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Devoir :Etude forfaitaire d'une piste aéronautique

Réalisé par : BENMACHI HAFSA

Encadré par : M .BOUNIYA YASSIR

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A-Dimensionnement des chaussées Choix du type de dimensionnement de notre chaussée Dans le cas de notre étude, la méthode forfaitaire est la mieux indiquée étant donné qu’il s’agit de dimensionner avec un type d’avion spécifié par la Maitrise d’Ouvrage qui est le Boeing 747400. Par conséquent dans la suite de notre travail il sera question de la méthode forfaitaire.

Présentation de la méthode forfaitaire La méthode de dimensionnement qu'on va adopter est la méthode forfaitaire car c'est la méthode adéquate pour le dimensionnement des chaussées rigideset souple dont l'avion le plus contraignant est le Boeing 747-400 . Pour cela, fixons l'épaisseur du grave ciment à 20 cm d'où son épaisseur équivalente e = 20 × 1,5 = 30 cm

L’intensité du trafic et la durée de vie : Un trafic de 10 mouvements par jour pendant 10 ans a été retenu par convention et vérifié pour l’établissement des abaques.

Les caractéristiques du sol support de chaussée : Le sol support est caractérisé par son indice portant californien de CBR 8.

Le calcul de la charge réelle P : Avec : M : Masse maximale au roulage V : Coefficient de répartition de la charge

Le calcul de la charge réelle pondéré P’ : P’=PXCP Avec : P : Charge réelle Cp : Coefficients de pondération de l’aire utilisée 2

Les chaussées aéronautiques ne supportent pas seulement des avions, elles reçoivent également des véhicules et engins dont l’action est parfois plus critique. Le manuel de conception des aérodromes recommande donc d’affecter des coefficients de pondération à la charge réelle pour chaque aire. On rappelle en figure ci-dessous la valeur des coefficients de pondération selon l’aire concernée.

Figure 1 : Distribution des coefficients de pondération sur les aires de l'aérodrome 1P pour la piste (30 m centraux) 0.7P en déhors de 30 m centraux 0.5P pour le Prolongement d’arret. 1.2P poste de stationnement

Calcul de charge normale P’’ :

Et : Avec : P’ : la charge réelle pondérée calculée plus haut CT : le coefficient du trafic n : le nombre de mouvement par jour (10mvts/jrs)

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Caractéristiques des matériaux à utiliser : En aéronautique, à chaque couche de chaussée est attribué, en fonction de sa qualité, un coefficient d’équivalence. Les valeurs des coefficients d’équivalence des principaux types de matériaux pouvant entrer dans la constitution d’un corps de chaussée à usage aéronautique sontrépertoriés dans le tableau ci-dessous.

Tableau : Coefficients d'équivalence des matériaux selon l’OACI

Matériaux neufs

Coefficient d’équivalence CE

Béton bitumineux à module élevé

2,5

Béton bitumineux aéronautique

2

Grave bitume

1,5

Grave traitée aux liants hydrauliques

1,5

Grave non-traitée (concassée bien graduée)

1

Grave latéritique non traitée

0,67

B-DIMENSIONNEMENT STRUCTUAL DE LA PISTE PAR LA METHODE FORAITAIRE Avion critique de dimensionnement : Pour le dimensionnement forfaitaire, l’avion le plus contraignant est le Boeing 747-400ER dont la fiche technique présente les caractéristiques suivantes :  Masse maximale au roulage : M = 414 tonnes  Nombre de mouvement : h = 10  Coefficient de répartition de la charge : V = 93.57 %

Caractéristiques du sol support : Le sol support est caractérisé par un CBR de 8. Module de réaction du sol K= 70

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Détermination des épaisseurs équivalentes : On doit d’abord déterminer des charges de calcul : Calcul de charge réelle P : P=MxV P = 414 x 0,9357 P = 387.38 tonnes Calcul de charge réelle pondéré P’ : Charge réelle P = 387.38 tonnes Charge réelle pondérée P’ = P x coefficient de pondération de l’aire utilisée On rappelle la valeur des coefficients de pondération selon l’aire concernée : 1P pour la piste (30 m centraux) 0.7P en déhors de 30 m centraux 0.5P pour le Prolongement d’arret. 1.2P poste de stationnement 

Piste (30 m centraux)

P’ = 387,38 x 1 = 387.38 T 

en déhors de 30 m centraux:

P’ = 387.38 x 0,7 = 271.166 T 

POR (prolongement d’arrêt) :

P’ = 387.38 x 0.5 = 193.69 T 

poste de stationnement :

P’ = 387.38 x 1.2 = 464.856 T Calcul de charge normale P’’ : P’’ = P’/ (1,2 – 0,2 log10 n) Avec : n = 10 mvts/jours/10ans 5

Nous obtenons un coefficient CT = 1,2 – 0,2 log n égal à 1 pour toutes les aires. Ce qui nous donne des charges P’’ égales aux charges P’ pour toutes les aires. Tableau : Récapitulatif des charges

Coefficients CT

Piste (30 m centraux)

Charges réelles pondérées P’(t) 387.38

1

387.38

en déhors de 30 m centraux

271.166

1

271.166

prolongement d’arrêt

193.69

1

193.69

poste de stationnement

464.856

1

464.856

Aires

Charge normale P’’(t)

Choix d’une constitution de chaussée Calcul des épaisseurs équivalentes de la chaussée rigide 

Poste de stationnement

fixons l'épaisseur du grave ciment à 20 cm d'où son épaisseur équivalente e = 20 × 1,5 = 30 cm. Le module de réaction corrigé est donc - sachant K = 70 MN.m-3 et e =30 cm, d'après l'Abaque 1 en Annexe I, on obtient : Kc =95 MN.m-3. Les dispositifs de transferts de charges sont efficaces (goujons) donc le coefficient de sécurité CS = 1,8. La contrainte admissible de traction par flexion est :

σadm = =3.33=483PSI .

σbt = 3,33 (MPa) et P'' = 464.856 (T), on en tire l'épaisseur de la dalle de béton d'après l'abaque du B747-400 pour chaussée rigide (Voir Annexe I, Abaque 2) : - pour Kc = 95 MN.m-3

ht = 42 cm D'où, la structure de la chaussée rigide à adopter est : 42.BC + 20.GC =62cm

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Calcul des épaisseurs équivalentes de la chaussée souple L’épaisseur équivalente de la chaussée est en fonction du CBR et P’’ déjà calculé, on utilise soit l’abaque atterrisseur -type soit l’abaque particulier de l’avion correspondant au cas étudié Dans notre cas il s’agit de l’usage de l’abaque (avion Boeing model 747-400ER FREIGHTER), . (Voir Annexe 1 abaque 3), le nombre de départ annuel est considéré égal à nx356=3560 départ annuel. Tableau : Epaisseurs équivalentes totales

Aires

Charge normale P’’(t)

Piste (30 m centraux) en déhors de 30 m centraux prolongement d’arrêt

387.38 271.166 193.69

Epaisseurs equivalente totale (cm) 90 70 56

Epaisseur équivalente minimale des matériaux traités: L'utilisation de l’abaque (voir Annexe 1 abaque 4) suivant permet de déterminer l'épaisseur équivalente minimale des couches en matériaux traités en fonction du CBR et de l'épaisseur équivalente de la chaussée. Tableau : Epaisseurs minimales des matériaux traités. Aires

Piste (30 m centraux) en déhors de 30 m centraux prolongement d’arrêt

Epaisseurs equivalente totale (cm) 90 70 56

Epaisseurs Matériaux traité

(cm) 40 32 25

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Structure de la chaussée : L'épaisseur équivalente de la chaussée est égale à la somme des épaisseurs équivalentes des couches qui la composent. Les valeurs du tableau ci-dessous servent de référence pour des matériaux neufs : Matériaux Béton bitumineux à module élevé Béton bitumineux

Coefficient d'équivalence CE 2,5 2

Enrobé à module élevé

1,9

Grave bitume Grave traitée aux liants hydrauliques

1,5

Béton maigre Grave émulsion

1,2

Grave concassée bien graduée 1

Sable traité aux liants hydrauliques (ciment laitier) Grave roulée

0,75

Sable

0, 5

 Piste (30 m centraux) Aire

Piste

Epaisseurs equivalente totale (cm) 90

Epaisseurs Matériaux traité

(cm) 40

Structutre de la chaussée

8BB+16GBB+50GNT

 en déhors de 30 m centraux

Aire

Piste

Epaisseurs equivalente totale (cm) 70

Epaisseurs Matériaux traité

(cm) 32

Structutre de la chaussée

5BB+15GBB+38GNT

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 Prolongement d’arrêt (POR) :

Aire

Piste

Epaisseurs equivalente totale (cm) 56

Epaisseurs Matériaux traité

(cm) 25

Structutre de la chaussée

5BB+10GBB+31GNT

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ANNEXE 1

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ABAQUE 1 :

Abaque 2 :

Abaque 3 :

Abaque 4 :

Conclusion Ce exemple de calcul nous a permis de maitriser la méthode forfaitaire de dimensionnement de chaussée et proposé le choix de chaussée souple ou rigide a base des calculs de dimensionnement afin de déterminer l’épaisseurs des différents couches constituants du chaussée.