catalogue en calculant le trafic équi vale valent nt en essieu d e 13 13 T (NE) (NE) cumul cumul é sur l a p ériode choisie et en en le com para parant nt au tableau tableau ci -de -desso sso us
Structure
Souple ou semi rigide Rigide
Durée de vie
TPL 1
TPL 2
TPL 3
TPL 4
TPL 5
TPL 6
Courte
8,8.103
4,5.104
1,4.105
3,8.105
5,7.105
1.106
Longue
2,2.104
1,1.105
3,5.105
9,5.105
1,4.106
2,5.106
Longue
4.104
2,7.105
6,1.105
1,6.106
2,3.106
3,7.106
Nombre réel de poids lourds de PTC 8 T par jour dans les deux sens = N2.
5
Le trafic
Trafic proj p roje et
Détermination Dé termination d u t rafic à prendre en compt e Le trafic à prendre en compte pour le dimensionnement des chaussées est celui estimé à l’année de mise en service p, il est calculé à partir partir des des données suivantes : Ni : Nombre de véhicules journaliers journaliers dans les deux sens à l’année i t : taux d’accroissement du trafic global entre l’année i ( donnée de trafic) et l’année p ( début de mise en service). Le trafic trafic actualisé actualisé à l’année de mise en service service p est :
100 + t p ) Np = Ni × ( 100
6
−
i
Le trafic
Trafic proj p roje et
Calc Ca lcul ul de NE NE = NPL NPL . C1 . C2 . C3 . C4 . N4 . CVC NPL : Nombre de Poids Lourds (PTC > 8 T) par jours dans les deux sens à l’année de mise en service. C1 – Coeffi Coefficient cient de la largeur de chauss ée
C1 = 1,5 si C1 = 1 si C1 = 2 si C1 = 1 si C1 = 0,8 si
L est comprise entre 4 et 6 m L>6 L < 4 et routes bidirecti bidirectionnelles onnelles L < 4 et routes unidirecti unidirectionnelles onnelles routes 2×2 voies voies
C2 – Coefficient Coefficient d’Agressivi té :
7
L’histogramme réel de charges des poids lourds par type d’essieu pour un trafic L’histogramme donné, permettra de définir la véritable agressivité, qualifié par le coefficient CAM, correspondant à l’agressivité moyenne du poids lourds composant ce trafic par rapport à l’essieu pris pour référence et calculé par une loi d’accumulation (Pi/P13) affecté d’un exposant 4 pour chaussée souple, 8 pour chaussée semi-rigide ou matériaux traités au ciment et 12 pour chaussée rigide.
Le trafic
Trafic proj p roje et
C3 – Taux Taux d’accroi d’ accroissement ssement d es PL Si le taux d’accroissement du projet s’écarte de 4% on utilise un coefficient correcteur C3
C3 =
[(1+a)n - 1] / a [(1,04n - 1] / 0,04
a : taux d’accroissement
n : durée de vie
C4 – Cas Cas de 2x2 voi es La structure sera dimensionnée pour la voie la plus chargée dont le trafic poids lourds sera égal à 0,8 fois le trafic poids lourd par sens. N4 – Coefficient Coefficient de cumu l N4 = 365 x (1,04n – 1) / 0,04
n : durée de vie
8
CVC – Pourcentage du trafic sur la voie la plus c hargée 0,5 si trafic équilibré
Le trafic
Exemple d’appl d’application ication
Une route, de largeur 5 m, reliant deux localités A et B a été empruntée en 2012 par un trafic de 1250 Véh/j composé de 40% de poids lour lourds ds d ont le ¼ ont un PTC PTC > 8 tonnes et caractérisés caractérisés par la même silhou ette suivante :
9
10T 13T 13T 6T 45% 45 % du trafic circ ule dans le sens A vers B.
Ce tr trafic afic pr progr ogr esse annuellement de 6% 6%..
La dur ée de vie est de 10 ans et la chaus chaussée sée est de typ type e souple.
Déterminer la classe du trafic TPL i pour une année de mise en servic serv ice e en 2014. 2014.
Le trafic
Exemple d’appl d’application ication
Calc Ca lcul ul de NE NE = NPL . C1 . C2 . C3 . C4 . N4 . CVC NPL = 1250 Véh/j x 40% x ¼ x 125
(
100 + 6 100
C1 = 1,5
(136 ) (10 ) 13 4
C 2=CAM =
4
+
( )
0,75× 13 13
+
4
[(1+0,06)10 - 1] / 0,06 C3 =
1,097
[(1,0410 - 1] / 0,04
C4 = 1 4382,2291
N4 = 365 x CVC = 0,55
10
(1,04 10 –
1) / 0,04
) 2014
1,14
−
2012 110,45
La portance de la plate forme support de chaussée C’est la portance C’est por tance à long terme qui est pri se en en co mpte pour le dimension neme nement nt d ’une st ruct ure de chaussée neuve. neuve. Elle est est défini d éfinie e:
A u n i veau 1 : Part Au Par t i e Supér Sup érii eu eurr e des Ter errr as ass s em emen entt s (St i ) Au u n i veau 2 : au s o m m et d e la Cou Co u c h e de d e For Fo r m e (P j ) A
P j St i
Chaussée Couche de Forme
Part Pa rtie ie Supérieure des d es Terrassements Terrassements
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La portance de la plate forme support de chaussée
Portance minimale Type de str uct ure
Trafic
Portance P j minimale
TPL 1 à TPL 3
P1
TPL 4 à TPL 6
P2
TPL 3 à TPL 4
P3
TPL 5 à TPL 6
P2
Tous trafic s
P1
Souple
Semi-rigide
Rigide
12
La portance de la plate forme support de chaussée
Détermi Dé terminatio nation n de la portance por tance St St i La portance por tance St St i est estimée à partir de la connaissance des sols de la PST ou sur une hauteur h (0.50 m en remblai – 0.70 à 1.00 m en déblai) et en fonction des conditions de drainage et d’environnement. Elle est déterminée en prenant en compte les trois paramètres suivants :
L’enviro nnement climati L’environnement cl imatique que (zones (zones : H, h, a, d). Les conditions de drainage (profondeur de nappe et disposi dis positif tifs s de draina dr ainage ge exist exist ant et à adop adopter) ter).. La catégo c atégo ri rie e de sols so ls (I – II II – III – IV et V).
La détermination de la portance Sti se fera essentiellement à partir des valeurs de poinçonnement (CBR) pour les sols classés A et B et des essais de déformabilité (Module EV2) pour les sols classés C et D
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Le climat Quatre Qua tre zones zones son t co nsidérée nsidérées s en fonc tion de la précipitation annue annuelle lle moyenne :
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Dispositifs de drainage Les disposi tifs de drainage drainage sont de :
Typ e 1 a) b) c) Ou c’ )
S’il s assur ent un rabattement de nappe permanent à –1 S’ils –1.0 .00 0 m sou sous s le niveau 1. Si les ea eaux ux de rui ssellement coll ectée ectées s dans les fossés ne peuve peuvent nt atteindr e en en aucun c as les sols de niveau 1. 1. Si l’ l’étanchéité étanchéité de la chauss ée et des accot ements est assur ée et maintenue. Si le cas éché échéant, ant, la concepti on du profi l en travers prévoit le drainage rapide et sans obstacle de toutes les eaux qui ont pu pénétrer à travers trave rs la chaussée et les accoteme accotements nts s ans ris que d’i mbib iti on des sols rencontrés en partie sup érieure du niveau niveau 1.
Typ e 2 Si les disposi tif s de drainage ne répondr répondr aie aient nt pas aux trois poin ts a, b, c ou c’.
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Déte éterm rmin ina ati tion on de d e la por tance St St i
Catégori Ca tégori e de sol Description
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Classification
N°
Désignation
I
Sol très sensi ble à l’eau
Dont la consistance varie rapidement en pr ésence d’eau d’eau
très
II
Moyennement à faiblement sensibl e à l’eau l’eau
Dont la consistance varie lentement en pr ésence d’eau d’eau
plus
III
Non sensibl e à l’eau
Dont les éléments insensi bles à l’eau
sont
B1, D1, TcB1, TcB2, TcB4, TcB cB5, 5, D2, B3, TcB3
IV
Grossiers graveleux
Dont les éléments fins sont peu à non argileux ou en proportion très réduite
D3, C1B1, C1B2, C1B3, C1B4, C2B1, C2B2, C2B3, C2B4.
V
Sols volumétriquement instables
Sols tirseux qui présentent très forts retraits (fissuration) lorsque la teneur en eau dimin ue.
TxA3, TxA4.
fins
A1, A2, A3, A4, TfA TfAii B2, B4, B5, B6, C1Ai, C1B5, C1B6, C2Ai, C2B5, C2B6, TcAi, TfBi, TcB6
Déte éterm rmin ina ati tion on de d e la por tance St St i Zone inondable ou nappe proche (< à 1m) Environnement climatique
Hors zone inondable ou nappe profonde (> à 1m)
H, h, a, d
Dispositifs de drainage
H et h
a
d
Typ ype e2
Typ ype e1
Typ ype e2
Typ ype e1
St 0
St 0
St 1 (D) St 2 (R)
St 1
St 2 (1) St 3
St 3
II
St 1
St 1
St 2
St 2
St 3
St 3
III
St 2
St 2
Sols I
IV D : Dé Déblai blai
St 2 ou plus (2)
St 3 à St 4
(2)
R : Re Rembl mbl ai
(1)) : Le choi x St 2 ou St 3 se fait à partir d e l’étude CBR (1 CBR avant avant imm ersion (2)) : Le choi x St 3 ou St 4 se fait p ar essai (2 essai d e déform déform abilité
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Détermi terminatio nation n de d e la portance por tance St St i 1 - Ca Cas s des sol s fi ns c lasses A et B : La portance à long terme des sols fins qui ont moins de 30 % des éléments supérieurs sup érieurs à 20 mm peut êtr e évaluée évaluée à l’aide d’ un essai CBR. La valeur valeur d’ indic e CBR à prendre en en com pte corr espondant à :
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Une compacité de 95 % de l’OPM sur un moulage réalisé à la teneur en eau optimale Proctor et ayant subi une imbibition de 4 jours pour les zones cli matiq matiques ues H, h, a. a.
Une compacité comp acité de 95 % de l’ OP OPM M avec avec po inç onn onnement ement à la teneur en eau eau de moulage optimum Proctor pour la zone climatique d en dehors des zones zone s inondables.
St i
St 0
St 1
St 2
St 3
St 4
Indice CBR
≤4
≥6
≥ 10
≥ 15
≥ 25
Déterm termin ina ati tion on de la po port rta anc nce e St St i 2 - Cas Cas des des sol s graveleux et gross iers de classes C et D : Pour les sols à plus de 30 % d’éléments supérieurs à 20 mm et les sols classés C et D, D , y compris les sables, les essais CBR sont soit non réalisables soit peu représentatifs c’est pourquoi on estime la portance à long terme à partir des essais essais de déform déform abilité.
Indice
St 1
St 2
St 3
St 4
Essai à la pl aque EV 2 (bars)
100 à 500
500 à 1200
1200 à 2000
> 2000
> 200
100 à 200
60 à 100
< 60
Déflexi Dé flexi on sous s ous 13 13T T en en 1/100 1/1 00 de mm
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La portance de la plate forme support de chaussée
Déterm termin ina ati tion on de d e la po port rta anc nce e P j La détermin détermination ation de d e la port ance P j dépend : - de la natur natur e et et l ’épaisseur de la Couch e de Form Forme e; - de la port po rtance ance au niveau de d e la Parti Partie e Sup Supérieure érieure des Terrassement Terrassement s (St i )
Si St i < P j mi minimale nimale Il faut prévoir une couche de forme d’atteindr d’ atteindre e la portance por tance minim min ima ale e exi xigée gée.. Dans Da ns ce cas on a :
20
P j = P j mi minim nima ale
Si St i P j mi minim nima ale la couche de forme n’est pas obl igatoir igatoire e. Dans Da ns ce cas on a :
afin
P j = St i = Pi
Déterm termin ina ati tion on de d e la po port rta anc nce e P j Trafic
TPL 1 à TPL 3
Natur e des Natur matériaux
F2
Classe St i
Epaisseur Epa isseur couch e de forme
P j
St 0
10 AC + 30 F2 = 40 cm
P1
St 1
10 AC + 20 F2 = 30 cm
P2
+ 30 cm F2
Pi + 1
St 0
10 AC + 40 cm F1
P2
St 1
10 AC + 25 cm F1
P2
+ 40 cm F1
Pi + 1
St i (i
F1
St i (i
TPL 4 à TPL 6 MT
≥
1)
1)
St 0
40 cm
P2
St 1
25 cm
P2
+ 50 cm
P3
St i (i
21
≥
≥
1)
Environnement Enviro nnement géotechnique Durée de vie vi e Zone I : Zone stable : où les problèmes de stabilité de plateforme sont réglés ou ponctuels. ◘ Pour
les chaussées à faible trafic traf ic,, la donnée trafic est souvent mal maîtrisée, par contre les risques pris ont des conséquences moindres, on a donc intérêt à viser des durées de vie longues. ◘ Pour
les chaussées à fort trafic, trafic , les risques calculés devront être moindres, la durée de vie prise en compte sera plus courte. ◘ Les
chaussées rigides et semi rigides : - offrent pour une légère surépaisseur une durée de vie fortement augmentée ; - entraînent un entretien onéreux et lourd dès que nécessaire. C’est pourquoi, il est conseillé d’adopter une durée de vie longue pour ces structures. Cependant, Cependant, dans les cas des chaussées semi-rigides, une solution de structure à durée de vie courte est présentée en option.
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Environnement Enviro nnement géotechnique Dur urée ée de vie v ie Zone II : Zone instable où les problèmes de stabilité de plate-forme ne permettent pas d’assurer un comportement sans risque majeur de structure de chaussée (fissuration, affaissement, etc. …), c’est le cas des instabilités de versant et de remblai sur sol compressible. Compte tenu des conséquences des instabilités sur les structures, il est conseillé : - de prévoir des structures structures qui s’adaptent s’adaptent aux déformations déformations révisibles du terrain ; - d’éviter les structures rigides et semi-rigides ; - de prévoir une durée de vie courte ; - de prévoir des techniques permettant une réutilisation des matériaux constitutifs constitut ifs du corps de chaussée.
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Récapitulation Détermi terminatio nation n de d e la cl cla ass sse e de trafic TPL i Por ortance tance P j min minimale imale
Déterm termin ina ati tion on de la po port rta anc nce e St St i Com omparaison paraison de St St i et P j min minimale imale Natu Na ture re et épais épaisseur seur de la CdF CdF
Détermi terminatio nation n de d e la portance por tance P j 24
Choix des structures de chaussées possibles
Récapitulation (suite) Les structures de chaussées correspond cor responde ent au au couple coupl e (TPL i , P j )
Plusieurs choix de structures sont possibles 6 fiches de structures 25
Couche de roulement
26
Couche de base
27
Couche de Fondation
28
29
Structures de chaussées
30
Fiche n°1 : Couche de base en matériau non lié (1/2)
31
Fiche n°1 : Couche de base en matériau non lié (2/2)
32
Fiche n°2 : Couche de base en grave émulsion
33
Fiche n°3 : Couche de base en grave bitume GBB
34
Fiche n°4 : Couche de base en grave ciment type 1 ou type 2
35
Fiche n°5 : Béton de ciment
36
ZONE II : ZONE INSTABLE
37
EXEMPLE D’UTILISATION DU CATALOGUE
Données trafic recueillies lors de l’évaluation du projet Trafic : Nombre de poids lourds de 8 T : 47 équilibré entre les deux sens avec un taux de croissance normal pour une chaussée de 6 m de large. ––> classe de trafic ???????. Donnée du projet Le niveau du projet ne permet pas de respecter des dispositifs des dispositifs de drainages internes très performants. ––> Type du dispositif de drainage ???????. Données géotechnique, géotechnique, climat et environnement recueillies Sol : Les sondages font ressortir une succession de sols de type limon – argileux en surface classé en A2 et tuf riche en carbonate classé en TcA. ––> Portance au niveau 1 ???????. Zone climatique : 400 : 400 mm de pluie en moyenne. ––> Code climat du projet ???????. Environnement : Le tracé est généralement hors zone inondable. ––> Zone du projet ???????.
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EXEMPLE D’UTILISATION DU CATALOGUE
Données recueillies lors de l’évaluation du projet Trafic : Nombre de poids lourds de 8 T : 47 équilibré entre les deux sens avec un taux de croissance normal pour une chaussée de 6 m de large ––> classe de trafic TPL2. Sol : Les sondages font ressortir une succession de sols de type limon – argileux en surface classé en A2 et tuf riche en carbonate classé en TcA. Zone climatique : semi-humide : semi-humide h (400 mm de pluie en moyenne). Environnement : Le tracé est généralement hors zone inondable.
Donnée du projet Le niveau du projet ne permet pas de respecter des dispositifs des dispositifs de drainages internes très performants (type2). La portance au niveau 1 est alors de : - St0 pour les sols A2 ; - St1 pour les sols TcA. On prévoit en conséquence de : - purger sur 30 cm les sols A2 et les remplacer par des sols TcA TcA - et mettre en place pl ace sur les 50 cm supérieurs de remblai des sols du type TcA. TcA. On alors au niveau 1 une 1 une portance de classe St1.
39
Choix de solution : Deux options sont possibles : I) Sans couche de forme On a une plate–forme Pj = St1 = P1 Les structures possibles sont : Fiche 1 a) sur a) sur 10 cm AC éventuellement 25 GNf3 + 20 GNC +RS (Profil 1 – 1) Ou 20 GNf2 + 20 GNB + RS (Profil 1 – 1) Ou 25 GNf3 + 20 GVC + RS (Profil 1 – 1) Ou 20 GNf2 + 20 GVC +RS (Profil 1 – 1) Ou 20 blocage + 12 pierre cassée + RS (Profil 1 – 1) b) 20 b) 20 GNf2 + 15 GNB + 4 EF et ECF (Profil 1 – 12) Fiche 2 (profil 2 – 1) 10 AC + 20 GNf2 + 8 GE (grave émulsion) + RS ou ECF Fiche 3 Structure ne convenant pas. Fiche 4 Structure ne convenant pas. Fiche 5 (profil 5 – 1) 18 cm de béton de ciment en dalles de 4 m de long sans goujon – largeur l argeur 6 m avec joint longitudinal de construction à rainure et languette ou (et) barres de liaison.
40
II) Une couche de forme est possible Avec un matériau type F2 (éventuellement le sol TcA TcA peut fournir ce matériau si le CBR est > 10, après 4 jours d’immersion), on a alors avec 30 cm de sol F2 une plateforme P2 et on aboutit aux structures suivantes : Fiche 1 La couche anti-contaminante n’est plus nécessaire. 20 GNf3 + 20 GNC ou 20 GVC + RS (profil 1 –2) 20 GNf2 + 15 GNB ou 15 GVC + RS (profil 1 –2) 20 blocage + 12 pierre cassé + RS (profil 1-11) 15 GNf2 + 15 GNB + 4 EF + ECF (profil 1 -12) Fiche 2 Sans couche anti-contaminante. 15 GNf2 + 8 GE + RS ou ECF (profil 2-2) Fiche 3 et 4 Structure ne convenant pas. Fiche 5 La structure serait la même sans couche de forme 18 BC. L’apport de la couche de forme ne se justifie donc pas.
41
