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AERODROMES

Chapitre 1 : Généralités

CHAPITRE I : Sur le Transport Aérien

Introduction : Le transport représente une des plus importantes activités humaines mondiales. Il est indispensable dans l'économie et joue un rôle majeur dans les relations spatiales entre lieux géographiques. Le transport crée des liens entre les régions et les affaires, entre les populations et le reste du monde. Le transport est un service qui intervient à plusieurs niveaux, touchant plusieurs aspects de nos vies. Il a une grande importance à plusieurs points de vue : Social : Les transports facilitent les déplacements des citoyens qui désirent avoir accès aux services de santé, de bien-être, aux événements culturels et artistiques. Ils façonnent les villes, les régions en favorisant la mobilité des personnes. Politique : Les gouvernements jouent un rôle important dans les transports en tant qu'investisseurs, de décideurs et d'acteurs. Le rôle politique des transports est indéniable. Environnemental : Les transports malgré tous les avantages qu'ils offrent ont aussi un coût environnemental élevé (pollution, exploitation des ressources naturelles). Les principales préoccupations face à l'environnement sont la qualité de l'air, celle de l'eau et les niveaux de bruits. Économique : L'évolution des transports a toujours été liée au développement de l'activité économique et à la création d'emplois directs et indirects. Il existe plusieurs moyens de transports, grâce aux progrès technologiques, et l’expansion économique l’homme a toujours recherché le moyen qui permet de franchir de grandes distances avec une grande vitesse en une courte duré et en toute sécurité. I.

Transport Aérien :

Le transport aérien est l’un des moyens de transport le plus sûr au monde, il est devenue incontournable, tant par sa vitesse que par sa flexibilité. I.1 -Caractéristiques du transport aérien : I.1.1- La vitesse : c'est la caractéristique essentielle du transport aérien grâce a laquelle ce mode de transport à une supériorité écrasante sur les autres modes.

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I.1.2- La capacité : la capacité des avions utilisés pour les transports des passagers varie d'une dizaine de place à 853 places actuellement pour le A380. Celle des avions à fret atteint et dépasse la centaine de tonnes. Cette capacité combinée à la vitesse donne à ce type de transport une capacité individuelle annuelle de transport considérable. I.1.3- La longueur d’étape : il permet, actuellement, d'assurer la plupart des liaisons commerciales sans escales. Elle est fonction des performances des avions, de la pression de l’air et de la température. I.1.4- la régularité : le taux de régularité d’une liaison mesure la probabilité que cette liaison a de se réaliser dans des délais raisonnables. Elle est fonction de : 

La fiabilité de l'avion ;



Des conditions météorologiques sur les aérodromes.

I.1.5- volume du trafic : Il est même indispensable de disposer de prévisions de trafic, liaison par liaison, pour concevoir une plate-forme fonctionnelle et économique. Le nombre de mouvements d’avions et le nombre de passagers annuels et en heure de pointe, le type des avions ainsi que le nombre moyen de passagers par mouvement font partie des éléments indispensables à tout projet. Le développement du trafic de fret (classique, express et postal) rend nécessaire l’estimation de ces volumes pour des aéroports importants. I.1.5- La sécurité : Elle s'est constamment améliorée depuis les débuts de l'aviation et depuis la mise en service des réacteurs dont le fonctionnement est plus simple et plus fiable que celui des avions à moteurs. L'amélioration de la qualité des infrastructures au sol et des équipements de bord contribue également à améliorer cette sécurité. En gros, à distance constante, le risque est 40 fois plus grand en avion qu'en train et 20 fois plus grand par la route que par avion. I.1.6- Le confort : le confort des passagers n'ayant pas de sens dans l'absolu, il faut comparer celui du mode de transport aérien à celui des autres modes de transport. A distance égale, l'avion économise du temps donc de la fatigue. Depuis 1960, avec l'apparition des avions à réactions volant entre 10.000 et 12.000 m d'altitude, les perturbations météorologiques sont devenues beaucoup plus rares et l'avion plus confortable. Le confort offert par l'avion et celui offert par le train tendent à se rejoindre.

I.2 - Réglementation du transport aérien : I.2.1 - Les droits de trafic : Avant la fin de la 2éme guerre mondiale, les états unis provoquèrent la tenue d'une conférence internationale qui aboutit à la signature de la 2

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convention de Chicago en décembre 1944. La but de cette conférence était de définir un cadre réglementaire pour que le développement du transport aérien se fasse de façon ordonnée, homogène dans l'ensemble du monde et que pour chaque état puisse exploiter des services de transports internationaux sans que cela entraîne une concurrence excessive qui nuirait aux usagers Techniquement, la convention de Chicago : 

Réaffirme le principe de souveraineté des états sur leurs espaces aériens ;



Edicté des mesures propres à faciliter la navigation aérienne ;



Propose une uniformisation des règlements relatifs aux aéronefs, personnels et routes aériennes ;



Crée l'OACI (organisation de l'aviation civile internationale- IACO en anglais)



Elabore un cadre réglementaire d'exploitation de transport aérien soit les 5 libertés de l'air dont les deux premières, purement techniques, furent adoptés par tous les pays et plus tard par l'URSS qui accéda à l'OACI 25 ans plus tard. Les trois autres libertés ont un caractère commercial et s'appliquent différemment.



Liberté 1 : droit de franchissement d'un territoire en survol sans atterrissage.



Liberté 2 : droit d'atterrissage pour raison non commerciale (escales techniques)



Liberté 3 : droit de débarquer passagers, fret et poste en provenance de l'état dont l'aéronef possède la nationalité.



Liberté 4 : droit d'embarquer passagers, fret et poste à destination du territoire de l'état dont l'aéronef possède la nationalité.



Liberté 5 : droit pour la compagnie d'un état de débarquer ou d'embarquer son chargement sur le territoire d'un autre état, à destination ou en provenance d'un troisième état.

I.2.2 - Les autres accords internationaux : 

La convention de Varsovie datée d'octobre 1929 qui a établi les normes d'établissement des titres de transport (billets de voyages, lettre de transport pour le fret) et définit la responsabilité des compagnies vis-à-vis de leurs clients).



La convention de Rome (octobre 1952), a fixé les règles internationales applicables en matière de dommages causés au sol par les aéronefs étrangers.



Enfin, plus récemment, une série de conventions ont concerné des problèmes de sûreté : convention de La Haye (décembre 1970) sur les détournements d'avions et celle de Montréal (septembre 1971) sur le sabotage des aéronefs.

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I.3 -Les organisations internationales : I.3.1- l'organisation de l'aviation civile internationale OACI : C'est une institution spécialisée des nations unies. Crée par la convention de Chicago en 1944, elle a pour but de contribuer à l'uniformisation des règlements internationaux, de veiller à l'application des principes énoncés par la convention de Chicago et d'émettre un certain nombre de recommandations concernant l'aviation civile, qui serviront de guide aux différents états pour définir leur réglementation interne. Actuellement 145 états en font partie et chaque état dispose d'une voix et les décisions sont prises à la majorité des suffrages exprimés. Les activités de l'OACI sont diverses : études, enquêtes, arbitrages. Les résultats sont présentés sous formes d'Annexes techniques, numérotées actuellement de 1 à 17 et qui comprennent

des normes internationales et des recommandations pour les états membres.

Les annexes techniques sont : •

Annexe 1 : licences de personnel ;

•

Annexe 2 : règles de l'air ;

•

Annexe 3 : assistance météorologique à la navigation aérienne internationale ;

•

Annexe 4 : cartes aéronautiques ;

•

Annexe 5 : unités de mesure dans les communications air-sol ;

•

Annexe 6 : exploitation technique des aéronefs ;

•

Annexe 7 : marque de nationalité et d'immatriculations des aéronefs ;

•

Annexe 8 : certificat de navigabilité des aéronefs ;

•

Annexe 9 : facilitation ;

•

Annexe 10 : télécommunications aéronautiques ;

•

Annexe 11 : services de la circulation aérienne ;

•

Annexe 12 : recherches et sauvetages ;

•

Annexe 13 : enquête sur les accidents d'avions ;

•

Annexe 14 : aérodromes ;

•

Annexe 15 : services d'information aéronautique ; 1

•

Annexe 16 : bruit des aéronefs ;

•

Annexe 17 : sûreté : protection de l'aviation civile internationale contre les actes d'intervention illicite.

Remarque :

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Chapitre 1 : Généralités

L'annexe 14 reste de loin la plus importante pour le domaine de génie civil et doit faire partie de la documentation de toute personne travaillant dans les bases aériennes.

I.3.2- la commission européenne de l'aviation civile CEAC : Elle s'occupe plus particulièrement des problèmes intra-européens. I.3.3- l'association du transport aérien international IATA : C'est une association de transport aérien international. Elle est composée, non pas d'états mais de compagnies aériennes privées. Elle a été crée en 1919. De plus, chaque pays doté d'une flotte aérienne importante possède ses propres organismes relatifs à l'aviation. En Algérie, le ministère des transports gère l'exploitation de l'espace aérien national notamment à travers l'ENNA (établissement national de navigation aérienne).

II- Description du matériel volant : II-1-Définition d’un aéronef : On appelle aéronef tout appareil capable d'évoluer dans les airs quel que soit son mode de sustentation ou de propulsion. On distingue plusieurs sortes d'aéronefs dont les plus connus sont: • Les avions : ce sont des aéronefs à moteurs et ailes fixes. Ils sont les seuls utilisés pour le transport aérien commercial. Le nom d ' a v i o n fut donné pour la première fois par Clément Ader en 1897. • Les hydravions : ce sont des avions conçus pour manœuvrer sur l'eau ; ils ne sont aujourd'hui utilisés que pour quelques missions bien particulières comme par exemple la lutte contre les incendies de forêts (canadairs). • Les giravions : ce sont des aéronefs sustentés par des ailes rotatives ; le seul type connu aujourd'hui est l'hélicoptère. II-2- Les éléments constituants d’un avion : Un avion est composé de trois éléments : le groupe motopropulseur, le train d'atterrissage et la cellule.

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1 - Cockpit 2 – la cellule 3 - Réacteurs 4 - Aileron 5 - Empennage horizontal monobloc 6 - Empennage vertical et gouverne de direction 7 - Train auxiliaire 8 - Train principal 9 - Aile II-2-1-le groupe motopropulseur : on distingue les principaux types suivants • Moteur explosion et hélice : ce dispositif est utilisé pour les avions légers pour lesquels on ne cherche ni une grande vitesse ni une haute altitude. • Turboréacteur : Dans sa formule la plus simple, un turboréacteur comprend de l'avant vers l’arrière une entrée d'air, un compresseur, une chambre à combustion, une turbine et une tuyère d'éjection. Le turboréacteur est un moteur dont tous les organes mobiles sont animés de mouvement de rotation. • Turbopropulseur : il se compose d'une turbine entraînant une hélice. Dans ce cas la poussée vient du fait que les gaz sont chassés vers l'arrière à grande vitesse. Tous les avions moyen ou long-courriers sont propulsés par réacteurs. Les avions courtcourriers, ou avions de transports régionaux, sont équipés aussi bien de réacteurs que de turbopropulseurs (entraînant une hélice). Les avions à turbopropulseurs volent 6

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Chapitre 1 : Généralités

à des vitesses inférieures (environ 450 à 500 km/h) à celles des jets, mais consomment moins et se révèlent économiquement intéressants sur les petites distances. II-2-2-le train d'atterrissage : Il est constitué par les atterrisseurs principaux, situés sous les ailes et l'atterrisseur secondaire. Un atterrisseur désigne l'ensemble des roues montées sur une même jambe. Les atterrisseurs principaux supportent entre 90% et 95% du poids total de l'avion. Les avions étant de plus en plus lourds et la résistance des chaussées d'aérodromes ne pouvant pas être indéfiniment augmentée, on est conduit à multiplier le nombre des roues de façon à obtenir des pressions au sol acceptables et à éviter que les roues n'aient des dimensions considérables. Compte tenu de la variété géométriques des atterrisseurs, il est utile d'introduire des atterrisseurs types représentatifs des trois catégories d'atterrisseurs les-plus répandus (roue simple, jumelage, boggie). Les caractéristiques des atterrisseurs types sont les suivants

Géométrie

Type d’atterrisseur

Exemples

v

E

Masses Supportées

Pression de gonflage des pneumatiques

Roue simple

Avions légers

-

-

Jusqu'à 5t

0.3 – 0.6 Mpa

50-90 cm

-

5 à 40t

0.6 – 1.2 Mpa

130-170 cm

10 à 20t

0.4 – 0.8 Mpa

100-180 cm

20 à 90t

1 – 1.6 Mpa

Jumelage Ou Diabolo

Avions légers Court et moyen courrier

Tandem

Avions militaires (configuration rare)

Boggie

Tous types sauf avions légers principalement long courrier

-

10 cm

-140

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Roue simple

Chapitre 1 : Généralités

Jumelage Ou Diabolo

Boggie

V = voie E = empattement Les pressions de pneus pour les avions commerciaux sont de l'ordre de 13 à 14 bars et peuvent atteindre jusqu'à 27 bars pour les avions de chasse qui doivent résister à de violentes accélérations verticales. II-2-3- La cellule : elle est constituée par le fuselage et les surfaces portantes ou sustentatrices. Le fuselage constitue la partie habitable de l'avion. Il comporte à l'avant le poste de pilotage et est aménagé sur les avions de transport, en cabine pour les passagers ou en soute pour le fret. Les surfaces portantes sont les ailes et l'empennage (structures mobiles derrière les ailes, L’une horizontale et l ' autre verticale qui assurent la stabilité et la maniabilité de l'avion). L’aile est dite haute, moyenne ou basse selon sa fixation à la partie supérieure, à mi-hauteur ou à la partie inférieure du fuselage. II-3-Bilan de masse d’un avion : Le poids d’un avion se partage entre : • Le poids des passagers et de leurs bagages ; • Le poids du fret ; • Le poids de la cellule, du train d'atterrissage et des moteurs. La répartition en poids pour un long courrier classique est environ : • 50% pour la cellule et les moteurs ; • 40% pour le carburant ; • 10% pour la charge payante.

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Chapitre 1 : Généralités

II-4-Classification des avions : Il existe plusieurs classification des avions, on présente ci-dessous une classification suivant les catégories de liaisons effectuées, Il existe principalement trois (03) catégories de liaison, à savoir : - liaison court-courrier : sont d'une distance de l'ordre de 500 km - liaison moyen-courrier : concernent les vols dont la durée n'excède pas 3h à 3h30 et dont la distance est inférieure à 5 000 km. - liaison long-courrier : atteignent 15 000 km de distance.

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Chapitre 1 : Généralités

LES AERODROMES

I. Définition d’un aérodrome : L'instruction technique sur les aérodromes civils définit un aérodrome par : «un aérodrome est tout terrain ou plan d'eau spécialement aménagé pour l'atterrissage, le décollage et les manœuvres des aéronefs y compris les installations annexes qu’'il peut comporter pour les besoins du trafic et le service des aéronefs ». D'une manière générale, un aérodrome comporte l'aire de mouvement, les installations terminales et l'espace aérien.

Figure 1 : Eléments constitutifs de l'aire de mouvement (manœuvre + trafic)

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Chapitre 1 : Généralités

Figure 2 : Vue générale d’un aérodrome. II. Eléments Constituants un aérodrome : II.1. L'aire de mouvement : C'est l'ensemble des aires permettant le mouvement des aéronefs (décollage, atterrissage, roulage, stationnement, entretien, avitaillement en carburant). Elle comprend toutes les infrastructures de l'aérodrome aménagées en vue des opérations d'atterrissage et de décollage des aéronefs ainsi que de leurs évolutions au sol. On y distingue : II.1.1 L'aire de manœuvre qui est la partie d'un aérodrome à utiliser pour le décollage, l'atterrissage et la circulation des aéronefs. Elle comprend : • La ou les pistes • Les voies de circulation qui permettent aux avions de relier les entrées – sorties de pistes aux aires de stationnement. Elles sont en général parallèles à la piste. Elles comprennent les aires de relation et les entrées et sorties de piste. II.1.2 l'aire de trafic qui est une voie destinée aux aéronefs pendant les opérations d'embarquement ou de débarquement des voyageurs, le chargement ou le déchargement de la poste ou du fret, ravitaillement ou la reprise de carburant, le stationnement ou l'entretien.

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Chapitre 1 : Généralités

III. Classement des aérodromes civils : III.1 - Type de classification : On rencontre essentiellement deux principes de classification : Une classification dimensionnelle : dans ce cas, le classement des aérodromes est basé sur une ou plusieurs de ses caractéristiques (longueur de piste). Le trafic que doit écouler l'aérodrome n'intervient nullement. L'OACI répartit les aérodromes en 5 classes, chacune étant désignée par une lettre appelée « lettre d'identification ». A, B, C, D et E. • Classe A : piste de 2.100m et plus ; • Classe B : piste de 1.500m inclus à 2.100m exclus ; • Classe C : piste de 900m inclus à 1.500m exclus ; • Classe D : piste de 750m inclus à 900m exclus. • Classe E : piste de 600m inclus à 750m exclus Une classification fonctionnelle : selon cette méthode, seul le type d'activité auquel est destiné l'aérodrome compte pour son classement. Les caractéristiques géométriques n'interviennent nullement (longue distance, formation aéronautique,...) III.2 - Code de référence d’un aérodrome : L'évolution des besoins du trafic a conduit les constructeurs à concevoir des avions de types très différents mais dont les besoins en longueur de pistes sont identiques. Ceci a conduit l'OACI a adopté un nouveau système de classification qui se base sur deux des caractéristiques des avions appelés à utiliser l'aérodrome, l'une opérationnelle et qui est la longueur de piste nécessaire au décollage et l'autre dimensionnelle et qui est soit l'Envergure, soit la Voie du train principal selon les avions. C'est le code de référence de l'aérodrome. La référence de longueur de piste est donnée par un nombre allant de 1 à 4, la longueur de piste étant celle nécessaire au décollage au poids maximal-certifié de l’avion le plus pénalisant en longueur de piste, appelé à utiliser l'aérodrome. La référence aux caractéristiques dimensionnelles clés avions est donnée par une lettre qui dépend de la plus contraignante des deux caractéristiques [ envergure (distance entre les bouts des ailes) ou voie (distance entre les bords extérieurs des roues du train principal)] des avions les plus pénalisants appelés à fréquenter l'aérodrome. Les lettres utilisées vont de A à E, la lettre E correspondant à l'envergure la plus large existant actuellement, celle du B747.

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Chapitre 1 : Généralités

Les avions futurs, d'envergure encore plus grande, seraient classés par les lettres suivantes : F, G, etc. Les limites entre ces classes seraient définies au fur et à mesure de la mise en service des avions nouveaux. Tableau 1 : Classification des Aérodromes (code de références)

Exemple : Si la lettre de code C correspond à l’avion qui possède la plus grande envergure et la lettre de code D à l’avion dont le train principal présente la plus grande largeur hors tout, la lettre de code choisie serait D.

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Chapitre 1 : Généralités

IV. Situation aéroportuaire de l’Algérie : L’Algérie possède un grand patrimoine aéroportuaire du fait de sa grande étendue, de la dépendance économique des régions du sud par rapport au nord, des déplacements que génèrent l’industrie pétrochimique et du tourisme international que connait le grand sud. Au total 55 aéroports y sont construits répartis entre les aérodromes civils qu’on appelle communément aéroport, les aérodromes militaires et les aérodromes techniques (pétroliers). 36 aéroports sont ouverts à la circulation aérienne publique CAP.

Le diagramme ci-dessous montre la répartition des aérodromes sur le territoire nationale

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Chapitre 1 : Généralités

CONCEPTION DES AERODROMES 1. Choix du site d’implantation d'un aérodrome : Plusieurs facteurs influent sur la détermination de l'implantation, de l'orientation et du nombre des pistes d'un aérodrome/aéroport. Parmi les plus importants, on peut citer : > Les conditions météorologiques, particulièrement le coefficient d'utilisation déterminé

par la répartition des vents et l'incidence de brouillards localisés ; > La topographie de l'emplacement de l'aérodrome et de ses abords ; >

La nature et le volume de la circulation aérienne, y compris les aspects du contrôle de la circulation aérienne ;

> Les considérations relatives aux performances des aéronefs ; > Les considérations écologiques, notamment en ce qui concerne le bruit.

Il convient de déterminer en particulier si l'aérodrome doit être utilisé dans toutes les conditions météorologiques ou dans des conditions météorologiques de vol à vue seulement, et si son utilisation est prévue de jour et de nuit, ou de jour seulement.

a) Topographie : Il y'a lieu de tenir compte des caractéristiques topographiques de l'aérodrome et de ses abords, notamment : •

du respect des surfaces de limitation d'obstacles ;

•

de l'utilisation actuelle et future des terrains ;

•

des longueurs de pistes actuelles et futures ;

•

du coût des travaux de construction ;

b) Nature et volume de la circulation aérienne aux abords de l'aérodrome : il faut tenir compte des facteurs suivants : •

proximité d'autres aérodromes ou de routes*

•

densité de la circulation

c) Facteurs environnementaux : il faut étudier l'effet de la réalisation de l’aérodrome sur la faune, l'écologie de la région en général et les zones urbaines sensibles au bruit. Le niveau de bruit produit par l'exploitation aérienne sur l'aérodrome et dans son voisinage est FGC/USTHB

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Chapitre 1 : Généralités

généralement considéré comme étant un facteur écologique principal associé à l'installation. Les niveaux de bruit sont généralement déterminés sur la base du nombre de décibels, de la durée et de la fréquence d'incidence. d)

Données météorologiques : Les décollages et atterrissages s'effectuent

généralement face au vent. L'élément important et déterminant est le vent traversier, terme sous lequel est désignée la composante de vent perpendiculaire à l'axe de la piste. Les manœuvres d'atterrissage et de décollage deviennent en effet difficiles, voire dangereuses

principalement pour certains avions à faible masse et à train

d'atterrissage à voie étroite), lorsque le vent traversier dépasse une certaine limite. Deux phénomènes peuvent alors se produire:

1. Une orientation de l'avion face au vent due à l'effet de girouette : l'axe de l'avion fait ou tend à faire un angle important avec l'axe de la piste (6 à 8°).

2. Un basculement latéral de l'avion du à l'effet dièdre :

Remarque : Lorsqu'on implante une piste aux instruments, il faut accorder une attention particulière aux zones que les aéronefs sont appelés à survoler lorsqu'ils suivent des procédures d'approche aux instruments et d'approche interrompue, de façon à garantir que les obstacles qui se

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Chapitre 1 : Généralités

trouvent dans ces zones, ou d'autres facteurs, ne limiteront pas l'utilisation des aéronefs auxquels la piste est destinée. II.

Définition d'une piste et de ses éléments connexes:

Une piste (en anglais : runway - RWY -) est une aire rectangulaire définie située sur un aérodrome terrestre et aménagée afin de servir, sur sa longueur, au roulement des aéronefs au décollage et à l'atterrissage.

Vue aérienne d’une piste

Les grands cotés de ce rectangle sont appelés bords de piste et les petits cotés sont appelés extrémités de piste et son axe longitudinal est dit axe de piste. A coté de la piste, on distingue les éléments suivants : •

Seuil décalé: limite, en deçà de laquelle le roulement à l'atterrissage est interdit.

•

Tiroir : portion de piste comprise entre le seuil décalé et l'extrémité de la piste. Il est normalement utilisable par les aéronefs en fin d'atterrissage ou en début de décollage

•

Prolongement d'arrêt : c'est une partie du terrain aménagée de façon à permettre à un aéronef roulant au sol et venant à dépasser occasionnellement l'extrémité de piste en fin d'une manœuvre de décollage interrompu, dite d'accélération - arrêt, de pouvoir le faire sans subir de dommages. Le prolongement d'arrêt ne doit pas être confondu avec le tiroir.

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Chapitre 1 : Généralités

Prolongement dégagé : c'est une partie de terrain incluant le prolongement d'arrêt s'il existe, et ne présentant aucun obstacle pouvant constituer un danger pour un aéronef volant à faible hauteur en fin de manœuvre de décollage.

•

Bande aménagée : c'est l'ensemble constitué de la piste, ses abords et les prolongements d'arrêt. Sa surface est aménagée pour accepter le roulement accidentel d'un avion.

•

Bande de piste : La piste ainsi que le prolongement d'arrêt et le prolongement dégagé qu'elle peut comporter, est placée à l'intérieur d'une bande dite également bande dégagée de piste. Cette bande est destinée à : 1. Réduire les risques de dommages auxquels est exposé un aéronef qui sort accidentellement de la piste. 2. Assurer la protection des aéronefs qui survolent cette aire au cours des opérations de décollage ou d'atterrissage.

•

Aire de sécurité d'extrémité de piste (RESA) : Elle est Aménagée afin de réduire les risques de dommages matériels au cas où un avion atterrirait trop court ou dépasserait l'extrémité de piste. •

Accotements de piste : c'est la partie qui est aménagée de façon à limiter pour

un avion sortant accidentellement de la piste des dommages structurels et que soient évitées les projections ou ingestions de corps étrangers par les groupes moto-propulseurs. Remarque : La piste peut comporter un ou plusieurs élargissements dénommés raquettes de retournement facilitant le demi tour et les manoeuvres des aéronefs.

Figure : Vue aérienne d'une raquette de retournement.

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Chapitre 2 : Chaussées Aéronautiques CHAPITRE IV : CHAUSSEES AERONAUTIQUES

Introduction : Les chaussées aéronautiques représentent l'ensemble des aires sur lesquelles circulent, manœuvrent et stationnent les avions. Elles doivent présenter des qualités d'usage identiques à celles des chaussées routières mais elles supportent des sollicitations très variables tant en intensité qu'en nombre. Il existe principalement deux principaux types de chaussées aéronautiques, les chaussées souples et les chaussées rigides. IV .1. Les chaussées souples : Une chaussée souple est constituée de couches de matériaux traités aux liants hydrocarbonés (matériaux bitumineux) qui reposent sur des couches de matériaux non traités. Le dimensionnement de ce type de chaussées est basé sur l'hypothèse que l'endommagement de la chaussée proviendrait de la rupture du sol support. Les différentes couches de la chaussée souple sont schématisées dans la figure ci-dessous :

Le rôle de chaque couche :  La couche de surface : constituée d'un béton bitumineux de granulométrie 0/10 0/14, continu ou discontinu avec une très forte compacité (entre 3 et 6% de teneur en vide) à partir d'une formulation riche en bitume (teneur en liant comprise entre 6 et 6,5%) choisie de préférence en classe 50/70 pour les sollicitations moyennes et 35/50 pour les fortes sollicitations. Cette couche assure un rôle fonctionnel (étanchéité, uni, rugosité) et un rôle structurel.  La couche de base : constitue une bonne assise de la couche de surface et assure essentiellement un rôle structurel, elle répartie les pressions sur le sol support afin de maintenir les déformations à ce niveau dans les limites admissibles sur la couche de fondation et le sol support  La couche de fondation : assure un support à la couche de base et en particulier permet le bon compactage de cette dernière et participe à la répartition des contraintes sur le sol support.  La sous couche : évite la remonté des eaux de la nappe phréatique et empêche la contamination des couches supérieures par les sols supports. Remarque : - Afin de bien assurer le transfert des contraintes entre couches superposées, les interfaces doivent être collées par des matériaux hydrocarbonés.

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Chapitre 2 : Chaussées Aéronautiques

- Il est conseillé de choisir des matériaux hydrocarbonés pour la couche de base et la couche de liaison car l'expérience des couches traitées en grave ciment ou en grave laitier (chaussées semi-rigides) est décevante dans le domaine des chaussées aéronautiques. En effet, compte tenu du trafic et des conditions d'exploitation, des fissures apparaissent dans ces couches, remontent à la surface et provoquent des infiltrations d'eau dans le corps de chaussée. - Les matériaux retenus pour la couche de fondation auront des caractéristiques identiques à celles recherchées lors d'une utilisation pour chaussées routières.

IV.2. Les chaussées Rigides : On appelle chaussées rigides, des chaussées comportant en couche supérieure des matériaux traités au liant hydraulique (béton de ciment essentiellement). La nature du béton hydraulique fait que la rigidité des dalles qui constituent la partie supérieure de la chaussée protège le sol support des sollicitations mécaniques. La rupture de la chaussée s’amorce en premier lieu dans la dalle par excès de contraintes.

La couche de surface est constituée de dalles en béton séparées par des joints, ces dalles en béton reposent sur une ou plusieurs couches de fondation dont le rôle est surtout d'assurer à celle ci un support régulier et continu qui lui permettra de travailler dans de meilleures conditions. Les transferts de charge sont assurés par des joints longitudinaux de construction et les produits utilisés pour fermer les joints doivent dans tous les cas assurer une étanchéité parfaite, et pour cela adhérer aux parois de la dalle, conserver leur souplesse au cours des années et résister aux attaques provoquées par des carburants. IV.3. Choix du type de chaussée : Les chaussées souples comme les chaussées rigides convenablement dimensionnées et construites peuvent être utilisées aussi valablement les unes que les autres, sur tous les aérodromes civils. Le choix entre chaussée souple et chaussée rigide doit être fait en fonction de plusieurs facteurs : • Des coûts de construction et d'entretien ; • Des objectifs de gestion des chaussées ; • Des conditions locales d'approvisionnement en matériaux ; • Des délais de mise en œuvre ; • Des possibilités de phasage des travaux de renforcement ultérieurs des chaussées ; • Du climat. Certaines aires sont justifiables d'un type de chaussée plutôt que d'un autre : • Pour la constitution de revêtements destinés aux accotements de piste, aux prolongements d'arrêt, une structure de type souple est préférable.

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• Pour les aérodromes fréquentés par un trafic commercial, les aires de stationnement doivent être en chaussées rigides, mais dans le cas où une chaussée souple a été choisie, il est recommandé d'assurer une protection des attaques du kérosène et des huiles de vérins à l'aide d'un enduit superficiel. • Les chaussées rigides vieillissent moins rapidement que les chaussées souples mais il faut un entretien permanent des joints. IV.4. Caractéristiques utiles pour le dimensionnement des aérodromes: IV.4.1- la masse des avions : Parmi les masses remarquables fournies par les constructeurs d'avions et dont la connaissance est utile pour le dimensionnement, figurent : La masse maximale pour les évolutions au sol ou masse maximale au roulage M; La masse maximale au décollage Md; La masse maximale à l'atterrissage Ma ; La masse à vide en ordre d'exploitation ou masse à vide équipée m qui représente la masse de l'avion à vide avec ses équipements permanents, un aménagement de cabine et un équipage de référence. Remarques : La masse effective d'un avion est toujours comprise entre m et M : elle est égale à la masse à vide en ordre d'exploitation augmentée de la masse de carburant (consommation de route plus réserve pour attente et déroutement) et de la charge marchande (passagers, fret, poste). La masse maximale au décollage peut être pratiquement confondue avec la masse maximale pour les évolutions au sol dont elle ne diffère que de la quantité de carburant consommée entre l'aire de stationnement et l'extrémité de piste. La masse à l'atterrissage Ma diffère de la masse au décollage Md de la quantité de carburant consommée pendant le vol qui représente pour des étapes longues une fraction importante de la masse totale. IV.4.2. Les atterrisseurs : L'atterrisseur est constitué de l'ensemble des roues montées sur une même jambe. L'ensemble des atterrisseurs constitue le train d'atterrissage, se référer au tableau chapitre I. IV.4.3. Répartition de la masse sur les atterrisseurs : La répartition totale de la masse d'un avion entre l'atterrisseur avant et les atterrisseurs principaux est fonction du centrage de l'avion c'est-à-dire de la position du centre de gravité et on admet en général que 95% de la masse de l'avion sont distribués les atterrisseurs principaux. La charge réelle a considérée dans les calculs est définit par la formule suivante : P=MxV

M : Masse au roulage de l'avion. V : Pourcentage de la masse supportée par chaque atterrisseur du train principal.

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IV.5. Charges utiles dans les calculs (charge réelle pondérée) : La masse des avions intervient dans les calculs sous forme d'une charge par atterrisseur. Une distinction par zone de l'aire de mouvement est à faire car si sur certaines parties de l'aire de mouvement, le passage d'un avion est accidentel (parties latérales de la piste, prolongement d'arrêt), les avions sollicitent les matériaux de chaussées avec des vitesses différentes selon les aires. Lorsque l'avion est à l'arrêt (aire de stationnement), la sollicitation est plus forte que lorsqu'il circule à faible vitesse (voies de relation, extrémités de piste) et, a fortiori, que lorsqu'il se déplace rapidement (piste dans les phases de décollage et d'atterrissage), la charge étant alors réduite par la sustentation des ailes. Les charges sont pondérées, dans les différentes zones selon les indications portées sur la figure ci dessous

Figure : pondération des charges réelles selon la fonction des aires

IV.6. Le trafic :

Pour le dimensionnement un mouvement réel d'avion représente son passage sur une chaussée par l'intermédiaire d'un atterrisseur lors d'une manœuvre (décollage, atterrissage, roulage). Dans les méthodes de dimensionnement, on considère que le nombre de mouvements lourds ne dépasse pas une dizaine par jour. IV.7. Caractéristiques du sol support : Le sol support est caractérisé par son CBR (california bearing ratio) ou indice portant californien. L’étude du sol est réalisée à partir de prélèvement dans des sondages et donnent lieu à tous les essais classiques d’identification. Les essais CBR sont réalisés sur des échantillons du sol compactés à différentes énergies et différentes teneurs en eau, puis immergés pendant quatre jours (sol placé à saturation, situation analogue a celle qu’ils atteindront sous la chaussée). Les teneurs en eau des échantillons lors du compactage sont choisies de façon à encadrer la plage des teneurs en eau prévisibles au moment du chantier. Le CBR finalement retenu est la valeur la plus basse obtenue après immersion sur un échantillon compacté à 95% de l’optimum Proctor Modifié.

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IV.8. Méthodes de Dimensionnement

a) Dimensionnement optimisé : Le dimensionnement optimisé d'une chaussé prend en compte tous type d'avion devant produire un effet significatif sur la chaussée durant sa durée de vie. Le dimensionnement optimisé se fait en fonction du nombre exact de mouvements réels de chaque avion pour la durée de vie envisagée

b) Dimensionnement forfaitaire : Le dimensionnement forfaitaire d'une chaussée ne prend en compte que la charge de référence correspondant à la charge maximale de l'avion le plus contraignant destiné à fréquenter l'aérodrome. Le dimensionnement est calculé dans des conditions de trafic normal, soit dix mouvements par jours pendant une période de dix ans de la charge de calcul. Pour une chaussée souple : Le dimensionnement d'une chaussée souple par la méthode forfaitaire se fait selon les étapes Suivantes : 1- L'intensité du trafic et la durée de vie : Un trafic de 10 mouvements par jour pendant 10 ans a été retenu par convention pour l'établissement des abaques. Toutefois, il se peut que ce trafic soit inférieur ou supérieur au trafic prévisible. Il est donc nécessaire de tenir compte de l'intensité réelle du trafic envisagé. La correction repose sur une relation entre les couples (P', n) où P' est la charge réelle pondérée, n le nombre d'applications en mouvements réels par jour pendant 10 ans et le couple (P", 10) où P" est la charge normale de calcul appliquée 10 fois par jour.

Avec: P" = S CT et CT = 1,2 - 0,2 log n, ce coefficient CT peut être lu sur l'abaque ci-dessus. Cette relation est traduite sur des abaques et n'est valable que pour une durée de vie de 10 ans. Pour une autre durée, il convient de se ramener à 10 ans.par ailleurs, la valeur de CT est limitée à 1,2 en borne supérieure et à 0,8 en borne inférieure. Quand le nombre de mouvements sort de ces limites, il est recommandé d'utiliser la méthode de dimensionnement optimisé. 2- La détermination des caractéristiques du sol support de chaussée : Le sol support est caractérisé par son CBR ou indice portant californien. Conditions climatiques : Le recensement des facteurs climatiques comprend celui des prévisions météorologiques.

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La pluviométrie, prévisible au moment du chantier permet de déterminer la teneur en eau du sol support à prendre en compte pour le choix du CBR. L'étude de la cote de la nappe phréatique en fonction de la saison indique la nécessité de prévoir ou on une couche drainante. 3- La détermination d'une épaisseur équivalente : Généralement on utilise des abaques pour le dimensionnement des chaussées souples. Chaque avion possède son propre abaque. En réalité, la chaussée est constituée de plusieurs couches présentant des qualités mécaniques très différentes. La notion d'épaisseur équivalente est introduite pour tenir compte de ces différences. L'épaisseur équivalente d'une couche est égale à son épaisseur réelle multipliée par un coefficient numérique CE appelé coefficient d'équivalence. Les valeurs du tableau ci-dessous servent de référence

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Matériaux neufs

Coefficient d’équivalence CE

Béton bitumineux

2

Grave bitume

1.5

Grave émulsion

1.2

Grave traité aux liants hydrauliques

1.5

Grave non traité, concassé bien graduée

1

Sable traité aux liants hydrauliques

1

Grave roulée

0.75

sable

0.5

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Figure : abaque de calcul pour une roue simple isolée correspondant à une pression du pneumatique de 0,6 ± 0,3 MPa Détermination des épaisseurs minimales des matériaux traités et Choix d'une constitution de chaussée : Une chaussée souple comprend généralement plusieurs couches de qualité croissante ou des coefficients d'équivalence croissants de bas en haut. Une épaisseur suffisante de matériaux traités est nécessaire pour assurer un bon comportement des couches supérieures de la chaussée. L'épaisseur équivalente minimale recommandée de matériaux traités est donnée en fonction de l'épaisseur équivalente totale e et du CBR du sol support sous forme d'abaque. Dimensionnement d’une chaussée rigide :

Le dimensionnement d'une chaussée rigide se fait selon les étapes suivantes:

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- Supposition d'une épaisseur de fondation, l’emploi de graves traités aux liants hydrauliques est recommandé. - Le béton maigre est peu recommandé (il coute plus cher et son utilité n’est pas démontré) - L’épaisseur réelle de la couche de fondation doit être au minimum de 15 cm de manière à assurer une bonne mise en œuvre du matériau. La couche traitée ne doit pas être trop épaisse ( pas plus d’une vingtaine de centimètres) car alors le mode de fonctionnement de la chaussée serait modifié. - Calcul de l'épaisseur équivalente de la couche de fondation en multipliant son épaisseur réelle par le coefficient d'équivalence du matériau considéré. - Correction du module de réaction du sol support qui est faite en fonction l'épaisseur équivalente de la couche de fondation en utilisant l'abaque correspondant. - Correction de la contrainte admissible de traction par flexion du béton de ciment en utilisant la formule : Avec

t90 : Contrainte de traction par flexion à la rupture du béton de ciment mesuré à 90j CS : Coefficient de sécurité qui change en fonction du type des joints de dilatation de la

chaussée. Sa valeur est fixée à 1.8 pour les joints munis de dispositifs de transfert de charge efficaces et à 2,6 dans le cas contraire.

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Chapitre 2 : Chaussées Aéronautiques

Le sol support est caractérisé par son module de réaction K0 qui est évalué à l'aide d'un essai de plaque effectué in situ, sur le sol compacté à 95% de l'Optimum Proctor Modifié.

La détermination de l'épaisseur de la dalle se fait en fonction de la charge normale de calcul P", du module de réaction corrigé du sol support et de la contrainte admissible de traction par flexion, en utilisant l'abaque de dimensionnement des chaussées rigides selon le type d'avion

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Chapitre 3 : Evaluation de la portance résiduelle

Evaluation de la portance résiduelle (Essai de Plaque)

Essais de plaque non destructifs Mode opératoire et exploitation des mesures

Figure : Principe de

fonctionnement de l’appareil HWD pour une chaussée souple

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Chapitre 3 : Evaluation de la portance résiduelle

Chaussées Souples

charges croissantes qui encadrent la charge de service effective de la chaussée.

Figure : Schéma de principe du HWD

Exploitation des mesures : Evaluation du tassement résiduel sous la plaque :

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Chapitre 3 : Evaluation de la portance résiduelle

Les tassements résiduels mesurés sous la plaque après chaque cycle font l’objet d’un traitement mathématique. Ce dernier a pour but de déterminer pour chaque charge d’essai le tassement résiduel extrapolé à 10000 cycles. Une courbe donnant le tassement résiduel en fonction de la charge d’essai peut donc étre tracée. La charge admissible pour le point considéré, ou charge de service est la valeur correspondant à un tassement limite admissible, en général 5mm.

Chaussées rigides Principe de l’essai : L’essai a pour but de rechercher la contrainte maximale de traction par flexion sur la face superieure de la dalle chargée. Les dalles sont chargées en coin. Ce cas de chargement est général le plus contraignant. La contrainte maximale est alors située sur la bissectrice de l’angle. Le principe de mesure consiste donc à disposer une série de capteurs d’élongation sur cette bissectrice afin de déterminer l’élongation maximale. Connaissant le module d’élasticité du béton, soit à partir d’essais spécifiques soit d’après les documents d’archives, il peut être déduit la contrainte maximale correspondante. Il est important que les essais soient réalisés dans des conditions de température représentatives des plus mauvais transferts de charge entre dalles.

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Chapitre 3 : Evaluation de la portance résiduelle

Mode opératoire : seule la plaque de 42 cm de diamètre est utilisée car la pression d’application a peu d’influence sur les résultats pour les chaussées rigides. Les cinqs capteurs d’élongation sont disposés sur la bissectrice de l’angle correspondant au coin chargé. Seules les dalles non fissurées peuvent être testées. Quatre capteurs de déflexion sont mis en place aux quatre coins de dalles au voisinage de la plaque. Exploitation des mesures : Etude de la contrainte maximale du béton : Les capteurs fournissent l’élongation pour différentes distances du coin chargé. Une fonction d’ajustement permet de déterminer la valeur de l’élongation maximale correspondant à la charge d’essai. Il est donc possible d’étudier l’évolution de cette élongation maximum en fonction de la charge. La charge admissible pour le point considéré ou charge de service est la valeur correspondant à l’élongation maximale admissible. Cette dernière est déduite des caractéristiques du béton (module d’élasticité et contrainte admissible de traction par flexion)

Figure : dispositif de mesures

figure : mesure de la contrainte max sur une dalle en béton

Étude des transferts de charge : Les capteurs de déflexions disposées en coin permettent d’apprécier les conditions de transferts de charge et d’appui des dalles L’indice de transfert de la dalle pour le coin chargé est égale au rapport entre la déflexion mesurée sur ce dernier et la somme des quatre déflexions mesurées. Il varie entre 1(absence de transfert de charge) et 0.25 (parfait transfert de charge).

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Chapitre 4 : gestion et suivi des chaussées aéronautiques

Méthode A.C.N. - P.C.N Présentation de la méthode A.C.N. - P.C.N La méthode A.C.N. - P.C.N. est un système international normalisé de communication de renseignements permettant de déterminer l’admissibilité d’un avion sur un aérodrome en fonction de la résistance des chaussées de la plate-forme concernée. Cette méthode est élaborée par l’Organisation de l’Aviation Civile Internationale (O.A.C.I),et imposée aux constructeurs d’avions, cette méthode est applicable, depuis1983, par l’ensemble des états membres pour la gestion de leurs aérodromes.

Définitions : L’A.C.N. (Aircraft Classification Number) est un nombre exprimant l’effet d’un avion de type donné sur une chaussée de type également donné (souple ou rigide) pour une catégorie spécifiée de sol support. Le P.C.N. (Pavement Classification Number) est un nombre exprimant la portance d’une chaussée donnée. La méthode A.C.N. - P.C.N., dont les conditions d’application sont développées par la suite, peut se résumer par le principe général suivant: Le P.C.N. d’une chaussée indique qu’un avion dont l’A.C.N. est inférieur ou égal à ce P.C.N. peut utiliser cette chaussée sans autre restriction que celle pouvant être liée à la pression des pneumatiques. Ainsi, un avion peut utiliser sans restriction une chaussée si deux conditions sont simultanément vérifiées, à savoir que : - l’A.C.N. de l’avion - déterminé pour le type de chaussée (souple ou rigide) et la catégorie de son sol support - soit inférieur ou égal au P.C.N. de cette chaussée, - la pression des pneumatiques de l’avion n’excède pas la pression maximale admissible publiée pour la chaussée. Si l’une au moins de ces conditions n’est pas respectée, l’admissibilité de l’avion est soumise aux règles de la procédure de dérogation.

Détermination pratique : Les A.C.N. des principaux avions existants sont fournis, à vide et à pleine charge, pour chacun des deux types de chaussées et pour quatre catégories de sol support défini lui-même, soit par son C.B.R., pour les chaussées souples, soit par son module de réaction, pour les chaussées rigides comme indiqué dans le tableau

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Chapitre 4 : gestion et suivi des chaussées aéronautiques

La publication par l’O.A.C.I. de ces valeurs de l’A . C . N .qui peuvent être également trouvées dans l’Airport Planning édité par le constructeur de l’avion, porte égale ment indication de : - la pression standard « q » des pneumatiques, - la part de charge VS, exprimée en pour-cent, descendue par l’atterrisseur principal. Le tableau ci-après donne un exemple d’A.C.N. publié

Le calcul découle alors d’une simple interpolation en utilisant la formule suivante :

(Pta = Mt)

Le P.C.N représentant la force portante d’une chaussée donnée, sa valeur est dépendante des caractéristiques de son sol support et des matériaux constituant son corps de chaussée. Un P.C.N. déterminé « par expérience » à partir du trafic reçu par l’aérodrome peut également être publié lorsque les caractéristiques géotechniques déterminantes sont mal connues, soit par c e qu’elles

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Chapitre 4 : gestion et suivi des chaussées aéronautiques

n’ont jamais fait l’objet d’une évaluation, soit parce que cette dernière est trop ancienne pour être valablement prise en compte. La méthode d’évaluation du P.C.N. d’une chaussée étant laissée à l’initiative de chaque pays membre de l’O.A.C.I., Au P.C.N., qui est donc ou bien issu du calcul ou bien déterminé par expérience, sont associées, pour sa publication, quatre lettres indicatrices respectivement suivant le tableau ci-dessous :

Calcul du PCN : Connaissant le CBR du sol support et l’épaisseur équivalente de la chaussée souple on peut utiliser la formule suivante pour le calcul du PCN :

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Chapitre 4 : gestion et suivi des chaussées aéronautiques

Admissibilité d’un avion : Si la charge réelle P est inferieure ou égale à la charge admissible Pa Si l’ACN est inferieur ou égal au PCN, l’avion considéré peut étre admis sans restriction sur l’aérodrome. Si la charge réelle est supérieure à la charge admissible ou si l’ACN est supérieur ou égal au PCN, une étude particulière doit être menée et peut conduire pour l’avion considéré : Soit à l’absence de restriction. Soit à une exploitation limitée nécessitant une autorisation limitant la charge et/ou le nombre de mouvements. Soit à une interdiction d’accès.

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