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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE
Ministère des Travaux Publics
Direction des Routes
·� Catalogue de
DIMENSIONNEMENT
des Chaussées Neuves
Organisme National.
de Contrôle Technique
des Travaux Publics
Fascicule 2
HYPOTHÈSES JE'f DONNÉES
DE DIMENSIONNEMENT
--------------- Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement 3
Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves �œ----...
SOMMAIRE
, , -
ABREVIATIONS UTILISEES .........................................................................................................6
PREAMBULE.....................................................................................................................................?
I- CONSTITUTION DES STRUCTURES DE CHAUSSEES.......................................................S
II- DESCRIPTION DES STRUCTURES TYPES..........................................................................9
ILl- Réseau principal de niveau 1
11.2- Réseau principal de niveau 2
11.3- Conditions aux interfaces
11.4- Modélisation des structures types et calcul des contraintes et déformations
III- DONNEES-H'ENTREE-nU-DlMENSIONNEMENT........................................................... 3
111. 1- Durée de vie
111.2- Risque de calcul
III.3- Données climatiques
111.4- Trafic
111.5- Sol support
III.6 - Matériaux
111.6. 1- Performances mécaniques
111.6.2- Calcul des sollicitations admissibles
111.6.3- Vérification en fatigue des structures et de la déformation du sol-support
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .......................................................................................22
----------------- Fascioule 21 D:ypothèsas et Données de Dlmensionnement 5
BB
ES
EF
GB
GL
BCg
ONT
TUF
SG
AG
SB
RP1
PTAC
PL
TPLi
TCEi
A
c
n
CL, ML, SC, GC
Si
EV2
de
E
v
06
b
kc
kr
k8
kne
SN
Sh
t
kd
r
C..ad
a,,ad
Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves
Abréviations utilisées
Béton bitumineux
Enduit superficiel
Enrobé à froid
Grave bitume
Grave laitier
Béton de ciment goujonné
Grave non traitée
Tuf calcaire
Sable gypseux
Arène granitique
Sable bitume
Réseau principal de niveau 1
Poids total autorisé en charge
Poids lourd (véhicule de plus de 3,5 tonnes de PTAC)
Classe de trafic en nombre de poids lourd par jour et par sens
Trafic cumulé en essieux équivalents de 13 tonnes
Coefficient d'agressivité
Taux d'accroissement géométrique du trafic
Facteur de cumul
Durée de vie
Cla�ses des sols (Classification USCS)
Cla�se de portance de sol support
Module à la plaque
Déflexion caractéristique en 1/100 mm
Module de Young (MPa)
Coefficient de Poisson
Contrainte de flexion limite à 106 cycles
Déformation limite correspondant à 106 cycles
Déformation verticale
Pente de la droite de fatigue du matériau traité
Coefficient de calage
Fac_teur lié au risque
Facteur li� à la température
Facteur lié au nombre cumulé d'essieux équivalents de 13 tonnes supporté par la
chaussée
P._ispersion sur la loi de fatigue
Pispersion sur les épaisseurs
Fractile de la loi normale
Facteur lié aux effets des discontinuités (dalle en béton)
Risque en%
Déformation admissible de traction par flexion à la base des couches bitumjneuses
Contrainte de traction admissible à la base des couches hydrauliques
6 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmenslonnement ------------------
-------------------- Catalogue de Dlmeosloonement des Chaussées Neuves
PRÉAMBULE
e catalogue de dimensionnement des chaussées fait appel à certaines
hypothèses et données qui permettent au projeteur de mteux
�-.rtSJJ appréhender le dimensionnement des chaussées soit en réseau
principal de niveau l (RPl) ou en réseau principal de niveau 2 (RP2).
Ce fascicule, outre la terminologie adoptée dans les fiches techniques de
dimensionnement, présente aussi, toutes les hypothèses et données prises en
compte dans la méthode de dimensionnement dite rationnelle entreprise pour
l'établissement du catalogue.
L'objectif assigné à ce fascicule est d'une part, d'octroyer aux projeteurs tous
les artifices de calcul rationnel de dimensionnement, entre autres :
• la notion d'agressivité pour la prise en compte du trafic équivalent en nombre
d'essieux standard de 13 tonnes.
• la notion de risque de calcul pour le dimensionnement,
• les paramètres de performance des matériaux pris en compte dans le
dimensionnement et, d'autre part, la vulgarisation du calcul rationnel de
dimensionnement des chaussées en Algérie, en tenant compte des spécificités
du pays (climat, géologie, trafic...).
Pour la modélisation des structures types, il est fait appel au modèle
multicouche élastique et linéaire de BURMISTER*.
Les modules et coefficients de Poisson (E,v), correspondant aux différents
types de matériaux figurant dans les fiches techniques de dimensionnement,
ont été obtenus en laboratoire sur des matériaux représentatifs. Quelques
résultats d'essais sont présentés en annexe du fascicule 1 : «Notice
d'utilisation».
*Leprogramme de calculAlizé III, qui estfondé sur l'hypothèse de BURM!STER, a servi aux
calculs des contraintes et déformations dans les différentes couches de chaussées.
------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmenslonnement 7
Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves
1- CONSTITUTION DES STRUCTURES DE CHAUSSEES
Afin de mettre en place une terminologie adaptée pour la démarche catalogue, il est nécessaire de dé­
finir d'une manière exacte la constitution des structures de chaussées. Deux types de structures sont
proposés:
Structure type 1 :Pour matériaux non traités (MNT), matériaux traités au-bitume (MTB) et
matériaux traités au laitier granulé (MTLH).
Couche de roulement
Couche de base
Couche de fondation
Sol-support
Structure type 2 :Pour Béton de Ciment.
Couche de
base-roulement
Couche de fondation
Sol-support
·: O:H-!<<HH<<..:<<<..:<<<<<«<<<«<<«<<<
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>:· )))))>)>)jo)))))))))))))))))))))))))))
<·: «<<<((((((.0: <<<(((( <<«<« «<<<«< ((
1
Le sol support de chaussée peut, selon le cas, être surmonté ou non d'une couche de forme selon la
configuration ci-dessous :
Sol supportdechaussée
Solsupportdechaussée
Cas avec couchedeforme Cassanscouchedeforme
8 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimenslonnement --------------------
Catalogue de Dimensionnemént des Chaussées fJeuves -------·· ------
Il� DESCRIPTION DES STRUCTURES TYPES
Les deux types de structures décrites dans le chapitre précédent regroupent comme énoncé, les princi­
pales structures proposées en fonction du niveau du réseau principal RPi considéré (RP1: Réseau prin­
cipal du niveau 1 et RP2 : Réseau principal du niveau 2).
11.1- Réseau principal de niveau 1 (RP1)
Les structures rencontrées sont de type 1 et 2, elles couvrent les techniques suivantes:
1) Structure type 1 :
Ce type concerne les techniques suivantes:
• Matériaux traités au Bitume (MTB)
Il s'agit de structure à assises traitées au bitume, on retrouve
Structure GB/GB: - Couche de base en Grave Bitume
- Couche de fondation en Grave Bitume
Structure GB/GNT: - Couche de base en Grave Bitume
- Couche de fondation en Grave non traitée
Structure GBffi1fl: - Couche de base en Grave Bitume
- Couche de fondation en Tuf de classe 1
Structure GB/SG1 : - Cùuche de base en Grave Bitume
- Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 1.
• Matériaux traités aux liants hydrauliques (MTLH)
Il s'agit d'une structure à assise traitée au liant hydraulique :
Structure GL/GL : - Couche de base en Grave Laitier
- Couche de fondation en Grave Laitier.
2) Structure de type 2 :
Il s'agit d'une structure particulière et qui concerne la technique Béton de Ciment goujonné
Structure BCg/GC : - Couche de base-roulement en Béton du Ciment goujonné
- Couche de fondation en Grave Ciment
11.2- Réseau principal de niveau 2 (RP2)
Les structures sont de type 1, elles couvrent les techniques suivantes:
• Matériaux traités au Bitume (MTB)
Structure SB/SG1: - Couche de base en Sable Bitume
/ r
.1'
-
'( ' . /
'·' . '/
' "-..../'�(;1
- Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 1
• Matériaux non traités (MNT)
Il s'agit de techniques à assises en matériaux non traités.
Structure GNT/GNT* : - Couche de base en Graves non traitées
- Couche de fondation en graves non traitées
Structure TUFl/TUFl: - Couche de base en Tuf de classe l
- Couche de fondation en Tuf de classe 1
Structure TUF2/TUF2 : - Couche de base en Tuf de classe 2
- Couche de fondation en Tuf de classe 2
..
------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimensionnement 9
Catalogue de Dimensionnement des Chaussées Neuves �·�
Structure SG1/SG1 : - Couche de base en Sable Gypseux de classe 1
- Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 1
Structure SG2/ SG2 : - Couche de base en Sable Gypseux de classe 2
- Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 2
Structure AG/ AG: - Couche de base en Arène Granitique
- Couche de fondation en Arène Granitique.
(*)Selon fa difinition dans fa norme NFP 98 129
• Tableaux récapitulatifs concernant les fiches structures
Tableau1 ·Réseau priucipalde uiveau1 (RP1)
1 GB/GB I, II1 - MTB (Matériaux traités f---------+--------+-- -----'----'-----l
au bitume)
2 - MTLH (matériaux
traités liants hydrauliques)
2
3
4
5
6
7
GB/GNT I, II
GB/GNT III
GB/SG1 IV
GB/TUF 1 III
GL/GL I, II
BCg/OC I, II
GB: Grave Bitume, GNT: Grave non traitée, SG1 :Sablegypseu:· de classe!, GL:grave-laitiet; GC: grave ciment,
BCg : béton de cimentgoujonné, TUF 1: Ttifde classe 1.
Tableau2- Réseauprincipal de niveau2 (RP2)
•-Qi .. jJ
l" Types de lrf<dtériau�
.."'�.�
li'Jche
,�·): Ty �<,,Il<
!:1�, p-e ,.
Zones
1•. structure 11°
�.
$tru<;ture ·c;., clhnatiques (*)'
,>o.Ji"U�.a.;....No4.:.WÎ!o:,..;.Mf>A-r. Q.I�...,��tl....oo:l��� ·"'-"��--�··""'" ...rr�;.a..a_.>.L,i_ � ....!.o, """""'-!_._•" ����.._....... �·�...
1 - MNT (Matériaux non 1 GNT/GNT 1 , IIet III
traités) 2 TUFl/TUFl IIet III
3 TUF2/TUF2 IIet III
4 SGIISGI IV
5 SG2/SG2 IV
2 - MTLH (Matériaux 6 AG/AG IV
traités au Bitume) 7 SB/SG 1 IV
SG1: sablegypseu.v de classe!, AG: arènegranitique, SB: sable bitume, SG2: sablegypseuxde classe 2,
TUFl: Ttifde classe!, TUF2:Ttifde classe 2.
(*) Cartezones climatiques jointe en annexe dufascicule 1
1 0 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimensionnement ------------------
Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves ·---------------�
ll.3- Conditions aux interfaces
Les conditions aux interfaces interviennent dans la modélisation de la structure pour les calculs de
contraintes et déformations effectuées à J'aide du modèle retenu dans les calculs. Les différentes hypo­
thèses adoptées sont synthétisées dans le tableau 3 ci-dessous :
Tableau3 : Syllllzèses des lzypotllèses sur les couditiousde collage
MTB:
1- BB/GB/GB/sol support
2- B B/GB/GNT ou TUF ou SG/sol
3- SB/SG/sol support
MTLH:
1- B B/GL/GL/sol support
2- BCg/GC/soi suppon
MNT:
1- GNT/GNT/sol support
2- TUF/TUF/sol support
3- SG/SG/sol support
4- AGIAG/sol support
Toutes les interfaces sont c ::>liées
Toutes les interfaces sont collées
Toutes les interfaces sont collées
Toutes les interfaces sont collées
interface BCg/GC décollée
interface OC/sol collée
Toutes les interfaces sont collées
11.4- Modélisation des structures types et calcul des contraintes et déformations
Le programme de calcul Alize III permet de déterminer à partir d'un modèle multicouches élastique
fondé sur l'hypothèse de BURMISTER, les contraintes et déformations (CJ., €, CJ.) à différents niveaux
de la structure. La charge prise en compte est une charge unitaire correspondant à un demi-essieu de 13
tonnes représenté par une empreinte circulaire.
Les données à rentrer dans le modèle pour les différentes simulations sont:
- Les épaisseurs de chaque couche
- Les modules (E) et coefficients de Poisson (v) de chaque couche y compris le sol support
- Les types d'interfaces entre les couches (conditions de collage).
------------------ Fascicule 2/ Hypothèses et Données de Dlmenslonnement 1 1
Catalogue de Dimensionnement des Chaussées Neuves
• Mode de fonctionnement des différentes structures
Les schémas suivants donnent un aperçu sur le type de modélisation propre à chaque type de structure
ainsi que sur leur mode de fonctionnement.
• Matériaux traités au bitume (MTB)
ou ou
l E,(sol) l E,(sol)
*ê, étant la déformation de traction par flexion à la base des matériaux traités au bitume
*e. (sol) étant la déformation verticale sur le sol support.
• Matériaux traités au liants hydrauliques (MTLH)
et BCg
at at
(interface décollée)
GC
at at
1 Ez(sol)
*at étant la contrainte de traction flexion à la base des matériaux traités aux liants hydrauliques
*Ez (sol) étant la déformation verticale sur le sol support.
• Matériaux non traités (MNT)
ES/EF ES/EF ES/EF ES/EF
TUF
TUF SG
l Ez(sol)
*ê
z
(sol) étant la déformation verticale sur le sol support.
1 2 Fasclcule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement --------------------
J
J
Catalogue de Dlmensionnement des Chaussées Neuves
Ill- DONNEES D'ENTREES DU DIMENSIONNEMENT·� - ---- - - . --
Les données de base pour le dimensionnement des structures de chaussées sont:
- la durée de vie
- le risque de calcul considéré
- les données climatiques
- le trafic
- le sol support de chaussée
- les caractéristiques des matériaux.
Nous examinerons dans ce chapitre les différents paramètres précités ci-dessus.
111.1- Durée de vie
La durée de vie est en étroite relation avec la stratégie d'investissement retenue par le maître de l'ou­
vrage. Elle correspond à un investissement initial moyen à élevé et des durées de vie allant de 15 à 25
ans en fonction du niveau de réseau principal considéré.
Les durées de vie fixées par niveau de réseau principal (RP1, RP2) et par matériaux types sont synthé­
tisées dans le tableau 4 ci-dessous:
Nive�ude t•éscùtl
J)filtC�tutl (RPl)
RPl
RP2
Tableau4 :Durées tle vie adoptées
·:�j��·
'a··"·
!•atéri�lJXtype& . :-� �11·
�dkll!;II;J;o _,....
MTB (matériaux traités au bitume)
MTLH (matériaux traités
aux liants hydrauliques)
MNT (matériauxnon traités)
MTB (matériaux traités au bitume)
'··· '
Structures tyj»cs
GB/GB,GB/GNT,
GB/TUF,GB/SG
GL/GL
BCg
GNT/GNT, TUF/TUF,
SG/SG,AG/AG
SB/SG
�.1 � our.écd�-
...
v1CJual(tées)
20
20
25
15
15
GB :grave bitume, GL:grave laitie1; BCg:béton de cimentgoujonné, SB:sable bitume,
GNT:grave non traitée, SG:sablegypseux, AG: arènegmnitique, Tuf: encrofitement calcaire.
111.2- Risque de calcul
Compte tenu du caractère probabiliste relatif au dimensionnement des chaussées dû à 1'importance de
la dispersion et du caractère aléatoire des essais de fatigue, l'objectif qui est retenu est que la probabi­
lité d'apparition de dégradations avant une période donnée de x années soit inférieure à une valeur
fixée. Cette probabilité de rupture est appelée le «risque de calcul» et la période de x années la «durée
de vie» ou durée du dimensionnement.
Définition du risque :
Un risque r% sur une période de x années pris pour le dimensionnement de la chaussée, est la probabi­
lité pour qu'apparaissent au cours de ces x années des dégradations structurelles qui impliqueraient des
travaux de renforcement de la chaussée.
------------------- Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement 1 3
Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves --�,---�---
Les niveaux de risque choisis sont en fait en étroite relation avec les options retenues par le maître de
1'ouvrage en matière de niveau de service et de stratégie d'investissement et d'entretien (voir détail dans
le fasciculel: notice d'utilisation).
Les risques de calcul (r %) adoptés dans le dimensionnement des structures, qui sont fonction du trafic
et du niveau de réseau principal, sont donnés dans les tableaux 5 et 6 ci-dessous.
Tableau5: Risques adoptés poul'le 1·éseattRP1
CJQ&sedert-
�-
�� '
{'l'PL ... � /Jll'�l.6 1'f't7
(N/j/s
t!Jts) �·
GB/GB,
20 15 10 5 2
GB/GNT...
·-
Risque
GL/GL 15 10 5 2 2
(%)
BCg/GC 12 10 5 2 2
Tableau 6: Risques adoptés pour le réseau RP2
Classe de rtflc(TPl.f Tl)J.O 11JLt 'f1Jf,2 1'P13
(l'L/J/seo�)
Risque GNT/GNT, TUF/TUF
(%) SG/SG, SB/SG 25 20
111.3- Données climatiques
Les données directement utilisées dans le calcul de dimensionnement des chaussées se rapportent :
- à l'état hydrique du sol support,
- aux cycles saisonniers de température.
� Etat hydriques du sol-support
L'état hydrique du sol est pris en compte à travers la portance du sol support. Cette portance est esti­
mée à partir d'un essai de poinçonnement CBR dont les conditions d'imbibition (immédiat ou à 4 jours)
sont liées à la zone climatique considérée (voir détails clans le fascicule 1).
Les différentes zones climatiques de l'Algérie sont mentionnées dans le tableau 7 et l'annexe 3 du
fascicule l.
1 4 Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimenslonnement -------------------
----= Catalogue de Dimensionnement des Chaussées Neuves
Tableau 7: Zones climatiques de pluviométrie
1 > 600 très humide Nord
II 350- 600 Qumide Nord, Hauts-plateaux
III 100-350 semi- aride Hau aux
IV < 100 aride Sud
e Cycles saisonniers de température
Les cycles saisonniers de température qui influent sur les caractéristiques mécaniques des matériaux bi­
tumineux (GB, BB, SB) sont pris en compte à travers la notion de température équivalente.
� Définition de la température équivalente
Le calcul de dimensionnement est fait pour une température constante dite température équivalente Seq.
Celle-ci est telle que la somme des dommages subis par la chaussée pendant une année, pour une dis­
tribution de température donnée, soit égale au dommage que subirait la chaussée soumise au même tra­
fic mais pour une température constante Seq. Cette dernière se détermine par application du cumul des
dommages de la loi de Miner.
L�s v�!eurs de température équiva!entes (8eq) retenues pour le c�!cul du dimensior!r..e!rler!t scr1t do�­
nées dans le tableau 8 ci-dessous:
Température
équivalente eeq
CC)
111.4- Trafic
Tableau8: Cltoix des températures équivalentes
I et II III
20 25
IV
30
La connaissance du trafic, essentiellement le trafic poids lourds (véhicules de plus de 3,5 tonnes) in­
tervient:
-comme paramètre d'entrée dans le dimensionnement des structures de chaussées.
- dans le choix des caractéristiques intrinsèques des matériaux (MDE, LA), pour la fabrication des
matériaux de chaussées.
Pour le calcul du dimensionnement proprement dit, c'est le trafic cumulé sur la durée de vie choisie qui
est à prendre en considération. Ceci fait intervenir les notions d'agressivité des poids lourds et de tra­
fic cumulé équivalent (TCEi).
-------------------- Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimensionnement 1 5
Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves
• Classes de trafic (TPLi)
La classe de trafic (TPLi) est déterminée à partir du trafic PL/j/sens compté en moyenne journalière an­
nuelle (MJA), sur la voie la plus chargée, à l'année de mise en service.
Le tableau 9 ci-dessous donne par niveau de réseau (RP 1 ou RP2), les classes de trafic adoptées
Tableau9 : Classes de trafic TPLt adoptées
�
1
TPLO TPU 1Jll.2 1ft.J 1PL4 11'1:5 TJlL6 'TPL7
'
�
.
....._ -...••• oA
150 300 600 1500 3000
RPl à à à à à- - - 300 6(:)0 1500 3000 6000
(PL/J/sens)
0 50 100 150RP2 - - - -
à à à à
50 lOO 150 300
• Calcul du trafic cumulé de PL (TCi)
Le TCi est le trafic cumulé de PL sur la période considérée pour le dimensionnement (durée de vie). Il
est donnée par la formule suivante:
1 TCi = TPLi x 365 x (l + it - l
où:
- i = taux d'accroissement géométrique, (pris égal à 0,04 dans le calcul de dimensionnement), ce
taux de 4 % résulte d'une enquête nationale de trafic réalisée dans le cadre de l'étude du schéma
directeur routier national.
- n = durée de vie considérée.
• Calcul du trafic cumulé équivalent (TCEi)
Le TCEi est le trafic à prendre en compte dans le calcul du dimensionnement, il correspond au nombre
cumulé d'essieux équivalents de 13 tonnes sur la durée de vie considérée.
NB :L'essieu de référence standard en Algérie est l'essieu isolé à roues jumelées de 130 kN
(13 tonnes). C'est l'essieu maximum légal.
Le calcul de TCEi qui fait intervenir l'agressivité (A) des PL, est donné par la formule:
TCEi = TCi x A = TPLi x
(l
+
i
�" - 1
x A
1
Cette formule peut être simplifiée comme suit: 1 TCEi = TPLi . C . A . lW
C 365 X (1+.
i)
x 10 .Javec: =
1
(appelé facteur de cumul)
A: Coefficient d'agressivité des PL par rapport à l'essieu de référence de 13 tonnes
A titre indicatif, le tableau 10 ci-dessous donne les valeurs de C en fonction de i et n :
1 6 Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement -------------------
Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves
Tablem1lO: Vaumrs du facteurde ctmzul C
�1•
1
2
4
7
10
..
10
4,0
4,4
5,0
5,8
15 20
6,3 8,9
7,3 10,9
9,2 15,0
11,6 20,9
25
11,7
15,2
23,1
35,9
Les coefficients d'agressivité A ont été calculés conformément à la norme NFP98-082, à partir des his­
togrammes de charges obtenus lors de différentes campagnes nationales de pesages des poids lourds.
Les résultats de calculs sont donnés dans le tableau 11 ci-après :
Tableau·11: Valeurs du coefficient d'agressivitéA
!�Niveau de réseau
principal �RPl)
'"'····
RPl
RP2
RPl etRP2
111.5- Sol support
• Classes de sols supports retenues
1'ypes de matériaux et struchJrcs
" ·�. t:l
Chaussées à matériaux traités au bitume :
GB/GB ,GB/Tuf,GB/SG...
Chaussées à matériaux traités aux liants
hydrauliques : GL/GL ,BCgiGC
. Chaussées à matériaux non traités:
GNT/GNT,TUF/TUF,SG/SG,AG/AG
Chaussées à matériaux traités au bitume:
SB/SG
Sol support (Calcul de Ez ad),
Valeurs de A
0 ,6
1
0,6
0,4
0,6
Le sol support de chaussées est assimilé à un massif semi-infini élastique, homogène et isotrope. Les
caractéristiques mécaniques nécessaires pour la modélisation (Alizé III) sont le module de Young (E)
et le coefficient de Poisson (u).
- Le coefficient de Poisson (u) pour les sols est en général pris égal à 0,35.
- Le module du sol support (E) appelé également module de Young
Les classes de portances sont données dans le tableau 12 ci-dessous :
Tableau12 : Classes de portanceà lo11g terme du sol support
Classes de portance(Sj) S4 S3 S2 Sl
.···-
Modules (MPa) 15 25 50 125 200
...
..
so
NB : Le calcul de dimensionnement (Alizé Ill) a été fait en considérant la valeur limite inférieure de chaque classe.
------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmensionnement 1 7
Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves
• Classes de sols supports par niveau de réseau principal (RPi)
Il existe une relation entre la qualité du sol support de chaussée et le bon comportement des chaussées.
Pour cette raison, et pour chaque niveau de réseau principal (RPl et RP2), les classes de sol support
considérées sont les suivantes :
-Pour le réseau principal RPl : SO, Sl, S2
- Pour le réseau principal RP2 : SO, Sl, S2, S3
Si ces niveaux de portance ne sont pas atteints, il faudra alors prévoir une couche de forme de manière
à améliorer le module du support de chaussée et ce conformément aux tableaux de sur-classement des
sols supports donnés dans le fascicule 1 : «Notice d'utilisation».
• CalCul des déformations admissibles sur le sol support (f.d)
La déformation verticale êz calculée par le modèle Alizé III, devra être limitée à une valeur admissible
êz.ad qui est donnée par une relation empirique déduite à partir d'une étude statistique de comportement
des chaussées algériennes. Cette formule est la suivante :
IEz,ad= 22.10-J • (TCEi)·O,lJS 1
Pour chaque classe de trafic (T CEi), il correspond une valeur de êz.ad·
La vérification ez < ez,ad sera surtout à faire dans le cas des chaussées à matériaux non traités, car
c'est le critère prépondérant dans le calcul de dimensionnement.
Dans le cas des chaussées traitées au bitume et aux liants hydrauliques, la pression sur le sol support
sera tellement faible que le critère ez < ez,ad sera pratiquement toujours vérifié.
111.6 - Matériaux
111.6.1- Performances mécaniques
Les performances mécaniques relatives aux différents types de matériaux sont données dans les ta­
bleaux 13, 14 et 15 ci-dessous.
• Matériaux traités au bitume (MTB)
Tableau13 : Performattces mécat�lqllesdes matérltmx blttmtittetiX
Matériau E (3o·c,tOHz) E(�s·, 10Hz) E(zo·,10Hz) B(10",10Hz) �(to·,25Hz) ·1/b SN Sh 'U kc
(Ml'.8) (Mpa) (Mpa) (Mpa) (Mpa) (10-6) (cm) Calage
BB 2500 3500 4000 - - -
0,35
GB 3500 5500 7000 12500 100 6,84 0,45 3 0,35 1,3
SB 1500 - -
3000 245 7,63 0,68 2,5 0,45 1,3
BB: béton bitumineux, GB:grave bitmne, SB: sable bitume
1 8 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmenslonnement -------------------
Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves �·-------·
Tableau14:Perfomumces mécaniques des matériaux traités aux liantshydrat�llq11es
Af�térlau�
.
E p6 -1/b S.N Sh " kd kc
(MTIJl) (AtPa) (MPa) (cm) d
.. "' ......�. '
GL 20000 0,50 18,4 1,24 3 0,25 1 1,5
GC 20000 0,70 12 1 3 0,25 1 1,5
BCg 35000 2,15 16 1 3 0,25 1/1,47 . 1,5
GL:grave laitier, GC:grave ciment, BCg: béton de cimentgoujonné
Les modules et droites de fatigue de la GB et GL sont représentés dans les annexes 4, 5 et 6 du fascicule 1.
• Matériaux non traités (MNT)
Tableau15:Perfomumces tnécat�lqtlesdesmatériaux no11 traités
NiVeaude lacoucbe
Modules des MNT Valeursdêk 1J
.. (MPa) -� ·- ·lu-.,
GNT = 500 2,5 0,25
Base*
TUF 1-500 2 0,25
TUF 2 = 300 2 0,25
( 15 � h �20cm) SG 1 - 7 00 2 0,25
SG2 = 300 2 0,25
AG-300 2 0,25
�.���-
Fondatlon EMNT (sous couche 1 ) = k Esol support
(en souscouches EMNT (sous couche i) = k EM.vr (sous couche i -1)
de2Scm) avec EMNT borné à EM.vrcouche de base
Fond ation MNT EMNT (sous couche 1 ) = k E,.1,upport ( avec kidemci-dessus)
sous GBetSB EMNT (sous couche i) = k EM.vr (sous couche i -1)
(GB/MNT,) avec EMNT borné à 350MPa
-
(*)Pour la couche de base, les modules et coefficients dePoisson sont ceux obtenus en laboratoire au Tri axial à chargements
répétés (Annexes 7 et 8 du Fascicule 1).
111.6.2- Calcul des sollicitations admissibles
Les sollicitations admissibles pour chaque type de matériaux sont calculées à partir des relations suivantes:
• Matériaux traités au bitume
Le calcul de la déformation admissible de traction (�ad) à la base des couches bitumineuses est donné
par la relation suivante :
1Et,ad = E6 (10°C, 25Hz) . kne • kS . kr . kc 1
------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimenslonnement 1 9
-------·---
Catalogue de Dlmeosloooemeot des Chaussées Neuves
où
ê (l0°C, 25Hz) : déformation limite détenue au bout de 106 cycles avec une probabilité de rupture de
6 '-
50% à l0° C et 25Hz (essai de fatigue).
kne : facteur lié au nombre cumulé d'essieux équivalents supporté par la chaussée
k8 : facteur lié à la température
kr : facteur lié au lisque et aux dispersions
kc : facteur lié au calage des résultats du modèle de calcul avec le comportement observé sur chaussées.
avec :
kne
d'où
avec:
= (�)b k8-
T CEi '
-
E(l0° C)
kr _ 10.,b8
E(Oeq)' -
= ë6 (looC, 25 Hz) . (T
l
c
O
;i )b E (loo C)
.
w-•b8 .
kc
� E (Oeq)
TCEi: trafic en nombre•cumulé d'essieux équivalents de 13 tonnes sur la durée de vie considérée
b : pente de la droite de fatigue (b<O)
E (10°C) : Module complexe du matériau bitumineux à 10° C
E (8eq) : Module complexe du matériau bitumineux à la température équivalente qui est fonction de
la zone climatique considérée
8 : f (dispersion),
avec:
SN: dispersion sur la loi de fatigue
Sb : dispersion sur les épaisseurs (en cm)
c: coefficient égal à 0,02
t : fractile de la loi normale, qui est fonction du risque adopté (r%). Voir tableau 16.
Tablea11l6: Vale11rs de1 =f{r%)
r% 2 3 5 7 10 12
-
J-1
t -2,054 -1,881 -1,645 -1,520 -1,282 -1,175
r% 20 23 25 30 35 40
'
l
·o t -0,842 -0,739 -0,674 -0,524 -0,385 -0,253
.. .!Lil:.·,,- .�
o Matériaux traités aux liants hydrauliques
15
1,036
50
0
Le calcul de la contrainte admissible de traction cr,.•d à la base des couches traitées aux liants hydrau­
liques est donné par la relation suivante :
O't,ad = 0'6 • kne • kr . kd . kc
où .
.... ---·-.._. Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves -���..�-·-· .._..._....._,..._.
cr6: contrainte de flexion limite à 106 cycles donnée par l'essai de fatigue
kne, kr, kc : idem matériaux traités au bitume
kd: facteur lié aux effets des discontinuités (fissures) et gradient thermique (dalles en béton).
crt,ad peut s'écrire de la façon suivante:
( )
(TCEi)b -lbc5a1.ad bars = 0'6• 'LQ6 . 10 . kd . kc
• Matériaux non traités (MNT)
Il n'existe pas de calcul de sollicitations admissibles pour ce type de matériau. Il faut s'assurer du bon
choix des caractéristiques du matériau afin d'asseoir une bonne tenue à l'orniérage. Il faut également
s'assurer que le sol support ne soit pas trop déformable.
lll.6.3- Vérification en fatigue des structures et de la déformation du sol-support
• Matériaux traités au bitume (MTB)
Il faudra vérifier queEt etEz calculées à l'aide d'Alize III, sont inférieures aux valeurs admissibles cal­
culées, c'est à dire respectivement àE,_.d et Ez.ad·
• Matériaux traités au liants hydrauliques (MTLH)
Dans ce cas également, il faudra vérifier que les contraintes et déformations calculées par Alize III sont
inférieures aux contraintes et déformations admissibles calculées:
" Matériaux non traités (MNT)
Dans le cas des MNT la seule vérification est à faire sur le sol-support:
------------------- Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmensionnement 2 1
Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves
Références bibliographigues
- Guide SETI, Séries des B60/B6l (1978)
- Rapport de recherche, Etude critique des différents catalogues de dimensionnement (SETI, Belge,
Shell, Suisse, ASHTOO, Français, Espagnol), - CTTP/MTP (03/95)
- Rapports de recherche, Suivi des planches expérimentales phase C- MTP/CTTP
- Campagne de pesées d'essieux, résultats généraux, CTTP (1986)
- Recensement de la circulation, CTTP (résultats de la campagne de 1991)
- Températures extrêmes au sol en Algérie, aperçu sur 34 stations période 1986-1993, Centre climato-
logique national de l' ONN.l ( 12/94)
- Rapport relatif au réseau économique de base, MTP/CTTP (0l/95)
- Rapport final de mise à jour de la compagne de pèse essieux (SDRN), MTP/CTTP (1997)
- A.BOUDJELLALI, Dimensionnement des chaussées neuves, Thèse professionnelle Mastère spé-
cialisé en infrastructures de transport (ENPC-Paris, 12/91)
- A.BOUDJELLALI, Abaques de sur-classement des sols support de chaussées, annexes Thèse pro-
fessionnelle Mastère spécialisé en infrastructures de transport (ENPC-Paris, 12/91)
- Guide des renforcements, MTP/CTTP ( 12/92)
- Guide de 1'entretien routier, MTP/CTTP (1995)
- Guide de réhabilitation des routes, MTP/CTTP (07/96)
- Manuel de conception des chaussées neuves à faible trafic, SETRAILCPC (07/81)
- Logiciel Alize III, calcul des déflexions de surface, des contraintes et des déformations des struc-
tures de chaussées, LCPC, Paris
- P.AUTRET, A. DE BOISSOUDY, J.MARCHAND, pratique d'Alize III (09/81)
- PEYRONNE C, CAROFF G, Dimensionnement des chaussées, cours de routes, presses de l'ENPC
(1984)
- Conception et dimensionnement des structures de chaussées, guide technique SETRAILCPC (12/94)
- Catalogue des structures types de chaussées neuves, SETRA/LCPC (1977)
- Actualisation du catalogue 1977 ( 1988)
- Catalogue des structures types de chaussées neuves, SETRAILCPC (1998).
Normes utilisées
- NF P 98-235-1 : Matériaux de chaussée non traitées, Essai tri axial à chargements répétés
- NF P 98-261-1 : Détermination de la résistance en fatigue des mélanges hydrocarbonés, Essai de fa-
tigue par flexion à amplitude de flèche constante (09/92)
- NF P 98-260-2: Détermination des caractéristiques rhéologiques des mélanges hydrocarbonés,
Détermination du module complexe par flexion sinusoïdale (09/92)
- NF P 98 082: Dimensionnement des chaussées routières, Détermination des trafics routiers pour le
dimensionnement des structures de chaussées ( 12/92)
- NF P 98 086: Dimensionnement des chaussées routières, Eléments à prendre en compte pour le di­
mensionnement des chaussées (12/92)
- NF P 98 129 : Graves non traitées, Définitions et spécifications.
2 2 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmensionnement ------------------
Catalogue de dimensionnement des chaussees neuves (fascicule2)

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Catalogue de dimensionnement des chaussees neuves (fascicule2)

  • 1. RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère des Travaux Publics Direction des Routes ·� Catalogue de DIMENSIONNEMENT des Chaussées Neuves Organisme National. de Contrôle Technique des Travaux Publics
  • 2. Fascicule 2 HYPOTHÈSES JE'f DONNÉES DE DIMENSIONNEMENT --------------- Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement 3
  • 3. Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves �œ----... SOMMAIRE , , - ABREVIATIONS UTILISEES .........................................................................................................6 PREAMBULE.....................................................................................................................................? I- CONSTITUTION DES STRUCTURES DE CHAUSSEES.......................................................S II- DESCRIPTION DES STRUCTURES TYPES..........................................................................9 ILl- Réseau principal de niveau 1 11.2- Réseau principal de niveau 2 11.3- Conditions aux interfaces 11.4- Modélisation des structures types et calcul des contraintes et déformations III- DONNEES-H'ENTREE-nU-DlMENSIONNEMENT........................................................... 3 111. 1- Durée de vie 111.2- Risque de calcul III.3- Données climatiques 111.4- Trafic 111.5- Sol support III.6 - Matériaux 111.6. 1- Performances mécaniques 111.6.2- Calcul des sollicitations admissibles 111.6.3- Vérification en fatigue des structures et de la déformation du sol-support REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .......................................................................................22 ----------------- Fascioule 21 D:ypothèsas et Données de Dlmensionnement 5
  • 4. BB ES EF GB GL BCg ONT TUF SG AG SB RP1 PTAC PL TPLi TCEi A c n CL, ML, SC, GC Si EV2 de E v 06 b kc kr k8 kne SN Sh t kd r C..ad a,,ad Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves Abréviations utilisées Béton bitumineux Enduit superficiel Enrobé à froid Grave bitume Grave laitier Béton de ciment goujonné Grave non traitée Tuf calcaire Sable gypseux Arène granitique Sable bitume Réseau principal de niveau 1 Poids total autorisé en charge Poids lourd (véhicule de plus de 3,5 tonnes de PTAC) Classe de trafic en nombre de poids lourd par jour et par sens Trafic cumulé en essieux équivalents de 13 tonnes Coefficient d'agressivité Taux d'accroissement géométrique du trafic Facteur de cumul Durée de vie Cla�ses des sols (Classification USCS) Cla�se de portance de sol support Module à la plaque Déflexion caractéristique en 1/100 mm Module de Young (MPa) Coefficient de Poisson Contrainte de flexion limite à 106 cycles Déformation limite correspondant à 106 cycles Déformation verticale Pente de la droite de fatigue du matériau traité Coefficient de calage Fac_teur lié au risque Facteur li� à la température Facteur lié au nombre cumulé d'essieux équivalents de 13 tonnes supporté par la chaussée P._ispersion sur la loi de fatigue Pispersion sur les épaisseurs Fractile de la loi normale Facteur lié aux effets des discontinuités (dalle en béton) Risque en% Déformation admissible de traction par flexion à la base des couches bitumjneuses Contrainte de traction admissible à la base des couches hydrauliques 6 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmenslonnement ------------------
  • 5. -------------------- Catalogue de Dlmeosloonement des Chaussées Neuves PRÉAMBULE e catalogue de dimensionnement des chaussées fait appel à certaines hypothèses et données qui permettent au projeteur de mteux �-.rtSJJ appréhender le dimensionnement des chaussées soit en réseau principal de niveau l (RPl) ou en réseau principal de niveau 2 (RP2). Ce fascicule, outre la terminologie adoptée dans les fiches techniques de dimensionnement, présente aussi, toutes les hypothèses et données prises en compte dans la méthode de dimensionnement dite rationnelle entreprise pour l'établissement du catalogue. L'objectif assigné à ce fascicule est d'une part, d'octroyer aux projeteurs tous les artifices de calcul rationnel de dimensionnement, entre autres : • la notion d'agressivité pour la prise en compte du trafic équivalent en nombre d'essieux standard de 13 tonnes. • la notion de risque de calcul pour le dimensionnement, • les paramètres de performance des matériaux pris en compte dans le dimensionnement et, d'autre part, la vulgarisation du calcul rationnel de dimensionnement des chaussées en Algérie, en tenant compte des spécificités du pays (climat, géologie, trafic...). Pour la modélisation des structures types, il est fait appel au modèle multicouche élastique et linéaire de BURMISTER*. Les modules et coefficients de Poisson (E,v), correspondant aux différents types de matériaux figurant dans les fiches techniques de dimensionnement, ont été obtenus en laboratoire sur des matériaux représentatifs. Quelques résultats d'essais sont présentés en annexe du fascicule 1 : «Notice d'utilisation». *Leprogramme de calculAlizé III, qui estfondé sur l'hypothèse de BURM!STER, a servi aux calculs des contraintes et déformations dans les différentes couches de chaussées. ------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmenslonnement 7
  • 6. Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves 1- CONSTITUTION DES STRUCTURES DE CHAUSSEES Afin de mettre en place une terminologie adaptée pour la démarche catalogue, il est nécessaire de dé­ finir d'une manière exacte la constitution des structures de chaussées. Deux types de structures sont proposés: Structure type 1 :Pour matériaux non traités (MNT), matériaux traités au-bitume (MTB) et matériaux traités au laitier granulé (MTLH). Couche de roulement Couche de base Couche de fondation Sol-support Structure type 2 :Pour Béton de Ciment. Couche de base-roulement Couche de fondation Sol-support ·: O:H-!<<HH<<..:<<<..:<<<<<«<<<«<<«<<< :-:- :,.)))):-)))))))):0))))))))))) )))))))))) ..: <<<H-<<<<<<H<«<<<<<<<<«<<««<« « > >>>>>»>>>>H>H>>>»>>>»>>»>»»>> < ( <<<<< «<..:-:«<<««<<«<«<<«««< « ·:-: <H<<«<«« «<<<««<<<« «<««<-:< :--:, >»))))))))))))))))))))))))))))))))) <..: <<-:<-!<<<<<<<<<<<<<<C <<<<«<«<««H< >:· )))))>)>)jo))))))))))))))))))))))))))) <·: «<<<((((((.0: <<<(((( <<«<« «<<<«< (( 1 Le sol support de chaussée peut, selon le cas, être surmonté ou non d'une couche de forme selon la configuration ci-dessous : Sol supportdechaussée Solsupportdechaussée Cas avec couchedeforme Cassanscouchedeforme 8 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimenslonnement --------------------
  • 7. Catalogue de Dimensionnemént des Chaussées fJeuves -------·· ------ Il� DESCRIPTION DES STRUCTURES TYPES Les deux types de structures décrites dans le chapitre précédent regroupent comme énoncé, les princi­ pales structures proposées en fonction du niveau du réseau principal RPi considéré (RP1: Réseau prin­ cipal du niveau 1 et RP2 : Réseau principal du niveau 2). 11.1- Réseau principal de niveau 1 (RP1) Les structures rencontrées sont de type 1 et 2, elles couvrent les techniques suivantes: 1) Structure type 1 : Ce type concerne les techniques suivantes: • Matériaux traités au Bitume (MTB) Il s'agit de structure à assises traitées au bitume, on retrouve Structure GB/GB: - Couche de base en Grave Bitume - Couche de fondation en Grave Bitume Structure GB/GNT: - Couche de base en Grave Bitume - Couche de fondation en Grave non traitée Structure GBffi1fl: - Couche de base en Grave Bitume - Couche de fondation en Tuf de classe 1 Structure GB/SG1 : - Cùuche de base en Grave Bitume - Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 1. • Matériaux traités aux liants hydrauliques (MTLH) Il s'agit d'une structure à assise traitée au liant hydraulique : Structure GL/GL : - Couche de base en Grave Laitier - Couche de fondation en Grave Laitier. 2) Structure de type 2 : Il s'agit d'une structure particulière et qui concerne la technique Béton de Ciment goujonné Structure BCg/GC : - Couche de base-roulement en Béton du Ciment goujonné - Couche de fondation en Grave Ciment 11.2- Réseau principal de niveau 2 (RP2) Les structures sont de type 1, elles couvrent les techniques suivantes: • Matériaux traités au Bitume (MTB) Structure SB/SG1: - Couche de base en Sable Bitume / r .1' - '( ' . / '·' . '/ ' "-..../'�(;1 - Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 1 • Matériaux non traités (MNT) Il s'agit de techniques à assises en matériaux non traités. Structure GNT/GNT* : - Couche de base en Graves non traitées - Couche de fondation en graves non traitées Structure TUFl/TUFl: - Couche de base en Tuf de classe l - Couche de fondation en Tuf de classe 1 Structure TUF2/TUF2 : - Couche de base en Tuf de classe 2 - Couche de fondation en Tuf de classe 2 .. ------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimensionnement 9
  • 8. Catalogue de Dimensionnement des Chaussées Neuves �·� Structure SG1/SG1 : - Couche de base en Sable Gypseux de classe 1 - Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 1 Structure SG2/ SG2 : - Couche de base en Sable Gypseux de classe 2 - Couche de fondation en Sable Gypseux de classe 2 Structure AG/ AG: - Couche de base en Arène Granitique - Couche de fondation en Arène Granitique. (*)Selon fa difinition dans fa norme NFP 98 129 • Tableaux récapitulatifs concernant les fiches structures Tableau1 ·Réseau priucipalde uiveau1 (RP1) 1 GB/GB I, II1 - MTB (Matériaux traités f---------+--------+-- -----'----'-----l au bitume) 2 - MTLH (matériaux traités liants hydrauliques) 2 3 4 5 6 7 GB/GNT I, II GB/GNT III GB/SG1 IV GB/TUF 1 III GL/GL I, II BCg/OC I, II GB: Grave Bitume, GNT: Grave non traitée, SG1 :Sablegypseu:· de classe!, GL:grave-laitiet; GC: grave ciment, BCg : béton de cimentgoujonné, TUF 1: Ttifde classe 1. Tableau2- Réseauprincipal de niveau2 (RP2) •-Qi .. jJ l" Types de lrf<dtériau� .."'�.� li'Jche ,�·): Ty �<,,Il< !:1�, p-e ,. Zones 1•. structure 11° �. $tru<;ture ·c;., clhnatiques (*)' ,>o.Ji"U�.a.;....No4.:.WÎ!o:,..;.Mf>A-r. Q.I�...,��tl....oo:l��� ·"'-"��--�··""'" ...rr�;.a..a_.>.L,i_ � ....!.o, """""'-!_._•" ����.._....... �·�... 1 - MNT (Matériaux non 1 GNT/GNT 1 , IIet III traités) 2 TUFl/TUFl IIet III 3 TUF2/TUF2 IIet III 4 SGIISGI IV 5 SG2/SG2 IV 2 - MTLH (Matériaux 6 AG/AG IV traités au Bitume) 7 SB/SG 1 IV SG1: sablegypseu.v de classe!, AG: arènegranitique, SB: sable bitume, SG2: sablegypseuxde classe 2, TUFl: Ttifde classe!, TUF2:Ttifde classe 2. (*) Cartezones climatiques jointe en annexe dufascicule 1 1 0 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimensionnement ------------------
  • 9. Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves ·---------------� ll.3- Conditions aux interfaces Les conditions aux interfaces interviennent dans la modélisation de la structure pour les calculs de contraintes et déformations effectuées à J'aide du modèle retenu dans les calculs. Les différentes hypo­ thèses adoptées sont synthétisées dans le tableau 3 ci-dessous : Tableau3 : Syllllzèses des lzypotllèses sur les couditiousde collage MTB: 1- BB/GB/GB/sol support 2- B B/GB/GNT ou TUF ou SG/sol 3- SB/SG/sol support MTLH: 1- B B/GL/GL/sol support 2- BCg/GC/soi suppon MNT: 1- GNT/GNT/sol support 2- TUF/TUF/sol support 3- SG/SG/sol support 4- AGIAG/sol support Toutes les interfaces sont c ::>liées Toutes les interfaces sont collées Toutes les interfaces sont collées Toutes les interfaces sont collées interface BCg/GC décollée interface OC/sol collée Toutes les interfaces sont collées 11.4- Modélisation des structures types et calcul des contraintes et déformations Le programme de calcul Alize III permet de déterminer à partir d'un modèle multicouches élastique fondé sur l'hypothèse de BURMISTER, les contraintes et déformations (CJ., €, CJ.) à différents niveaux de la structure. La charge prise en compte est une charge unitaire correspondant à un demi-essieu de 13 tonnes représenté par une empreinte circulaire. Les données à rentrer dans le modèle pour les différentes simulations sont: - Les épaisseurs de chaque couche - Les modules (E) et coefficients de Poisson (v) de chaque couche y compris le sol support - Les types d'interfaces entre les couches (conditions de collage). ------------------ Fascicule 2/ Hypothèses et Données de Dlmenslonnement 1 1
  • 10. Catalogue de Dimensionnement des Chaussées Neuves • Mode de fonctionnement des différentes structures Les schémas suivants donnent un aperçu sur le type de modélisation propre à chaque type de structure ainsi que sur leur mode de fonctionnement. • Matériaux traités au bitume (MTB) ou ou l E,(sol) l E,(sol) *ê, étant la déformation de traction par flexion à la base des matériaux traités au bitume *e. (sol) étant la déformation verticale sur le sol support. • Matériaux traités au liants hydrauliques (MTLH) et BCg at at (interface décollée) GC at at 1 Ez(sol) *at étant la contrainte de traction flexion à la base des matériaux traités aux liants hydrauliques *Ez (sol) étant la déformation verticale sur le sol support. • Matériaux non traités (MNT) ES/EF ES/EF ES/EF ES/EF TUF TUF SG l Ez(sol) *ê z (sol) étant la déformation verticale sur le sol support. 1 2 Fasclcule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement --------------------
  • 11. J J Catalogue de Dlmensionnement des Chaussées Neuves Ill- DONNEES D'ENTREES DU DIMENSIONNEMENT·� - ---- - - . -- Les données de base pour le dimensionnement des structures de chaussées sont: - la durée de vie - le risque de calcul considéré - les données climatiques - le trafic - le sol support de chaussée - les caractéristiques des matériaux. Nous examinerons dans ce chapitre les différents paramètres précités ci-dessus. 111.1- Durée de vie La durée de vie est en étroite relation avec la stratégie d'investissement retenue par le maître de l'ou­ vrage. Elle correspond à un investissement initial moyen à élevé et des durées de vie allant de 15 à 25 ans en fonction du niveau de réseau principal considéré. Les durées de vie fixées par niveau de réseau principal (RP1, RP2) et par matériaux types sont synthé­ tisées dans le tableau 4 ci-dessous: Nive�ude t•éscùtl J)filtC�tutl (RPl) RPl RP2 Tableau4 :Durées tle vie adoptées ·:�j��· 'a··"· !•atéri�lJXtype& . :-� �11· �dkll!;II;J;o _,.... MTB (matériaux traités au bitume) MTLH (matériaux traités aux liants hydrauliques) MNT (matériauxnon traités) MTB (matériaux traités au bitume) '··· ' Structures tyj»cs GB/GB,GB/GNT, GB/TUF,GB/SG GL/GL BCg GNT/GNT, TUF/TUF, SG/SG,AG/AG SB/SG �.1 � our.écd�- ... v1CJual(tées) 20 20 25 15 15 GB :grave bitume, GL:grave laitie1; BCg:béton de cimentgoujonné, SB:sable bitume, GNT:grave non traitée, SG:sablegypseux, AG: arènegmnitique, Tuf: encrofitement calcaire. 111.2- Risque de calcul Compte tenu du caractère probabiliste relatif au dimensionnement des chaussées dû à 1'importance de la dispersion et du caractère aléatoire des essais de fatigue, l'objectif qui est retenu est que la probabi­ lité d'apparition de dégradations avant une période donnée de x années soit inférieure à une valeur fixée. Cette probabilité de rupture est appelée le «risque de calcul» et la période de x années la «durée de vie» ou durée du dimensionnement. Définition du risque : Un risque r% sur une période de x années pris pour le dimensionnement de la chaussée, est la probabi­ lité pour qu'apparaissent au cours de ces x années des dégradations structurelles qui impliqueraient des travaux de renforcement de la chaussée. ------------------- Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement 1 3
  • 12. Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves --�,---�--- Les niveaux de risque choisis sont en fait en étroite relation avec les options retenues par le maître de 1'ouvrage en matière de niveau de service et de stratégie d'investissement et d'entretien (voir détail dans le fasciculel: notice d'utilisation). Les risques de calcul (r %) adoptés dans le dimensionnement des structures, qui sont fonction du trafic et du niveau de réseau principal, sont donnés dans les tableaux 5 et 6 ci-dessous. Tableau5: Risques adoptés poul'le 1·éseattRP1 CJQ&sedert- �- �� ' {'l'PL ... � /Jll'�l.6 1'f't7 (N/j/s t!Jts) �· GB/GB, 20 15 10 5 2 GB/GNT... ·- Risque GL/GL 15 10 5 2 2 (%) BCg/GC 12 10 5 2 2 Tableau 6: Risques adoptés pour le réseau RP2 Classe de rtflc(TPl.f Tl)J.O 11JLt 'f1Jf,2 1'P13 (l'L/J/seo�) Risque GNT/GNT, TUF/TUF (%) SG/SG, SB/SG 25 20 111.3- Données climatiques Les données directement utilisées dans le calcul de dimensionnement des chaussées se rapportent : - à l'état hydrique du sol support, - aux cycles saisonniers de température. � Etat hydriques du sol-support L'état hydrique du sol est pris en compte à travers la portance du sol support. Cette portance est esti­ mée à partir d'un essai de poinçonnement CBR dont les conditions d'imbibition (immédiat ou à 4 jours) sont liées à la zone climatique considérée (voir détails clans le fascicule 1). Les différentes zones climatiques de l'Algérie sont mentionnées dans le tableau 7 et l'annexe 3 du fascicule l. 1 4 Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimenslonnement -------------------
  • 13. ----= Catalogue de Dimensionnement des Chaussées Neuves Tableau 7: Zones climatiques de pluviométrie 1 > 600 très humide Nord II 350- 600 Qumide Nord, Hauts-plateaux III 100-350 semi- aride Hau aux IV < 100 aride Sud e Cycles saisonniers de température Les cycles saisonniers de température qui influent sur les caractéristiques mécaniques des matériaux bi­ tumineux (GB, BB, SB) sont pris en compte à travers la notion de température équivalente. � Définition de la température équivalente Le calcul de dimensionnement est fait pour une température constante dite température équivalente Seq. Celle-ci est telle que la somme des dommages subis par la chaussée pendant une année, pour une dis­ tribution de température donnée, soit égale au dommage que subirait la chaussée soumise au même tra­ fic mais pour une température constante Seq. Cette dernière se détermine par application du cumul des dommages de la loi de Miner. L�s v�!eurs de température équiva!entes (8eq) retenues pour le c�!cul du dimensior!r..e!rler!t scr1t do�­ nées dans le tableau 8 ci-dessous: Température équivalente eeq CC) 111.4- Trafic Tableau8: Cltoix des températures équivalentes I et II III 20 25 IV 30 La connaissance du trafic, essentiellement le trafic poids lourds (véhicules de plus de 3,5 tonnes) in­ tervient: -comme paramètre d'entrée dans le dimensionnement des structures de chaussées. - dans le choix des caractéristiques intrinsèques des matériaux (MDE, LA), pour la fabrication des matériaux de chaussées. Pour le calcul du dimensionnement proprement dit, c'est le trafic cumulé sur la durée de vie choisie qui est à prendre en considération. Ceci fait intervenir les notions d'agressivité des poids lourds et de tra­ fic cumulé équivalent (TCEi). -------------------- Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimensionnement 1 5
  • 14. Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves • Classes de trafic (TPLi) La classe de trafic (TPLi) est déterminée à partir du trafic PL/j/sens compté en moyenne journalière an­ nuelle (MJA), sur la voie la plus chargée, à l'année de mise en service. Le tableau 9 ci-dessous donne par niveau de réseau (RP 1 ou RP2), les classes de trafic adoptées Tableau9 : Classes de trafic TPLt adoptées � 1 TPLO TPU 1Jll.2 1ft.J 1PL4 11'1:5 TJlL6 'TPL7 ' � . ....._ -...••• oA 150 300 600 1500 3000 RPl à à à à à- - - 300 6(:)0 1500 3000 6000 (PL/J/sens) 0 50 100 150RP2 - - - - à à à à 50 lOO 150 300 • Calcul du trafic cumulé de PL (TCi) Le TCi est le trafic cumulé de PL sur la période considérée pour le dimensionnement (durée de vie). Il est donnée par la formule suivante: 1 TCi = TPLi x 365 x (l + it - l où: - i = taux d'accroissement géométrique, (pris égal à 0,04 dans le calcul de dimensionnement), ce taux de 4 % résulte d'une enquête nationale de trafic réalisée dans le cadre de l'étude du schéma directeur routier national. - n = durée de vie considérée. • Calcul du trafic cumulé équivalent (TCEi) Le TCEi est le trafic à prendre en compte dans le calcul du dimensionnement, il correspond au nombre cumulé d'essieux équivalents de 13 tonnes sur la durée de vie considérée. NB :L'essieu de référence standard en Algérie est l'essieu isolé à roues jumelées de 130 kN (13 tonnes). C'est l'essieu maximum légal. Le calcul de TCEi qui fait intervenir l'agressivité (A) des PL, est donné par la formule: TCEi = TCi x A = TPLi x (l + i �" - 1 x A 1 Cette formule peut être simplifiée comme suit: 1 TCEi = TPLi . C . A . lW C 365 X (1+. i) x 10 .Javec: = 1 (appelé facteur de cumul) A: Coefficient d'agressivité des PL par rapport à l'essieu de référence de 13 tonnes A titre indicatif, le tableau 10 ci-dessous donne les valeurs de C en fonction de i et n : 1 6 Fascicule 2 1 Hypothèses et Données de Dimensionnement -------------------
  • 15. Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves Tablem1lO: Vaumrs du facteurde ctmzul C �1• 1 2 4 7 10 .. 10 4,0 4,4 5,0 5,8 15 20 6,3 8,9 7,3 10,9 9,2 15,0 11,6 20,9 25 11,7 15,2 23,1 35,9 Les coefficients d'agressivité A ont été calculés conformément à la norme NFP98-082, à partir des his­ togrammes de charges obtenus lors de différentes campagnes nationales de pesages des poids lourds. Les résultats de calculs sont donnés dans le tableau 11 ci-après : Tableau·11: Valeurs du coefficient d'agressivitéA !�Niveau de réseau principal �RPl) '"'···· RPl RP2 RPl etRP2 111.5- Sol support • Classes de sols supports retenues 1'ypes de matériaux et struchJrcs " ·�. t:l Chaussées à matériaux traités au bitume : GB/GB ,GB/Tuf,GB/SG... Chaussées à matériaux traités aux liants hydrauliques : GL/GL ,BCgiGC . Chaussées à matériaux non traités: GNT/GNT,TUF/TUF,SG/SG,AG/AG Chaussées à matériaux traités au bitume: SB/SG Sol support (Calcul de Ez ad), Valeurs de A 0 ,6 1 0,6 0,4 0,6 Le sol support de chaussées est assimilé à un massif semi-infini élastique, homogène et isotrope. Les caractéristiques mécaniques nécessaires pour la modélisation (Alizé III) sont le module de Young (E) et le coefficient de Poisson (u). - Le coefficient de Poisson (u) pour les sols est en général pris égal à 0,35. - Le module du sol support (E) appelé également module de Young Les classes de portances sont données dans le tableau 12 ci-dessous : Tableau12 : Classes de portanceà lo11g terme du sol support Classes de portance(Sj) S4 S3 S2 Sl .···- Modules (MPa) 15 25 50 125 200 ... .. so NB : Le calcul de dimensionnement (Alizé Ill) a été fait en considérant la valeur limite inférieure de chaque classe. ------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmensionnement 1 7
  • 16. Catalogue de Dlmenslonnement des Chaussées Neuves • Classes de sols supports par niveau de réseau principal (RPi) Il existe une relation entre la qualité du sol support de chaussée et le bon comportement des chaussées. Pour cette raison, et pour chaque niveau de réseau principal (RPl et RP2), les classes de sol support considérées sont les suivantes : -Pour le réseau principal RPl : SO, Sl, S2 - Pour le réseau principal RP2 : SO, Sl, S2, S3 Si ces niveaux de portance ne sont pas atteints, il faudra alors prévoir une couche de forme de manière à améliorer le module du support de chaussée et ce conformément aux tableaux de sur-classement des sols supports donnés dans le fascicule 1 : «Notice d'utilisation». • CalCul des déformations admissibles sur le sol support (f.d) La déformation verticale êz calculée par le modèle Alizé III, devra être limitée à une valeur admissible êz.ad qui est donnée par une relation empirique déduite à partir d'une étude statistique de comportement des chaussées algériennes. Cette formule est la suivante : IEz,ad= 22.10-J • (TCEi)·O,lJS 1 Pour chaque classe de trafic (T CEi), il correspond une valeur de êz.ad· La vérification ez < ez,ad sera surtout à faire dans le cas des chaussées à matériaux non traités, car c'est le critère prépondérant dans le calcul de dimensionnement. Dans le cas des chaussées traitées au bitume et aux liants hydrauliques, la pression sur le sol support sera tellement faible que le critère ez < ez,ad sera pratiquement toujours vérifié. 111.6 - Matériaux 111.6.1- Performances mécaniques Les performances mécaniques relatives aux différents types de matériaux sont données dans les ta­ bleaux 13, 14 et 15 ci-dessous. • Matériaux traités au bitume (MTB) Tableau13 : Performattces mécat�lqllesdes matérltmx blttmtittetiX Matériau E (3o·c,tOHz) E(�s·, 10Hz) E(zo·,10Hz) B(10",10Hz) �(to·,25Hz) ·1/b SN Sh 'U kc (Ml'.8) (Mpa) (Mpa) (Mpa) (Mpa) (10-6) (cm) Calage BB 2500 3500 4000 - - - 0,35 GB 3500 5500 7000 12500 100 6,84 0,45 3 0,35 1,3 SB 1500 - - 3000 245 7,63 0,68 2,5 0,45 1,3 BB: béton bitumineux, GB:grave bitmne, SB: sable bitume 1 8 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmenslonnement -------------------
  • 17. Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves �·-------· Tableau14:Perfomumces mécaniques des matériaux traités aux liantshydrat�llq11es Af�térlau� . E p6 -1/b S.N Sh " kd kc (MTIJl) (AtPa) (MPa) (cm) d .. "' ......�. ' GL 20000 0,50 18,4 1,24 3 0,25 1 1,5 GC 20000 0,70 12 1 3 0,25 1 1,5 BCg 35000 2,15 16 1 3 0,25 1/1,47 . 1,5 GL:grave laitier, GC:grave ciment, BCg: béton de cimentgoujonné Les modules et droites de fatigue de la GB et GL sont représentés dans les annexes 4, 5 et 6 du fascicule 1. • Matériaux non traités (MNT) Tableau15:Perfomumces tnécat�lqtlesdesmatériaux no11 traités NiVeaude lacoucbe Modules des MNT Valeursdêk 1J .. (MPa) -� ·- ·lu-., GNT = 500 2,5 0,25 Base* TUF 1-500 2 0,25 TUF 2 = 300 2 0,25 ( 15 � h �20cm) SG 1 - 7 00 2 0,25 SG2 = 300 2 0,25 AG-300 2 0,25 �.���- Fondatlon EMNT (sous couche 1 ) = k Esol support (en souscouches EMNT (sous couche i) = k EM.vr (sous couche i -1) de2Scm) avec EMNT borné à EM.vrcouche de base Fond ation MNT EMNT (sous couche 1 ) = k E,.1,upport ( avec kidemci-dessus) sous GBetSB EMNT (sous couche i) = k EM.vr (sous couche i -1) (GB/MNT,) avec EMNT borné à 350MPa - (*)Pour la couche de base, les modules et coefficients dePoisson sont ceux obtenus en laboratoire au Tri axial à chargements répétés (Annexes 7 et 8 du Fascicule 1). 111.6.2- Calcul des sollicitations admissibles Les sollicitations admissibles pour chaque type de matériaux sont calculées à partir des relations suivantes: • Matériaux traités au bitume Le calcul de la déformation admissible de traction (�ad) à la base des couches bitumineuses est donné par la relation suivante : 1Et,ad = E6 (10°C, 25Hz) . kne • kS . kr . kc 1 ------------------ Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dimenslonnement 1 9
  • 18. -------·--- Catalogue de Dlmeosloooemeot des Chaussées Neuves où ê (l0°C, 25Hz) : déformation limite détenue au bout de 106 cycles avec une probabilité de rupture de 6 '- 50% à l0° C et 25Hz (essai de fatigue). kne : facteur lié au nombre cumulé d'essieux équivalents supporté par la chaussée k8 : facteur lié à la température kr : facteur lié au lisque et aux dispersions kc : facteur lié au calage des résultats du modèle de calcul avec le comportement observé sur chaussées. avec : kne d'où avec: = (�)b k8- T CEi ' - E(l0° C) kr _ 10.,b8 E(Oeq)' - = ë6 (looC, 25 Hz) . (T l c O ;i )b E (loo C) . w-•b8 . kc � E (Oeq) TCEi: trafic en nombre•cumulé d'essieux équivalents de 13 tonnes sur la durée de vie considérée b : pente de la droite de fatigue (b<O) E (10°C) : Module complexe du matériau bitumineux à 10° C E (8eq) : Module complexe du matériau bitumineux à la température équivalente qui est fonction de la zone climatique considérée 8 : f (dispersion), avec: SN: dispersion sur la loi de fatigue Sb : dispersion sur les épaisseurs (en cm) c: coefficient égal à 0,02 t : fractile de la loi normale, qui est fonction du risque adopté (r%). Voir tableau 16. Tablea11l6: Vale11rs de1 =f{r%) r% 2 3 5 7 10 12 - J-1 t -2,054 -1,881 -1,645 -1,520 -1,282 -1,175 r% 20 23 25 30 35 40 ' l ·o t -0,842 -0,739 -0,674 -0,524 -0,385 -0,253 .. .!Lil:.·,,- .� o Matériaux traités aux liants hydrauliques 15 1,036 50 0 Le calcul de la contrainte admissible de traction cr,.•d à la base des couches traitées aux liants hydrau­ liques est donné par la relation suivante : O't,ad = 0'6 • kne • kr . kd . kc
  • 19. où . .... ---·-.._. Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves -���..�-·-· .._..._....._,..._. cr6: contrainte de flexion limite à 106 cycles donnée par l'essai de fatigue kne, kr, kc : idem matériaux traités au bitume kd: facteur lié aux effets des discontinuités (fissures) et gradient thermique (dalles en béton). crt,ad peut s'écrire de la façon suivante: ( ) (TCEi)b -lbc5a1.ad bars = 0'6• 'LQ6 . 10 . kd . kc • Matériaux non traités (MNT) Il n'existe pas de calcul de sollicitations admissibles pour ce type de matériau. Il faut s'assurer du bon choix des caractéristiques du matériau afin d'asseoir une bonne tenue à l'orniérage. Il faut également s'assurer que le sol support ne soit pas trop déformable. lll.6.3- Vérification en fatigue des structures et de la déformation du sol-support • Matériaux traités au bitume (MTB) Il faudra vérifier queEt etEz calculées à l'aide d'Alize III, sont inférieures aux valeurs admissibles cal­ culées, c'est à dire respectivement àE,_.d et Ez.ad· • Matériaux traités au liants hydrauliques (MTLH) Dans ce cas également, il faudra vérifier que les contraintes et déformations calculées par Alize III sont inférieures aux contraintes et déformations admissibles calculées: " Matériaux non traités (MNT) Dans le cas des MNT la seule vérification est à faire sur le sol-support: ------------------- Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmensionnement 2 1
  • 20. Catalogue de Dimenslonnement des Chaussées Neuves Références bibliographigues - Guide SETI, Séries des B60/B6l (1978) - Rapport de recherche, Etude critique des différents catalogues de dimensionnement (SETI, Belge, Shell, Suisse, ASHTOO, Français, Espagnol), - CTTP/MTP (03/95) - Rapports de recherche, Suivi des planches expérimentales phase C- MTP/CTTP - Campagne de pesées d'essieux, résultats généraux, CTTP (1986) - Recensement de la circulation, CTTP (résultats de la campagne de 1991) - Températures extrêmes au sol en Algérie, aperçu sur 34 stations période 1986-1993, Centre climato- logique national de l' ONN.l ( 12/94) - Rapport relatif au réseau économique de base, MTP/CTTP (0l/95) - Rapport final de mise à jour de la compagne de pèse essieux (SDRN), MTP/CTTP (1997) - A.BOUDJELLALI, Dimensionnement des chaussées neuves, Thèse professionnelle Mastère spé- cialisé en infrastructures de transport (ENPC-Paris, 12/91) - A.BOUDJELLALI, Abaques de sur-classement des sols support de chaussées, annexes Thèse pro- fessionnelle Mastère spécialisé en infrastructures de transport (ENPC-Paris, 12/91) - Guide des renforcements, MTP/CTTP ( 12/92) - Guide de 1'entretien routier, MTP/CTTP (1995) - Guide de réhabilitation des routes, MTP/CTTP (07/96) - Manuel de conception des chaussées neuves à faible trafic, SETRAILCPC (07/81) - Logiciel Alize III, calcul des déflexions de surface, des contraintes et des déformations des struc- tures de chaussées, LCPC, Paris - P.AUTRET, A. DE BOISSOUDY, J.MARCHAND, pratique d'Alize III (09/81) - PEYRONNE C, CAROFF G, Dimensionnement des chaussées, cours de routes, presses de l'ENPC (1984) - Conception et dimensionnement des structures de chaussées, guide technique SETRAILCPC (12/94) - Catalogue des structures types de chaussées neuves, SETRA/LCPC (1977) - Actualisation du catalogue 1977 ( 1988) - Catalogue des structures types de chaussées neuves, SETRAILCPC (1998). Normes utilisées - NF P 98-235-1 : Matériaux de chaussée non traitées, Essai tri axial à chargements répétés - NF P 98-261-1 : Détermination de la résistance en fatigue des mélanges hydrocarbonés, Essai de fa- tigue par flexion à amplitude de flèche constante (09/92) - NF P 98-260-2: Détermination des caractéristiques rhéologiques des mélanges hydrocarbonés, Détermination du module complexe par flexion sinusoïdale (09/92) - NF P 98 082: Dimensionnement des chaussées routières, Détermination des trafics routiers pour le dimensionnement des structures de chaussées ( 12/92) - NF P 98 086: Dimensionnement des chaussées routières, Eléments à prendre en compte pour le di­ mensionnement des chaussées (12/92) - NF P 98 129 : Graves non traitées, Définitions et spécifications. 2 2 Fascicule 21 Hypothèses et Données de Dlmensionnement ------------------