Dimensionnement Des Renforcements de Chaussees Souples Guide Technique [PDF]

Zitiervorschau

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MINISTÈRE

DES

TRANSPORTS

Direction des Routes et de la Circulation Routière 244, Bd Saint-Germain - 75775 PARIS Cedex 16

DIMENSIONNEMENT DES RENFORCEMENTS DE CHAUSSEES SOUPLE

s. E. T. 1\. A. Service

Doc" ~ " .-: tation u 1 .l. ... ' - ' . L J .

Document réalisé et diffusé par: le Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes 46, avenue Aristide Briand - 92223 BAGNEUX

S[IHA [

le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées 58, boulevard Lefebvre - 75732 PARIS Cedex 15

lCPC

GUIDE TECHNIUUE Juin 1978

1

Ce document est propriété de l'Administration, il ne pourra être utilisé ou reproduit, même partiellement, sans l'autorisation du Directeur du Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes ou du Directeur du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées.

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Bagneux, le 12 Juin 1978 46, Avenue Aristide-Briand - Tél. 664.14.77

MINISTERE DES TRANSPORTS DIRECTION DES ROUTES ET DE LA CIRCULATION ROUTIERE

Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes S.E.T.R.A. J. BERTHIER Directeur

Le Directeur du SETRA

à

Messieurs les Directeurs Départementaux de l'Equipement

OBJET: Guide technique pour le dimensionnement des renforcements de chaussées souples. REF.

Directive R EG/2 du 16 Septembre 1976 pour la Réalisation des travaux de renforcements de chaussées

La politique globale de remise en état des routes du réseau national mise en place par la Direction des Routes depuis une dizaine d'années comporte deux volets étroitement liés: - d'une part, les renforcements coordonnés des chaussées qui répondent aux objectifs définis dans la Directive citée en référence, - d'autre part, l'entretien préventif des chaussées renforcées, destiné à préserver le capital que représente la route et à maintenir le niveau de service en compensant l'usure et en adaptant les chaussées à l'évolution du trafic. Dans le cadre de cette politique, le problème complexe du dimensionnement du renforcement des chaussées souples a fait l'objet en France de nombreuses études portant sur l'auscultation des anciennes chaussées, le comportement sous trafic des matériaux utilisés en renforcement, l'influence du phénomène de gel-dégel sur les structures de chaussée et a conduit à la mise au point d'une méthodologie qui bénéficie actuellement d'une expérience d'une dizaine d'années.

1 1 Le présent guide technique qui ne s'applique qu'aux chaussées souples, c'est-à-dire constituées d'un corps granulaire non traité revêtu d'enduit superficiel ou d'enrobés, a été élaboré par le SETRA et le LCPC avec l'aide des Laboratoires Régionaux - Points d'Appui Renforcement (PAR) et des Divisions Terrassements et Chaussées (DTC) des CETE. Il fait la synthèse des connaissances actuelles dans ce domaine et a pour objet: - de faire connaître les principes généraux de la méthode de dimensionnement du renforcement des chaussées souples mise au point en France par les ingénieurs spécialisés des CETE dans le cadre des renforcements coordonnés de routes nationales. - de permettre une application plus homogène de cette méthode dans les différentes régions de France tout en tenant compte des conditions particulières à chaque itinéraire. - de permettre de tirer parti au maximum de l'expérience acquise sur les routes nationales au profit du réseau géré par les Collectivités locales. Il s'inscrit (chapitres 1 à 3) dans le cadre des objectifs de la politique des renforcements coordonnés notamment en ce qui concerne la qualité et le niveau de service offert aux usagers, et la possibilité de mettre en place une politique d'entretien préventif. Les principes qu'il énonce peuvent cependant être appliqués à d'autres itinéraires (chemins départementaux, voies communales, ...) supportant des trafics comparables. Dans l'hypothèse où une politique de remise en état différente de celle qui vient d'être définie (renforcement - entretien préventif) serait menée, le guide (chapitre 4) donne quelques éléments d'appréciation pour la remise en état des routes moins circulées sur lesquelles un niveau de service moins élevé peut être accepté et pour lesquelles les solutions issues de la méthode évoquée ci-dessus se révèlent souvent inadaptées.

Utilisation du Guide

En raison de la complexité de l'analyse d'une ancienne chaussée et du caractère particulier de chaque cas, il n'est pas apparu souhaitable de présenter ce document sous la forme d'une méthode de dimensionnement mais plutôt sous celle d'un guide destiné à apporter aux meîtres d'œuvre gestionnaires des réseaux les éléments de jugement nécessaires pour arrêter le dimensionnement des renforcements de chaussées en s'entourant des conseils et de l'aide des ingénieurs spécialisés des CETE. Le guide définit les épaisseurs de renforcement (couche de base et couche de roulement) pour deux types de matériaux différents: - les graves traitées aux liants hydrauliques _les graves traitées aux liants hydrocarbonés (grave bitume) et les bétons bitumineux.

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et utilise quatre paramètres caractéristiques: - le trafic supporté Ti - l'indice de gel de l'hiver de référence IR - la classe de structure de l'ancienne chaussée Cj - l'index de comportement au gel de l'ancienne chaussée Ya Les paramètres IR et Y ne sont utilisés que lorsque les effets du gel sont à craindre. a Le guide, enfin, comporte des annexes destinées à en faciliter l'utilisation ou la compréhension.

La prise en compte du Trafic (Ti)

Le dimensionnement du renforcement d'une chaussée est conditionné par l'intensité du trafic lourd. Les classes de trafic 7j définies dans le présent guide sont les mêmes que celles du Càtalogue des structures types de chaussées neuves (cf. circulaire RIN/01 77-1156 du 5 Décembre 1977) et correspondent à l'intensité du trafic «poids lourds» (véhicules de charge utile supérieure à 5 tonnes) sur la voie la plus chargée. Ce paramètre a une grande importance sur la tenue du renforcement et sur le coût des travaux. 1/ importe donc de recueillir le maximum d'informations sur l'intensité du trafic poids lourds au cours des années antérieures et sur son évolution prévisible. Les bascules de pesage dynamique pourront avantageusement être utilisées à cet effet. L'annexe n° 3 permet de corriger la classe de trafic à adopter lorsque la progression prévisible de ce trafic au cours des années à venir est différente de 7 %en moyenne géométrique.

Le choix de l'hiver de référence (IR)

Le guide présente une méthode de prise en compte du gel entièrement nouvelle et spécifique aux renforcements des chaussées anciennes.

1

Comme pour le Catalogue des structures types de chaussées neuves (cf. circulaire RIN/01 77-1156 du 7 Décembre 77J l'hiver de référence contre les effets duquel on veut se prémunir est caractérisé par son indice de gel IR. Le choix de cet indice est important pour la définition du renforcement car il conditionne le risque de pose de barrières de dégel. Par analogie avec le Catalogue des structures types de chaussées neuves il y aura lieu d'adopter comme hiver de référence pour le dimensionnement des renforcements coordonnés de routes nationales: - pour les trafics Ta et TT' l'hiver exceptionnel (hiver le plus rigoureux rencontré entre 1951 et 1975J - pour les trafics T2 et T3, l'hiver rigoureux non exceptionnel (en général l'hiver de rigueur n° 3, quantifié en indice de gel, rencontré entre 1951 et 1975J. J'attire votre attention sur le fait que les indices de gel des hivers de référence donnés dans l'annexe 5, sont relatifs aux stations météorologiques principales. 1/ vous appartient de les adapter aux conditions propres à chaque chantier (localisation des travaux, altitude ... J. Les CETE, qui ont établi les valeurs des indices de gel pour les stations météorologiques secondaires, pourront utilement vous apporter leur concours pour la fixation de ces indices de gel de référence.

La prise en compte de la structure de l'ancienne chaussée (Cj et Va) Avant de déterminer l'épaisseur du renforcement nécessaire sur une chaussée, il importe de caractériser les qualités résiduelles de celle-ci et de son sol support. C'est le but de l'auscultation de la chaussée, dont les résultats, présentés sous la forme d'un schéma itinéraire conforme à l'annexe 2 permettent, par une appréciation synthétique de définir: - d'une part, la classe de structure C] de l'ancienne chaussée. Ce paramètre qui ne tient pas compte du phénomène de gel-dégel est non seulement fondé sur la déflexion de l'ancienne chaussée mais aussi sur la connaissance de sa structure (coupes, sondages, ...J de son histoire (nature et date des derniers travaux, fréquence du petit entretien, ... J et sur un relevé visuel de son état (déformations, dégradations, .. .J - d'autre part, l'index de comportement au gel Ya de l'ancienne chaussée. Cet index est utilisé pour vérifier le comportement au gel-dégel de la structure de chaussée renforcée, déterminée à partir des couples de paramètres précédents Ti et C], et modifier si nécessaire l'importance du renforcement initialement prévu. La méthode permet de définir pour chaque section homogène de l'itinéraire un indice de gel d'alerte lA au-delà duquel la structure risque d'être insuffisante. L'utilisation de cette information permettra d'effectuer en période de gel un suivi particulier des sections jugées les plus fragiles et pourra conduire éventuellement à certaines restrictions de circulation en période de dégel.

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La définition des paramètres Ci et Ya caractéristiques du comportement de l'ancienne chaussée et de son sol support constitue les points délicats de l'étude d'auscultation. Je ne saurais donc trop insister sur la contribution importante que doivent apporter les ingénieurs des PAR aux meîtres d'œuvre gestionnaires de la route pour la détermination de ces paramètres.

*

* *

Je vous rappelle enfin que ce guide (chapitres 1 à 3) n'est qu'un élément d'un ensemble de documents techniques ou règlementaires et que vous devez veillerparticulièrement : - à la qualité des matériaux et à leur conformité aux prescriptions des Directives et Recommandations SETRA - LCPC pour la

réalisation des assisesde chausséeset des couches de surface ,. - au respect des indications données par les notes d'information SETRA pour la réalisation des épaulements de chaussées et des travaux en traverses ,. - à la bonne application des fascicules du CCTG et notamment au respect des épaisseurs de matériaux réellement mises en œuvre

qui ont une très grande importance sur le comportement des renforcements de chaussées. Pour une meilleure utilisation des enseignements que vous pourrez tirer de l'application de ce guide, nous vous serions obligés de faire part de vos éventuelles suggestions au SETRA,division des Chaussées, ou au LCPC, département des Chaussées. LE DIRECTEUR DU S.E. T.R.A.

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1 1 1 1 1

SOMMAIRE LISTE DES PRINCIPAUX SYMBOLES ET ABREVIATIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

7

OBJET DU GUIDE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..

9

CHAPITRE 1

CHAPITRE Il

DETERMINATION DES PARAMETRES DU DIMENSIONNEMENT DU RENFORCEMENT

11

• Schéma synoptique de la méthode

12

1.1 1.2 1.3 lA

13 13 15 15

Classe de trafic: Ti Classe de structure de l'ancienne chaussée: Cj Index de comportement au gel de l'ancienne chaussée: Va Choix de l'hiver de référence: 1R

,

,

DIMENSIONNEMENT DU RENFORCEMENT

17

Il.1

Dimensionnement avant prise en compte du gel Tableau n° 1 - Renforcement en graves traitées aux liants hydrauliques Tableau n° 2 - Renforcement en matériaux traités au liant hydrocarboné

17 19 20

Il.2

Vérification au gel-dégel du renforcement Abaque n° 1 Détermination de l'index du renforcement et de l'indice d'alerte Tableau n° 1a Renforcement en graves hydrauliques Tableau n° 2a Renforcement en graves-bitume

21 25 26 27

CHAPITRE III

CHOIX DE LA SOLUTION DEFINITIVE DE RENFORCEMENT

29

CHAPITRE IV

REMISE EN ETAT DES ROUTES DE MOINDRE IMPORTANCE

31

-5 -

1 ANNEXES Annexe 1 - Directives et Recommandations SETRA-LCPC dans le domaine des chaussées

.

37

Annexe 2 - Cadre de schéma itinéraire

.

39

Annexe 3 - Coefficient à appliquer au trafic P.L. lorsque la progression prévisible de ce trafic au cours des années à venir est différente de 7 % en moyenne géométrique .

41

Annexe 4 - Vérification au gel-dégel. Détermination de Ya

.

43

Annexe 5 - Indices de gel des hivers exceptionnels et des hivers rigoureux non exceptionnels des principales stations météorologiques .

47

Annexe 6 - Exemples d'utilisation du guide Exemple 1 Exemple 2

49 49 53

"

,

. . .

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1 1 -6 -

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1

1 1

1

LISTE DES PRINCIPAUX SYMBOLES ET ABREVIATIONS UTILISES DANS LE GUIDE Ti

Classe de trafic (i de 0 à 3)

C·J

Classe de structure (j de 1 à 6)

PL-MJA

Nombre de poids lourds en moyenne journalière annuelle

de

Déflexion caractéristique

1

e

Epaisseur d'enrobés en place

R, R', R"

Solutions de renforcement

1 1 1 1

ES

Enduit superficiel

GH

Graves traitées aux liants hydrauliques

GB

Graves-bitume

BB

Béton bitumineux

1

1 1 1

1 1

Vérification au gel-dégel:

IR

Indice de gel de référence

lA

Indice de gel d'alerte

Yt

Index du renforcement

Ys

Index d'un sondage

YS

Index d'une section

Ye" Ye2

1ndex

Ya

Index de l'ancienne chaussée.

de deux catégories d 'h ivers

-7 -

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OBJET DU GUIDE Le présent guide traite du dimensionnement du renforcement des chaussées souples traditionnelles, constituées d'un corps granulaire non traité d'épaisseur variable, revêtu d'enduits superficiels ou d'enrobés bitumineux dont l'épaisseur ne dépasse généralement pas 15 cm. Il a pour but d'apporter aux maîtres d'œuvre gestionnaires des réseaux les éléments de jugement nécessaires pour arrêter le dimensionnement du renforcement des routes nationales après consultation des CETE (chapitres 1 et 2), et effectuer les mei lieurs choix techniques et économiques en fonction des dimensionnements possibles, des contraintes locales et des matériaux de renforcement utilisables (chapitre 3). Le guide expose le principe de la méthode actuellement utilisée en France pour établir le dimensionnement des renforcements coordonnés de routes nationales. La méthode proposée est indissociable de la méthodologie d'analyse des chaussées souples à renforcer, appliquée par les Points d'Appui Renforcement (P.A.R.) des CETE et des "Directives et Recommandations SETRA - LCPC" pour ce qui concerne les matériaux et leur mise en œuvre. Ces principes sont également applicables à d'autres itinéraires (chemins départementaux, voies communales ...) supportant un trafic comparable. En dernier lieu, le guide donne quelques éléments d'appréciation pour la remise en état des routes moins circulées, sur lesquelles un niveau de service moins élevé peut être accepté, et pour lesquelles les solutions issues de la méthode évoquée ci-dessus se révèlent souvent inadaptées (chapitre 4).

-9 -

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1 1

1 1

CHAPITRE 1 DETERMINATION DES PARAMETRES DU DIMENSIONNEMENT DU RENFORCEMENT On suppose avant de commencer l'étude du renforcement, que le schéma itinéraire (1), qui regroupe les observations faites sur l'état de la chaussée, a été établi au préalable. Sur le schéma itinéraire apparaissent les quatre paramètres principaux dont l'analyse permet le sectlonnement de la chaussée en tronçons homogènes. La réflexion portera doncsur le dimensionnementdu renforcement à adopter pour chacun de ces tronçons homogènes. Le dimensionnement est établi en deux étapes successives. 1 - Au cours de la première étape, on étudie d'une part l'intensité des sollicitations mécaniques auxquelles la chaussée sera soumise et d'autre part, la quai ité du support constitué par l'ancienne chaussée. Ces grandeurs sont respectivement exprimées par: - un paramètre représentatif du trafic: Ti - un paramètre représentatif de la structure existante: Cj Ces deux paramètres constituent les entrées de tableaux qui définissent les solutions de renforcement possibles, avant prise en compte de leur comportement durant les périodes de gel - dégel. 2 - Au cours de la seconde étape, on étudie d'une part l'intensité des sollicitations thermiques auxquelles la chaussée sera soumise lors des périodes de gel et de dégel, et d'autre part la qualité du support constitué par l'ancienne chaussée. Ces grandeurs sont exprimées par deux paramètres: - l'indice de gel de référence: 1 R - un index de comportement au gel de l'ancienne chaussée: Ya Ces deux paramètres constituent les entrées d'un abaque dont l'utilisation pourra conduire à accepter le dimensionnement initial, ou à le majorer. Dans les deux cas, on déterminera un "indice de gel d'alerte" lA, au-delà duquel la structure retenue en renforcement risque d'être insuffisante. Dans certains cas (zones où le gel est peu rigoureux, sol de fondation non gélif) il apparaîtra évident/après une appl ication sommaire de la méthode/que la vérification au gel est positive. Le schéma synoptique suivant résume le principe de la méthode de dimensionnement.

(1) on trouvera en annexe 2 un cadre du schéma itinéraire et les principaux symboles utilisés.

- 11 -

1

SCHEMA SYNOPTIQUE DE LA METHODE

Etudes préalables

Etudes d'auscultation Schéma itinéraire

Etudes de trafic

Analyse complémentaire non ou approche I-----'lo.

~

/


:

Etudes climatiques

~

Concordance ~

différente

Détermination

1 1 1 1 1

ou choix des paramètres

1 1 1

Solutions sans prise en compte Dimensionnement

du gel

Détermination des structures de renforcement R sans prise en compte du gel

f-------------

Tenue

du Vérification

Maintien des solutions R

,

des solutions renforcement

Choix de solutions plus épaisses

au gel-dégel

1

Détermi nation d'un indice d'alerte

lA

- 12 Conclusions

Etudes économiques Choix de la solution définitive

1 1

1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1

1.1

CLASSE DE TRAFIC: Ti La classe de trafic Ti est déterminée à partir du trafic poids lourds journalier moyen (PL-MJA) sur la voie la plus chargée de la chaussée pendant l'année du renforcement et dans les hypothèses suivantes: - les poids lourds pris en compte sont ceux de charge utile supérieure ou égale à 5 t - le taux de croissance moyen géométrique du trafic pris en compte dans les épaisseurs de renforcement préconisées est de 7 %. Si le taux de croissance prévisible est différent de 7 % on se reportera à l'annexe 3. Les différentes classes de trafic adoptées sont les suivantes:

1

50

1

150

1

300

1

750

1

2000

PL - MJA sur la voie la plus chargée pendant l'année des travaux. La connaissance aussi exacte que possible de l'agressivité du trafic poids lourds (intensité, poids des essieux) est un élément fondamental du dimensionnement du renforcement. A cet effet, il est recommandé d'util iser les bascules dynamiques chaque fois que le maître-d'œuvre pourra en disposer, pour parfaire la connaissance du trafic supporté. A défaut de ce type d'information, le trafic Ti sera estimé à partir: - des rencensements périodiques de trafic PL-MJA. - des comptages totaux de trafic moyen journalier et d'une évaluation du pourcentage de poids lourds (CU;;;. 5T).

1.2 CLASSE DE STRUCTURE DE L'ANCIENNE CHAUSSEE - Cj La classe de structure Cj de l'ancienne chaussée est déterminée, pour chaque section homogène définie sur le schéma itinéraire, par une appréciation synthétique globale de l'état mécanique de la chaussée basée sur l'analyse combinée des facteurs précisés ci-dessous, appréciation faite en tenant compte du trafic lourd supporté au cours des dernières années. - la structure de l'ancienne chaussée (nature et épaisseur des différentes couches) en liaison avec son environnement géotechnique (sol support) et hydraulique (existence et état des dispositifs de drainage), -- la nature, l'importance et la date des travaux réalisés antérieurement sur la chaussée en distinguant d'une part les travaux de petit entretien (emplois partiels, réparations localisées, ...) et d'autre part, les travaux de rechargement (compléments de structure, tapis d'enrobés, ...) .- l'état de surface de la chaussée révélé par un examen visuel effectué en parcourant à pied l'itinéraire (fissures, faïençages, flaches, déformations ...),

- 13 -

1

1 - la mesure du comportement mécanique de la chaussée représenté par la déflexion caractéristique dc (1) (valeur représentative de l'ensemble des mesures faites sur un tronçon de longueur déterminée, par exemple 50 rn, qui tient compte de leur dispersion). Il n'est pas possible en l'état actuel des connaissances de définir une règle précise pour la détermination de la classe Cj qui reste une affaire de jugement, d'expérience et de connaissance locale du comportement des chaussées. Toutefois, la ligne directrice du raisonnement qui doit conduire à cette détermination est la suivante: 1.2.1 S'il n'y a pas concordance entre les divers

aspects de la chaussée révélés par les facteurs mentionnés ci-dessus, il ya lieu:

- de chercher les raisons de cette non-concordance, - d'établir le diagnostic précis de l'état de la chaussée en effectuant éventuellement des mesures complémentaires (par exemple: nouvelles mesures de déflexion, sondages supplémentaires, analyse du sol de fondation, ...) - lorsque la raison de cette discordance est connue et que le diagnostic de l'état de la chaussée est établi, de déterminer la classe C]. soit par correspondance avec la déflexion (comme au § 1.2.2 ci-dessous), soit par analogie avec une section de route voisine présentant des caractéristiques sensiblement identiques. Les exemples de discordance suivants peuvent être cités: - corps de chaussée faible, déflexion élevée, trafic moyen, excellent état de surface: un rechargement récent masque les dégradations de surface et l'insuffisance de structure. La déflexion est représentative pour caractériser C], - corps de chaussée faible, déflexion faible, trafic élevé, état de surface dégradé, entretien fréquent mais dernier rechargement ancien. L'analyse complémentaire doit déterminer si la valeur de la déflexion n'a pas été mesurée dans les conditions particulièrement favorables (après une période de sécheresse ou pendant une période de gel) auquel cas une nouvelle mesure de déflexion est indispensable. Si la chaussée repose sur un sol de fondation de bonne qualité particulièrement bien drainé, la déflexion peut être jugée représentative et doit servir à déterminer la classe Cj. Dans ce cas la mauvaise qualité de la couche de roulement est certainement la cause principale des dégradations de surface.

(1)

la déflexion qui mesure en centièmes de mm, à un instant donné, le déplacement vertical de la chaussée sous le passage d'un jumelage chargé à 6,5 t, est un test d'homogénéité et un indicateur global du comportement du sol-support et de la structure. Elle permet d'une part, la détermination des sections homogènes de l'itinéraire et d'autre part, une évaluation de l'état de chacune d'elles, sans toutefois l'expliquer. Pour que la mesure puisse être prise en considération pour la détermination de Cj' elle doit être effectuée obligatoirement dans une zone proche des bandes de roulement des véhicules, après une période humide qui accentue les différences de comportement des structures. La déflexion ne doit pas être mesurée pendant une période de dégel; les problèmes 1iés au gel-dégel font l'objet d'une étude spécifique.

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1.2.2 S'il Y a concordance entre les divers aspectsde la chaussée révéléspar les facteurs évoqués ci-dessus la valeur de la déflexion carac-

téristique dc qui est un paramètre quantifié, sera choisie pour déterminer la classe Cj en adoptant la correspondance suivante: Valeur de la déflexion caractéristique d c

0-50

50 - 75

75 - 100

100 - 150

150 - 200

200 - 300

C-J

Cl

C2

C3

C4

C5

C6

1.3 INDEX DE COMPORTEMENT AU GEL DE L'ANCIENNE CHAUSSEE: Va La capacité de l'ancienne chaussée à résister aux effets du gel-dégel est quantifiée par un index Va qui est caractéristique de l'ensemble «ancienne chaussée + sol de fondation». Cet index est représentatif de l'indice de gel qui peut être admis au niveau de l'ancienne chaussée, sous le renforcement, sans que celui-ci subisse une fatigue excessive au dégel. La détermination de cet index est abordée plus précisément au § Il.2.2.

1.4 CHOIX DE L'HIVER DE REfERENCE: IR On caractérise la rigueur de l'hiver contre les effets duquel on désire protéger la chaussée (hiver de référence) par son indice de gel atmosphérique (IR) exprimé en "C x jours. On a défini deux hivers de référence : -

l'hiver exceptionnel

- l'hiver rigoureux non exceptionnel

qui est, en un lieu donné, le plus rigoureux des hivers survenus durant la période 1951-1975 (on peut estimer sa périodicité entre 20et 30 ans) qui est en général, l'hiver de rang n° 3 (quantifié en indice de gel) rencontré en un lieu donné entre 1951 et 1975 (on peut estimer sa périodicité à environ 10 ans).

Le choix de la rigueur de l'hiver de référence conditionne la fréquence des poses éventuelles de barrières de dégel et doit être effectué conformément aux instructions en vigueur qui s'appuient sur des considérations d'ordre économique (importance du trafic lourd, rôle de désenclavement, ...). L'annexe 5 du guide fournit à titre indicatif les renseignements statistiques permettant d'évaluer les indices de gel de ces hivers de référence. Toutefois, il faut remarquer que les chiffres fournis sont relatifs aux stations météorologiques principales et ne sont généralement pas représentatifs de l'ensemble d'un département. Il est donc nécessaire de les adapter aux conditions propres à chaque chantier (localisation des travaux, altitude, ...). - 15 -

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CHAPITRE Il DIMENSIONNEMENT DU RENFORCEMENT 11.1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1

DIMENSIONNEMENT DU RENFORCEMENT AVANT PRISE EN COMPTE DU GEL Connaissant les 2 paramètres Tj et Cj on se reportera aux tableaux des pages 19 et 20 qui donnent en cm les épaisseurs des couches de renforcement. - Tableau 1 : Graves traitées aux liants hydrauliques (GH). Ce tableau ne concerne que: - les graves-laitier - les graves-ciment retardé - les graves-cendres volantes de 1 ignite - les graves-pouzzolane-chaux - Tableau 2: Matériaux traités au bitume: graves-bitume (GB) et (ou) bétons bitumineux (BB). Les épaisseurs de couches qui figurent dans les tableaux sont des épaisseurs moyennes, elles ont été fixées en tenant compte de la dispersion constatée lors de la réalisation de travaux de renforcement. - Reprofilages Il importe de respecter sur le chantier les épaisseurs préconisées, de la façon la plus régulière possible. Or les chaussées anciennes présentent fréquemment des déformations de surface tant dans le profil en long que dans le profil en travers (bombement de chaussée, flaches, profils en travers dissymétriques (1)). Il convient donc de local iser visuellement les sections de chaussées parti cul ièrement déformées et d'effectuer au moment de l'étude de renforcement quelques levers de profils en travers, ceci afin de permettre une évaluation approximative des quantités de matériaux de reprofilage nécessaires, chaque fois qu'un risque de sous-di mensionnement local isé est à craindre. Dans le cas de renforcement en graves-bitume, le reprofilage doit être réal isé préalablement à la mise en œuvre de la couche de base. Dans le cas des graves hydraul iques les deux opérations sont réal isées en une seule fois, et il importe alors que des instructions précises quant aux épaisseurs à mettre en œuvre soient données sur le chantier. - Epaulements Il est souvent nécessaire de procéder au calibrage des chaussées dont la largeur est insuffisante afin que la distance entre bandes

(1)

la plupart des chaussées existantes présentent des profils en travers dissymétriques pour lesquels le rétablissement des normes ICTARN conduit souvent à une dépense supplémentaire importante. La décision à prendre dans ces cas résulte alors souvent d'un compromis.

- 17 -

1 blanches atteigne après renforcement la largeur nominale souhaitée. La réalisation d'un ou deux épaulements (bande de chaussée neuve en rive de la chaussée renforcée) contribue à cet objectif et assure aussi une butée latérale de l'ancienne chaussée. L'opportunité, le mode de réalisation des épaulements ainsi que le dimensionnement à retenir sont précisés pour ce qui concerne les trafics Ta, Tl, T2 dans la «Note d'information sur l'exécution des épaulements dans les travaux de renforcements coordonnés». (Pour les routes dont le trafic est inférieur à T2 une adaptation des dispositions de cette note devra être envisagée).

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TABLEAU N° 1 RENFORCEMENT EN GRAVES HYDRAULIQUES (GH) et BETON BITUMINEUX (BB) (avant prise en compte du gel)

1

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SOLUTION R

~

C1

C2

C3

C4

C5

25 GH

25 GH

28 GH

28 GH (1)

2 x 7 BB

2 x 7 BB

2 x 7 BB

25 GH

25 GH

28 GH

8 BB

8 BB

8 BB

25 GH

25 GH

6 BB

6 BB

C6

Ti

Ta

1 1

T1

~: 2 x 7

BB

28 GH

(1 )

2 x 7 BB 28 GH :

Jn

8 BB

(2)

1

1 1 1 1 1

T2

22 GH T3

(1) (2)

6

Cases en pointi lié: ces cas ne se rencontrent généralement pas. Le cas échéant une étude particul ière est à envisager. Dans ce cas la solution de renforcement est à rechercher dans le tableau n" 2.

- 19 -

BB

25 GH 6

BB

25 GH 6

BB

1

1 1 1

TABLEAU N°2 RENFORCEMENT EN GRAVES-BITUME (GB) et BETON BITUMEUX (BB) (avant prise en compte du gel)

SOLUTION R

81 (2)

82

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12

12

18

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12

18

18

15

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8

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8

8

8

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18

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12

12

ES

ES

ES

6

15GB 12GB+6BB ou 6BB 2 x 7 BB

(3)

la BB

(1 )

Cases en pointillé: ces cas ne se rencontrent généralement pas, Le cas échéant une étude particulière est à envisager

(2)

e- . e2, e3 épaisseur de la couche de roulement de l'ancienne chaussée

(3)

(4)




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En Renforcement

16 En .épaulement ou

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III

Drainage

Numéro de section

191NDICE DE GEL D'ALERTE lA du Renforcement 1

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1 1 1

1 1 1 1 1

Exemple 2

La RN 2003 qui assure la liaison entre les itinéraires PARIS-CASTEL (RN 2000) et LYON-BRASSAC (RN 2500) est inscrite au programme annuel de Renforcements Coordonnés. Le PAR a procédé à l'auscultation de l'itinéraire au printemps 77 et ses principales observations ont été reportées sur le schéma itinéraire ci-après.

1 - Détermination de la classe de trafic Le trafic total recensé au P.R. 70 + 500 en 1975 était de 4850 v/j MJA. Le pourcentage de P.L. du CU ;> 5T s'établit à 8 %. L'étude des précédents comptages montre que le trafic, en augmentation constante de 7 % par an jusqu'en 1972, présente actuellement un taux d'accroissement annuel voisin de 4,5 %. Le trafic PL-MJA estimé en 1978 sur la voie la plus chargée (trafic équilibré) est donc voisin de 220 PL/j. Si l'on retient l'hypothèse d'un tel accroissement dans les années à venir, le trafic actuel fictif qui conduirait, avec un taux de + 7 % par an, à un nombre cumulé égal de PL est de l'ordre de 175 PLlj (voir annexe 3). Nous retiendrons donc la classe de trafic T2.

2 . Analyse du schéma itinéraire 2.1

•

L'ensemble de la section considérée est implanté dans une zone de coulées volcaniques (basaltes, cendres). Les formations superficielles sont successivement des sables argileux jusqu'au P.R. 68 environ, puis des graves argileuses et enfin des graves bien graduées à partir du P.R. 70+ 600.

Le schéma itinéraire permet de distinguer 5 tronçons:

1

• Du P.R. 67 à 67 + 900 les déflexions sont importantes et hétérogènes: la déflexion caractéristique dcvarie de 100 à 170/100 de mm (mesures en Avril 1977, période défavorable). • Du P.R. 67 + 900 à 69 + 100 : d c varie entre 60 et 95/100 de mm.

1

1 1

Tronçonnement préliminaire

• Du P.R. 69 + 100 à 70 + 700 : la déflexion est très homogène et voisine de 60/100 de mm • Du P.R. 70 + 700 à 71 + 400: les valeurs remontent légèrement en restant comprises entre 75 et 90/100 de mm • Du P.R. 71 + 400 à 72 enfin, la chaussée est beaucoup plus déformable puisque d c atteint 140/100 de mm. 2.2

Vérification, pour chaque tronçon, de la concordance entre les différents paramètres

• Tronçon 1 : le sondage du P.R. 67 + 700 est implanté en rive gauche bien que la déflexion y soit moins importante qu'en rive droite.

1

1 1

- 53 -

Il indique 6 cm d'enduits et enrobés successifs surmontant 5 cm de pierres cassées 20/40 traitées en pénétration et 28 cm de grave brute de carrière polluée reposant sur un sable argileux très humide (teneur en eau supérieure à la limite de plasticité). L'état visuel relevé le 28.8.77 montre de graves désordres en surface et en particulier d'importantes déformations: orniérage et affaissements localisés à généralisés. L'ensemble de ces paramètres est en harmonie avec la forte déflexion et montre une chaussée très faible qui est donc à renforcer. • Tronçon 2 : le sondage du P.R. 68 + 800 lui aussi implanté en rive gauche indique 11 cm d'enduits et enrobés successifs surmontant 15 cm de pierres cassées 40/70 traitées en imprégnation, 15 cm de grave brute de carrière et 10 cm de pouzzolane. Le sol support est une grave argileuse à teneur en eau modérée. Les déformations observées sur ce tronçon sont beaucoup plus local isées que sur le précédent. Ces paramètres sont concordants et, de même que la valeur de la déflexion, indiquent une chaussée nécessitant un certain complément de structure. La déflexion est représentative. • Tronçon 3 : le sondage du P.R. 69 + 600, implanté en rive droite, indique 13 cm d'enduits et d'enrobés successifs surmontant 10 cm de pierres cassées 40/70 traitées en pénétration, 15 cm de macadam à l'eau et 12 cm de sable de pouzzolane pollué. Le sol support est une grave argileuse à teneur en eau modérée. Un tapis d'entretien récent semble masquer les dégradations que l'on peut supposer affecter ce tronçon, peu différent du précédent. La déflexion, voisine de celle enregistrée sur le tronçon précédent, est représentative. • Tronçon 4 : il n'a pas été implanté de sondage sur ce tronçon. Cependant le P.R. 70 + 700 est l'origine d'une rectification de tracé effectuée en 1965. On connaît ainsi la nature du support, identique à celui révélé par le sondage P.R. 71 + 500 : il s'agit d'un tout venant de carrière, à granulométrie bien graduée. Les dégradations observées sur cette section sont peu importantes. Pour incomplètes qu'elles soient, ces indications ne semblent aucunement en désaccord avec la déflexion. Cette chaussée nécessite là encore un complément de structure (déflexion représentative) . • Tronçon 5 : le sondage du P.R. 71 et 10 cm environ d'enrobés.

+ 500 révèle, au-dessus du support mentionné ci-dessus, 10 à 12 cm de macadam imprégné

L'examen visuel ne révèle aucune dégradation importante. Ce paramètre n'est pas en concordance avec la déflexion élevée mesurée sur ce tronçon. Ce bon état apparent peut être expl iqué par la mise en œuvre récente du dernier tapis d'entretien. La déflexion est donc jugée représentative.

- 54 -

1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

3 - Choix de Cj Sauf entre les P.R. 67 et 68, l'amélioration de l'état des fossés ne devrait pas sensiblement réduire la teneur en eau du sol support, déjà modérée. Sur le premier tronçon, les déflexions paraissent trop importantes pour qu'un drainage, si efficace soit-il, les réduise è un niveau admissible. En conséquence, Cj pourra, compte tenu des éléments qui précèdent, être déterminé conformément au tableau, page 15 : Soit : tronçon 1 : C4 tronçon 2 : C3 tronçon 3 : C2 tronçon 4 : C3 tronçon 5 : C4

4 - Sectionnement Le trafic étant homogène, nous aurons 5 sections correspondant aux 5 tronçons précisés ci-dessus: Section 1 : P.R. 67 67 + 900 T2 C4 (e2) Section 2 : P.R. 67 + 900 69 + 100 T2 C3 (e3) Section 3: P.R. 69 + 100 70 + 700 T2 C2 (e3) Section 4. P.R. 70 + 700 7J + 400 T2 C3 (e2) Section 5 : P.R. 71 + 400 72 T2 C4 (e2) à

1 1 1 1 1

1 1 1 1

à à à

à

5 - Détermination des épaisseurs Les tableaux 1 et 2 donnent: Section 1 : 25 GH + 6 BB ou 12 GB + 6 BB Section 2 : 10 BB Section 3 : 6 BB compte tenu des éléments exposés en 2.2 Section 4 : 10 BB Section 5 : 25 GH + 6 BB ou 12 GB + 6 BB

6 - Vérification au gel - dégel Les indices de gel correspondant aux hivers exceptionnel et rigoureux non exceptionnel sont respectivement 240° C x J et 155° C x J. La section d'itinéraire étud iée n'a pas vocation de désenclavement; le niveau de trafic justifie la prise en compte de l'indice de gel correspondant à l'hiver rigoureux non exceptionnel (155°C x J) et l'on admet, si les circonstances l'exigent, de poser des barrières de dégel. On retient donc 1R : 155° C x J.

- 55 -

1

1 6.1

Index de l'ancienne chaussée (Y a)

6.1.1 Analyse du PAR (YS) L'étude du comportement au gel-dégel de l'ancienne chaussée a permis de distinguer trois zones homogènes: - P.R.67 à 67.900. L'étude des sondages a fourni YS = 6 Cette zone correspond à la section 1 définie au paragraphe 4 - P.R. 67.900 à 70.700. L'étude des sondages a fourni YS= 11 Cette zone correspond aux sections 2 et3 définies au paragraphe 4 - P.R. 70.700 à 72.000. L'étude des sondages a fourni YS = + 00 Cette zone correspond aux sections 4 et 5 définies au paragraphe 4. La vérification au gel est positive pour ces sections. 6.12 Analyse du maître d'œuvre (Ye1, Ye2) L'étude du comportement de l'ancienne chaussée durant les hivers passés permet de classer ceux-ci en deux groupes: - groupe 1 pour les hivers qui n'ont pas conduit à des dégradations ou restrictions de circulation au dégel. - groupe 2 dans le cas contraire. L'itinéraire a été protégé par des barrières en 62-63, 63-64, 69-70,70-71. Ces hivers appartiennent donc au groupe 2. L'hiver 65-66 n'a pas conduit à la pose de barrières; de grosses réparations ont du être effectuées sur la section 1 à la suite de cet hiver qui appartient donc aussi au groupe 2 (pour la section 1 uniquement). Tous les autres hivers appartiennent au groupe 1. 6.1.3 Calcul de Y a Les renseignements permettant de trouver l'index Ya de l'ancienne chaussée, relatif aux sections 1,2,3, sont récapitulés dans le tableau ci-dessous. On retient les valeurs suivantes: - section 1 Ya = 7 - section 2 et 3 Y a = 11 6.2

Choix des solutions de rentorcement 0

62.1 Section 1 (IR: 155 C xJ; Y a= 7) • solution avant prise en compte du gel: 25 GH + 6 BB. L'utilisation de l'abaque n° 1 conduit à Y t = 6,9 < Va. La solution peut 0 donc être retenue (indice d'alerte lA : 160 C x J) • solution avant prise en compte du gel : 12 GB + 6 BB. L'utilisation de l'abaque conduit à Yt = 9. On est dans le cas où Y a < Yt < Ya + 2,5. La solution à retenir est fournie par le tableau 2-a (T2-C4-e2). On trouve 18 GB + 6 BB (indice d'alerte 0 190 C x J). Remarques : - la solution intermédiaire 15 GB + 6 BB n'est pas satisfaisante. En effet, pour cette solution, Y t = 8,5> Y a

- on constate que l'indice d'alerte correspondant à la solution GB (18 + 6) est supérieur à celui qui correspond à la solution GH (25 + 6), ce qui peut paraître surprenant. Le passage du tableau 2 au tableau 2a se traduit par un surdimensionnement de la couche de base par rapport à la structure initiale T2-C4-e2. La même structure de renforcement -18 GB + 6 BB - serait applicable (avant prise en compte du gel) à une section caractérisée par les paramètres T2-C5-81 (tableau 2) ; son ind ice d'alerte calculé avec

- 56 -

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

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Hivers passés

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- 57 -

9 11 YS> Ye2. Cette contradiction 11 s'expl ique : les barrières posées L..-:-,-----;-----,--.---or-I en 1969-70 étaient destinées à protéger la section l, plus sensible au gel. La valeur Ye2 = 9 n'est donc pas significative.

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