Rapport Stage Ingenieur Abad Soufiane Adm [PDF]

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Etude de Renforcement de Chaussée Autoroutière – Développement d’une Interface Informatique de Calcul Résumé: Nous traitons dans ce rapport la démarche d’étude de dimensionnement d’une chaussée par la méthode rationnelle –ALIZE-LCPC. Par la suite, nous présentons des modes de dégradation de la chaussée et leurs causes, suivie d’une évaluation de des dommages d’une chaussée à l’aide de la méthode du calcul inverse. Dans la deuxième partie, nous exposons le principe de l’Etude de renforcement de la chaussée suivant la méthode rationnelle, à l’aide du logiciel ALIZE-LCPC. Et à la fin nous concluons avec une présentation des interfaces de calcul développées.

Réalisé par : ABAD Soufiane Elève-Ingénieur en 2ème année en Génie Civil à l’Ecole Hassania des Travaux Publics (EHTP)

Encadré par : M. B. SENTISSI, Ingénieur d’Etat à la division Gestion de l’Infrastructure, ADM M. H. DRIEF, Chef de la division Gestion de l’Infrastructure, ADM

Septembre 2015

RAPPORT DE STAGE INGENIEUR

Remerciement : Je tiens à remercier vivement, mon encadrant Monsieur SENTISSI Bilal, pour la confiance qu’il m’a procuré en me chargeant d’un sujet de telle grandeur pour ADM, aussi pour son aide sur différentes phases du projet et pour sa disponibilité et sa générosité en conseils et encadrement dans le sujet. Je remercie également Monsieur DRIEF Hicham, Chef de la division Gestion d’Infrastructure, pour son bon acceuil au sein de la division et ses bons conseils pour la bonne réussite de mon stage. Je tiens également à remercier mes camarades pour leurs supports, notamment Monsieur LEMCHERF Youssef, qui m’a bien accompagné dans ce stage et qui n’a jamais cessé de me clarifier certains points au besoin, à la fois sur le plan technique et théorique de l’étude. Sans oublier bien sûr ma chère Ecole l’EHTP, qui m’a donné la fomation nécessaire dans un domaine qui me passionne, à savoir les Infrastrucutres de Transport, chose qui a été primordial pour la réussite de ce stage. Et à la fin, c’est à mes parents dont je reste éternellement reconnaissant pour le support matériel et psychique qu’ils m’offre et particulierement durant cette période de stage.

ABAD Soufiane

2éme année Génie Civil EHTP

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR

Table de matieres REMERCIEMENT : ............................................................................................................................................. 1 ORGANISME D’ACCUEIL ................................................................................................................................... 5 GENERALITES SUR LES CHAUSSEES ................................................................................................................... 7 I1.

STRUCTURE DE LA CHAUSSEE ............................................................................................................................. 7 Fonctionnement de chaussée ................................................................................................................ 7 1.1 1.2 1.3 1.4

Couche de surface ......................................................................................................................................... 7 La plateforme de chaussée............................................................................................................................ 8 La couche de forme : ..................................................................................................................................... 9 Les types de structures de chaussée ........................................................................................................... 11

DIMENSIONNEMENT DE CHAUSSEE SUIVANT LA METHODE RATIONNELLE – ALIZE-LCPC ............................... 15 I- DONNEES REQUISES POUR LE DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES DE CHAUSSEES NEUVES............................................... 15 Le trafic ................................................................................................................................................................. 15 Les paramètres de base du calcul ......................................................................................................................... 17 L'environnement climatique et hydrologique ....................................................................................................... 17 Les paramètres descriptifs de la plate-forme support .......................................................................................... 17 Les matériaux élaborés des couches de chaussées ............................................................................................... 18

II- LA DEMARCHE DE DIMENSIONNEMENT ................................................................................................................... 21 II- LES CRITERES DE DIMENSIONNEMENT ................................................................................................................ 24 Sol support ............................................................................................................................................................ 24 Couches d'assise granulaire .................................................................................................................................. 25 Détermination de l'allongement εt,adm admissible à la base des couches bitumineuses ................................... 25 Détermination de la contrainte de traction σt,adm admissible à la base des couches traitées aux liants hydrauliques ......................................................................................................................................................... 25

DEGRADATIONS DE LA CHAUSSEE .................................................................................................................. 27 I-

TYPES DE DEGRADATION : ............................................................................................................................... 27 Déformation ................................................................................................................................................. 27 Fissurations................................................................................................................................................... 28 Arrachement ................................................................................................................................................. 30 Remontée ..................................................................................................................................................... 31 II- PRINCIPES DE L’AUSCULTATION DES CHAUSSEES .................................................................................................. 32 Informations globales ................................................................................................................................... 32 Historique ............................................................................................................................................................. 32 Trafic ..................................................................................................................................................................... 33 L’environnement de la chaussée .......................................................................................................................... 33 Examen visuel ....................................................................................................................................................... 33

Paramètres mesurées ................................................................................................................................... 34 Déflexion ............................................................................................................................................................... 34 UNI ........................................................................................................................................................................ 35

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR RENFORCEMENT DE LA CHAUSSEE ................................................................................................................ 37 I-

MODELISATION DE LA STRUCTURE EXISTANTE :.................................................................................................... 37 Découpage en zone homogènes : ........................................................................................................................ 37 Sections témoignes ............................................................................................................................................... 38 Investigations supplémentaires ............................................................................................................................ 38

II-

CALCUL INVERSE ........................................................................................................................................... 40 Estimation de dommage et durée de vie résiduelle .................................................................................................. 41

III-

CALCUL DE RENFORCEMENT ............................................................................................................................ 43

INTERFACE DE DIMENSIONNEMENT DE CHAUSSEE NEUVE – STRUCTURE SOUPLE ET EPAISSE ....................... 44 IIIIII-

TRAFIC : ...................................................................................................................................................... 44 STRUCTURE SOUPLE EN BB-GB-GNT : ............................................................................................................. 45 STRUCTURE SOUPLE BBME-EME2-GNT : ........................................................................................................ 47

INTERFACE DE TRAITEMENT DES DONNEES D’AUSCULTATION ....................................................................... 49 IVIIVVI-

TRAITEMENT DES DONNEES DE LA DEFLEXION : .................................................................................................... 49 TRAITEMENT DES DONNEES DE L’APL : .............................................................................................................. 52 TRAITEMENT DES DONNEES D’ANOMALIES DIVERSES :........................................................................................... 53 TRAITEMENT DES DONNEES TUS : .................................................................................................................... 55

INTERFACE CALCUL DE RENFORCEMENT ........................................................................................................ 57 I– PRESENTATION DE L’INTERFACE :........................................................................................................................... 57 II - LES DETAILS DU PROCESSUS : ............................................................................................................................... 58 La structure existante : ......................................................................................................................................... 58 Structure réelle : ................................................................................................................................................... 59 Trafic admissible : ................................................................................................................................................. 60 Calcul des dommages :.......................................................................................................................................... 60 Etude du renforcement : ....................................................................................................................................... 61

CONCLUSION .................................................................................................................................................. 64 REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE ...................................................................................................................... 65

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR

Introduction ADM, aujourd’hui avec son réseau autoroutier d’environ 1700 km, a la responsabilité de veiller à l’entretien et la maintenance de ce partimoine. Ainsi, l’opération de renforcement des chaussées est une étape fondamentale afin de garder la périnieté et le niveau de service des infrastrucutres routières et surtout dans l’infrastrucutre autoroutière où la qualité des chaussées et les hautes exigences vis-à-vis la sécurité de ses usagers. Dans le sujet de ce stage, j’ai été sollicité pour le développement d’un outil informatique afin d’automatiser le processus de calcul de l’étude de renforcement des chaussées, par la méthode rationnelle, et rassembler les données nécessaires, dans le contexte d’ADM, au dimensionnement dans une seule interface, pour également optimiser les interventions dans le logiciel ALIZE, afin de surmonter sa faible ergonomie dans son utilisation dans les études de renforcement. Durant ce rapport nous allons dans un premier lieu, découvrir la méthode de dimensionnement des chaussées autoroutières, par analyse rationnelle par le logiciel ALIZE. Puis catégoriser et identifier les différents aspects des dommages qu’affecte cette infrastrucutre et dans une autre partie, nous allons expliquer la méthodologie du renforcement des chaussées sur un aspect théorique et technique. Juste après nous allons présenter les différents outils développés et leur fonctionnement avec un guide d’utilisation.

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Organisme d’accueil 1. Eléments signalétiques Dénomination sociale Forme Juridique Siège social Chiffre d’affaire (en milliard DH)

Société Nationale des Autoroutes du Maroc Société anonyme Hay Riad, Rabat 2.045

2. Mission La mission fondamentale d'ADM est la construction, l'entretien et l'exploitation du réseau autoroutier que lui concède l'Etat. Chaque section d'autoroute concédée à ADM fait l'objet d'un contrat de concession qui fixe les droits et obligations du concédant et du concessionnaire. La société a pour objet :    

La construction, l'entretien et l'exploitation d'autoroutes qui lui sont concédées par voie de concessions ou contrats La gestion, la protection et la conservation du domaine public dépendant du réseau de transport mis à sa disposition La création et l'exploitation de services touristiques, d'hôtellerie et de tout autre service dans la proximité géographique de l'autoroute L'exploitation et la gestion des biens immobiliers et mobiliers.

3. Le réseau autoroutier marocain Le réseau autoroutier marocain atteint aujourd’hui près de 1700 km de longueur, reliant la plupart des grandes villes et les pôles économiques du pays, avec une cadence de construction moyenne annuelle de 150 km. La première section autoroutière mise en service par ADM remonte à 1995 (RABAT-KENITRA) à l’exception du tronçon Rabat-Casablanca qui est mis en service en 1991 avant la création de l’ADM, ceci montre que le réseau est relativement neuf. Le trafic autoroutier est en augmentation moyenne annuelle de 10%, afin d’accompagner cette augmentation ADM a déployé des efforts considérables pour l’expansion du réseau, il est à savoir que 38% du réseau est mis en service après 2010. Le tableau ci-dessous représente la liste des tronçons autoroutiers, leurs longueurs, et leurs années de mise en service. Tronçons Rabat – Tanger 223 Km

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Longueur

Rabat-Kénitra Kénitra-Larache Larache-Sidi El Yamani

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40 km 110 km 28 km

Année de mise en service 1995 1996 1999

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Sidi El Yamani-Asilah Asilah-Tanger Fès-Khémisset Khémisset-Rabat Casablanca-Rabat

15 km 30 km 116 km 66 km 90 km

Année de mise en service 2002 2005 1998 1999 1987

Autoroute A1-RN2 RN2- Port Tanger Med

23 km 31 km

2007 2008

Tronçons

Fès – Rabat 182 Km Casablanca-Rabat 90 Km Tanger – Port Tanger Med 54 Km Casablanca – Safi 254 Km

Casablanca – Agadir 453 Km

Fès – Oujda 328 Km

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Longueur

Contournement de Casablanca phase 21 km 1 Contournement de Casablanca Phase 6.5 km 2 Casablanca-El-Jadida 81 km Casablanca-Settat 57 km Contournement de Settat 17 km Settat-Marrakech 145 km Contournement de Marrakech 50 km Marrakech-Agadir 183 km Fès-Taza 116 km Taza-Taourirt 108 km Taourirt-Oujda 104 km

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2003 2004 2006 2001 2005 2007 2009 2010 2011 2011 2011

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Dans un premier temps, nous proposons de rappeler quelques notions nécessaires pour bien appréhender la composition des chaussées et leur fonctionnement et également ses différents types selon les conditions d’utilisation et les exigences économiques.

Generalites sur les chaussees I-

Structure de la chaussée 1. Fonctionnement de chaussée

Les chaussées se présentent comme des structures multicouches mises en œuvre sur un ensemble appelé plate-forme support de chaussée constitué du sol terrassé (dit sol support) surmonté généralement d'une couche de forme. 

   

L’emprise: partie du terrain qui appartient à la collectivité et affectée à la route ainsi qu’à ses dépendances. L’assiette: surface du terrain réellement occupée par la route. Plate-forme : surface de la route qui comprend la chaussée et les accotements. Chaussée: surface aménagée de la route sur laquelle circulent les véhicules. Accotements: zones latérales de la plateforme qui bordent extérieurement la chaussée. Figure ‎I-1 Corps de chaussée

1.1

Couche de surface

La couche de surface d’une chaussée est constituée de :  

la couche de roulement : la couche supérieure de la structure de chaussée sur laquelle s'exercent directement les actions du trafic et du climat. une couche de liaison, dans le cas échéant, entre les couches d'assise et la couche de roulement.

Dans certains cas on peut se contenter d’un enduit superficiel pour la couche de liaison ex : cas faible trafic.

-

Objectifs et rôles de la couche de surface :

La qualité de l’usage de l’infrastructure dépend pour une large part de la couche de surface :

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Sécurité et confort des usagers. En effet il permet d’assurer l’adhérence, la visibilité et un bon UNI. L'impact sur l'environnement à travers l’optimisation des bruits de roulement et l’utilisation des matériaux durable.

La couche de surface assure la pérennité de la structure.  

Le maintien de l'intégrité de la structure, par la protection des couches d'assise vis-à-vis des infiltrations des eaux pluviales et des sels de déverglaçâge. La drainabilité de la couche permet de protéger la structure toute entière.

Dans les chaussées à assise granulaire, la couche de surface joue un rôle structurel.

-

Dimensionnement de la couche de roulement :

Cette partie concerne seulement les couches de surface constituées de matériaux bitumineux. Le choix du liant hydrocarboné prend en considération les paramètres de vieillissement. Alors il ne fait pas l’objet de calcul du dimensionnement. La couche surface est vérifiée par rapport à sa résistance : -

à l'orniérage par fluage. à la fissuration (remontée des fissures des couches d'assise, et fissuration propre par fatigue dans certains cas).

Ces critères sont assurés en partie dans le guide de dimensionnement des chaussées neuves à travers les épaisseurs minimales d’utilisation.

1.2

La plateforme de chaussée

La plateforme est constituée : 



du sol support (déblai ou remblai, sol en place ou rapporté) désigné dans sa zone supérieure (sur 1 m d'épaisseur environ), par le terme partie supérieure des terrassements (PST), et dont la surface constitue l'arase de terrassement. d'une couche de forme éventuelle selon la portance du sol et l’agressivité du trafic à supporter.

Fonctions de la plateforme : A court terme : protéger le sol support des intempéries et supporter le trafic de chantier pour permettre la construction des couches de chaussée. Ceci en assurant : -

Traficabilité : indice portant immédiat, IPI, (norme P 94-078) au moins égal à 35. (IPI>35) Nivellement : une tolérance de ± 3 cm par rapport à la ligne rouge des terrassements. Déformabilité : le module EV2 déterminé à la plaque, ou le module équivalent à la Dynaplaque, soit supérieur à 50 MPa ou la déflexion relevée sous essieu de 130 kN soit inférieur à 2mm.

A long terme : constituer ensuite le support de la chaussée et influe à ce titre sur les sollicitations mécaniques des couches de chaussée et, par là, sur leur dimensionnement. La plateforme support est caractérisée par une classe de portance qui résulte : -

du comportement du sol support, sur l'épaisseur de la partie supérieure des terrassements (PST) de la nature des matériaux et de l'épaisseur de la couche de forme retenues.

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-

Partie supérieure de terrassement PST :

Le dimensionnement de la couche de forme et de la structure de chaussée part d'une caractérisation mécanique des sols constituant la PST. A partir de la nature et l’état des matériaux au moment de la mise en œuvre, et l’environnement hydrique on distingue sept types de PST qui sont détaillées dans le GTR. Pour chaque PST on associe une portance équivalente selon les caractéristiques de ces matériaux. Le tableau suivant présente les différentes portances possibles Tableau ‎I-1 - Classes de portance de l'arase

Module (MPa) Classe de plate-forme

1.3

20

50 AR1

120 AR2

200 AR3

AR4

La couche de forme :

La couche de forme est un élément de transition permettant d'adopter les caractéristiques des matériaux de remblai ou du terrain en place aux fonctions essentielles d'une plate-forme support de chaussée. La couche de forme répond donc à la fois à des objectifs:  

à court terme (vis-à-vis de la réalisation de la chaussée) : nivellement, portance, protection du sol support, traficabilité ; à long terme (vis-à-vis de l'ouvrage en service) : homogénéisation, maintien dans le temps d'une portance minimale, contribution au drainage...

Selon les cas de chantier (nature des sols, climat, environnement hydrogéologique, trafic de chantier...), la couche de forme peut être :  

inexistante ou réduite à une mince couche de réglage, lorsque les matériaux constituant le remblai ou le sol en place ont eux-mêmes les qualités requises, constituée d'une ou plusieurs couches de matériaux différents incluant éventuellement un géotextile.

Le guide technique "Réalisation des remblais et des couches de forme" préconise une épaisseur de couche de forme permettant d'assurer la circulation quasi tout temps des engins approvisionnant les matériaux de la couche de chaussée (en fonction du cas de PST et de la nature du matériau retenu pour la couche de forme)

   

Caractéristiques des matériaux de couche de forme

L’insensibilité à l'eau, La dimension des plus gros éléments, La résistance sous circulation des engins de chantier, L’insensibilité au gel.

Dans certains cas, les exigences telles que la traficabilité tout temps peuvent être tempérées, en appréciant les écarts admissibles en fonction des risques encourus en particulier sur les délais d'exécution

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-

Les classes de portance de la couche de forme

Connaissant la classe de portance de l'arase de terrassement, ARi, et le matériau de couche de forme, le classement de la plate-forme s'effectue ainsi :

Module (MPa) Classe de plate-forme

20

50 PF1

120 PF2

200 PF3

PF4

Tableau ‎I-2 Classes de portance de CDF

Remarque : Lorsque la couche de forme a l'épaisseur préconisée par le GTR, ce dernier précise dans des tableaux la classe de la plate-forme Lorsque la couche de forme a une épaisseur inférieure à l'épaisseur préconisée, la classe de la plateforme à retenir est celle de l'arase de terrassement. Pour les calculs de dimensionnement de la structure de chaussée, la plate-forme est assimilée à un demi-espace homogène auquel est affecté le module d'Young correspondant à la limite basse de la classe de portance Dans les cas où l'on identifie dans le modèle de calcul la couche de forme à l'instar d'une couche de chaussée, il faut disposer de données plus complètes et précises sur les caractéristiques mécaniques du sol support et du matériau de couche de forme. Dans le cas de la couche de forme en matériaux traités, les dimensions de la couche sont sujettes d’une vérification comme c’est le cas pour les autres couches du corps de chaussée en prenant en compte les deux scénarios : au cours du chantier et après réalisation de la chaussée

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1.4

Les types de structures de chaussée -

Chaussée souple :

Ces structures comportent une première couche bitumineuse et puis une deuxième relativement mince (inférieure à 15cm), parfois réduite à un enduit pour les chaussées à très faible trafic, reposant sur une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités. L’épaisseur globale de la chaussée est généralement comprise entre 30 et 60cm.

Figure ‎I-2 - Chaussée souple

Comportement de la structure :  



Les matériaux granulaires non liés, qui constituent l'assise de ces chaussées, ont une faible rigidité La couverture bitumineuse est relativement mince subit à sa base des efforts répétés de traction flexion, les efforts verticaux dus au trafic et sont transmis au support avec une faible diffusion latérale Les contraintes verticales élevées engendrent par leur répétition des déformations plastiques du sol ou du grave qui se répercutent en déformations permanentes en surface de la chaussée.

La faible rigidité de la structure rend ces chaussées particulièrement sensibles aux variations d'état hydrique des sols supports.

-

Chaussée bitumineuse épaisse :

Ces structures se composent d'une couche de roulement bitumineuse sur un corps de chaussée en matériaux traités aux liants hydrocarbonés, fait d'une ou deux couches (base et fondation). L'épaisseur des couches d'assise est souvent comprise entre 15 et 40cm.

Figure ‎I-3 - Chaussée bitumineuse épaisse

Comportement de la structure :  

La rigidité et la résistance en traction des couches d'assise en matériaux bitumineux permettent de diffuser en les atténuants fortement les contraintes verticales transmises au support. Les efforts induits par les charges roulantes sont repris en traction flexion dans les couches liées.

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR 



Ces chaussées comportent en général plusieurs couches. Lorsque celles-ci sont collées, les allongements maximaux se produisent à la base de la couche la plus profonde. Mais, si les couches sont décollées, chacune d'elles se trouvera sollicitée en traction et pourra se rompre par fatigue. Les efforts sur le support sont généralement suffisamment faibles pour ne pas entraîner en surface des déformations permanentes avant l'endommagement par fatigue des couches bitumineuses liées.

-

Chaussée à assise traitée aux liants hydrauliques :

Ces structures sont qualifiées couramment de "semi-rigide". Elles comportent une couche de surface bitumineuse sur une assise en matériaux traités aux liants hydrauliques disposés en une ou deux couches (base et fondation) dont l'épaisseur totale est de l'ordre de 20 à 50 cm.

Figure ‎I-4 - Chaussée à assise traitée aux liants hydrauliques

Comportement de la structure :    

les contraintes verticales transmises au support de chaussée sont faibles à cause de la grande rigidité des matériaux traités. Les contraintes flexion-traction sont les plus importantes et elles sont les plus défavorables concernant le dimensionnement. L’interface entre la couche de base et la couche bitumineuse subit des contraintes de cisaillement horizontal. Les couches traitées aux liants hydrauliques subissent des fissurations transversales à cause du retrait empêché. Ce qui nécessite des ouvrages spécifiques pour éviter la remonté de ces fissures et éviter la pénétration des eaux superficielles.

-

Chaussée à structure mixte :

Ces structures comportent une couche de roulement et une couche de base en matériaux bitumineux (épaisseur de la base : 10 à 20 cm) sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques (20 à 40 cm). Les structures qualifiées de mixtes sont telles que le rapport de l'épaisseur de matériaux bitumineux à l'épaisseur totale de chaussée soit de l'ordre de 1/2.

Figure ‎I-5 - Chaussée à structure mixte

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Comportement de la structure :   

 

La couche traitée au liant hydraulique permet : De diffuser et d’atténuer des efforts transmis au sol support. Les couches bitumineuses supérieures permettent : D’assurer un bon uni De ralentir la remontée des fissurations transversales De réduire les contraintes de flexion à la base de la couche de fondation. A court terme les couches bitumineuses restent collées à celle traitée au liant hydraulique ce qui engendre des contraintes de traction dans la couche de bitume et des sollicitations de fatigue à la flexion à la base de celle liée au liant hydraulique A long terme la dilatation différentielle entre les deux couches augmente des contraintes de traction dans la couche de grave bitume qui peut se détruire par fatigue dans cette situation. Les écarts de température journaliers participent avec l'effet du trafic à la propagation de la fissuration à travers la couche bitumineuse

-

Les chaussées à structure inverse :

Ces structures sont formées de couches bitumineuses, d'une quinzaine de centimètres d'épaisseur totale, sur une couche en grave non traitée (d'environ 12 cm) reposant elle-même sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques. L'épaisseur totale atteint 60 à 80 cm.

Figure ‎I-6 - Chaussée à structure inverse

Comportement de la structure :  



La couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques a pour objet d'atténuer les contraintes elle assure une grande partie de la rigidité en flexion de la structure La couche granulaire, relativement déformable dans le sens horizontal, a pour fonction d'éviter la remontée des fissures consécutives aux phénomènes de retrait et aux mouvements d'origine thermique de la couche en matériaux traités aux liants hydrauliques. L'épaisseur de la couche granulaire est en général voisine de 12 cm pour obtenir une compacité élevée. La couverture bitumineuse assure les qualités d'uni et d'étanchéité et travaille également en traction à la base.

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-

Les chaussées en béton de ciment :

Ces structures comportent une couche de béton de ciment de 15 à 40 cm d'épaisseur éventuellement recouverte d'une couche de roulement mince en matériaux bitumineux. La couche de béton repose soit sur une couche de fondation, soit directement sur le support de chaussée avec, dans ce cas, interposition fréquente d'une couche bitumineuse. La dalle de béton peut être continue avec un renforcement longitudinal (béton armé continu), ou discontinue avec ou sans éléments de liaison aux joints.

Figure ‎I-7 - Chaussée en béton de ciment

Comportement de la structure :    

Du fait du module d'élasticité élevé du béton de ciment, les efforts induits par le trafic sont essentiellement repris en flexion par la couche de béton. Les contraintes de compression transmises au sol sont faibles. La fissuration due au retrait est généralement contrôlée, soit par la réalisation de joints transversaux, soit par la mise en place d'armatures continues longitudinales. La finesse des fissures (surtout en béton armé continu) permet d'assurer une quasi continuité de la structure. Pour les structures en béton goujonné, le transfert de charge est assuré par des pièces d'acier situées au droit des joints transversaux.

-

Les types de familles adoptées au Maroc

Chaque famille présente des avantages et des inconvénients selon le cadre d’utilisation. Au Maroc et à cause des contraintes technologiques et des problèmes dans la mise en œuvres certaines de ces familles sont utilisées plus que d’autres : 





La chaussée souple est la plus utilisée au Maroc selon toutes ces variantes à cause de la facilité de la mise en œuvre, le cout relativement faible, l’abondance des matériaux et l’adaptation au trafic La chaussée bitumineuse épaisse est aussi utilisée au Maroc à cause de son adaptabilité au trafic moyen et fort et sa grande résistance au problème engendrée par le sol support dans des régions du royaume Les chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques et les autres types de structures sont rarement utilisée sauf pour des cas présentant des particularités au niveau du trafic ou du sol support.

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Dans cette partie nous allons exposer la démarche et les différents critères de dimensionnement de la chaussée suivant la méthode rationnelle LCPC également le prédimensionnement initial à tenir en compte selon les situations.

Dimensionnement de chaussee suivant la methode rationnelle – ALIZE-LCPC I- Données requises pour le dimensionnement des structures de chaussées neuves L'étude de dimensionnement de la chaussée nécessite, outre les informations fournies par l'étude géotechnique sur la plate-forme support, le recueil préalable de données sur : Le trafic S'agissant d'une infrastructure nouvelle, il y a lieu d'estimer les reports de trafic des infrastructures en place sur celle projetée, leur évolution au cours du temps, ainsi que la composition de ce trafic. La connaissance du trafic (poids lourds) intervient :  

Comme critère de choix des qualités de certains constituants entrant dans la fabrication des matériaux de chaussée (par exemple dureté des granulats) Comme paramètre d'entrée pour l'analyse mécanique du comportement en fatigue de la structure de chaussée.

Pour le calcul de dimensionnement, c'est le trafic cumulé sur la durée initiale de calcul qui est à prendre en considération; ceci est fait à travers la notion de trafic équivalent. La classe de trafic Tj est déterminée à partir du trafic poids lourds par sens, compté en moyenne journalière annuelle (MJA), pour la voie la plus chargée, à l'année de mise en service. Tableau ‎I-3 - Les classes du trafic

Classe TMJA

T5 0-25

T4 25-50

T3 50-150

T2 150-300

T1 300-750

T0 750-2000

TS 2000-5000

Pour le calcul de dimensionnement, le trafic est caractérisé par le nombre NE, nombre équivalent d'essieux de référence correspondant au trafic poids lourds cumulé sur la durée initiale de calcul retenue. Ce nombre NE est fonction : 

Des valeurs escomptées du trafic à la mise en service et du taux de croissance T pendant la durée initiale de calcul.

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR  

De la composition du trafic (distribution des natures d'essieux et des charges à l'essieu). De la nature de la structure de chaussée.

Il est calculé par la relation NE = N x CAM Avec N

: nombre cumulé de poids lourds pour la période de calcul de p années.

CAM

: agressivité moyenne du poids lourds par rapport à l'essieu de référence.

- Pour les chaussées à faible trafic Tableau ‎I-4 - L'agressivité moyenne du trafic (faibles trafics)

Classe CAM

T5 0.4

-

T4 0.5

T30.7

T3+ 0.8

Convention du trafic ADM :

Parmi les caractéristiques des données de trafic exploitées par l’ADM c’est qu’elles ne tiennent pas compte du tonnage des véhicules. En effet dans les postes de péages, on distingue trois types de véhicule : -

Catégorie 1 : Véhicules légers Catégorie 2 (PL1): Petits poids lourds et autocars. Catégorie 3 (PL2) : poids lourds.

Une corrélation classique a été adoptée par l’ADM pour tenir compte de l’agressivité de chaque catégorie. Le trafic moyen se calcule par la formule suivante : PL= PL2+0.3*PL1

-

Extension de données de trafic :

La connaissance des statistiques du trafic sur plusieurs années passées permet de calculer un taux de croissance annuel. L’intérêt d’un tel taux est de permettre des projections du trafic à court et à moyen terme. Pour reconstituer les données manquantes du trafic l’ADM utilise la valeur du taux de croissance des trois dernières années de comptages.

-

Détermination de la classe du trafic :

Dans notre cas la classification se fait en se basant sur le trafic cumulé, en utilisant le taux de croissance moyen sur les années sujet d’étude, non pas le TMJA comme indiqué dans le guide du LCPC 1994.

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Les paramètres de base du calcul L’étude de dimensionnement d'une structure de chaussée doit être envisagée en termes probabilistes. La première étape de la démarche est de faire le choix d'une valeur de probabilité de rupture de la chaussée à l'issue de p années, compte tenu du trafic escompté ( Dans le contexte autoroutier la durée conventionnelle du dimensionnement est de 10 années. Pour le risque : le guide du dimensionnement des chaussées préconise un risque selon la classe du trafic et le type de la structure, ce sont ces valeurs qui sont utilisées lors de l’absence d’une consigne du maitre d’œuvre). Le choix de cette durée initiale de calcul et du risque de calcul qui est associé correspond à un objectif économique.

L'environnement climatique et hydrologique Les informations pertinentes sont de diverses natures :  



Une connaissance de la pluviométrie vis-à-vis des dispositions d'assainissement et de drainage, Les cycles de température pour déterminer des températures caractéristiques pour l'étude du comportement en fatigue et la résistance à l'orniérage des matériaux bitumineux, ou pour déterminer les sollicitations subies par les dalles des chaussées en béton de ciment, Des données historiques sur l'intensité des périodes de gel, afin de choisir la situation de référence pour laquelle la protection au dégel de la chaussée est assurée. Les paramètres descriptifs de la plate-forme support

-

Sol support

Pour le calcul des sollicitations dans le corps de chaussée sous l'essieu de référence, le sol support est généralement assimilé à un milieu élastique décrit par :  

Un module d'Young et un coefficient de Poisson L’épaisseur de terrain meuble, lorsque la position du substratum rocheux a été reconnue à faible profondeur

Le dimensionnement de la structure de chaussée, vis-à-vis du risque d'orniérage du support, est fait en limitant la déformation verticale du sol support.

-

La couche de forme

Pour ce qui concerne le choix de la couche de forme et la vérification du dimensionnement du corps de chaussée, deux approches sont employées en pratique. Dans la première approche, traditionnelle, l'épaisseur de la couche de forme est sélectionnée en fonction de la portance du sol support et de l'objectif de portance recherché pour la plate-forme

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR support. Pour les calculs de vérification de la structure de chaussée, l'ensemble sol support + couche de forme est alors assimilé à un massif homogène décrit par un couple (module d'Young et coefficient de Poisson). Vis-à-vis de la plate-forme, il est vérifié que le critère sur la déformation verticale est satisfait sous l'assise de chaussée. Dans la seconde approche, la couche de forme est individualisée comme une couche de chaussée dans le calcul de la structure. Cette approche se prête aux cas où l'on cherche à optimiser les épaisseurs de l'ensemble chaussée + couche de forme en fonction des caractéristiques mécaniques qui pourront être réellement obtenues sur chantier avec le matériau de couche de forme. Les matériaux élaborés des couches de chaussées

-

Les graves non traitées

La méthode de calcul nécessite, pour représenter le comportement réversible sous une charge, la donnée d'une valeur de module d'Young E et du coefficient de Poisson.

Vis-à-vis de l'appréciation de l'orniérage par cumul de déformations permanentes, la méthode usuelle consiste à limiter la déformation verticale au sommet de la couche non liée. Dans ce cas, aucune description complémentaire du comportement mécanique n'est nécessaire.

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR

Les matériaux traités aux liants hydrocarbonés Les caractéristiques mécaniques des matériaux bitumineux dépendant de la température et de la fréquence de sollicitation, le calcul doit être fait pour des valeurs représentatives des conditions du projet. Pour ce qui est de la fréquence de sollicitation, on retient les caractéristiques à 10 Hz. La méthode de calcul nécessite : 

Pour représenter le comportement réversible sous une charge, la donnée du module d'Young E et du coefficient de Poisson pris égal à 0,35. Remarque : les Modules d’Young sont données et normalisées selon les types des matériaux dans la bibliothèque ALIZE.  Pour représenter l'endommagement par fatigue : la donnée de la déformation ε6, la pente b de la loi de fatigue et l'écart-type SN de la distribution de logN à la rupture pour

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR

Dans le cas du manque des données de ε6 en fonction de la température, on peut utiliser le modèle approché suivant : Sur une plage assez large de températures positives, la dépendance du module E et de la déformation ε6 peut être approchée par une relation du type : ε6(θ)E(θ)n = constante À défaut de résultats d’essais de fatigue de températures pour un matériau donné, on pourra retenir pour n la valeur moyenne de 0,5.

-

Les graves traitées aux liants hydrauliques et bétons compactés

Compte tenu de l'évolution dans le temps, avec le phénomène de prise, des caractéristiques mécaniques des matériaux traités aux liants hydrauliques, celles-ci doivent être appréciées : -

à long terme, pour juger du comportement pendant la durée de service projetée; à court terme, pour vérifier que la résistance acquise est suffisante vis-à-vis des premières sollicitations (trafic de chantier).

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR

La méthode de calcul nécessite :  

pour représenter le comportement réversible sous une charge, la donnée du module d'Young E et du coefficient de Poisson pris égal à 0,25 pour ces matériaux, pour représenter l'endommagement par fatigue : les paramètres σ6 et b de l'expression de la loi de fatigue et l'écart-type SN de la distribution de logN à la rupture pour 106 cycles. Le calcul fait intervenir la dispersion, caractérisée par l'écart-type Sh, sur l'épaisseur des couches à la mise en œuvre.

-

Les bétons de ciment

Pour les bétons à prise normale, les données retenues pour les calculs de vérification sont déterminées à 28 jours. Pour les bétons dont le liant est à prise lente, l'échéance peut être reportée à 56 jours. La méthode de calcul nécessite :  

pour représenter le comportement réversible sous une charge, la donnée du module d'Young E et du coefficient de Poisson égal à 0,25 ; pour représenter l'endommagement par fatigue : les paramètres σ6 et b de l'expression de la loi de fatigue choisie de la forme et type SN de la distribution de logN à la rupture pour 10* cycles.

II- La démarche de dimensionnement La démarche générale est composée de cinq étapes :

-

Première étape - Prédimensionnement

Une fois réunies les données nécessaires au calcul, on procède : 

à un premier choix de la couche de roulement - Couche de surface

-Couche de liaison :



à un prédimensionnement de la structure par référence à des situations comparables.

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR - Epaisseurs minimales couches en matériaux non-traitées :

- Condition sur les épaisseurs minimales d’utilisation :

-

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Deuxième étape - Calcul de la structure

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR On calcule les contraintes et déformations pour le modèle mathématique de la structure de chaussée prédimensionnée à l'étape 1, sous l'essieu de référence de 130 kN à l’aide d’un logiciel de calcul rationnel selon le modèle de Burmister à savoir le logiciel ALIZE-LCPC. Modèle de calcul ALIZE-LCPC : Le moteur de calcul permet la détermination des sollicitations crées par le trafic dans les différentes couches de matériaux constituant le corps de la chaussée. Il met en œuvre le modèle de Burmister [Burmister, 1943] Ce modèle s’appuis sur la modélisation mécanique de la structure par un massif semi-infini, figure cidessous, constitué d’une superposition de couches de matériau d’épaisseur constante, à comportement élastique linéaire isotrope. Les paramètres descriptifs du comportement mécanique de chaque matériau sont donc au nombre de deux : Le module de déformation E le coefficient de Poisson. Chaque interface entre couches adjacentes peut être prise collée, glissante ou semi-collée. Le chargement appliqué par les charges roulantes à la surface de la chaussée est représenté par un ensemble de disques circulaires, chargé chacun par une pression verticale ou d’ensemble de véhicules les plus diverses. Dans les opérations de dimensionnement courant, un chargement unique, désigné chargement de référence, est en général appliqué à la surface du modèle. Ce chargement de référence est propre au cadre dans lequel la méthode de dimensionnement rationnel est appliquée.

Figure : Moteur de calcul ALIZE – Exemple d’un cas de chargement Le modèle de calcul donne accès, potentiellement, aux tenseurs complets de contraintes et déformations, ainsi qu’aux trois composantes de déplacement, en tout point de la structure. En utilisation courante, les résultats du modèle strictement nécessaires au dimensionnement se réduisent à la sollicitation maximale Smaxj supportée par chaque couche de matériau d’indice j. Suivant la nature du matériau concerné, Smaxj représente les grandeurs suivantes :

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Nature du matériau j Matériau Hydrocarboné Matériau traité au liant hydraulique et béton Matériau non-traité et sol

-

Définition de Smaxj Valeur de la déformation d’extension horizontale maximale tmax j Valeur de la contrainte de traction horizontale maximale σtmaxj Valeur de la déformation de compression verticale maximale z max j

Troisième étape - Vérification en fatigue de la structure et de la déformation du support

La vérification est faite en comparant les contraintes et déformations calculées à l'étape 2 à des valeurs admissibles. Ces valeurs limites sont déterminées en fonction :     

du trafic cumulé sur la période de calcul considérée, du risque de ruine admis sur cette période, des caractéristiques de résistance en fatigue des matériaux, des effets thermiques, des données d'observation du comportement de chaussées de même type.

-

Quatrième étape Ajustement des épaisseurs calculées

Les épaisseurs de couches déterminées à l'issue de l'étape 3 sont ensuite ajustées pour :   

tenir compte des contraintes technologiques d'épaisseurs minimale et maximale pour atteindre les objectifs de compacité et d'uni. réduire les risques de défauts de liaison aux interfaces en limitant le nombre d'interfaces, assurer une protection suffisante des assises traitées

-

Cinquième étape - Définition de la coupe transversale de la chaussée

L'ensemble des vérifications précédentes étant positives, pour la structure dite nominale correspondant au bord droit de la voie la plus chargée, il reste à préciser le profil en travers de la chaussée.

II- Les critères de dimensionnement Sol support Pour les différentes structures de chaussée, il sera vérifié que l'orniérage du sol support reste inférieur à la valeur tenue pour admissible. A défaut d'autres données, on procédera à cette vérification en retenant un critère sur la déformation verticale εz  

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Chaussées à moyen et fort trafic Chaussées à faible trafic (T < T3)

: :

𝛆𝒛,𝒂𝒅 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟐 𝑵𝒆−𝟎.𝟐𝟐𝟐 𝛆𝒛,𝒂𝒅 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟔 𝑵𝒆−𝟎.𝟐𝟐𝟐

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Couches d'assise granulaire Dans le cas des chaussées à faible trafic (trafic cumulé inférieur à 250 000 essieux standards), composées d'une couche de roulement de faible épaisseur sur une assise granulaire non traitée, il n'est pas introduit de critère de calcul sur le matériau d'assise. C'est par le choix des caractéristiques du matériau que l'on s'assure empiriquement d'une tenue acceptable de la GNT vis à vis de l'orniérage. Dans les autres cas : chaussée bitumineuse sur fondation en grave non traitée, structure inverse..,, la vérification vis à vis de l'orniérage est faite aussi au sommet de la couche granulaire non traitée selon des critères de même type que ceux retenus pour le sol support. Détermination de l'allongement εt,adm admissible à la base des couches bitumineuses La valeur de εt,adm est donnée par la relation

𝛆𝒕,𝒂𝒅𝒎

𝑬(𝟏𝟎°𝑪) 𝑵𝑬 𝒃 √ (𝟏𝟎°𝐂, =𝛆 𝟐𝟓𝐇𝐳) ∗ ∗ ( 𝟔 ) ∗ 𝒌𝒓 ∗ 𝒌𝒄 ∗ 𝒌𝒔 𝑬(𝜽𝒆𝒒) 𝟏𝟎

Avec -

-

-

𝛆 (𝟏𝟎°𝐂, 𝟐𝟓𝐇𝐳) La déformation pour laquelle la rupture conventionnelle en flexion sur éprouvette est obtenue au bout de NE cycles avec une probabilité de 50 %, pour la température équivalente, et à la fréquence caractéristique des sollicitations subies par la couche considérée. 𝒌𝒓 est un coefficient qui ajuste la valeur de la déformation admissible au risque de calcul retenu en fonction des facteurs de dispersion sur l'épaisseur (écart-type Sh) et sur les résultats des essais de fatigue (écart-type SN) 𝒌𝒄 est un coefficient de calage destiné à ajuster les résultats du modèle de calcul au comportement observé de chaussées de même type. 𝒌𝒔 est un coefficient minorateur tenant compte de l'effet d'hétérogénéités locales de portance d'une couche de faible rigidité supportant les couches liées Détermination de la contrainte de traction σt,adm admissible à la base des couches traitées aux liants hydrauliques 𝛔𝒕,𝒂𝒅𝒎 = 𝛔𝒕,𝒂𝒅𝒎 (𝑵𝑬) ∗ 𝒌𝒓 ∗ 𝒌𝒅 ∗ 𝒌𝒄 ∗ 𝒌𝒔

Avec : -

-

𝛔𝒕,𝒂𝒅𝒎 (𝑵𝑬) contrainte pour laquelle la rupture en flexion sur éprouvette est obtenue pour NE chargements 𝒌𝒓 est un coefficient qui ajuste la valeur de la déformation admissible au risque de calcul retenu en fonction des facteurs de dispersion sur l'épaisseur (écart-type Sh) et sur les résultats des essais de fatigue (écart-type SN) 𝒌𝒅 est un coefficient introduit pour prendre en compte l'effet des discontinuités pour la couche de base

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR -

𝒌𝒄 est un coefficient de calage destiné à ajuster les résultats du modèle de calcul au comportement observé de chaussées de même type. 𝒌𝒔 est un coefficient minorateur tenant compte de l'effet d'hétérogénéités locales de portance d'une couche de faible rigidité supportant les couches liées

Les constantes k : - kr est un coefficient qui ajuste la valeur de la déformation admissible au risque de calcul retenu en fonction des facteurs de dispersion sur l’épaisseur (écart-type Sh) et sur les résultats des essais de fatigue (écart-type SN)

kr=10-ubδ u : Variable centrée réduite associée au risque r b : pente de la loi de fatigue du matériau (loi bi-logarithmique) δ : écart-type de la distribution de logN à la rupture δ=[SN²+(c²/b²)Sh²]0.5 c : coefficient reliant la variation de la déformation à la variation aléatoire d’épaisseur de la chaussée, Δh,( log

Δh). Pour les structures courantes, c’est de

l’ordre de 0.02 cm-1. Pour un risque de calcul de 50%, u=0 et kr=1

-kc est un coefficient de calage destiné à ajuster les résultats du modèle de calcul au comportement observé de la chaussée de même type. Pour les chaussées bitumineuses, les valeurs retenues du coefficient de calage selon la nature du matériau bitumineux sont précisées dans le tableau cidessous : Matériau Kc Grave-Bitume (GB) 1.3 Bétons bitumineux 1.1 EME 1 -ks est un coefficient minorateur tenant compte l’effet d’hétérogénéités locales de portance d’une couche de faible rigidité supportant les couches liées Module Ks

E < 50 MPa 1/1.2

50 MPa ≤ E ≤ 120 MPa 1/1.1

120 MPa ≤ E 1

Avec E le module du matériau de la couche sous-jacente et non celui caractérisant la raideur de la plate-forme support.

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Toute chaussée est dimensionnée pour une durée de vie limitée, malgré la rigueur du dimensionnement et la qualité d’exécution la dégradation de la chaussée, causée par plusieurs facteurs, est un fait inévitable. Dans cette partie nous allons traiter les aspects de dégradation de la chaussée ainsi que les différentes causes et méthodes d’auscultation.

Degradations de la chaussee I-

Types de dégradation :

Il s’agit des dégradations suivantes :    

Déformations Fissures Arrachement Mouvement des matériaux.

Couches inférieures Couche de roulement

Déformation Les déformations propres aux chaussées souples se traduisent dans la quasi-totalité des cas par l’affaissement, l’orniérage et le bourrelet.

-

Orniérage :

L’orniérage apparaît dans les traces de roues, à une distance 50 à 80 cm du bord de chaussée. Il est dû généralement au tassement des matériaux sous un trafic lourd et canalisé, favorisé par la chute de portance du sol support. Il peut également se présenter sous forme de fluage ou d’insuffisance de stabilité de la couche de roulement seule.

-

Affaissement

Ce sont des déformations de la chaussée affectant gravement la sécurité. Elles concernent la totalité du bord de la chaussée et apparaissent fréquemment dans les virages et dans les zones en remblai. L’affaissement est une conséquence de défauts de portance ou de stabilité du sol support. On distingue deux types d’affaissement : 

Affaissement hors rive (ou flache):

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Enfoncement ponctuel, prononcé, localisé à gauche ou dans la bande de roulement de rive. L’affaissement hors rive prend le nom de «flache» lorsqu’il a une forme circulaire.



Affaissement de rive :

Enfoncement prononcé localisé à la partie de la chaussée comprise entre le bord et la bande de roulement de rive

-

Bourrelets :

Ce sont des renflements d’enrobé caractérisés par des bosses sur la surface de la chaussée. Les bourrelets sont toujours accompagnés d’un orniérage ou d’une autre déformation de la chaussée. Les bourrelets proviennent du fluage des enrobés dans les zones à efforts horizontaux importants (zone de freinage, virage…). Sous l’effet de la circulation, la hauteur du bourrelet peut varier, entraînant une rupture du revêtement sous forme de fissuration.

Fissurations Ces fissurations interviennent sur la couche de roulement et peuvent intéresser tout ou une partie du corps de chaussée. On distingue trois types de fissurations :   

fissures faïençage épaufrure

-

Fissures

Ce sont les cassures du revêtement suivant une ligne avec ou sans rupture du corps de chaussée. Les fissures peuvent être rectiligne ou de forme plus ou moins parabolique. Parmi les fissures rectilignes, on distingue :



Les fissures transversales perpendiculaires à l’axe de la route, dues à une mauvaise exécution du joint de reprise de bande au finisseur (joint transversal d’arrêt de chantier) ;

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

Les fissures longitudinales provenant des rigidités différentes des matériaux constitutifs des couches de la chaussée. Elles sont dues aux variations de la teneur en eau dans une fraction argileuse du sol support lors des changements de saison ;



Les fissures des joints longitudinaux provoquées par un défaut de mise en œuvre de ces joints d’enrober contiguës. Sous l’effet du trafic, les fissures se ramifient avec des départs des matériaux au niveau des lèvres des couches de roulement.

Les fissures de forme parabolique peuvent provenir d’un mauvais accrochage de la couche de surface sur le support.

-

Faïençage

Dans le cas des chaussées souples, les faïençages traduisent un phénomène de fatigue intense de la chaussée et notamment la couche de roulement. Le faïençage est formé de fissures plus ou moins rapprochées formant un maillage. Son degré de gravité est apprécié par la dimension des mailles et l’existence d’arrachement au niveau des lèvres de fissures.

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-

Epaufrure

Ces sont des effritements du bord du revêtement d’une chaussée à accotement dérasé. L’action des roues sur les bords en saillie de la chaussée se manifeste par la cassure du revêtement ou l’épaufrure de la chaussée.

Arrachement Ce type de dégradation se traduit par l’enlèvement de matériaux de la couche de surface.

-

Désenrobage :

Ce sont des arrachements sur la totalité ou sur une partie de la surface de la couche de roulement. Il s’agit des enlèvements des liants autour des granulats de la couche de roulement en enduit superficiel.

-

Nid de poule :

Ce sont des cavités de forme arrondie plus ou moins profondes et à bords francs, créées à la surface de la chaussée par enlèvement des matériaux. Les nids de poule sont dus à un défaut localisé de la couche de surface, et à l’évolution au stade final des fissurations et déformations. Lors de leur apparition, leur taille est faible. A défaut d’entretien, ils s’agrandissent et se multiplient avec un pas égal à un tour de roues de camion.

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-

Pelade

La pelade est le décollement par plaques plus ou moins grandes de la couche de roulement. Ce phénomène peut provenir du mauvais accrochage de la couche d’enrobé sur la couche de base, ou d’une épaisseur insuffisante du tapis d’enrobé.

Remontée Les remontées proviennent généralement des couches inférieures et affectent la couche de surface. On distingue les dégradations suivantes :  

remontées d’eau ou boue ; ressuage

-

remontées d’eau ou de boue

Les remontées se caractérisent par l’apparition à la surface du revêtement de venues d’eau ou de fines ou de boues sous l’effet du trafic. Les remontées proviennent généralement de la perte de cohésion d’au moins de la partie supérieure du corps de chaussée, fondé sur un sol argileux et gorgé d’eau. Les remontées d’eau favorisent le désenrobage de l’enrobé et la destruction progressive de la chaussée. Les remontés des fines accentuent les désordres de surface et sont les causes d’arrachement et de formation de nids-de-poule.

-

Ressuage

Le ressuage est une remontée de liant à la surface d’une couche de roulement en enduit superficiel ou de liant à la surface des enrobés. Un ressuage peut provenir, pour les enduits comme pour les enrobés, d’une mauvaise formulation du liant, d’une mauvaise mise en œuvre, de l’emploi d’un bitume trop mou.

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II- Principes de l’auscultation des chaussées L’auscultation doit permettre de déterminer des propriétés des couches de chaussées à partir de mesures. Elle a pour objectif d’apporter des éléments d’information nécessaires aux décisions à prendre en matière d’entretien. L’auscultation se décompose en 3 phases :   

Phase1 : on recueille des informations globales ou à caractère continu sur l’itinéraire Phase 2 : on découpe l’itinéraire étudie en zones homogènes Phase 3 : on cherche à préciser le comportement des zones homogène par des analyses plus fines.

Informations globales Le diagnostic de chaussée a pour objectif d’évoquer les différents symptômes, les origines des dégradations existantes, et d’en tirer par la suite les solutions adéquates pour y remédier.

Historique La reconstitution de l’historique de la chaussée joue un rôle important dans le cadre d’un renforcement autoroutier. Ce point est basé sur la recherche des anciens dossiers concernant l’itinéraire à étudier telle que la matricule ou les plans de recollement. On essaie de tirer de plus amples renseignements essentiels relatifs à la route de ces anciens dossiers par exemple:      

la date exacte de construction de la chaussée ; la date de la dernière réhabilitation ; les solutions apportées à chaque type de dégradation lors de la dernière réhabilitation ; la durée de vie estimée pour la structure pendant la dernière réhabilitation ; la structure de la chaussée ; les plans des ouvrages d’assainissement ou de franchissement.

Ces renseignements permettent d’apprécier si la durée de vie estimée lors de la dernière réhabilitation ou lors du dernier entretien a été largement dépassée ou non. Ce qui revient à dire que la chaussée est en phase de fatigue ou non. Ces renseignements permettent également de savoir s’il existe des points noirs, et de connaître les solutions proposées à ces derniers afin de ne les plus reprendre pour la réhabilitation. La connaissance de l’historique de la route ne peut pas à elle seul faire l’objet d’un diagnostic. Ce n’est qu’un indice de dégradation parmi d’autres comme l’examen visuel que nous allons développer par la suite.

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Trafic La connaissance du trafic poids lourds est indispensable pour : 



Etablir le diagnostic : expliquer et comprendre l’évolution et la dégradation de la structure de chaussée, évaluer le dommage structurel théorique en fonction du nombre de charges de références ayant circulé sur la structure Proposer des solutions de conception : calculer le nombre de charges de références pour la durée de service retenue, déterminer le type et l’épaisseur de la couche de surface qui sont fortement fonction du trafic poids lourds journalier moyen (MJA) L’environnement de la chaussée

Les conditions d’environnement des structures de chaussées ont une incidence sur leur évolution et peuvent expliquer des disparités d’état. Examen visuel Cet examen visuel de reconnaissance a pour but d’évoquer l’état actuel de la route suivant l’itinéraire. C’est en principe l’estimation de la qualité de surface de la chaussée en fonction des dégradations. Pour ceci, il faut relever tous les signes de dégradations, leur importance et leur façon de se présenter sur la chaussée et dans son emprise, ainsi que son évolution dans le temps s’il n’y aura pas d’entretien ou de réhabilitation prévu. L’examen visuel permet d’apprécier quelque fois les causes de dégradations. Par exemple l’éboulement de talus entraîne le bouchage des fossés provoquant la stagnation des eaux superficielles, et enfin l’infiltration de ces dernières dans le corps de chaussée qui a pour conséquence la diminution de portance. L’examen visuel est un des paramètres significatifs qui servent au diagnostic et au choix de la solution. Le relevé des dégradations s’effectue manuellement ou en utilisant un système de grand rendement en notant :   

les types de dégradations ; la gravité de dégradations ; son étendue (par exemple : épaisseur des lèvres de fissure, diamètre de nid de poule, diamètre de maillage, etc.).

L’identification de la dégradation et l’estimation de la gravité sont reportées sur un schéma d’itinéraire, c’est-à-dire un document représentant le linéaire de la route dont l’échelle est appropriée au type d’étude.

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Paramètres mesurées Déflexion

-

Définition et but :

Par définition, la déflexion est une déformation verticale que subit un point de la surface de la chaussée ou du sol au passage d’une charge P. C’est une déformation élastique obtenue par la différence entre la déformation totale DT et la déformation rémanente DR. Ces deux déformations correspondent respectivement à l’application de la charge P et à l’enlèvement de celle-ci. DE = DT – DR DE : est donc la déflexion prise en considération que l’on note D. L’obtention de la valeur de D dépend du type d’appareil utilisé. Elle peut s’obtenir soit directement sans considérer la déformation totale DT et la déformation rémanente DR, soit à partir de la valeur de DT et DR.  

La valeur de la déflexion mesurée est exprimée en centième de millimètre (1/100mm). La mesure de la déflexion sert à savoir plus précisément la phase de comportement de la chaussée.

Après avoir découpé l’itinéraire étudié en tronçons homogènes et pour faciliter l’interprétation des résultats, il est nécessaire d’établir une déflexion représentative de l’état général d’une section:  

la valeur D90 : à laquelle 90 % des mesures ne dépassent pas cette valeur D90 = Dmoy + 1.3* σ la valeur D98 : à laquelle 98 % restent inférieures ou égales à cette valeur D98 = Dmoy + 2*σ

Avec σ : l’écart type des valeurs de déflexion le long de la section homogène Dmoy : la valeur moyenne de déflexion le long de la section homogène

-

Mesure de déflexion :

L’utilisation de la méthode de déflexion comme moyen d’auscultation des chaussées donne d’intéressants résultats. En effet dans la plupart des cas la valeur de la déflexion mesurée concorde bien avec l’état superficiel et le comportement de la chaussée. L’auscultation déflecto-métrique permet également de caractériser la portance de la structure en fonction du poids de l’essieu. Le paramètre de « déflexion » est peu sensible à la variation de module des matériaux du corps de chaussée, mais sensible aux variations d’épaisseur, et très sensible à la portance du support. Les conditions hydriques pendant les deux mois précédents les mesures doivent être prises en comptes lors de l’interprétation des mesures.

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-

Correction des valeurs de déflexion

Les mesures de déflexion sont en fonction de la température dans les matériaux bitumineux, elles peuvent être corrigées pour être ramenées à la température conventionnelle de 19°C à l’aide de la formule suivante : 𝑫𝑻

D19°C=𝟏+𝑲∗(𝑻−𝟏𝟗)/𝟏𝟗 Avec :   

D19°C : déflexion à 19 °C DT : déflexion mesurée à la température T K : coefficient fonction du type de structure.

UNI

-

Définition :

Les déformations longitudinales sont dues au tassement des matériaux sous le trafic, associé ou non à une chute de portance du corps de la chaussée. Ces déformations sont généralement traduites par l’UNI caractérisé par la flèche en millimètre sur la longueur d’onde en Kilomètre. La mesure de l’UNI est une mesure stable dans le temps, transférable et absolue du profil de la route sous la trace d’une roue. Elle est exprimée en mm/Km. On distingue deux types d’UNI, l’UNI longitudinal observé au niveau du profil en long et l’UNI transversal observé au niveau des profils en travers.

-

L’UNI longitudinal :

Un uni longitudinal de mauvaise qualité est souvent le résultat d’une mauvaise mise en œuvre lors de la construction ou de l’entretien. Les défauts d’uni génèrent l’inconfort de l’usager et peuvent même menacer sa sécurité.

-

L’UNI transversal :

Les défauts tels que l’affaissement de rive, l’orniérage par déformations permanentes des couches non liées (grand rayon), ou l’orniérage par fluage des couches de surface (petit rayon) sont repérables grâce à cette mesure.

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Il est à souligner, que pour les chaussées souples utilisées pour les infrastructures autoroutières au Maroc, Les problèmes d’UNI (longitudinal et transversal) consistent l’un des défis majeurs à cause des températures élevées.

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Après une étude d’auscultation de la chaussée et après avoir identifié ses anomalies et ses dégradations, il est temps de passer à une analyse plus poussée sur la pérennité de notre chaussée et discuter la possibilité d’avoir recourt à un renforcement.

Renforcement de la chaussee Les déformations non entretenues dans le temps qui en résultent des différents types de sollicitations, finissent au terme d’une évolution normale par présenter un caractère d’irréversibilité conduisant à des dégradations de plus en plus importantes et généralisées. Tant que le niveau général de dégradation ou d’affaiblissement d’une chaussée reste modérer, on doit penser à des opérations nécessaires pour permettre de maintenir le niveau de service acceptable. Ces sont des travaux d’entretien. Par contre, dès que les dégradations se généralisent et s’amplifient ou s’accélèrent, il convient, s’il est décidé, de réaliser un renforcement de la chaussée c’est-à-dire de faire appel à différents types d’interventions, beaucoup plus lourdes et onéreuses que des opérations d’entretien. Ces sont les travaux de renforcement dont l’objectif principal est de remédier à un ou plusieurs défauts de la structure et de prolonger sa durée de vie soit par apport des couches supplémentaires (rechargement) soit par remplacement des couches abîmées par des couches plus résistantes (reconstruction partielle) ; le renforcement est donc appelé à augmenter la portance de la structure de la chaussée

I-

Modélisation de la structure existante : Découpage en zone homogènes :

Une zone homogène fait référence à des données identiques concernant l’historique (structure, trafic, date de réalisation), les caractéristiques de chaussées et les dégradations structurelles. Dans un premier lieu on réalise un pré-découpage à partir :

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des dégradations. des déflexions. des rayons de courbures.

-

Pré-découpage à partir des déflexions :

On affecte la classe de déflexion (Di) aux sections élémentaires prises lors du découpage à partir des dégradations. Les classes de déflexion sont exprimées par leur code et éventuellement par des couleurs qui illustrent leur gravité.

Sections témoignes Avant d’implanter les sections témoins, il faut organiser des visites pour observer les relations entre les paramètres relevés et l’environnement. Il est indispensable avant toute intervention, de distinguer entre :  

Les dégradations attribuables au corps de chaussée causé par: Défauts de conception de dimensionnement. Défauts d’exécution. Défauts dans la qualité des matériaux. Fatigue sous trafic. Les dégradations attribuables à des facteurs externes (Drainage du corps de chaussée)

Les critères utilisés pour implanter les sections témoins sont : -

La section témoin doit caractériser le mieux possible les dégradations observées dans la section homogène pour permettre de comprendre les origines de ces dégradations. L’implantation de la section témoin ne doit en aucun cas présenter un danger pour le conducteur, aussi elle ne doit perturber la circulation.

Investigations supplémentaires -

Sondages :

Les sondages sont réalisés pour : 

Identifier la GNT et le sol support de chaussée prélevés en vue de les classer selon le GTR marocain.

-

Carottages :

Les carottages sont réalisés pour :    

Observer l’origine et la propagation des fissures (par le bas ou par le haut) Déterminer les caractéristiques générales des couches liées de la section témoin (nature et état des matériaux, épaisseurs, conditions aux interfaces…) Le diamètre des carottes est supérieur à 140mm Le nombre de carottes à exécuter dépend de l’état de dégradation de chaussée, le tableau cidessous représente le nombre de carotte à effectuer.

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Tableau ‎III-1 - Nombres de carottes en fonction des dégradations

Une fois les carottes réalisées, on attribue aux matériaux prélevés et aux interfaces des couches des qualificatifs comme montré dans les deux schémas ci-dessous : Tableau ‎III-2 - Classification des matériaux des sous-couches

Tableau ‎III-3 - Classification de la qualité des interfaces

A ce stade de l'étude, l'itinéraire a été découpé en une ou plusieurs zones homogènes, à partir des résultats des mesures à grand rendement. Pour chacune des zones homogènes ainsi définies, des sections témoins, choisies comme représentatives, ont fait l'objet d'investigations complémentaires.

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II- Calcul inverse Principe :  

estimer le module des matériaux traités en fonction du module de référence du matériau, de son état en place (sain, fissuré, désagrégé), et éventuellement des conditions de l'essai considéré déterminer par calcul inverse le module des matériaux non traités, selon des règles préétablies, en s'en référant notamment à la valeur de la déflexion caractéristique. Le module d'un matériau non traité est supposé constant dans le temps.

Pour chaque zone homogène et en fonction des données de la section témoin, une synthèse des informations collectées est établie ainsi qu'une modélisation de la structure, dans le but de valider par le calcul les mécanismes ayant conduit aux dégradations observées. Les épaisseurs prises en compte sont celles issues des carottages et sondages. Toutes les interfaces sont supposées collées sauf celles avérées décollées entre couches bitumineuses lors des carottages. Les couches de graves non traitées sont découpées en sous-couches d'au plus 0,1 m d'épaisseur, exemple : une couche de 0,25 m se décompose en partant du bas en sous couches de 0,10 m, 0,10 m et 0,05 m. Le sol, d'épaisseur fixée conventionnellement à 6 m, repose sur un massif semi-infini indéformable (E  10000 MPa,  = 0,25), de façon à rendre compte de l'effet de la non linéarité du sol. Les modules des matériaux bitumineux sont plus sensibles à la fréquence de la mesure qu'au taux de dégradations. Par suite, pour le calcul inverse du module du sol on adopte une valeur de module du matériau bitumineux égale à sa valeur de référence divisée par 2, en raison de la vitesse faible de mesure de la déformée, indépendamment du taux de fissuration à l’exception des matériaux fragmentés ou désagrégés dont les modules sont indiqués dans le tableau. Les modules des matériaux non liés sont estimés à partir des valeurs de déflexion caractéristiques, en considérant que le module des matériaux granulaires des couches d'assises est proportionnel à celui de la couche sous-jacente : ce rapport k est fixé à 2. De plus, le module des matériaux granulaires ne peut dépasser une valeur maximale fonction de la propreté et de l'humidité constatées du matériau en place. Tableau ‎III-4 - Modules maximaux de la GNT

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Le module du sol est déterminé par calcul inverse à partir de la valeur de la déflexion caractéristique de la section témoin.

Estimation de dommage et durée de vie résiduelle La durée de vie escomptée de la structure d’une chaussée est le nombre d’années qui s’écoulent entre l’année de mise en service et l’année où la structure atteint son état limite de fin de vie appelé état de rupture. Cet état critique, vu sous l’angle de la fatigue et/ou sous l’angle des déformations, se détermine après une analyse des données de déflexion de chaque couche homogène selon le principe prédéfini pour ce modèle adopté. Par définition, la durée de vie résiduelle d’une chaussée est égale à la durée de vie escomptée diminuée de la durée de service. La durée de vie résiduelle d’une chaussée exprimée en termes de capacité portante se définit dès lors également comme étant la différence entre le nombre de poids lourds que la route pouvait supporter avant toute circulation (après construction ou renforcement) et poids lourds que la route a déjà supporté Par calcul inverse à l’aide du logiciel ALIZE nous déterminons les trafics admissibles de chaque couche de chaussée à part, afin de les comparer aux données prévisionnelles du trafic pour chaque tronçon pour pouvoir prévenir l’année de fin de service de la structure. La détermination des sollicitations dans la chaussée à l'état neuf permet de calculer pour chaque couche la durée de vie théorique NE durée de vie, l'évaluation du trafic poids lourds effectif ayant déjà emprunté la chaussée (et par suite le trafic équivalent effectif ne subit) permet alors de calculer le dommage cumulé de chaque couche. Si ce dommage cumulé dépasse la valeur de 1 (ou de 100 %), la couche concernée peut être suspectée d'avoir atteindre sa durée de vie. Dans le cas où la chaussée actuelle résulte de travaux de rechargement successifs, le calcul d'endommagement sera conduit couche par couche pour chaque phase de fonctionnement, intégrant l'état probable de chaque couche pendant la phase (matériau neuf, ou déjà dégradé), et le dommage total cumulé sera calculé par couche en utilisant la loi de Miner et les conclusions seront tirées comme précédemment en fonction de la valeur du dommage total cumulé. Dans le cas de discordance entre les dommages calculés et l'état de la chaussée, il est nécessaire de mettre en doute le trafic poids lourds réel, la qualité des matériaux et des interfaces, et les conditions climatiques supportées par la chaussée.

-

Calcul de l'endommagement

Le calcul d'endommagement peut se faire à partir de l'historique de la chaussée, en termes de dates et de natures des travaux, et du trafic supporté par la chaussée. Cette approche calculatoire permet de confirmer un type de dégradation, ou d'en expliquer son apparition précoce.

-

Endommagement des couches non traitées

Dans le cas des chaussées souples, la cause majeure et généralement première de la dégradation est la déformation permanente du sol support (ou de la couche granulaire la plus déformable), soumis aux efforts générés par le passage des essieux de poids lourds.

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR Le sol support en place ne peut en fait supporter qu'un nombre limité de passages de poids lourds, nombre au-delà duquel sa déformation permanente devient trop importante et provoque la ruine de la chaussée. On considère par convention qu'un entretien de la chaussée efface cette déformation permanente des couches non liées et les ramènent à leur état initial (endommagement nul). En conséquence, les déformations permanentes ne sont cumulées qu'entre deux séquences de travaux. Pour chacune des phases de fonctionnement de la chaussée, le nombre d'essieux de référence admissible par le sol support est noté NE phase i. Il est obtenu en calculant la déformation verticale z phase i en surface du sol support, générée au passage de l'essieu de référence de 130 kN, puis en utilisant la relation

** A et α sont mêmes paramètres adoptée lors du dimensionnement (page 26)

Le nombre de poids lourds empruntant la chaussée pendant cette phase i est notée nphase i. Il est converti en un nombre équivalent de passages de l'essieu de référence, en le multipliant par le coefficient d'agressivité moyen du poids lourd (pour les couches non traitées). Le coefficient d'agressivité moyen du poids lourd CAM dépend du trafic considéré. L'endommagement de la structure pendant la phase i, noté dphase i, est alors calculé comme suit :

Cette démarche de calcul de l'endommagement du sol support vaut également pour toute autre couche de matériau non traité ; bien que cela soit habituellement le cas, la couche de sol n'est pas nécessairement la couche la plus endommagée.

-

Endommagement des matériaux enrobés

Il est également utile d'évaluer l'endommagement des couches bitumineuses. Celles-ci ne sont généralement pas à l'origine de la ruine de la chaussée, mais cela peut arriver lorsque leur épaisseur devient importante. Pour chacune des phases de fonctionnement de la chaussée, le nombre d'essieux de référence admissible par la couche bitumineuse est noté NEphase i. Il est obtenu en calculant la déformation en extension t phase i à la base de la couche bitumineuse, générée au passage de l'essieu de référence de 130 kN, puis en utilisant la relation ci-dessous :

**le risque retenu pour le calcul de l’endommagement dans la phase diagnostic est de 50 % (kr =1) * εt, ε6, ki sont les mêmes paramètres adoptée lors du dimensionnement (page 26)

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III- Calcul de renforcement Dans le cas où l’endommagement des couches est important et dépasse largement l’endommagement prévu au moment d’étude, un renforcement structurel est prévu. Ce renforcement peut être l’une des opérations suivantes :

-

Rechargement

C’est une mise en place d’un tapis de revêtement (enduit d’usure) sur l’ancienne chaussée revêtue, c’est-à-dire in renouvellement de la couche de roulement. La réhabilitation pourra se borner à cette opération lorsque la structure ancienne a conservé une portance suffisante.

-

Renforcement

C’est une remise en état (ou l’accroissement) de la capacité structurelle d’une chaussée en lui ajoutant une nouvelle couche de base et une nouvelle couche de roulement.

-

Reconstruction

Dans le cas d’une dégradation très avancée, ou une ruine totale de la chaussée ancienne accompagnée d’une faible capacité structurelle, on exige la reconstruction avec des purges locales selon les cas. La reconstruction consiste comme son nom l’indique à reconstruire une nouvelle couche de revêtement après décaissement du corps de l’ancienne chaussée.

-

Retraitement

C’est une reconstruction qui réutiliser les produits obtenus après défonçage de l’ancienne chaussée en les améliorant.

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Dans cette partie nous tenons à présenter les différents outils développés afin de faciliter la démarche de l’étude à l’aide du langage VBA, spécialisé pour la programmation des applications.

Interface de dimensionnement de chaussee neuve – Structure souple et epaisse I-

Trafic :

1. Entrer les valeurs existants sur le trafic avec les années

2. Prolonger jusqu’à l’année de dimensionnement ou de fin de service :

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR 3. Entrer les coefficients du trafic selon le modèle ADM :

4. Saisie des coefficients d’équivalence :

5. Cliquer « Calculer », il nous donner : - La projection du trafic jusqu’à l’année de dimensionnement ou fin de service :

– le cumul des PL qui correspond à l’année de dimensionnement, le Npl (Nombre de PL passés durant les années de dimensionnement) et le NE :Nombre équivalent en Essieux de 13T passés durant les années de dimensionnement .

II- Structure souple en BB-GB-GNT : 1. Couche de surface : L’interface génère automatiquement la classe du trafic ainsi que le prédimensionnement initial de la couche de surface qui est corrélé avec la classe du trafic.

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2. Calcul des déformations admissibles : - Matériaux bitumineux :

Ce sont des données de référence qui concerne les paramètres de fatigue des matériaux utilisés ( 6,

b et Sn) , Les leurs modules standards à 10°C et à 19°C en étant la température de dimensionnement appliquée par ADM ainsi que des paramètres de calcul (risque de calcul) et de mise en œuvre (Sh).  Calcul de la déformation admissible en traction

t,adm de

la partie inférieur pour les couches du BB

et GB3 :

- Matériaux non-traités : Pour les matériaux non-traités on s’intéresse à la déformation verticale suivant l’axe Z à la surface de la couche ; cette dernière se calcul en faisant intervenir juste le trafic équivalent :

Ainsi, on obtient le résultat :

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3. Dimensionnement de chaussée : Le dimensionnement se fait en comparant les déformations admissibles avec les résultats ALIZE et ceci en choisissant 2 variantes les plus économiques :

III- Structure souple BBME-EME2-GNT : 1. Calcul des déformations admissibles : Ce sont le même type de paramètres d’entrée que ceux de la couche BB-GB-GNT, sauf en entrant cette fois-ci les données qui corrspondent ax Matériaux BBME et EME2.

Pour la déformation admissible des matériaux non-traités est, comme on a déjà vu, indépendante des matériaux utilisés elle dépende juste du trafic.

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2. Dimensionnement de la chaussée : Le dimensionnement se fait en comparant les déformations admissibles avec les résultats ALIZE et ceci en choisissant 5 variantes tout en laissant le soin à l’utilisateur de choisir la variante la plus adéquate à la situation considérée :

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Interface de Traitement des donnees d’auscultation Avant d’entamer l’étude de renforcement, l’étape d’analyse des données d’auscultation s’avère primordiale afin de découper les tronçons en sections homogènes. Pour cela un traitement rapide et général de ces données est nécessaire, surtout que les données reçues de la part du CNER sont des fois très vague et divers et souvent difficilement exploitable. Dans cette partie, je me suis concentré sur le développement d’un outil qui permet le traitement rapide et clair et des ces données et cela pour différents type de données (Déflexion, APL, différents anomalies de chaussées) en se basant sur la création des Macros permettant de l’automatisation de ce processus, tout en générant en parallèle des graphiques d’évolution, qui seront la base de notre analyse par la suite.

IV- Traitement des données de la déflexion :

C’est une interface de traitement composée de 3 commandes :

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1.

: Permet l’importation des données brutes, en fichiers .TXT, de la déflexion qui correspondent au tronçon étudié.

2.

: Permet la correction des valeurs de la déflexion selon les températures de mesures données par le l’auscultateur par rapport à chaque PK. Cette correction se fait suivant la formule ci-après : 𝐷19°𝐶 =

𝐷𝑇 1 + 𝐾(𝑇 − 19)/19

Avec : - D19°C : Déflexion à 19°C ; - DT : Déflexion mesurée à la température T (relevée à mi-hauteur des matériaux bitumineux) ; - K : coefficient fonction du type de structure.

Ce qui donne le tableau récapitulatif suivant :

3.

: Permet de générer les graphiques de déflexion d’étude. Qui est le maximum des déflexions sur l’axe et sur la rive.

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4.

: Permet de définir les classes de la déflexion sur le graphique selon les limites déterminées dans la guide de renforcement.

Remarque : A savoir que cette partie est facultative dans l’étude.

5.

: Cette fonctionnalité permet de définir les sections homogènes du tronçon étudié à l’aide d’une boite de dialogue, en se basant sur les fluctuations de la déflexion.

6.

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: permet de réinitialiser l’interface.

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II-

Traitement des données de l’APL :

Cet outil permet en cliquant sur le bouton « Traitement des données » Calculer les PO, MO et GO des notes Gauche et Droite pour une longueur de 200m, ceci en calculer les moyennes entre intervalles.

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Avec génération d’un Graphique récapitulatif :

V- Traitement diverses :

des

données

d’anomalies

L’outil pour cette interface est un raccourci « CTRL+G » permettant de générer automatiquement des graphiques des déformations dans le tableau. Il suffit de clique « CTRL+G » après l’ouverture du fichier pour apercevoir après les graphiques avec les valeurs réels des déformations en (m).

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VI- Traitement des données TUS :

Cet outil permet de ramener les données à un pas de 200m, ceci en faisant la moyenne sur cette plage, et puis générer automatiquement des graphiques des différents anomalies dans le tableau.

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les Graphiques :

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Interface Calcul de Renforcement Cette interface concerne juste les structures souples BB/GB/GNT. Après la préparation des sections homogènes à partir des données d’auscultation et bien précisément de l’analyse de la déflexion, nous venons ici pour objectif le dimensionnement du renforcement de notre chaussée. Mais avant cela, une étude de calcul inverse est nécessaire afin d’évaluer les paramètres d’état de la chaussée à partir de la structure déjà existante, dans la finalité de trouver les modules des différentes couches en prenant en considération la déflexion caractéristique de la section homogène. Ainsi calculer les dommages de la chaussée on se basant sur les données du trafic.

I– Présentation de l’interface :

(1) Données du Trafic : Dans un premier temps également nous commençons par l’entrée des TMJA existantes sur le trafic avec les années correspondantes et les années de projections afin de trouver les interpolations et le cumul en PL Voie Lente. (2) Structure existante : Nous commençons par entrer les épaisseurs de la structure existante et également le premier Module E du sol à partir duquel nous allons commencer les itérations et aussi le pas de ces itérations qui vont incrémenter le module dans le fichier

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RAPPORT DE STAGE INGENIEUR ALIZE crée suivant la méthode décrite dans le guide de renforcement afin de trouver le module du sol optimal qui correspond à la déflexion caractéristique souhaitée. (3) Après la saisie du module du sol, Cliquer sur « Fichier Structure réelle » afin de créer et d’ouvrir le fichier ALIZE correspondant à la structure réelle qui permet de recopier après les déformations

z réel du

sol et

t réel

des graves bitumineux.

(4) Trafic Admissible : à partir des données sur les déformations, cette partie permet de calculer le nombre du PL admissible par la structure, qui correspond au minimum du PL admissible par le sol et par les matériaux bitumineux. (5) Calcul des dommages : Après la saisie de l’ « Année actuelle » , l’application permet de calculer le dommage du sol et celui des matériaux bitumineux ainsi que donner la durée résiduelle en années, qui signifie : le nombre d’année de validité ou de fin de service si c’est négatif. (6) Etude de renforcement en BBME-EME2 : Dans cette partie, il faut saisir l’année de dimensionnement, qui correspond à l’année où on envisage programmer le renforcement, et la durée de renforcement, souvent pour l’ADM c’est 10 ans. Après le clique sur « Structure de renforcement », un fichier ALIZE est créé avec 25 variante de renforcement selon la méthode du guide de renforcement, que nous allons parcourir en tenant en considération la variante qui respecte le mieux les déformations admissibles à droite. Et une fois les déformations respectées, on note les épaisseurs correspondantes BBME/EME2/GB/GNT où la grandeur GBinitial –GBactuel +BB donne l’épaisseur du rabotage.

II - Les détails du processus : La structure existante :

Le fichier crée permet de saisir directement la structure avec les épaisseurs du fichier de l’interface et les module comme prescrit dans le guide de renforcement des chaussées : - Module du BB = 2000 MPa -Module du GB = 3450 MPa - Les couches des matériaux non traité sont subdivisées en couches < 10cm et leurs modules suivent un rapport de 1/2 entre la couche initial et la couche ci-dessus. Le module reste limité à 400MPa selon les exigences du guide.

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Les 25 variantes créées suivent les mêmes exigences tout en incrémentant le module initial du sol par le pas saisi dans l’interface. Nous continuons à cliquer sur « Variante n+1 » jusqu’à ce que la déflexion à droite coïncide avec la déflexion recherchée sinon il suffit de retourner à l’interface et modifier le module initial et le pas pour plus de précision. A la fin, on saisit le module du sol final dans la case « Module du sol retenu » Structure réelle :

Le fichier crée permet de reproduire la structure réelle, avec les modules suivants : - E(BB)=3960 MPa pour une température équivalente de 18°C - E(GB)=6900 MPa pour une température équivalente de 18°C - les modules du sol sont comme trouvé dans la première partie de l’analyse. Ceci afin de trouver les déformations réelles, comme montré ci-dessous :

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Trafic admissible : Le calcul se fait à la base des formules ci-dessous : - Matériaux bitumineux :

- Matériaux non-traités :

Avec

=-0.222 ; A=12000 fort trafic ou A=16000 faible trafic

Après on trouve le nombre en PL en divisant par le CAM. Calcul des dommages : - Nous comparons le trafic admissible de la structure avec les données du trafic pour trouver l’année de fin de service - Le calcul se fait en divisant le trafic cumulé actuel sur le trafic admissible par la structure

-La durée résiduelle n’est que la différence entre l’année de fin de service et l’année actuelle.

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Etude du renforcement :

- Entrée de l’année de renforcement, l’année durant laquelle on envisage un renforcement du tronçon. - Durée de renforcement, qui correspond à la durée de vis après le renforcement. Généralement 10 ans -Le trafic de renforcement se déduit directement à partir de l’estimation du trafic avec une croissance interpolée à partir des 3 dernières années.

La création de la structure de renforcement se base sur les critères suivants :



Variante BBME-EME2 :

- Une couche initiale de 6cm du BBME - Une couche initiale de l’EME2 d’une épaisseur de 7 cm qui correspond à l’épaisseur minimale d’utilisation de l’EME2 - L’épaisseur du GB restante correspond à la différence entre l’épaisseur BB+GB et 13cm (BBME+EME2)

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25 variantes générées, d’une variante à une autre on rabote encore 1cm de la couche du GB et on l’ajouté à la couche du EME2. La vérification de ces variantes se fait à partir des déformations calculées ci-après dans l’interface. Dans notre cas d’exemple, voici la variante validée : 6BBME/15.7EME/20GNT



Variante BBSG-GB4 : - Une couche initiale de 7cm du BBSG - Une couche initiale du GB4 d’une épaisseur de8 cm qui correspond à l’épaisseur minimale d’utilisation du GB4. - L’épaisseur du GB restante correspond à la différence entre l’épaisseur BB+GB et 15cm (BBSG+GB4)

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25 variantes générées, d’une variante à une autre on rabote encore 1cm de la couche du GB et on l’ajouté à la couche du GB4. La vérification de ces variantes se fait à partir des déformations calculées ci-après dans l’interface.

Dans notre cas d’exemple, voici la variante validée : 7BBSG/20.7GB4/13GNT

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Conclusion Durant ce stage riche et diversifié, j’avais comme principale mission le développement d’un outil d’informatique qui permet de facilité et optimiser l’étude du renforcement des chaussées autoroutières, j’ai pu répondre à ceci à travers une interface qui offre la possibilité de rassembler l’ensemble des données, le processus général de dimensionnement suivant les guides et les normes qui régissent le l’opération, ainsi que différents résultats de calcul nécessaires afin d’aboutir à un dimensionnement dans un temps réduit avec le minimum d’intervention. Mais avant de pouvoir développer une application informatique, il faut primordialement cerner l’aspect théorique et l’aspect technique de la démarche. C’est ainsi que j’avais la chance de découvrir et de touché de près le monde des chaussées dans son aspect purement technique et dans une étude approfondie de dimensionnement hors catalogues et solutions prêt-à-utiliser. En effet, j’ai bien pu me familiariser avec la démarche de dimensionnement des chaussées neuves par la méthode analytique, cette démarche qui s’utilise souvent pour le dimensionnement des chaussées dans les grands projets routiers, à savoir les autoroutes, les rocades et les voies à grandes vitesse et à fort trafic. J’ai pu également parcourir le mode de vie d’une chaussée à travers l’analyse de ses modes de dégradation et l’évaluation de son degré de dégradation et sa durée de vie afin discuter le moment où c’est nécessaire un entretien ou un renforcement. Pour le renforcement également, j’ai pu cerner sa méthode de dimensionnement à l’aide du modèle de calcul inverse et les différents structures de renforcement la vérification de la solution la plus optimale vis-à-vis son aspect fonctionnel et celui économique. Dans une vision globale, ce stage m’a permis à la fois de développer mes connaissances techniques dans le domaine des chaussées ; et à la fois forger mes compétences en matière de développement informatique. Ces deux champs de travail dont je crois à leurs forte corrélation ; en effet, il est extrêmement difficile qu’une personne de formation juste en informatique puisse répondre à un besoin en application dans un domaine tel que le génie civil sans pouvoir cerner l’aspect technique ; et pour un ingénieur en génie civil sans l’outil informatique, il sera condamné au retard faute de la non-utilisation de cet outil extrêmement pratique et efficient.

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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

1) «Conception et dimensionnement des chaussées »Guide technique, SETRA LCPC, Décembre 1994. 2) « Les renforcements de chaussées : Diagnostic et conception » Guide technique, SETRA LCPC mars 2009 3) « L'ENTRETIEN COURANT DES CHAUSSÉES » Guide pratique SETRA LCPC 1996 4) La norme française « Norme NF P 98-086-2011 »du dimensionnement structurel des chaussées routières. 5) LCPC. Catalogue des dégradations de surface des chaussées Méthode d’essai LCPC N°52: mars 1998. 6) LCPC. Relevé des dégradations de surface des chaussées Méthode d’essai LCPC N°38 2: Mai 1997 7) LCPC. Etude routière : Déformation de surface des chaussées : Exécution et exploitation des mesures : méthode d’essai N° 39 8) COTITA Centre EST : Exemple d’application du guide : Renforcement de chaussées juin 2012. 9) Les résultats des compagnes d’auscultation du CNER de trois tronçons autoroutiers Assilah – Tanger 10) Projet de fin d’Etude : Etude de renforcement des Tronçons autoroutiers A1, A5 et A7 – Dimensionnement et programmation des Travaux, Lemcherf Youssef/Moussaif Amine, Encadrés par Pr. K. LAHLOU, Ing. B. SENTISSI. 11) Les dégradations des chaussées Damien Lesbats/Henri PEJOUAN CETE SOL LR Bordeaux/ DALETT 12) Bibliothèque ALIZE-LCPC des matériaux 2007 13) Modélisation des charges d'essieu - Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Laboratoire des voies de circulation (LAVOC) 14) Annexe thèse LCPC TUNG HOANG. 15) Site web : Excel-Pratique, Tutorial VBA.

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