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ASSISTANCE TECHNIQUE POUR LA MISE EN ŒUVRE DE
L’EXTENSION ET DE LA REHABILITATION DE L’INSTITUT
SPECIALISE DU BATIMENT CASABLANCA
(RECONVERSION)
GUIDE D’APPUI DU FORMATEUR
Filière technicien Spécialisé Génie-civil Option Travaux Publics
MODULE N°19 :
« Réaliser des prés dimensionnements et des dimensionnements
simples Routes et petits ouvrages »
Version finale Décembre 2022
2
A. Pré dimensionnement des structures des
chaussées
1. Introduction
Une structure de chaussée est la superposition d'un certain nombre de couches de
natures et d'épaisseurs différentes constituants la surface et le corps de chaussée.
Une chaussée est une structure multicouche constituée de trois parties principales qui
ont chacune un rôle bien défini.
Figure 1: Constitution d'une structure de chaussée type
Tout d'abord le sol terrassé ou sol-support est surmonté généralement d'une couche de
forme.
L'ensemble sol-couche de forme représente la plate-forme support de la chaussée. La
couche de forme a une double fonction. Pendant les travaux, elle assure la protection du
sol-support, permet la qualité du nivellement ainsi que la circulation des engins. En
service, elle permet d'homogénéiser les caractéristiques mécaniques des matériaux
constituant le sol ou le remblai, et d'améliorer la portance à long terme.
Puis viennent la couche de base et la couche de fondation formant ainsi les couches
d'assise. Les couches d'assise apportent à la chaussée la résistance mécanique aux
charges verticales induites par le trafic et répartissent les pressions sur la plate-forme
support afin de maintenir les déformations à un niveau admissible.
Enfin, la couche de surface se compose de la couche de roulement et éventuellement
d'une couche de liaison entre la couche de roulement et les couches d'assise. Elle a
deux fonctions. D'une part, elle assure la protection des couches d'assise vis-à-vis des
infiltrations d'eau. D'autre part elle confère aux usagers un confort de conduite d'autant
plus satisfaisant que les caractéristiques de surface sont bonnes.
Selon les matériaux granulaires liés (enrobés, béton,...) ou non liés composants les
couches des chaussées, nous distinguons plusieurs types de structures.
Il existe une grande diversité de structures de chaussées, que l'on classe dans les
familles ci-dessous :
 Les chaussées souples : les plus souvent utilisées en Tunisie.
 Les chaussées bitumineuses épaisses.
 Les chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques.
3
 Les chaussées à structure mixte.
 Les chaussées à structure inverse.
 Les chaussées en béton de ciment.
 Les chaussées composites.
La notion de plate-forme support de chaussée constitué du sol terrassée,
éventuellement traité, surmonté en cas de besoin d'une couche de forme
2. Les chaussées souples
Ces structures comportent une couverture bitumineuse relativement mince (inférieure
à15 cm), 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 60 cm.
Figure 2: Structure d'une chaussée souple
3. Les chaussées bitumineuses épaisses
Ces structures se composent d'une couche de roulement bitumineuse sur un corps de
chaussée en matériaux traités aux liants hydrocarbonés. L'assise, mise en œuvre en
une ou deux couches (base et fondation), a une rigidité permettant une transmission
atténuée des efforts verticaux dus aux charges roulantes vers la plateforme support.
L'épaisseur des couches d'assise est le plus souvent comprise entre 15 et 40 cm.
Figure 3: Structure d’une chaussée bitumineuse épaisse
4. Les chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques
Ces structures sont qualifiées couramment de "semi-rigides". 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 à50 cm.
L'assise en matériaux traités aux liants hydrauliques a une forte rigidité empêchant la
4
transmission d'une grande partie des efforts verticaux dus aux charges roulantes vers le
sol support. Par contre des fortes contraintes de traction par flexion apparaitront dans
l'assise et qui sont déterminante dans le dimensionnement de ce type de structure.
Des fissures transversales dues aux retraits primaires et secondaires peuvent apparaitre
dans l'assise dès son jeune âge et peuvent remonter à la surface de la chaussée.
Figure 4: Structure d’une chaussée à assise traitée aux liants hydrauliques
5. Les chaussées à structure mixte
Ces structures comportent une couche de roulement et une couche de base en
matériaux bitumineux (épaisseur de la base : 10 à20 cm) sur une couche de fondation
en matériaux traités aux liants hydrauliques (20 à40 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 5: Structure d’une chaussée à structure mixte
6. Les chaussées à structure inverse
Ces structures sont formées de couches bitumineuses, d'une quinzaine de centimètres
d'épaisseur totale, sur une couche de grave non traitée (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.
Cette technique est utilisée pour inhiber la propagation des fissures de retrait qui
apparaissent dans la couche de matériaux traités aux liants hydrauliques.
5
Figure 6: Structure d'une chaussée à structure inverse
7. Les chaussées en béton de ciment
Ces structures sont qualifiées couramment de "rigides". Ces structures comportent une
couche de béton de ciment de 15 à 40 cm d'épaisseur qui sert de couche de roulement
éventuellement recouverte d'une couche mince en matériaux bitumineux.
La couche de béton repose soit sur une couche de fondation (en matériaux traités aux
liants hydrauliques ou en béton de ciment), soit sur une couche drainante en grave non
traitée, soit sur une couche d'enrobé reposant elle-même sur une couche de forme traitée
aux liants hydrauliques.
La dalle de béton peut être continue avec un renforcement longitudinal ("Béton Armé
Continu" BAC), ou discontinue avec ou sans élément de liaison aux joints.
Les chaussées en béton de ciment sont assez coûteuses et peu appliquées en Tunisie.
Le dimensionnement de ce type de structure tient compte des fortes contraintes de
traction par flexion dans la dalle.
Figure 7: Catalogue des matériaux
6
8. Les chaussées composites
Afin d'offrir une solution concurrente aux chaussées classiques, deux nouvelles structures
se développent depuis les années 1990 aux Etats Unis et sont employées depuis moins
d'une dizaine d'années en France. Ces structures combinent une couche de béton de
ciment (pour leurs propriétés de durabilité et leur haut module) avec des couches en
matériaux bitumineux (pour leurs bonnes propriétés d'adaptations). L'intérêt technique et
économique de ces structures dépend essentiellement de la qualité et de la pérennité de
l'adhérence mécanique du collage avec interface entre ces couches. Ci-dessous deux
types de structures composites sont présentés : le béton de ciment mince collé (BCMC)
et le béton armé continu (BAC) sur grave bitume (GB).
La structure du béton de ciment mince collé (BCMC) est connue en
France depuis 1996. Elle consiste à réaliser des dalles minces (de 10 à 15 cm
d'épaisseur) ou très minces (de 5 à 10 cm d'épaisseur) en béton sur un matériau
bitumineux.
Figure 8: Dalle en béton de ciment mince collé (BCMC)
La structure BAC sur GB est une structure composite qui se compose des couches
suivantes : BBTM (Béton Bitumineux Très Mince)/ ES (Enduit Superficiel)/ BAC/ GB.
Figure 9: Dalle en béton armé continu sur grave bitume (BAC/GB)
9. Dimensionnement des structures
A/- Introduction
Comme toutes les structures du génie civil, dimensionner une structure de chaussée c'est
déterminer les contraintes ou déformations des matériaux et les comparer à des
contraintes ou déformations admissibles.
La méthode tunisienne de dimensionnement des chaussées, inspirée de la méthode
française, est basée à la fois sur les calculs théoriques et les expériences. Elle combine
en effet :
 L'analyse théorique de la mécanique de chaussée.
 Les résultats d'essai de laboratoire sur le comportement en fatigue des
7
matériaux de chaussée.
 Les données obtenues par l'observation du fonctionnement des chaussées.
La conception des chaussées, en plus des informations collectées sur le sol support par
une étude géotechnique, on a besoin des données préliminaires sur le trafic, le climat et
l'environnement hydrologique et les propriétés des matériaux à utiliser.
Les méthodes pratiques se présentent sous différentes formes
 soit une méthode de vérification d'un cas de dimensionnement donné sous
forme d'un programme de calcul
 soit un ensemble d'abaques permettant de faire les déterminations
intermédiaires, et le dimensionnement proprement dite, des conditions très
variables de climat, de matériaux, de trafic.
 soit un catalogue de synthèse entre le dimensionnement théorique et
l'observation de terrain de structures de chaussées pré calculées, établies
pour une gamme restreinte de climats et pour des matériaux standardisés.
B/- Les données à fournir pour le de dimensionnement
Il s'agit de fournir toutes les données nécessaires pour dimensionner une structure de
chaussée et qui peuvent être classée en trois catégories :
 Le trafic.
 Le climat et les données environnementales.
 Les caractéristiques des matériaux y compris le sol support.
a) Le trafic
Le dimensionnement d'une chaussée est effectué pour qu'elle puisse supporter le trafic
cumulé des poids lourds sur toute sa durée de vie. Ce trafic est la combinaison de
différents types de véhicules, avec des charges et des géométries d'essieu très
différentes. La méthode française de dimensionnement a donc utilisé un essieu de
référence comme un essieu simple à roues jumelées exerçant une charge totale de
l3OkN.
Le dimensionnement est en général effectué en prenant en compte un demi-essieu,
c'est-à-dire un jumelage de deux roues de 65kN au total. La charge de ces deux roues
est ensuite transmise aux chaussées par deux zones de charges circulaires de rayon r =
12,5cm, d'entre axe 3r = 37,5cm et de charge uniformément répartie q = O, 662 KN/m2.
8
Figure 10: charge de référence
b- Les classes de trafic
La classe de trafic Ti est déterminée à partir du trafic Poids Lourds (PL) par sens de
circulation, compté en moyenne journalière annuelle (MJA), pour la voie la plus chargée,
à l'année de mise en service.
Le tableau XI-1 ci-après donne les différentes classes de trafic en fonction de la
moyenne journalière annuelle (MJA) en PL/jour/sens.
Figure 11: Classes de trafic
c- Le trafic équivalent
La loi d'équivalence suivante, qui déclinée de la loi universelle, a été établie entre des
charges de poids différents :
𝐴𝑝
𝐴13
= (
P
13
)𝛼
Avec
Ap : agressivité d'un essieu de charge P tonnes ;
A13 : agressivité de l'essieu standard de charge 13 tonnes (A13= 1);
P : charge d'un essieu de poids P tonnes ;
9
α : Coefficient qui dépend du type de chaussée.
On retient les valeurs suivantes pour le coefficient :
α= 4 à 5 pour les chaussées souples.
α= 8 pour les chaussées semi-rigides.
α= 12 pour les chaussées rigides.
L'agressivité d'un véhicule léger est plusieurs centaines de milliers de fois inférieure à
l'agressivité d'un seul essieu de 13 tonnes. L'agressivité d'un essieu en surcharge est
extrêmement pénalisante (un essieu de 15t est 5,6 fois plus agressif qu'un essieu de 13t
sur une chaussée en béton de ciment).
Cette notion d'agressivité des charges permet de comprendre pourquoi on néglige le
trafic léger pour ne prendre en compte que les poids lourds de charge utile supérieure
ou égale à 5 tonnes.
Les méthodes de détermination de trafic sont des méthodes électroniques se basent en
général sur la notion de trafic équivalent à un essieu de référence. Deux essieux de
référence sont utilisés en dimensionnement des chaussées : l'essieu de 8,5 tonnes et
l'essieu de 13 tonnes.
Le tableau XI-2 représente les coefficients d'équivalence de chaque type de véhicule
lourd à l'essieu d'équivalence.
Camions
F1 et H
et
Articulés F2, G1
et G2
Autocars I
Coefficient
d'équivalence à l'essieu
de 8,15 tonnes
1,71 5,93 0,43
Coefficient
d'équivalence à l'essieu
de 13 tonnes
0,24 0,92 0,07
Tableau 1: Coefficients d'équivalence des poids lourds
d- Valeurs du coefficient d’agressivité
L'endommagement provoqué par l'application de charge donnée
dépend de la nature des matériaux. D'autre part, la configuration des essieux, des roues
et leurs charges sont variables d'un poids lourds à l'autre.
A défaut de données précises sur la composition du trafic, on retient les valeurs du
tableau XI-3 pour coefficient d'agressivité moyenne (CAM)
Tableau XI-3 Valeurs du CAM
10
Tableau 2: Valeurs du CAM
e- Le trafic cumulé
Le trafic est caractérisé par le nombre équivalent d'essieux de référence (NE),
correspondant au trafic poids lourds cumulé sur la durée initiale de calcul retenue, qui
varie entre 7 et 20 ans
Cette valeur NE est fonction
 des valeurs escomptées du trafic à la mise en service et du taux de
croissance τ pendant la durée initiale de calcul.
 de la composition du trafic.
 de la nature de la structure de chaussée.
La relation suivante permet de déterminer NE :
NE = N. CAM.
Avec
N : nombre cumulé de poids lourds de charge utile supérieure ou égale à 5 tonnes pour
la période de calcul de p années.
CAM : agressivité moyenne du poids lourds par rapport à l'essieu de référence.
Le nombre cumulé (N) de poids lourds de charge utile supérieure ou égale à 5 tonnes
pour la période de calcul de p années est déterminé par la relation suivante :
N = 365 x MJA x C
Où C représente le facteur de cumul sur la période de calcul de p années et un taux de
croissance géométrique τ constant sur cette période.
11
f- Le climat
Les conditions climatiques affectent le choix de la nature du liant bitumineux, ainsi que
résistance, la durabilité et la déformation de la structure de la chaussée et du sol
support.
Il s'agit de déterminer l'abondance des averses relié au drainage, les périodes de retour,
les valeurs des températures extrêmes et l'intensité et la durée des périodes de neige.
g- Les caractéristiques des matériaux
Il s'agit de définir les caractéristiques des matériaux à prendre en compte dans le calcul
à savoir le module de rigidité et le comportement du matériau sous sollicitation répétée.
h- Le module de rigidité
Le module de rigidité E de matériaux qui constituent les différentes couches de la
chaussée est, avec le coefficient de Poisson, la donnée de base du calcul des
contraintes et des déformations sous charge.
Chaque type de matériau présente à cet égard un comportement spécifique.
Matériaux traités aux liants hydrauliques : Le développement de la prise du liant
hydraulique induit, comme nous l'avons vu, des évolutions très fortes du module de
rigidité. Les ordres de grandeur des modules ultimes constatés sont les suivants
 graves-laitier : 15 000 à 20 000 MPa.
 graves-ciment : 20 000 à 30 000 MPa.
 graves-cendres volantes : 30 000 à 40 000 MPa.
 sables-ciment : 4 000 à 18 000 MPa.
En ce qui concerne les coefficients de Poisson, ils sont voisins de 0.25, valeur prise en
compte dans les calculs.
Matériaux traités au bitume : Ils ont un comportement viscoélastique et le module de
rigidité dépend de la vitesse de déformation. Il dépend également fortement de la
température qui modifie profondément les propriétés du bitume. Pour affecter un module
à un matériau bitumineux, il faut donc choisir une température et une fréquence de calcul.
Les calculs sont souvent effectués pour une température de 15 °C, et pour une fréquence
de sollicitation de 10 Hz. Dans ces conditions, les ordres de grandeur moyens de module
sont les suivants
 béton bitumineux : 6 000 MPa;
 grave-bitume : 8 000 MPa.
De la même façon, le coefficient de Poisson varie avec la température. Pour les calculs,
on choisit généralement une valeur de 0.35.
Graves non traitées : On a pu montrer, par de nombreux essais in situ, que le module
d'une assise de grave non traitée varie avec celui du sol sur lequel elle est posée. Cela
s'explique par la possibilité de libre mouvement des grains les uns par rapport aux
autres et par le fait qu'il ne peut pas physiquement exister de contraintes de traction
dans le grave à l'interface. Elle s'adapte donc pour que cette condition soit satisfaite.
12
On a pu mesurer des rapports de module entre la grave et le sol croissant de 2 à 4 avec
l'épaisseur et la qualité de la grave.
Sol de fondation : Le comportement des sols sous chargement peut être étudié en
laboratoire, par l'essai triaxial ou, in situ, par des essais de plaque.
On a vu que le comportement n'est pas linéaire et qu'il existe une déformation résiduelle.
Cela conduit donc à répéter plusieurs fois le chargement. C'est, en principe, le module au
deuxième chargement qui est utilisé dans les calculs.
On a également pu dégager une certaine corrélation entre le module de rigidité et
l'indice CBR, traduite par la relation approximative :
E = 5 CBR
i- La résistance à la fatigue des matériaux
Les matériaux peuvent se rompre si on leur applique de façon répétée un nombre suffisant
de sollicitations d'amplitude inférieure à la résistance à la rupture statique.
Les caractéristiques de fatigue présentent une double particularité
 elles sont dispersées.
 il est difficile de reproduire en laboratoire le comportement réel du matériau dans
la chaussée.
La confrontation des résultats de laboratoire avec le comportement réel de la chaussée
conduit, pour les calculs, à prendre en compte un coefficient multiplicateur des résistances
moyennes obtenues en laboratoire. Ce coefficient multiplicateur est de
 1.5 ou 1.2 pour les matériaux bitumineux ;
 1.5 à 1.7 pour les matériaux hydrauliques.
La dispersion constatée à la fois en laboratoire et sur la chaussée oblige, de plus, à une
approche probabiliste.
On observe, pour les différents types de matériau, les caractéristiques en fatigue
suivantes :
Matériaux traités aux liants hydrauliques : En contrainte, la courbe de fatigue est assez
bien représentée par une droite en coordonnées semi-logarithmiques :
T0 : est la contrainte de rupture au premier chargement.
a : est proche de 1/12 pour la plupart des matériaux.
13
N : nombre de chargement.
Matériaux traités aux liants hydrocarbonés : Les propriétés en fatigue de ces matériaux
sont très sensibles à la température. On se base assez souvent, comme pour le module,
sur des essais réalisés à 15 °C. On peut bien entendu, pour des calculs plus précis,
prendre en compte les températures réelles observées dans la chaussée.
On utilise généralement les données de fatigue en déformation contrôlée.
En coordonnées logarithmiques, la courbe de fatigue est alors assez bien représentée
par une droite.
Les valeurs suivantes des allongements à 106 cycles constituent un bon ordre de
grandeur :
 béton bitumineux : 160 x 10-6
 grave-bitume : 120 x 10-6
Sols et graves non traitées : Leur comportement est radicalement différent de celui des
matériaux précédents. Dans le cas des sols et des graves non traitées, les grains
élémentaires sont en effet libres de se déplacer les uns par rapport aux autres. Il en
résulte, sous les sollicitations répétées exercées par le trafic, des réajustements et des
déformations progressives.
Il n'y a pas, dans ce cas, de véritable rupture de la chaussée en masse, mais une
déformation progressive qui induit un orniérage dans les traces de roue et une
désorganisation des couches de surface.
j- Le sol support
Quand on parle d'un sol d'assise, on sous-entend la plateforme supérieure des
terrassements (PST), à savoir le mètre supérieur juste en dessous de la couche de
chaussée ou de la couche de forme.
Le catalogue tunisien considère cinq classes qui sont les entrants dans les fiches de
dimensionnement.
Les cinq classes sont S4 (sols de portance élevées) à S0 (sols de portance médiocre),
cette dernière catégorie indique les sols qu'il faut éviter moyennant une purge ou une
mise en place d'une couche de forme.
Le comportement des sols n'est souvent pas homogène, il faut dans ces conditions
prendre une classe moyenne susceptible de représenter le sol en place.
La détermination de classes des sols peut se faire soit à partir du CBR soit à partir de la
classification routière des sols au Maroc.
K- Classification à partir de CBR
Pour déterminer le CBR caractéristique d'un sol, il faudrait faire des mesures
mensuelles et ensuite déduire la moyenne annuelle. Ceci est fait dans le but de prendre
en compte les CBR des mois secs et des mois humides.
14
Or, il se trouve que cette procédure est difficile à réaliser dans le sens où il est difficile
d'attendre une année entière pour pouvoir déterminer la classe du sol.
La méthode utilisée consiste à déterminer le CBR au laboratoire sur
éprouvette compactée à la teneur en eau de l'optimum Proctor modifié et à 95% de la
densité sèche maximale correspondante.
On prend l'indice CBR avant imbibition (CBRi) et après quatre jours d’imbibition (CBRs).
La valeur de la portance CBR est déterminée en fonction des indices portants pondérés
à l'aide de la formule suivante
logCBR = α.log CBRi + β.log CBRs.
CBRi = indice CBR immédiat avant imbibition.
CBRs = indice CBR après 4 jours de saturation.
α: coefficient de pondération traduisant le rapport du nombre des mois secs dans
l'année.
β : coefficient de pondération traduisant le rapport du nombre des mois humides dans
l'année.
Le tableau suivant XI-4 donne les valeurs des coefficients a et 3 correspondant à
chaque région :
15
Tableau 3: donne les valeurs des coefficients a et 3 correspondant à chaque région
Pour le dimensionnement d'une structure de renforcement d'une chaussée, on a besoin
16
de connaitre, en plus de la nature de sol support et de sa portance, les caractéristiques
de la structure et le comportement de la chaussée existante.
Une campagne géotechnique doit être réalisée afin d'obtenir les informations suivantes :
 des coupes de chaussée, à raison d'une coupe tous les 1,5 km en moyenne, ces
coupes sont réalisées par tranchée ouverte manuellement, profonde de 50cm
minimum.
 des mesures de déflexion sur l'ensemble de l'itinéraire.
 La classe de chaussée est déterminée à partir des coupes de chaussée en
admettant les deux types de chaussée :
o type a : chaussée à revêtement superficiel.
o type b : chaussée à revêtement enrobé.
 Cette méthode de classification s'appuie sur la connaissance de trois
paramètres :
o le type de revêtement (a ou b).
o la classe de sol.
o l'épaisseur moyenne du corps de chaussée.
Les tableaux suivants donnent les classes de chaussées selon la région climatique et
l'épaisseur du corps de la chaussée
Tableau 4: classes de chaussées régions A et B
Tableau 5: classes de chaussées région C
17
l- Détermination de la classe de trafic
La détermination de la classe du trafic est fonction de nombre de passage cumulé
d'essieux standards de 13 tonnes. Ce nombre est calculé à partir du trafic à la mise en
service sur la base d'hypothèses sur l'agressivité du trafic, sur la durée de service et le
taux de croissance.
m- Définition de la classe de trafic
Le trafic est défini par cinq classes (1) dont les valeurs limites correspondent au trafic
équivalent cumulé, c'est-à-dire au nombre cumulé du passage de la charge d'un essieu
de référence pendant la période pour laquelle la chaussée est dimensionnée.
L'expression des valeurs limites des classes est donnée dans le tableau XI-9 ci-après
les deux charges de référence susceptibles d'être utilisées sont
 charge de l'essieu simple de 8,15 tonnes ;
 charge de l'essieu simple de 13 tonnes.
(1)Au-delà du trafic cumulé correspondant à T1, on retient dans la catégorie des
chaussées à trafic lourd très important type autoroute non concernées par le
présent catalogue.
Tableau 6: Définition des classes de trafic
Les valeurs prises en compte pour le dimensionnement sont les médianes de la classe
de trafic.
n- Détermination de la classe de trafic à partir du nombre de poids lourds
Le trafic équivalent correspond à un nombre de poids lourds (charge utile supérieure à
3,5 tonnes) journaliers et donné dans le tableau XI-9. Il s'agit du trafic poids lourds à
l'année de mise en service.
18
 Les valeurs présentées correspondent aux hypothèses suivantes :
 la durée retenue pour le dimensionnement est 15 ans.
 le taux de croissance annuel moyen pour le réseau est 8%.
 un Poids Lourds est équivalent au passage de 2,4 essieux de 8,15 tonnes ou
0,36 essieux de 13 tonnes.
Tableau 7: Expression des classes de trafic en PL
o- Trafic Poids Lourds à prendre en compte
Le trafic équivalent de dimensionnement est celui de la voie la plus chargée. Le nombre
de voie dépend de la largeur de la chaussée projetée.
On applique au trafic deux sens réunis les coefficients pondérateurs suivant selon la
largeur de la chaussée projetée :
Tableau 8: Coefficient pondérateur
En absence d'information sur la répartition du trafic par sens, on considère que le trafic
poids lourds est équilibré dans les deux sens.
19
p- Correction à apporter au trafic poids lourds en fonction du taux de
croissance
Si le taux de croissance annuel du trafic poids lourds diffère du taux
adopté (8%), ou si l'on souhaite retenir une durée de dimensionnement différente de 15
ans, il convient de s'assurer que la classe de trafic est toujours la même. Pour cela :
 on prend le nombre de PL à l'année de mise en service.
 on le multiplie par le coefficient correcteur du tableau XI-12 ci-après, pour obtenir
un trafic corrigé.
 On obtient la bonne classe de trafic en remplaçant le trafic corrigé dans le
tableau XI-9.
Tableau 9: Coefficient correcteur
1 : Taux de croissance supérieur à 8% peu probable pour une durée de 20 ans
Ces coefficients supposent que l'équivalence à l'essieu de référence du poids lourds
moyen reste inchangée.
p- Les fiches des structures types pour chaussées neuves
Après avoir déterminé la classe de trafic et du sol support, l'ingénieur routier choisi la
structure de la chaussée en fonction des matériaux disponibles et les données locales
du projet.
La fiche correspondante de catalogue lui indique les épaisseurs des différentes
couches à mettre en œuvre.
20
10. Dimensionnement des chaussées en béton de ciment
Le fonctionnement des chaussées en béton de ciment est très différent de celui des
autres chaussées, les particularités de ces chaussées sont :
 le retrait du béton, quand il n'est pas contrecarré par des armatures d'acier (cas
du béton armé continu), oblige à prévoir des joints de retrait régulièrement
espacés ,ces joints sont plus ou moins ouverts suivant la température et le
transfert des charges entre deux dalles élémentaires jointives est donc plus ou
moins important.
 Les gradients thermiques entre le haut et le bas de la dalle induisent des
tendances au bombement ou à la cambrure de la dalle. Ces tendances,
contrecarrées par le poids de la dalle, induisent des contraintes.
 Le passage des charges d'une dalle élémentaire à l'autre produit une attrition de
la fondation en créant des fines susceptibles de se déplacer avec l'eau présente
sous les joints. Ce phénomène, appelé « pompage », suscite la formation des
cavités sous les bords de dalle. La dynamique des efforts au passage des roues
fait qu'il n'est pas symétrique et que la dalle aval se dénivelle de plus en plus par
rapport à la dalle amont. C'est la mise « en escalier » des dalles.
La prise en compte de ces mécanismes a conduit à un ensemble contrasté de types de
chaussées en béton.
Dans tous les cas, le rôle très défavorable de l'eau à l'interface avec le sol de fondation
conduit à soigner particulièrement le drainage latéral en bordant la chaussée de béton
drainant. Et on évite l'effet de bord, qui résulterait du passage des roues près du bord de
dalle et qui induirait une forte augmentation des contraintes, en prévoyant une sur
largeur de la chaussée par rapport à la zone de roulement limitée par les bandes de
marquage.
La complexité des phénomènes décrits précédemment oblige à pondérer sérieusement
le calcul théorique par l'expérimentation. Indiquons simplement qu'en l'absence de tout
transfert de charge, la contrainte en bord de joint est 1,55 fois la contrainte en pleine
dalle.
21
Figure 12: Dimensionnement des chaussées en béton armé continu
Figure 13: Dimensionnement des chaussées en béton non armé sur béton maigre
22
B.Etude d’un projet Routier à l’aide du logiciel Piste
Dans cette partie on va essayer d’étudier un tronçon de route à l’aide du logiciel Piste
5.0
étape 1 : définition d’un profil en long
Dans la barre de menus, sélectionner Fichier >Nouveau >Choisir Conception
Longitudinale (.dpl)>Valider par Ok.
Afficher le terrain naturel
Dans la barre de menus, sélectionner Fichier >Projet Piste >Ouvrir
Rechercher et désigner le fichier Rn.pis créé dans le module de conception plane. Valider
par Ouvrir. Le profil en long du terrain naturel s’affiche en vert.
Construction des éléments :
A l’aide de la ligne du profil en long terrain naturel, nous allons construire les deux droites
et la parabole qui constituent la ligne rouge de notre projet :
Éléments>Point>Nom élément (Saisir P1 dans la ligne de commande ou bien Dans
l’éditeur graphique, désigner le point terrain du profil 1) (POI P1 …)
Eléments >Droite >Nom élément (Sur la ligne de saisie, entrer le nom de la droite D1) >
saisir les points limites de D1 ou bien sélectionner les points P1 et P2 à l’aide de la souris
dans l’éditeur graphique (DRO D1 P1 P2).
Construction d’une parabole : d’abord, on doit définir le rayon vertical Rv
Eléments >Distance> Nom élément (exemple : DIS R1 5000) ;
Si le raccordement parabolique est concave R1sera noté positif ;
Si le raccordement parabolique est convexe R1sera noté négatif;
Eléments > Parabole> Nom élément (PAR PAR1 D1 D2 R1) ;
Calcul de l’axe (assemblage des éléments) :
Eléments >Axe> Désigner dans l’éditeur graphique le point P1> Fin automatique >
Exécuter (AXE P1 AUTO)
Tabulation de l’axe : La tabulation utilisée par le calcul sera celle mise en place lors de
la conception plane. La commande de tabulation avec mise à jour aura pour effet de
renseigner la cote projet de chacun des profils en travers du fichier piste.
Calcul > Tabulation > Avec mise à jour> Entrée
Résultat : le fichier Piste comporte désormais une cote projet, une pente et un rayon
instantanés à chaque profil.
La conception longitudinale de votre projet est terminée, vous pouvez quitter le module
de conception longitudinale. Dans le menu déroulant, cliquer sur Fichier > Fermer.
23
étape 2 : construction de profils en travers projet
Au cours de cette étape, vous apprendrez :
• A construire un demi-profil type que nous appliquerons de façon symétrique (à droite et
gauche sur l’ensemble de notre projet). Le demi-profil en travers type est nommé PT1, il
sera sauvegardé dans le fichier nommé : Rn.typ ;
Fichier >Ouvrir >Choisir le module Conception Transversale >Sélectionner dans votre
dossier de travail le fichier Piste (.pis).
Une fenêtre des informations vous permet de vérifier l’avancement de votre projet.
Valider par OK
Figure 14: Une fenêtre des informations
étape 3 : Création du fichier de profils type
Nous allons créer, dans le fichier Rn.typ, le demi-profil type constitué de 3 lignes : la
ligne projet, la ligne couche d’assise et la ligne couche de forme.
Dans le menu déroulant : sélectionner Calcul >Projet (Taper le nom du fichier)
>Ouvrir > OK : Le fichier vide de profils en travers type est créé, passez à l’étape de
création d’un demi-profil en travers type.
24
Figure 15: Construction de profil
Menu de droite, cliquer sur Plate-forme >Entrer les longueurs des éléments de la
plate-forme >OK.
S= 0 et H = 0 et nous choisirons le mode jointif pour l’assemblage des demi-
chaussées.
Entrer les valeurs de la chaussée :
L = 3.5 D = 0
Entrer les valeurs de l’élément de l’accotement :
H = 0 L = 1.5 P = -4 E = 0 IP = Constante
Menu de droite, choisir Déblai > Visualiser > OK
Menu de droite, choisir Remblai> Visualiser > OK
Définir le fossé de pied de remblai
Menu de droite, choisir Assise
Menu de droite, choisir Forme
La construction du demi-profil type est terminée. Cliquer sur Fermer pour quitter la
fenêtre graphique.
Confirmer la sauvegarde des modifications en cliquant sur OUI. Le profil est
enregistré dans le catalogue RN.typ Quitter la boîte de dialogue de gestion des profils
type en cliquant sur Fermer.
Construction des profils projet
Définir la zone 1 en saisissant sur la première ligne les valeurs suivantes :
0. PT1 PT1 1210.070 PT1 PT1
1- Définir le nombre de ligne
à construire = 3.
2-Cliquer sur Profils Type
3-Tapez le nom du demi-
profil en travers type à créer
: PT1 >> Cliquer sur Créer >>
Cliquer sur Nouveau
25
Indiquer le nombre de lignes à construire : 3
Calculer les profils en cliquant sur Calculer tout
Calcul des perspectives
Dans le menu déroulant de la Conception Transversale :
Cliquer sur Calcul > Perspectives >Choisir les valeurs implicites de Piste 5
indiquées ci-contre
Valider par Ok. Dans la boîte de dialogue « Initialisation des fichiers de
Perspectives » > Cliquer sur Fermer

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  • 1. ASSISTANCE TECHNIQUE POUR LA MISE EN ŒUVRE DE L’EXTENSION ET DE LA REHABILITATION DE L’INSTITUT SPECIALISE DU BATIMENT CASABLANCA (RECONVERSION) GUIDE D’APPUI DU FORMATEUR Filière technicien Spécialisé Génie-civil Option Travaux Publics MODULE N°19 : « Réaliser des prés dimensionnements et des dimensionnements simples Routes et petits ouvrages » Version finale Décembre 2022
  • 2. 2 A. Pré dimensionnement des structures des chaussées 1. Introduction Une structure de chaussée est la superposition d'un certain nombre de couches de natures et d'épaisseurs différentes constituants la surface et le corps de chaussée. Une chaussée est une structure multicouche constituée de trois parties principales qui ont chacune un rôle bien défini. Figure 1: Constitution d'une structure de chaussée type Tout d'abord le sol terrassé ou sol-support est surmonté généralement d'une couche de forme. L'ensemble sol-couche de forme représente la plate-forme support de la chaussée. La couche de forme a une double fonction. Pendant les travaux, elle assure la protection du sol-support, permet la qualité du nivellement ainsi que la circulation des engins. En service, elle permet d'homogénéiser les caractéristiques mécaniques des matériaux constituant le sol ou le remblai, et d'améliorer la portance à long terme. Puis viennent la couche de base et la couche de fondation formant ainsi les couches d'assise. Les couches d'assise apportent à la chaussée la résistance mécanique aux charges verticales induites par le trafic et répartissent les pressions sur la plate-forme support afin de maintenir les déformations à un niveau admissible. Enfin, la couche de surface se compose de la couche de roulement et éventuellement d'une couche de liaison entre la couche de roulement et les couches d'assise. Elle a deux fonctions. D'une part, elle assure la protection des couches d'assise vis-à-vis des infiltrations d'eau. D'autre part elle confère aux usagers un confort de conduite d'autant plus satisfaisant que les caractéristiques de surface sont bonnes. Selon les matériaux granulaires liés (enrobés, béton,...) ou non liés composants les couches des chaussées, nous distinguons plusieurs types de structures. Il existe une grande diversité de structures de chaussées, que l'on classe dans les familles ci-dessous :  Les chaussées souples : les plus souvent utilisées en Tunisie.  Les chaussées bitumineuses épaisses.  Les chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques.
  • 3. 3  Les chaussées à structure mixte.  Les chaussées à structure inverse.  Les chaussées en béton de ciment.  Les chaussées composites. La notion de plate-forme support de chaussée constitué du sol terrassée, éventuellement traité, surmonté en cas de besoin d'une couche de forme 2. Les chaussées souples Ces structures comportent une couverture bitumineuse relativement mince (inférieure à15 cm), 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 60 cm. Figure 2: Structure d'une chaussée souple 3. Les chaussées bitumineuses épaisses Ces structures se composent d'une couche de roulement bitumineuse sur un corps de chaussée en matériaux traités aux liants hydrocarbonés. L'assise, mise en œuvre en une ou deux couches (base et fondation), a une rigidité permettant une transmission atténuée des efforts verticaux dus aux charges roulantes vers la plateforme support. L'épaisseur des couches d'assise est le plus souvent comprise entre 15 et 40 cm. Figure 3: Structure d’une chaussée bitumineuse épaisse 4. Les chaussées à assise traitée aux liants hydrauliques Ces structures sont qualifiées couramment de "semi-rigides". 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 à50 cm. L'assise en matériaux traités aux liants hydrauliques a une forte rigidité empêchant la
  • 4. 4 transmission d'une grande partie des efforts verticaux dus aux charges roulantes vers le sol support. Par contre des fortes contraintes de traction par flexion apparaitront dans l'assise et qui sont déterminante dans le dimensionnement de ce type de structure. Des fissures transversales dues aux retraits primaires et secondaires peuvent apparaitre dans l'assise dès son jeune âge et peuvent remonter à la surface de la chaussée. Figure 4: Structure d’une chaussée à assise traitée aux liants hydrauliques 5. Les chaussées à structure mixte Ces structures comportent une couche de roulement et une couche de base en matériaux bitumineux (épaisseur de la base : 10 à20 cm) sur une couche de fondation en matériaux traités aux liants hydrauliques (20 à40 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 5: Structure d’une chaussée à structure mixte 6. Les chaussées à structure inverse Ces structures sont formées de couches bitumineuses, d'une quinzaine de centimètres d'épaisseur totale, sur une couche de grave non traitée (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. Cette technique est utilisée pour inhiber la propagation des fissures de retrait qui apparaissent dans la couche de matériaux traités aux liants hydrauliques.
  • 5. 5 Figure 6: Structure d'une chaussée à structure inverse 7. Les chaussées en béton de ciment Ces structures sont qualifiées couramment de "rigides". Ces structures comportent une couche de béton de ciment de 15 à 40 cm d'épaisseur qui sert de couche de roulement éventuellement recouverte d'une couche mince en matériaux bitumineux. La couche de béton repose soit sur une couche de fondation (en matériaux traités aux liants hydrauliques ou en béton de ciment), soit sur une couche drainante en grave non traitée, soit sur une couche d'enrobé reposant elle-même sur une couche de forme traitée aux liants hydrauliques. La dalle de béton peut être continue avec un renforcement longitudinal ("Béton Armé Continu" BAC), ou discontinue avec ou sans élément de liaison aux joints. Les chaussées en béton de ciment sont assez coûteuses et peu appliquées en Tunisie. Le dimensionnement de ce type de structure tient compte des fortes contraintes de traction par flexion dans la dalle. Figure 7: Catalogue des matériaux
  • 6. 6 8. Les chaussées composites Afin d'offrir une solution concurrente aux chaussées classiques, deux nouvelles structures se développent depuis les années 1990 aux Etats Unis et sont employées depuis moins d'une dizaine d'années en France. Ces structures combinent une couche de béton de ciment (pour leurs propriétés de durabilité et leur haut module) avec des couches en matériaux bitumineux (pour leurs bonnes propriétés d'adaptations). L'intérêt technique et économique de ces structures dépend essentiellement de la qualité et de la pérennité de l'adhérence mécanique du collage avec interface entre ces couches. Ci-dessous deux types de structures composites sont présentés : le béton de ciment mince collé (BCMC) et le béton armé continu (BAC) sur grave bitume (GB). La structure du béton de ciment mince collé (BCMC) est connue en France depuis 1996. Elle consiste à réaliser des dalles minces (de 10 à 15 cm d'épaisseur) ou très minces (de 5 à 10 cm d'épaisseur) en béton sur un matériau bitumineux. Figure 8: Dalle en béton de ciment mince collé (BCMC) La structure BAC sur GB est une structure composite qui se compose des couches suivantes : BBTM (Béton Bitumineux Très Mince)/ ES (Enduit Superficiel)/ BAC/ GB. Figure 9: Dalle en béton armé continu sur grave bitume (BAC/GB) 9. Dimensionnement des structures A/- Introduction Comme toutes les structures du génie civil, dimensionner une structure de chaussée c'est déterminer les contraintes ou déformations des matériaux et les comparer à des contraintes ou déformations admissibles. La méthode tunisienne de dimensionnement des chaussées, inspirée de la méthode française, est basée à la fois sur les calculs théoriques et les expériences. Elle combine en effet :  L'analyse théorique de la mécanique de chaussée.  Les résultats d'essai de laboratoire sur le comportement en fatigue des
  • 7. 7 matériaux de chaussée.  Les données obtenues par l'observation du fonctionnement des chaussées. La conception des chaussées, en plus des informations collectées sur le sol support par une étude géotechnique, on a besoin des données préliminaires sur le trafic, le climat et l'environnement hydrologique et les propriétés des matériaux à utiliser. Les méthodes pratiques se présentent sous différentes formes  soit une méthode de vérification d'un cas de dimensionnement donné sous forme d'un programme de calcul  soit un ensemble d'abaques permettant de faire les déterminations intermédiaires, et le dimensionnement proprement dite, des conditions très variables de climat, de matériaux, de trafic.  soit un catalogue de synthèse entre le dimensionnement théorique et l'observation de terrain de structures de chaussées pré calculées, établies pour une gamme restreinte de climats et pour des matériaux standardisés. B/- Les données à fournir pour le de dimensionnement Il s'agit de fournir toutes les données nécessaires pour dimensionner une structure de chaussée et qui peuvent être classée en trois catégories :  Le trafic.  Le climat et les données environnementales.  Les caractéristiques des matériaux y compris le sol support. a) Le trafic Le dimensionnement d'une chaussée est effectué pour qu'elle puisse supporter le trafic cumulé des poids lourds sur toute sa durée de vie. Ce trafic est la combinaison de différents types de véhicules, avec des charges et des géométries d'essieu très différentes. La méthode française de dimensionnement a donc utilisé un essieu de référence comme un essieu simple à roues jumelées exerçant une charge totale de l3OkN. Le dimensionnement est en général effectué en prenant en compte un demi-essieu, c'est-à-dire un jumelage de deux roues de 65kN au total. La charge de ces deux roues est ensuite transmise aux chaussées par deux zones de charges circulaires de rayon r = 12,5cm, d'entre axe 3r = 37,5cm et de charge uniformément répartie q = O, 662 KN/m2.
  • 8. 8 Figure 10: charge de référence b- Les classes de trafic La classe de trafic Ti est déterminée à partir du trafic Poids Lourds (PL) par sens de circulation, compté en moyenne journalière annuelle (MJA), pour la voie la plus chargée, à l'année de mise en service. Le tableau XI-1 ci-après donne les différentes classes de trafic en fonction de la moyenne journalière annuelle (MJA) en PL/jour/sens. Figure 11: Classes de trafic c- Le trafic équivalent La loi d'équivalence suivante, qui déclinée de la loi universelle, a été établie entre des charges de poids différents : 𝐴𝑝 𝐴13 = ( P 13 )𝛼 Avec Ap : agressivité d'un essieu de charge P tonnes ; A13 : agressivité de l'essieu standard de charge 13 tonnes (A13= 1); P : charge d'un essieu de poids P tonnes ;
  • 9. 9 α : Coefficient qui dépend du type de chaussée. On retient les valeurs suivantes pour le coefficient : α= 4 à 5 pour les chaussées souples. α= 8 pour les chaussées semi-rigides. α= 12 pour les chaussées rigides. L'agressivité d'un véhicule léger est plusieurs centaines de milliers de fois inférieure à l'agressivité d'un seul essieu de 13 tonnes. L'agressivité d'un essieu en surcharge est extrêmement pénalisante (un essieu de 15t est 5,6 fois plus agressif qu'un essieu de 13t sur une chaussée en béton de ciment). Cette notion d'agressivité des charges permet de comprendre pourquoi on néglige le trafic léger pour ne prendre en compte que les poids lourds de charge utile supérieure ou égale à 5 tonnes. Les méthodes de détermination de trafic sont des méthodes électroniques se basent en général sur la notion de trafic équivalent à un essieu de référence. Deux essieux de référence sont utilisés en dimensionnement des chaussées : l'essieu de 8,5 tonnes et l'essieu de 13 tonnes. Le tableau XI-2 représente les coefficients d'équivalence de chaque type de véhicule lourd à l'essieu d'équivalence. Camions F1 et H et Articulés F2, G1 et G2 Autocars I Coefficient d'équivalence à l'essieu de 8,15 tonnes 1,71 5,93 0,43 Coefficient d'équivalence à l'essieu de 13 tonnes 0,24 0,92 0,07 Tableau 1: Coefficients d'équivalence des poids lourds d- Valeurs du coefficient d’agressivité L'endommagement provoqué par l'application de charge donnée dépend de la nature des matériaux. D'autre part, la configuration des essieux, des roues et leurs charges sont variables d'un poids lourds à l'autre. A défaut de données précises sur la composition du trafic, on retient les valeurs du tableau XI-3 pour coefficient d'agressivité moyenne (CAM) Tableau XI-3 Valeurs du CAM
  • 10. 10 Tableau 2: Valeurs du CAM e- Le trafic cumulé Le trafic est caractérisé par le nombre équivalent d'essieux de référence (NE), correspondant au trafic poids lourds cumulé sur la durée initiale de calcul retenue, qui varie entre 7 et 20 ans Cette valeur NE est fonction  des valeurs escomptées du trafic à la mise en service et du taux de croissance τ pendant la durée initiale de calcul.  de la composition du trafic.  de la nature de la structure de chaussée. La relation suivante permet de déterminer NE : NE = N. CAM. Avec N : nombre cumulé de poids lourds de charge utile supérieure ou égale à 5 tonnes pour la période de calcul de p années. CAM : agressivité moyenne du poids lourds par rapport à l'essieu de référence. Le nombre cumulé (N) de poids lourds de charge utile supérieure ou égale à 5 tonnes pour la période de calcul de p années est déterminé par la relation suivante : N = 365 x MJA x C Où C représente le facteur de cumul sur la période de calcul de p années et un taux de croissance géométrique τ constant sur cette période.
  • 11. 11 f- Le climat Les conditions climatiques affectent le choix de la nature du liant bitumineux, ainsi que résistance, la durabilité et la déformation de la structure de la chaussée et du sol support. Il s'agit de déterminer l'abondance des averses relié au drainage, les périodes de retour, les valeurs des températures extrêmes et l'intensité et la durée des périodes de neige. g- Les caractéristiques des matériaux Il s'agit de définir les caractéristiques des matériaux à prendre en compte dans le calcul à savoir le module de rigidité et le comportement du matériau sous sollicitation répétée. h- Le module de rigidité Le module de rigidité E de matériaux qui constituent les différentes couches de la chaussée est, avec le coefficient de Poisson, la donnée de base du calcul des contraintes et des déformations sous charge. Chaque type de matériau présente à cet égard un comportement spécifique. Matériaux traités aux liants hydrauliques : Le développement de la prise du liant hydraulique induit, comme nous l'avons vu, des évolutions très fortes du module de rigidité. Les ordres de grandeur des modules ultimes constatés sont les suivants  graves-laitier : 15 000 à 20 000 MPa.  graves-ciment : 20 000 à 30 000 MPa.  graves-cendres volantes : 30 000 à 40 000 MPa.  sables-ciment : 4 000 à 18 000 MPa. En ce qui concerne les coefficients de Poisson, ils sont voisins de 0.25, valeur prise en compte dans les calculs. Matériaux traités au bitume : Ils ont un comportement viscoélastique et le module de rigidité dépend de la vitesse de déformation. Il dépend également fortement de la température qui modifie profondément les propriétés du bitume. Pour affecter un module à un matériau bitumineux, il faut donc choisir une température et une fréquence de calcul. Les calculs sont souvent effectués pour une température de 15 °C, et pour une fréquence de sollicitation de 10 Hz. Dans ces conditions, les ordres de grandeur moyens de module sont les suivants  béton bitumineux : 6 000 MPa;  grave-bitume : 8 000 MPa. De la même façon, le coefficient de Poisson varie avec la température. Pour les calculs, on choisit généralement une valeur de 0.35. Graves non traitées : On a pu montrer, par de nombreux essais in situ, que le module d'une assise de grave non traitée varie avec celui du sol sur lequel elle est posée. Cela s'explique par la possibilité de libre mouvement des grains les uns par rapport aux autres et par le fait qu'il ne peut pas physiquement exister de contraintes de traction dans le grave à l'interface. Elle s'adapte donc pour que cette condition soit satisfaite.
  • 12. 12 On a pu mesurer des rapports de module entre la grave et le sol croissant de 2 à 4 avec l'épaisseur et la qualité de la grave. Sol de fondation : Le comportement des sols sous chargement peut être étudié en laboratoire, par l'essai triaxial ou, in situ, par des essais de plaque. On a vu que le comportement n'est pas linéaire et qu'il existe une déformation résiduelle. Cela conduit donc à répéter plusieurs fois le chargement. C'est, en principe, le module au deuxième chargement qui est utilisé dans les calculs. On a également pu dégager une certaine corrélation entre le module de rigidité et l'indice CBR, traduite par la relation approximative : E = 5 CBR i- La résistance à la fatigue des matériaux Les matériaux peuvent se rompre si on leur applique de façon répétée un nombre suffisant de sollicitations d'amplitude inférieure à la résistance à la rupture statique. Les caractéristiques de fatigue présentent une double particularité  elles sont dispersées.  il est difficile de reproduire en laboratoire le comportement réel du matériau dans la chaussée. La confrontation des résultats de laboratoire avec le comportement réel de la chaussée conduit, pour les calculs, à prendre en compte un coefficient multiplicateur des résistances moyennes obtenues en laboratoire. Ce coefficient multiplicateur est de  1.5 ou 1.2 pour les matériaux bitumineux ;  1.5 à 1.7 pour les matériaux hydrauliques. La dispersion constatée à la fois en laboratoire et sur la chaussée oblige, de plus, à une approche probabiliste. On observe, pour les différents types de matériau, les caractéristiques en fatigue suivantes : Matériaux traités aux liants hydrauliques : En contrainte, la courbe de fatigue est assez bien représentée par une droite en coordonnées semi-logarithmiques : T0 : est la contrainte de rupture au premier chargement. a : est proche de 1/12 pour la plupart des matériaux.
  • 13. 13 N : nombre de chargement. Matériaux traités aux liants hydrocarbonés : Les propriétés en fatigue de ces matériaux sont très sensibles à la température. On se base assez souvent, comme pour le module, sur des essais réalisés à 15 °C. On peut bien entendu, pour des calculs plus précis, prendre en compte les températures réelles observées dans la chaussée. On utilise généralement les données de fatigue en déformation contrôlée. En coordonnées logarithmiques, la courbe de fatigue est alors assez bien représentée par une droite. Les valeurs suivantes des allongements à 106 cycles constituent un bon ordre de grandeur :  béton bitumineux : 160 x 10-6  grave-bitume : 120 x 10-6 Sols et graves non traitées : Leur comportement est radicalement différent de celui des matériaux précédents. Dans le cas des sols et des graves non traitées, les grains élémentaires sont en effet libres de se déplacer les uns par rapport aux autres. Il en résulte, sous les sollicitations répétées exercées par le trafic, des réajustements et des déformations progressives. Il n'y a pas, dans ce cas, de véritable rupture de la chaussée en masse, mais une déformation progressive qui induit un orniérage dans les traces de roue et une désorganisation des couches de surface. j- Le sol support Quand on parle d'un sol d'assise, on sous-entend la plateforme supérieure des terrassements (PST), à savoir le mètre supérieur juste en dessous de la couche de chaussée ou de la couche de forme. Le catalogue tunisien considère cinq classes qui sont les entrants dans les fiches de dimensionnement. Les cinq classes sont S4 (sols de portance élevées) à S0 (sols de portance médiocre), cette dernière catégorie indique les sols qu'il faut éviter moyennant une purge ou une mise en place d'une couche de forme. Le comportement des sols n'est souvent pas homogène, il faut dans ces conditions prendre une classe moyenne susceptible de représenter le sol en place. La détermination de classes des sols peut se faire soit à partir du CBR soit à partir de la classification routière des sols au Maroc. K- Classification à partir de CBR Pour déterminer le CBR caractéristique d'un sol, il faudrait faire des mesures mensuelles et ensuite déduire la moyenne annuelle. Ceci est fait dans le but de prendre en compte les CBR des mois secs et des mois humides.
  • 14. 14 Or, il se trouve que cette procédure est difficile à réaliser dans le sens où il est difficile d'attendre une année entière pour pouvoir déterminer la classe du sol. La méthode utilisée consiste à déterminer le CBR au laboratoire sur éprouvette compactée à la teneur en eau de l'optimum Proctor modifié et à 95% de la densité sèche maximale correspondante. On prend l'indice CBR avant imbibition (CBRi) et après quatre jours d’imbibition (CBRs). La valeur de la portance CBR est déterminée en fonction des indices portants pondérés à l'aide de la formule suivante logCBR = α.log CBRi + β.log CBRs. CBRi = indice CBR immédiat avant imbibition. CBRs = indice CBR après 4 jours de saturation. α: coefficient de pondération traduisant le rapport du nombre des mois secs dans l'année. β : coefficient de pondération traduisant le rapport du nombre des mois humides dans l'année. Le tableau suivant XI-4 donne les valeurs des coefficients a et 3 correspondant à chaque région :
  • 15. 15 Tableau 3: donne les valeurs des coefficients a et 3 correspondant à chaque région Pour le dimensionnement d'une structure de renforcement d'une chaussée, on a besoin
  • 16. 16 de connaitre, en plus de la nature de sol support et de sa portance, les caractéristiques de la structure et le comportement de la chaussée existante. Une campagne géotechnique doit être réalisée afin d'obtenir les informations suivantes :  des coupes de chaussée, à raison d'une coupe tous les 1,5 km en moyenne, ces coupes sont réalisées par tranchée ouverte manuellement, profonde de 50cm minimum.  des mesures de déflexion sur l'ensemble de l'itinéraire.  La classe de chaussée est déterminée à partir des coupes de chaussée en admettant les deux types de chaussée : o type a : chaussée à revêtement superficiel. o type b : chaussée à revêtement enrobé.  Cette méthode de classification s'appuie sur la connaissance de trois paramètres : o le type de revêtement (a ou b). o la classe de sol. o l'épaisseur moyenne du corps de chaussée. Les tableaux suivants donnent les classes de chaussées selon la région climatique et l'épaisseur du corps de la chaussée Tableau 4: classes de chaussées régions A et B Tableau 5: classes de chaussées région C
  • 17. 17 l- Détermination de la classe de trafic La détermination de la classe du trafic est fonction de nombre de passage cumulé d'essieux standards de 13 tonnes. Ce nombre est calculé à partir du trafic à la mise en service sur la base d'hypothèses sur l'agressivité du trafic, sur la durée de service et le taux de croissance. m- Définition de la classe de trafic Le trafic est défini par cinq classes (1) dont les valeurs limites correspondent au trafic équivalent cumulé, c'est-à-dire au nombre cumulé du passage de la charge d'un essieu de référence pendant la période pour laquelle la chaussée est dimensionnée. L'expression des valeurs limites des classes est donnée dans le tableau XI-9 ci-après les deux charges de référence susceptibles d'être utilisées sont  charge de l'essieu simple de 8,15 tonnes ;  charge de l'essieu simple de 13 tonnes. (1)Au-delà du trafic cumulé correspondant à T1, on retient dans la catégorie des chaussées à trafic lourd très important type autoroute non concernées par le présent catalogue. Tableau 6: Définition des classes de trafic Les valeurs prises en compte pour le dimensionnement sont les médianes de la classe de trafic. n- Détermination de la classe de trafic à partir du nombre de poids lourds Le trafic équivalent correspond à un nombre de poids lourds (charge utile supérieure à 3,5 tonnes) journaliers et donné dans le tableau XI-9. Il s'agit du trafic poids lourds à l'année de mise en service.
  • 18. 18  Les valeurs présentées correspondent aux hypothèses suivantes :  la durée retenue pour le dimensionnement est 15 ans.  le taux de croissance annuel moyen pour le réseau est 8%.  un Poids Lourds est équivalent au passage de 2,4 essieux de 8,15 tonnes ou 0,36 essieux de 13 tonnes. Tableau 7: Expression des classes de trafic en PL o- Trafic Poids Lourds à prendre en compte Le trafic équivalent de dimensionnement est celui de la voie la plus chargée. Le nombre de voie dépend de la largeur de la chaussée projetée. On applique au trafic deux sens réunis les coefficients pondérateurs suivant selon la largeur de la chaussée projetée : Tableau 8: Coefficient pondérateur En absence d'information sur la répartition du trafic par sens, on considère que le trafic poids lourds est équilibré dans les deux sens.
  • 19. 19 p- Correction à apporter au trafic poids lourds en fonction du taux de croissance Si le taux de croissance annuel du trafic poids lourds diffère du taux adopté (8%), ou si l'on souhaite retenir une durée de dimensionnement différente de 15 ans, il convient de s'assurer que la classe de trafic est toujours la même. Pour cela :  on prend le nombre de PL à l'année de mise en service.  on le multiplie par le coefficient correcteur du tableau XI-12 ci-après, pour obtenir un trafic corrigé.  On obtient la bonne classe de trafic en remplaçant le trafic corrigé dans le tableau XI-9. Tableau 9: Coefficient correcteur 1 : Taux de croissance supérieur à 8% peu probable pour une durée de 20 ans Ces coefficients supposent que l'équivalence à l'essieu de référence du poids lourds moyen reste inchangée. p- Les fiches des structures types pour chaussées neuves Après avoir déterminé la classe de trafic et du sol support, l'ingénieur routier choisi la structure de la chaussée en fonction des matériaux disponibles et les données locales du projet. La fiche correspondante de catalogue lui indique les épaisseurs des différentes couches à mettre en œuvre.
  • 20. 20 10. Dimensionnement des chaussées en béton de ciment Le fonctionnement des chaussées en béton de ciment est très différent de celui des autres chaussées, les particularités de ces chaussées sont :  le retrait du béton, quand il n'est pas contrecarré par des armatures d'acier (cas du béton armé continu), oblige à prévoir des joints de retrait régulièrement espacés ,ces joints sont plus ou moins ouverts suivant la température et le transfert des charges entre deux dalles élémentaires jointives est donc plus ou moins important.  Les gradients thermiques entre le haut et le bas de la dalle induisent des tendances au bombement ou à la cambrure de la dalle. Ces tendances, contrecarrées par le poids de la dalle, induisent des contraintes.  Le passage des charges d'une dalle élémentaire à l'autre produit une attrition de la fondation en créant des fines susceptibles de se déplacer avec l'eau présente sous les joints. Ce phénomène, appelé « pompage », suscite la formation des cavités sous les bords de dalle. La dynamique des efforts au passage des roues fait qu'il n'est pas symétrique et que la dalle aval se dénivelle de plus en plus par rapport à la dalle amont. C'est la mise « en escalier » des dalles. La prise en compte de ces mécanismes a conduit à un ensemble contrasté de types de chaussées en béton. Dans tous les cas, le rôle très défavorable de l'eau à l'interface avec le sol de fondation conduit à soigner particulièrement le drainage latéral en bordant la chaussée de béton drainant. Et on évite l'effet de bord, qui résulterait du passage des roues près du bord de dalle et qui induirait une forte augmentation des contraintes, en prévoyant une sur largeur de la chaussée par rapport à la zone de roulement limitée par les bandes de marquage. La complexité des phénomènes décrits précédemment oblige à pondérer sérieusement le calcul théorique par l'expérimentation. Indiquons simplement qu'en l'absence de tout transfert de charge, la contrainte en bord de joint est 1,55 fois la contrainte en pleine dalle.
  • 21. 21 Figure 12: Dimensionnement des chaussées en béton armé continu Figure 13: Dimensionnement des chaussées en béton non armé sur béton maigre
  • 22. 22 B.Etude d’un projet Routier à l’aide du logiciel Piste Dans cette partie on va essayer d’étudier un tronçon de route à l’aide du logiciel Piste 5.0 étape 1 : définition d’un profil en long Dans la barre de menus, sélectionner Fichier >Nouveau >Choisir Conception Longitudinale (.dpl)>Valider par Ok. Afficher le terrain naturel Dans la barre de menus, sélectionner Fichier >Projet Piste >Ouvrir Rechercher et désigner le fichier Rn.pis créé dans le module de conception plane. Valider par Ouvrir. Le profil en long du terrain naturel s’affiche en vert. Construction des éléments : A l’aide de la ligne du profil en long terrain naturel, nous allons construire les deux droites et la parabole qui constituent la ligne rouge de notre projet : Éléments>Point>Nom élément (Saisir P1 dans la ligne de commande ou bien Dans l’éditeur graphique, désigner le point terrain du profil 1) (POI P1 …) Eléments >Droite >Nom élément (Sur la ligne de saisie, entrer le nom de la droite D1) > saisir les points limites de D1 ou bien sélectionner les points P1 et P2 à l’aide de la souris dans l’éditeur graphique (DRO D1 P1 P2). Construction d’une parabole : d’abord, on doit définir le rayon vertical Rv Eléments >Distance> Nom élément (exemple : DIS R1 5000) ; Si le raccordement parabolique est concave R1sera noté positif ; Si le raccordement parabolique est convexe R1sera noté négatif; Eléments > Parabole> Nom élément (PAR PAR1 D1 D2 R1) ; Calcul de l’axe (assemblage des éléments) : Eléments >Axe> Désigner dans l’éditeur graphique le point P1> Fin automatique > Exécuter (AXE P1 AUTO) Tabulation de l’axe : La tabulation utilisée par le calcul sera celle mise en place lors de la conception plane. La commande de tabulation avec mise à jour aura pour effet de renseigner la cote projet de chacun des profils en travers du fichier piste. Calcul > Tabulation > Avec mise à jour> Entrée Résultat : le fichier Piste comporte désormais une cote projet, une pente et un rayon instantanés à chaque profil. La conception longitudinale de votre projet est terminée, vous pouvez quitter le module de conception longitudinale. Dans le menu déroulant, cliquer sur Fichier > Fermer.
  • 23. 23 étape 2 : construction de profils en travers projet Au cours de cette étape, vous apprendrez : • A construire un demi-profil type que nous appliquerons de façon symétrique (à droite et gauche sur l’ensemble de notre projet). Le demi-profil en travers type est nommé PT1, il sera sauvegardé dans le fichier nommé : Rn.typ ; Fichier >Ouvrir >Choisir le module Conception Transversale >Sélectionner dans votre dossier de travail le fichier Piste (.pis). Une fenêtre des informations vous permet de vérifier l’avancement de votre projet. Valider par OK Figure 14: Une fenêtre des informations étape 3 : Création du fichier de profils type Nous allons créer, dans le fichier Rn.typ, le demi-profil type constitué de 3 lignes : la ligne projet, la ligne couche d’assise et la ligne couche de forme. Dans le menu déroulant : sélectionner Calcul >Projet (Taper le nom du fichier) >Ouvrir > OK : Le fichier vide de profils en travers type est créé, passez à l’étape de création d’un demi-profil en travers type.
  • 24. 24 Figure 15: Construction de profil Menu de droite, cliquer sur Plate-forme >Entrer les longueurs des éléments de la plate-forme >OK. S= 0 et H = 0 et nous choisirons le mode jointif pour l’assemblage des demi- chaussées. Entrer les valeurs de la chaussée : L = 3.5 D = 0 Entrer les valeurs de l’élément de l’accotement : H = 0 L = 1.5 P = -4 E = 0 IP = Constante Menu de droite, choisir Déblai > Visualiser > OK Menu de droite, choisir Remblai> Visualiser > OK Définir le fossé de pied de remblai Menu de droite, choisir Assise Menu de droite, choisir Forme La construction du demi-profil type est terminée. Cliquer sur Fermer pour quitter la fenêtre graphique. Confirmer la sauvegarde des modifications en cliquant sur OUI. Le profil est enregistré dans le catalogue RN.typ Quitter la boîte de dialogue de gestion des profils type en cliquant sur Fermer. Construction des profils projet Définir la zone 1 en saisissant sur la première ligne les valeurs suivantes : 0. PT1 PT1 1210.070 PT1 PT1 1- Définir le nombre de ligne à construire = 3. 2-Cliquer sur Profils Type 3-Tapez le nom du demi- profil en travers type à créer : PT1 >> Cliquer sur Créer >> Cliquer sur Nouveau
  • 25. 25 Indiquer le nombre de lignes à construire : 3 Calculer les profils en cliquant sur Calculer tout Calcul des perspectives Dans le menu déroulant de la Conception Transversale : Cliquer sur Calcul > Perspectives >Choisir les valeurs implicites de Piste 5 indiquées ci-contre Valider par Ok. Dans la boîte de dialogue « Initialisation des fichiers de Perspectives » > Cliquer sur Fermer