Guide technique Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic

Transcription

1 Juin 2018 Guide technique Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Version finale de juin

2 Ce guide technique, rédigé par l Institut des Routes, des Rues et des Infrastructures pour la Mobilité (IDRRIM), est édité par le Centre d études et d expertise sur les risques, l environnement, la mobilité et l aménagement (Cerema) dans le cadre d une convention partenariale. Crée en 2010 à l initiative du Ministère de l Ecologie, du Développement Durable et de l Energie, de l Assemblée des Départements de France, de la Fédération professionnelle Syntec-Ingénierie et de la Fédération Nationale des Travaux Publics et ses syndicats associés (tous signataires de la Convention d Engagement Volontaire du 25 mars 2009), l IDRRIM fédère l ensemble des acteurs publics et privés agissant dans le domaine des infrastructures de mobilité et d espaces urbains : Etat, collectivités locales, gestionnaire de réseaux, services techniques, ingénierie privée, fournisseurs, associations partenariales, écoles, centres de formation et organismes de recherche. L IDRRIM a pour mission de : - Fédérer et mobiliser les acteurs de la profession. - Produire des documents de référence. - Contribuer à l amélioration des compétences - Promouvoir l innovation et faire rayonner l excellence française Institut des Routes, des Rues et des Infrastructures pour la Mobilité 9, Rue de Berri Paris Téléphone : 33 (0) Télécopie : 33 (0) : idrrim@idrrim.com - 2

3 Ce guide technique sur le dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic a été réalisé par un groupe de travail constitué par le comité «Méthodologie» de l'institut des Routes, des Rues et des Infrastructures pour la Mobilité (IDRRIM). Le groupe de travail chargé de sa rédaction a été constitué de : François CHAIGNON - Routes de France (Colas) Joseph ABDO - CIMBETON Jean-Luc BAUMGAERTNER - SYNTEC Ingénierie (INGEROP) Raphaël BODET - UNICEM Dimitri DURIN - Routes de France (Eurovia) Sébastien HERVE - CEREMA Pierre HORNYCH - IFSTTAR Thierry LEMOINE - CEREMA Thomas LENOIR - IFSTTAR Gabriel MALHANCHE - ADF (CD 91) Olivier MOGLIA - EUROBITUME France (TOTAL) Hugues ODEON - CEREMA Stéphanie PERIGOIS - CEREMA Philippe TOUBEAU - UNICEM (LAFARGE HOLCIM) Ammar TRICHE - Routes de France (Eiffage) Fabrice BRETON - Routes de France (changement de fonction) Amandine ZIEGELMEYER - Routes de France (changement de fonction) Stéphane GEORGES - (changement de fonction) Patrick Porru - IDRRIM Aide à la lecture du guide le glossaire, en Annexe 1 Terminologie donne les définitions des principaux termes spécifiques utilisés ; les abréviations et symboles rencontrés dans le texte sont explicités en Annexe 1 Terminologie ; les renvois bibliographiques : dans le texte, les numéros entre crochets [ ] correspondent aux documents mentionnés en Annexe 2 Bibliographie. 3

4 PREFACE Le patrimoine routier français est riche de plus d un million de kilomètres, gérés et entretenus par une grande diversité de maîtres d ouvrages. Cette forte densité du réseau routier couvre également une grande variété de situations, que ce soit en termes de sollicitations de l infrastructure ou de services rendus par elle : ainsi, lorsque les grands axes structurants (autoroutes, routes nationales, voies express ) qui ne représentent que 2 % du réseau portent la majeure partie du trafic, le réseau capillaire très largement majoritaire permet une irrigation fine du territoire et les dessertes locales. Ce réseau capillaire contribue pour une grande part à l attractivité économique et touristique de notre pays. Il permet, pour tous maîtres d ouvrages, d assurer le maillage et l aménagement de son territoire, favorisant le développement d une économie locale. Outre sa valeur patrimoniale liée à sa longueur, ce réseau a un rôle structurant dans les dynamiques territoriales. Sur un plan technique, si c est très logiquement que la doctrine routière nationale s est prioritairement concentrée sur les enjeux des réseaux structurants, il n en demeure pas moins un besoin essentiel d apporter aux maîtres d ouvrage, à l ingénierie et au secteur de la construction, les outils méthodologiques adaptés aux réseaux secondaires ou capillaires à faible trafic. L IDRRIM a donc souhaité apporter une réponse opérationnelle aux gestionnaires d infrastructures préoccupés par les enjeux techniques associés à ces réseaux, en rédigeant ce guide de conception de chaussées à faible trafic. Dans un contexte où certaines chaussées atteignent aujourd hui la fin de leur durée de vie et peuvent nécessiter de lourds travaux de réhabilitation, il est apparu indispensable que des solutions techniques adaptées aux besoins de ces axes, peu sollicités par le trafic poids lourds, soient proposées afin de mettre en place des solutions durables et qui correspondent aux réalités économiques actuelles. Remplaçant un ancien document daté de 1981, ce guide propose des méthodes de conception pour ce type d infrastructures en tenant compte des nouvelles méthodes de dimensionnement utilisées et les nouvelles techniques routières, notamment celles utilisant des matériaux recyclés, de plus en plus couramment utilisés. Ce document doit ainsi permettre aux maîtres d ouvrage de sélectionner la méthode de conception la plus adaptée aux besoins et aux contraintes techniques et économiques, permettant également aux entreprises d adapter les solutions techniques proposées en réponses aux appels d offre. David Zambon Directeur Général de l IDRRIM 4

5 SOMMAIRE PREFACE STRATEGIE DU DIMENSIONNEMENT La hiérarchisation du réseau Le trafic Le niveau de risque La connaissance géotechnique des sols Le choix des matériaux Le comportement au gel/dégel Le niveau de service METHODOLOGIE Principe du calcul mécanique Principe de la vérification au gel/dégel Intégration des conditions de mise en œuvre ASSAINISSEMENT - DRAINAGE Principes généraux Caractéristiques des plates-formes support de chaussée Dispositifs d assainissement et de drainage STRUCTURES DE CHAUSSEE Définition d une structure de chaussée Les grandes familles de structures de chaussées Description des familles de structures de chaussées retenues dans ce guide Aide au choix des matériaux pour les couches constitutives d une chaussée TRAFIC Introduction Détermination du TMJA à la mise en service Calcul du trafic cumulé TC pendant la durée de service Calcul du nombre d essieux équivalents NE pendant la durée de service Points de vigilance PLATE-FORME SUPPORT DE CHAUSSEE Définition, terminologie Choix de la classe de plateforme Matériaux de couche de forme Détermination de la classe d arase Dimensionnement de la couche de forme en fonction de la classe de plateforme à atteindre (méthode simplifiée) MATERIAUX D ASSISE Graves non traitées / Matériaux granulaires Matériaux alternatifs et/ou locaux Matériaux Granulaires traités aux liants hydrauliques Sols traités aux liants hydrauliques Béton de ciment Matériaux bitumineux MATERIAUX DE SURFACE

6 9.1 Enduits Superficiels d Usure (ESU) Matériaux Bitumineux Coulés à Froid (MBCF) Enrobés bitumineux Béton de ciment VERIFICATION AU GEL/DEGEL Principes Caractérisation de la sensibilité au gel des matériaux du sol support Détermination de la protection au gel/dégel Détermination de la barrière de dégel RESULTATS DU DIMENSIONNEMENT Intérêt des abaques de dimensionnement Méthodes appliquées Structures retenues Choix de la maîtrise d ouvrage Choix de la couche de surface Hypothèses de calcul Définition des abaques Vérification au gel-dégel Logigramme Exemples de dimensionnement ANNEXES Annexe 1 Terminologie Annexe 2 Bibliographie Annexe 3 Dispositions constructives Annexe 4 Fiches produits Annexe 5 Fiches structures Annexe 6 Fiches synthèse domaines d emploi et limitations d usage pour les matériaux alternatifs

7 Index des figures Table des illustrations Figure 1 : plate-forme dérasée Figure 2 : Prolongement couche de forme jusqu en bord de plateforme Figure 3 : Non prolongement couche de forme jusqu en bord de plateforme Figure 4 : Fond des fossés Figure 5 : Plateforme encaissée Figure 6 : Encaissement limité Figure 7 : Dispositifs de drainage pour une plateforme encaissée Figure 8 : Assainissement provisoire Figure 9 : Comblement des fossés Figure 10 : Drain transversal à la jonction déblai-remblai Figure 11 : Drains en épis Figure 12 : Structure de chaussée Figure 13 : Chaussée souple Figure 14 : Chaussée souple critère de dimensionnement Figure 15 : Chaussée bitumineuse Figure 16 : Chaussée bitumineuse critère de dimensionnement Figure 17 : Structure semi-rigide Figure 18 : Structure semi-rigide critère de dimensionnement Figure 19 : Structure rigide Figure 20 : Structure rigide critère de dimensionnement Figure 21 : Terminologie Index des tableaux Tableau 1: Choix de couches de roulement Tableau 2 : Choix de couches d'assises Tableau 3 : Définition des classes de trafic en fonction du nombre de PL par sens de circulation Tableau 4 : Définition des classes de trafic en fonction du nombre de VL Tableau 5 : Valeur de CAM en fonction du trafic et des matériaux d assise Tableau 6 : Classe de portance à long terme de la plateforme Tableau 7 : Appréciation de la portance de la P.S.T. prévisible au moment du chantier à partir des sondages et des essais de laboratoire Tableau 8 : Epaisseurs des couches de forme en matériaux granulaires Tableau 9 : Dimensionnement d une couche de forme constituée de matériaux traités aux liants hydrauliques avec ou sans prétraitement à la chaux Tableau 10 : Epaisseur préconisée de la couche de forme selon la PF visée, le cas de PST et l arase de terrassement pour des matériaux A3 traités à la chaux seule Tableau 11 : Epaisseurs des couches de forme traitées Tableau 12 : Epaisseurs des couches de forme traitées pour chaussées faiblement circulée sur sols déformables ou très déformables Tableau 13 : Performances mécaniques et seuils de déformabilité de plateforme en matériaux granulaires Tableau 14 : Seuils de déformabilité de plateforme en sols traités à la poutre de Benkelman ou au déflectographe Lacroix (valeurs à 28 jours) Tableau 15 : Conditions d utilisation des GNT suivant leur type (A / B1 / B2) ou leur classe de performances mécaniques Tableau 16 : Catégories de GNT à retenir pour le dimensionnement Tableau 17 : Paramètres de dimensionnement à prendre en compte pour les GNT Tableau 18 : Paramètres à prendre en compte pour les matériaux traités aux liants hydrauliques et bétons Tableau 19 : Paramètres à prendre en compte pour les sols traités en assises Tableau 20 : Paramètres à prendre en compte pour les chaussées structures en béton Tableau 21 : Paramètres à prendre en compte pour les matériaux bitumineux Tableau 22 : Exemples de choix de structures en ESU en fonction du trafic Tableau 23 : Niveaux de performance à un an pouvant être obtenus en fonction de l état de la chaussée à revêtir 47 Tableau 24 : Exemples de choix de structures en MBCF en fonction du trafic Tableau 25 : Niveaux de performance à un an pouvant être obtenus en fonction de l état de la chaussée à revêtir 48 Tableau 26 : Paramètres à prendre en compte pour les matériaux bitumineux Tableau 27 : Classe de sensibilité au gel à retenir en l absence d essais de gonflement Tableau 28 : Valeurs de An en fonction de la nature du matériau de couche de forme Tableau 29 : Valeurs des coefficients a et b en ( Cxj)/m Tableau 30 : Risques de calcul Tableau 31 : Choix et épaisseurs des structures Tableau 32 : Indice de gel admissible par type de structure Tableau 33 : Choix et épaisseur de structure en GB

8 Tableau 34 : Choix et épaisseur de structure en SC Tableau 35 : Choix et épaisseur de structure en GC Tableau 36 : Choix et épaisseur de structure en béton Tableau 37 : Indice de gel admissible par type de structure Tableau 38 : Surlageurs conseillées dans le cas de structure bitumineuse ou à assise traitée (de la partie supérieure des terrassements à la couche de roulement) Tableau 39 : Surlageurs conseillées dans le cas de structure en béton de ciment (de la partie supérieure des terrassements à la couche de roulement) Tableau 40 : Epaisseur des matériaux selon leur nature Tableau 41 : Epaisseur moyenne d'utilisation Index des photographies Photo 1 : Fissure longitudinale Photo 2 : Faïençage Photo 3 : Essai à la dynaplaque Photo 4 : Essais de plaque

9 2. STRATEGIE DU DIMENSIONNEMENT Une route est considérée comme une chaussée à faible trafic lorsqu elle supporte de 1 à 150 Poids Lourd(s) par jour. En France, ces chaussées représentent plus de 80 % du linéaire total du réseau routier. Elles constituent donc un enjeu important pour les différents gestionnaires au titre de la conservation, de la modernisation et du développement du patrimoine. Que ce soit dans le cadre de la construction d une route neuve ou de la remise à niveau d une route existante, il est nécessaire que le maître d ouvrage se fixe selon la nature de ses voies une stratégie de dimensionnement. La stratégie du dimensionnement des chaussées se caractérise par le choix d une structure initiale et par le niveau d entretien que le gestionnaire est prêt à consentir. De cette stratégie découlent les hypothèses choisies par le maître d ouvrage pour dimensionner ses chaussées, préserver son patrimoine, assurer un niveau de service aux usagers satisfaisant, gérer la prise de risque et maîtriser les coûts globaux. Cette stratégie sera différente selon la localisation de la route (hors et en agglomération). Le dimensionnement d une chaussée neuve fait intervenir différents paramètres : - La hiérarchisation du réseau - Le trafic et plus particulièrement celui des poids lourds, - Le niveau de risque, - La connaissance géotechnique des sols, - Le choix des matériaux, - Le comportement au gel/dégel, - Le niveau de service offert à l usager. 2.1 La hiérarchisation du réseau Pour chaque gestionnaire, il existe une relation entre la situation géographique et la vocation de la route (réseau d accompagnement, desserte locale ) lui permettant un classement de son réseau routier. En fonction de ce classement, il sera utile de définir un coût global dans lequel varieront le coût d investissement et les dépenses d entretien par rapport à une durée de dimensionnement définie, généralement entre 10 et 30 ans. Les itinéraires stratégiques devront être dimensionnés pour des durées relativement longues, d au moins 20 ans, afin d éviter des interventions lourdes, coûteuses et gênantes pour l usager. Cette stratégie s applique également aux chaussées situées entre bordures, y compris les giratoires. En revanche, les itinéraires les moins empruntés pourront être dimensionnés pour une durée inférieure à 20 ans puis faire l objet d entretiens progressifs. Dans ce cas, l investissement initial sera plus faible, mais les renforcements prévus devront impérativement être réalisés afin d éviter la ruine de la chaussée et de perdre ainsi le bénéfice réalisé au début de l opération. 2.2 Le trafic Les chaussées sont dimensionnées par rapport au trafic des poids lourds car seuls les véhicules lourds ont un effet significatif sur la fatigue des chaussées. Cet effet est très largement fonction de la charge par essieu des véhicules. En revanche, les véhicules légers ont un effet négligeable sur les chaussées et ils provoquent uniquement une usure de la couche de roulement. Il existe cinq classes de trafic prises en compte dans ce présent guide, qui sont déterminées à partir du trafic Poids Lourds moyen journalier annuel (TMJA). Ce paramètre, développé dans le chapitre 7 du guide, est fondamental pour le dimensionnement des chaussées et il est fortement recommandé de réaliser des comptages afin d estimer le TMJA à la mise en service. 9

10 2.3 Le niveau de risque Le maitre d ouvrage doit définir un niveau de risque pour la chaussée, excepté pour les structures souples. Le niveau de risque est l espérance (au sens de la théorie des probabilités) de la proportion linéique de chaussée à reconstruire en l'absence de toute intervention d'entretien structurel pendant la période de dimensionnement, noté r et exprimé en pourcentage. Celui-ci est donc associé à la probabilité d apparition de dégradations avant la fin de la durée de dimensionnement fixée par les calculs et de son acceptabilité en fonction du niveau de service et de la hiérarchisation du réseau considéré. La valeur de risque est fixée par le maître d'ouvrage en fonction de l'usage de la voie, des caractéristiques de son réseau et de sa stratégie d'investissement et d'entretien. Des hypothèses sont proposées, à titre indicatif, au 11.6 de ce guide. Important : La valeur de risque, qui dépend de la stratégie du maître d ouvrage, peut avoir une influence importante sur le dimensionnement de la structure mais également sur l entretien de l ouvrage. Il revient donc à chaque maître d ouvrage de fixer la valeur de risque qu il souhaite en fonction du niveau de service attendu, de sa politique d investissement et d entretien ainsi que des caractéristiques de son réseau. 2.4 La connaissance géotechnique des sols La connaissance géotechnique des sols est un paramètre essentiel dans le dimensionnement. Il faut donc être capable d apprécier la portance de la plate-forme support prévisible au moment du chantier à partir des sondages et des essais de laboratoire. Selon la nature et l état hydrique des matériaux, les indicateurs de comportements différents déterminent la qualification de la portance attendue de la plate-forme. En fonction de la qualité des sols, il peut être envisagé de mettre en œuvre un matériau d apport et/ou de traiter le sol en place afin d obtenir une plate-forme support de qualité. Celle-ci joue un rôle prépondérant dans le comportement sous trafic de la structure de la chaussée. Plus les performances de la plate-forme sont élevées, plus la pérennité de la chaussée est assurée, moins il est nécessaire d intervenir pour des travaux de renforcement. 2.5 Le choix des matériaux Le guide s inscrit dans une démarche de développement durable et souligne l intérêt de l utilisation possible de matériaux alternatifs et/ou locaux en couche de forme et d assise au même titre que les matériaux traditionnels naturels, traités ou non traités. 2.6 Le comportement au gel/dégel Les chaussées à faible trafic sont sensibles aux chutes de portance du sol support au moment du dégel qui risquent de provoquer une ruine prématurée de la chaussée sous trafic lourd. L appréciation de la tenue de la chaussée lors des phases gel/dégel est établie par une vérification menée séparément et après étude de la tenue mécanique. Selon la zone géographique et les conditions hivernales locales, le maître d ouvrage vérifiera le comportement de la chaussée vis-à-vis du gel/dégel afin de mettre la chaussée hors gel ou bien définira la pose de barrières de dégel en fonction du niveau de service choisi. La tenue au gel/dégel des structures dépend : - de la gélivité du sol en place, - du type de la couche de forme. - de la constitution de la structure, - de l indice de gel local. 2.7 Le niveau de service En fonction de la hiérarchisation du réseau, de la configuration de la chaussée et de la stratégie d entretien, le maître d ouvrage définit un niveau de sécurité et de confort à l usager. Celui-ci conditionne le choix de la couche de roulement et celui des couches d entretien. 10

11 3. METHODOLOGIE La méthode utilisée pour le dimensionnement des structures de chaussées neuves à faible trafic suit les principes décrits dans la norme NF P Elle consiste à définir les épaisseurs de matériaux de chaussées nécessaires en fonction de la circulation d un trafic donné et du sol en place pour une durée de dimensionnement fixée. Ces épaisseurs de couches sont calculées sur la base de critères mécaniques, puis éventuellement sont modifiées pour intégrer la tenue de la structure face à un cycle de gel/dégel. Enfin ces épaisseurs sont ajustées pour tenir compte des conditions de réalisation du chantier. 3.1 Principe du calcul mécanique Le calcul mécanique des épaisseurs requises de couches de chaussée consiste à vérifier qu une structure choisie a priori permet la circulation d un volume de trafic pendant la durée de dimensionnement, selon la démarche suivante. La vérification se fait en s assurant que l amplitude des sollicitations induites dans la structure de chaussée au passage d une charge représentant le trafic lourd reste inférieure ou égale à des valeurs admissibles par les matériaux constitutifs. Les critères vérifiés sont : - la déformation verticale élastique en surface des couches non liées (sol et éventuellement matériaux non traités), indicative de leur déformabilité sous chargements répétés ; - la déformation en extension à la base des couches bitumineuses épaisses, indicative de leur comportement à la fatigue ; - la contrainte en traction à la base des couches de matériau traité aux liants hydrauliques et des bétons, indicative de leur comportement à la fatigue. Le concepteur choisit : - le type de structure qu il entend concevoir ; - la nature et l épaisseur de la couche de surface en fonction du trafic que doit recevoir la chaussée et de la politique fixée par le maître d ouvrage ; - la nature des couches d assise. L inconnue du problème est l épaisseur des couches d assise, que le concepteur fait varier. Les sollicitations induites dans la chaussée (déformations et contraintes) sont calculées à l aide d un modèle multicouche élastique linéaire isotrope semi-infini ; le chargement est exercé par des disques appliquant une pression verticale uniforme et statique correspondant à la pression de contact des pneumatiques. La structure est alors décrite par un empilement de couches d épaisseurs finies, infinies en plan ; seule la couche la plus profonde est infinie en profondeur. L interface entre deux couches est collée ou glissante, en fonction des matériaux en contact ; l hypothèse d interface semi-collée résulte d un calcul interface collée, puis d un calcul interface glissante, dont les résultats sont moyennés. Chaque couche est décrite par un matériau au comportement élastique linéaire et isotrope, caractérisé par son module d Young E et son coefficient de Poisson. Le calcul est réalisé pour la charge de référence, à savoir un demi-essieu à roues jumelées de 65 kn. Cette charge est modélisée par deux disques de rayon 0,125 m, dont les centres sont distants de 0,375 m, exerçant une pression uniforme en surface de la chaussée de 0,662 MPa. Les sollicitations admissibles sont calculées en tenant compte du nombre de cycles que devra supporter la chaussée en fonction : - pour les matériaux non liés, d une loi empirique, - pour les matériaux liés, de leur comportement en fatigue, du risque de ruine prématurée accepté par le maître d ouvrage, et de la portance du sol en place. L épaisseur retenue est celle qui permet de vérifier simultanément que les sollicitations calculées sont inférieures ou égales aux sollicitations admissibles pour les différentes couches concernées. 11

12 3.2 Principe de la vérification au gel/dégel La structure issue du calcul mécanique est soumise à une vérification au gel/dégel. Cette vérification se fait en comparant : - l indice de gel IR de l hiver choisi comme référence par le maître d ouvrage, - l indice de gel admissible IA par la chaussée. L indice de gel IR choisi comme référence est fonction de la climatologie du lieu d implantation de la chaussée et de la politique adoptée par le maître d ouvrage. L hiver de référence, auquel correspond l indice de gel de référence IR, est l hiver contre lequel la chaussée doit être protégée. Ce peut être l hiver le plus rigoureux connu (hiver exceptionnel noté HE présentant le plus fort indice de gel depuis 1950), l hiver décennal (hiver rigoureux non exceptionnel noté HRNE dont la rigueur a une période de retour de 10 ans) ou tout autre hiver. (Extrait de la norme NFP ). Pour les chaussées à faible trafic, l hiver retenu est généralement l hiver rigoureux non exceptionnel. L indice de gel admissible IA par la chaussée fait l objet d un calcul. Il est conduit dès lors que la sensibilité au gel du sol en place est avérée (essai de gonflement au gel réalisé selon la norme NF P ). La protection thermique apportée par les couches de chaussée non gélives est calculée pour un refroidissement type, à l aide du modèle unidimensionnel de Fourier dans lequel la chaussée est décrite comme un massif multicouche, chaque couche étant caractérisée par des paramètres thermiques. L épaisseur et la nature d une éventuelle couche de forme sont également valorisées. Si IA est supérieur ou égal à IR, la vérification est assurée. La chaussée ne devrait pas développer de dommages consécutifs au dégel, tant qu elle n est pas exposée à un hiver d indice supérieur à IR pendant la durée de dimensionnement fixée. Si IA s avère inférieur à IR, plusieurs stratégies sont possibles : - le traitement éventuel du sol support ; - l augmentation de l épaisseur de la couche de forme ; - l augmentation de l épaisseur des couches d assise ; - un autre type de structure peut être étudié, plus favorable ; - le maître d ouvrage intègre sa chaussée dans son plan de pose de barrières de dégel, requise dès lors que l indice de gel de l hiver courant sera supérieur ou égal à IA. Dans tous les cas, il est rappelé que la qualité du drainage et de l assainissement, ainsi que leur entretien, contribuent à la réduction de la sensibilité de la chaussée aux effets du gel/dégel. Se référer au chapitre 4. «ASSAINISSEMENT - DRAINAGE» page Intégration des conditions de mise en œuvre Les épaisseurs de couches de chaussées issues du calcul mécanique puis de l éventuelle vérification au gel/dégel sont ajustées pour tenir compte des conditions de réalisation du chantier, principalement des épaisseurs minimales (et maximales) de mise en œuvre (voir Annexe 3 Dispositions constructives). 12

13 4. ASSAINISSEMENT - DRAINAGE Ce chapitre est inspiré du paragraphe «assainissement-drainage» du Bretagne Pays de Loire - Guide pour la construction des chaussées à faible trafic (2002). La réalisation d une chaussée dans de bonnes conditions et sa pérennité nécessitent de respecter certaines dispositions constructives concernant les terrassements, le drainage, l assainissement et le profil transversal de la chaussée. Ce chapitre rappelle quelques règles principales dans ce domaine. Pour plus de détail concernant l identification des besoins de drainage, la conception et le dimensionnement des dispositifs de drainage, on pourra se reporter aux Guides techniques du SETRA «Assainissement routier» d octobre 2006, «Drainage routier» de mars 2006 et à la note d information du SETRA Série Chaussées Dépendances n 120 «Apport du drainage dans la conception des plates-formes support de chaussées» de mai Ce chapitre est organisé de la façon suivante : - la partie 4.1 présente quelques principes généraux, - la partie 4.2 concerne les terrassements et les caractéristiques géométriques des plates-formes, - la partie 4.3 décrit les principaux dispositifs de drainage rencontrés dans les chaussées à faible trafic. 4.1 Principes généraux Les dispositifs d assainissement et de drainage d une chaussée ont pour objet : - la collecte et l évacuation rapide des eaux superficielles en dehors de l emprise de la chaussée (assainissement), - l évacuation des eaux internes (drainage) Assainissement Afin d assurer la sécurité et le confort de l usager (adhérence, projections d eau), il faut évacuer rapidement l eau de la surface de la chaussée, ce qui est assuré par le dévers de la chaussée. Celui-ci doit être de 2,5 % en section courante pour les couches de roulement en BB, ECF, ESU ; et de 2% pour les chaussées béton. Pour les chaussées de largeur inférieure à 4 m, en veillant à assurer un bon drainage latéral, on peut retenir un dévers unique avec un seul fossé pour réduire les emprises et les coûts. Il faut également éviter au maximum les infiltrations aux abords de la chaussée et concevoir en conséquence des accotements et des ouvrages de collecte et d'évacuation des eaux. Un accotement comprend une partie dégagée de tout obstacle appelée bande dérasée, généralement bordée à l'extérieur d'une berme engazonnée. Une largeur d'accotement de 2 m est recommandée pour assurer le confort visuel du conducteur vis-à-vis de la proximité du fossé et pour permettre la récupération de véhicules déviant de leur trajectoire normale. Les accotements doivent être conçus pour éviter au maximum l infiltration d eau en rive de chaussée. Pour cela, il est souhaitable de réaliser les accotements avec une pente transversale suffisante : 6 à 8 % s ils sont engazonnés, et 4 à 5 % s ils sont dérasés ou revêtus. Les accotements devront être réalisés de préférence avec des matériaux de faible perméabilité. Les eaux superficielles doivent ensuite être collectées et évacuées, ce qui est généralement réalisé par des fossés vers des exutoires Drainage Le drainage peut avoir plusieurs fonctions : - évacuer les eaux provenant de l infiltration à travers la chaussée et les accotements, et empêcher leur accumulation. Ce rôle est généralement assuré par des dispositifs de drainage latéraux : fossés, tranchées drainantes ou écrans drainants. - protéger la structure contre les arrivées d eau provenant du terrain naturel (sources, nappe phréatique). La présence d une nappe permanente ou saisonnière ou de sources dans les premiers 1,5 m de la 13

14 plate-forme support doit donner lieu à la réalisation de drains profonds. Une étude géotechnique spécifique doit alors être envisagée pour définir précisément les solutions à mettre en œuvre. - améliorer durablement l état hydrique des sols constituant la PST, lorsque ceux-ci sont sensibles à l eau. Ceci peut être réalisé par un rabattement de la nappe jusqu à une profondeur suffisante (fossés profonds, tranchées, écrans drainants) Protection du milieu naturel et loi sur l'eau Si l'eau est le principal facteur de désordres et de dégradations de la chaussée, il importe de rappeler que réciproquement une route peut porter préjudice au milieu naturel préexistant et notamment au réseau hydraulique en modifiant le régime ou le mode d'écoulement des eaux ou en engendrant une pollution. La loi sur l'eau du 3 janvier 1992 et ses décrets d'application n 742 et 743 du 29 mars 1993 et 202 du 13 février 2002 ont institué un régime d'autorisation ou de déclaration pour les ouvrages, travaux et activités affectant l'aménagement et la qualité des eaux auquel le maître d'ouvrage doit se soumettre Entretien Un entretien régulier des dispositifs d assainissement est le garant de la sécurité des usagers et du maintien des conditions de viabilité, de la pérennité de l ouvrage routier, de la préservation de la ressource en eau et de la gestion des déchets. L'entretien pérennise l'investissement consenti lors de la conception. La consultation du Guide Pratique Entretien courant de l Assainissement de la Route est conseillée Exutoires De manière générale, il importe de bien vérifier la possibilité d évacuation des eaux pluviales vers un exutoire dont le fil d eau est compatible avec le fil d eau des fossés, ce qui implique que la pente soit suffisante et qu il soit procédé régulièrement à leur entretien ainsi qu à celui des exutoires. 4.2 Caractéristiques des plates-formes support de chaussée Pour la construction de la chaussée, il convient d'adopter des dispositions facilitant d'une part le drainage et l'assainissement, immédiat et à long terme, de la plate-forme et permettant d'autre part le compactage efficace des assises de chaussées. Deux cas de profil transversal de la plate-forme sont possibles : une plate-forme dérasée ou une plate-forme encaissée Plate-forme dérasée Une plate-forme dérasée est préférable, car elle assure un bon écoulement des eaux superficielles en phase de chantier et favorise l évacuation des eaux d infiltration. Figure 1 : plate-forme dérasée Terrassements En cas de couche de forme en matériaux non traités de faible épaisseur, celle-ci est prolongée jusqu au bord de la plate-forme (c est à dire jusqu au talus de remblai ou jusqu au fossé de déblai). Figure 2 : Prolongement couche de forme jusqu en bord de plateforme 14

15 En cas de couche de forme non traitée de forte épaisseur, on peut réaliser une économie de matériaux en prolongeant seulement la base de la couche de forme au moyen d une couche drainante de 15 à 20 cm d épaisseur. Figure 3 : Non prolongement couche de forme jusqu en bord de plateforme Assainissement drainage Quand le profil en travers comporte des fossés, il convient, dès la phase de chantier, que le fond de ceux-ci soit plus bas que la base de la couche de forme ou de la couche drainante Plate-forme encaissée Figure 4 : Fond des fossés Dans certains cas, une plate-forme encaissée peut être envisagée car elle permet de réduire le volume des terrassements et des matériaux d assise, en permettant de supprimer les sur-largeurs des couches d assise nécessaires à leur compactage dans le profil dérasé. En revanche, elle présente les inconvénients : Figure 5 : Plateforme encaissée - d'exposer aux aléas météorologiques la phase de construction des assises et de constituer une «cuvette», posant le problème d écoulement des eaux de ruissellement en période pluvieuse, - de limiter la qualité des accotements, constitués par les matériaux en place, généralement peu perméables. Lorsque les matériaux du site sont sensibles à l eau, des dispositions constructives spécifiques sont à prévoir afin de maîtriser l état hydrique des matériaux. Terrassements Pour les raisons évoquées précédemment, il est conseillé de limiter l encaissement à la couche de fondation. Figure 6 : Encaissement limité 15

16 Assainissement drainage Pour éviter l accumulation d eau dans cette «cuvette», il faut faciliter l écoulement des eaux de surface vers les rives et aménager, dès la phase de chantier, des saignées transversales dans l accotement, tous les 10 à 20 mètres environ, en fonction de la largeur de la voie et du profil en long. Par ailleurs, pour éviter de piéger de l eau à la base de la chaussée, et assurer un bon comportement à long terme, il est indispensable de prévoir un dispositif de drainage efficace, en rive de chaussée. Celui-ci peut être constitué par : - un réseau de drains, - des écrans drainants en rive de chaussée qui sont mis en place sur la paroi verticale du décaissement. Figure 7 : Dispositifs de drainage pour une plateforme encaissée Dans le cas particulier des voiries de ZAC ou de lotissements où le réseau d'assainissement d eau pluviale est constitué le plus souvent par un collecteur, il est recommandé lors des travaux de terrassements, de réaliser simultanément les exutoires d'évacuation des eaux de ruissellement (type bassin tampon) afin de les utiliser pour l'assainissement du support de chaussée. Figure 8 : Assainissement provisoire Les points bas de l arase terrassement sont alors reliés à ces exutoires par des fossés provisoires, des noues ou tout simplement par des talus naturels si la topographie le permet Pentes transversales de la plate-forme et accotements Les pentes transversales à respecter pour l arase de terrassement et la couche de forme sont de 4 à 5 % pour les sols non traités et 2,5 % pour les sols traités. Les accotements sont réalisés par la mise en œuvre, au-dessus de la sur-largeur de couche de forme, ou de la couche drainante, ou du sol naturel préalablement décapé, d un remblai d apport recouvert d une couche de finition en grave non traitée (0/31,5 ou 0/20) ou par de la terre végétale. Les pentes transversales minimales à respecter sont de 4 % pour les accotements en GNT et 6 % lorsqu ils sont engazonnés Prise en compte du profil en long de la chaussée Les dispositions de drainage doivent prendre en compte le profil en long de la chaussée. Lorsque la pente longitudinale est faible, les dispositifs de drainage longitudinaux (fossés, tranchées drainantes) sont prépondérants. 16

17 Des dispositifs de drainage transversaux sont recommandés (cf 4.3.4) : - dans les points bas du profil en long, - dans les zones de transition remblai-déblai, - dans le cas de pentes longitudinales significatives (supérieures à la pente transversale), surtout si leur longueur est importante (plus de 500 m). De manière générale, il est préférable de construire les chaussées sur un petit remblai plutôt qu en déblai. 4.3 Dispositifs d assainissement et de drainage Fossés Les fossés sont les dispositifs de drainage les plus simples à réaliser et à entretenir, et ils sont donc bien adaptés aux chaussées à faible trafic. Ils peuvent avoir plusieurs fonctions: - collecter les eaux de ruissellement, - participer au drainage des eaux d infiltration, - isoler le corps de chaussée des venues d eau latérales. Il est nécessaire que le fond des fossés se trouve à une côte légèrement inférieure à celle de l interface sol - couche de forme. L écoulement des fossés doit cependant être maintenu pour éviter la création de nappes "perchées" qui altèrent la portance des couches de chaussée et du sol support. Pour des questions de sécurité, il peut être nécessaire de combler partiellement le fossé afin de réduire sa profondeur apparente ; dans ce cas, un drain sera posé en fond (voir Figure 9 ci-dessous) Figure 9 : Comblement des fossés Tranchées drainantes ou écrans drainants de rive de chaussée Ils ont plusieurs fonctions : - intercepter les venues d eau latérales, - évacuer les eaux infiltrées à travers la chaussée et l accotement, - contribuer au rabattement d une nappe. Ces dispositifs sont réalisés avant l exécution de la chaussée et il est nécessaire de prévoir un compactage des rives. Ils doivent comporter des regards pour permettre la visite du réseau et pour des nettoyages éventuels. Pour être efficaces, ces ouvrages nécessitent un entretien régulier : inspection des ouvrages annexes (regards, exutoires), curage des drains. L absence d entretien peut provoquer des effets inverses de ceux recherchés (alimentation en eau). Remarque : Ne pas faire de réseau de drainage ou bien arrêter celui-ci à partir du moment où le fil d eau de l exutoire n est plus compatible avec celui des drains. 17

18 4.3.3 Venues d eau ponctuelles L emplacement des venues d eau est décelé lors des terrassements. Si la source est localisée, il est nécessaire de réaliser une purge et une substitution par un matériau insensible à l eau et de mettre en place un drain en position basse, relié à un exutoire. Si l on est en présence de plusieurs venues d eau, il est conseillé de mettre en place des drains en épis. De même dans le cas d une purge localisée de la plate-forme, il est souhaitable de prévoir un matériau drainant en fond de forme, si possible relié à un drain et à un exutoire Drains transversaux Les drains transversaux (ou en épis) peuvent être utilisés pour évacuer les eaux dans les points bas ou dans le cas d écoulements longitudinaux. Pente accentuée du profil en long sur une grande longueur Lorsque la chaussée présente une pente importante (> 2 %), la plateforme de la chaussée peut être le siège d un écoulement longitudinal. Lorsque la longueur de la pente est importante (plus de 500 m), il est recommandé de mettre en place des drains transversaux, espacées de 50 à 100 m, reliés au réseau longitudinal. Jonctions déblai-remblai Les circulations d eau longitudinales tendent à provoquer des accumulations d eau en certains points singuliers tels que les jonctions déblai-remblai. Un drain transversal, placé à 1 m de profondeur, ainsi qu une purge éventuelle des matériaux altérés de la zone de transition permettent d éviter l imbibition du remblai. Figure 10 : Drain transversal à la jonction déblai-remblai Pour un meilleur écoulement hydraulique, il faut privilégier la pose de drains transversaux en épis (raccordés à un drain longitudinal), plutôt qu'une pose selon un axe perpendiculaire à l'axe de la voie. Figure 11 : Drains en épis Points bas Afin d éviter l accumulation d eau, il est recommandé de drainer les points bas du profil en long avec des drains transversaux Franchissement des ouvrages d art (PI et PS) ou points singuliers Que ce soit sur ouvrage (tablier) ou sous ouvrage, il est primordial d assurer un bon écoulement et une bonne évacuation des eaux de chaussées et des eaux d infiltration. On pourra se référer aux guides techniques du Sétra «Assainissement des ponts routes» de juin 1989 ou «Les trottoirs sur les ponts et aux abords immédiats» de août

19 5. STRUCTURES DE CHAUSSEE 5.1 Définition d une structure de chaussée Une structure de chaussée est constituée de plusieurs couches de matériaux reposant sur une plate-forme support. Les principales fonctions des différentes couches sont : Figure 12 : Structure de chaussée - la plate-forme support (arase et PST avec ou sans couche de forme) : assurer la circulation de chantier et la portance à long-terme ; - les couches d assise : assurer la résistance mécanique de la chaussée et la protection thermique de la PF support ; - la couche de surface : assurer l étanchéité et les propriétés d usage (uni, adhérence, bruit) pour la sécurité et le confort des usagers. La couche de liaison, la couche de fondation et la couche de forme sont des couches optionnelles. Pour les chaussées béton, la couche de base et les couches de surface sont confondues en une seule couche. 5.2 Les grandes familles de structures de chaussées Six familles de structures de chaussées sont habituellement retenues. Elles sont définies en fonction des matériaux qui les constituent : - Chaussées souples ; - Chaussées bitumineuses ; - Chaussées à assises en matériaux traités aux liants hydrauliques (semi-rigides) ; - Chaussées en béton de ciment - (rigides) ; - Chaussées mixtes ; - Chaussées à structure inverse. Il existe également les structures composites (couche de base/roulement en béton sur couche de fondation en matériaux bitumineux). Le présent document retient les 4 premières familles les plus adaptées à la problématique des chaussées à faible trafic. 19

20 5.3 Description des familles de structures de chaussées retenues dans ce guide Chaussées souples Définition Structure comportant une couverture en matériaux bitumineux d épaisseur inférieure ou égale à 12 cm parfois réduite à un enduit superficiel d usure pour les chaussées à très faible trafic ou à un béton bitumineux souple, reposant sur une ou plusieurs couches de matériaux granulaires non traités. Couche(s) de surface en matériaux bitumineux d une épaisseur inférieure à 12 cm Couche(s) d assise en matériaux granulaires non traités Plate-forme support non traitée Figure 13 : Chaussée souple Fonctionnement Du fait d une assise en matériaux non liés, ce type de structure présente une faible rigidité. Ainsi les efforts verticaux induits par le trafic sont transmis à la plate-forme support avec une faible diffusion latérale. Le comportement de l assise dépend des caractéristiques de la plate-forme support et de l épaisseur de matériaux d assise. Le seul critère de dimensionnement pris en compte pour les chaussées souples est la déformation verticale en surface de la PF, provoquant à terme l apparition d ornières à grand rayon par cumul de la déformation permanente. A la surface de la plate-forme support : - Sollicitations répétées de compression verticale sous les charges : z (induisant un risque de déformations permanentes par plastification : orniérage du support) Figure 14 : Chaussée souple critère de dimensionnement Mode d endommagement L endommagement est caractérisé par l apparition de déformations permanentes à la surface de la plate-forme support et de l assise. Le dimensionnement de ce type de chaussées est effectué pour que ces déformations n apparaissent que vers la fin de la durée de dimensionnement. Ces déformations permanentes peuvent se traduire par de l orniérage à grand rayon, des flaches et des affaissements détériorant les qualités du profil en long et en travers. Elles augmentent avec le trafic cumulé, en gravité et en étendue. Les sollicitations répétées induites par le trafic entraînent également une dégradation des matériaux bitumineux (postérieures à la fatigue de la plate-forme support et de l assise), des fissures d abord isolées apparaissent évoluant vers du faïençage à maille de faibles dimensions, phénomène aggravé par les infiltrations d eau. 20

21 Photo 1 : Fissure longitudinale Photo 2 : Faïençage Paramètres influents Pour ce type de chaussée, la présence d un drainage efficace est importante ainsi que l imperméabilisation de la chaussée amenée par la couche de surface. Le drainage de la chaussée, en particulier pour les plates-formes non traitées, doit permettre de limiter les variations hydriques du sol support qui affectent le comportement de la couche d assise : réduction de la portance en période pluvieuse (avec affaissements de rive) et fissuration de retrait hydrique en période de dessiccation. La couche de surface doit garantir l imperméabilisation de la chaussée pour éviter les infiltrations d eau dans la chaussée qui peuvent conduire aux désordres suivants : épaufrures aux lèvres, départ de matériaux, nid de poule, destruction. Domaine d emploi préférentiel Les chaussées souples sont plus particulièrement adaptées pour des trafics T4 et T5. Elles demandent des travaux d entretiens superficiels (pontage, enduit, point à temps,.) réguliers pour garantir notamment l imperméabilisation de la structure. Ces chaussées sont bien adaptées à des supports très déformables Chaussées bitumineuses Définition Structure composée d une couche de surface et d une couche de base en matériaux bitumineux ; la couche de fondation peut-être en matériaux bitumineux ou en grave non traitée. L épaisseur totale de matériaux bitumineux est supérieure à 12 cm. Couche(s) de surface en matériaux bitumineux Couche d assise en enrobé (ou éventuellement couche de base en enrobé et couche de fondation en GNT) Plate-forme support Figure 15 : Chaussée bitumineuse Fonctionnement La rigidité et la résistance en traction des matériaux bitumineux d assise atténuent fortement les contraintes sur la plate-forme support par diffusion. Les efforts sont repris en extension par les matériaux bitumineux. Les interfaces étant collées, les allongements maximaux se produisent à la base de la couche d enrobé la plus profonde. 21

22 Les critères dimensionnants sont repérés sur le schéma ci-dessous : En base des enrobés d assise : - Déformations répétées en extension aux interfaces t - Endommagement par fatigue - Remontée de fissures vers la surface A la surface de la plate-forme support : - Sollicitations répétées de compression verticale sous les charges : z Figure 16 : Chaussée bitumineuse critère de dimensionnement Mode d endommagement L endommagement sous l effet du trafic se traduit par l apparition de fissures longitudinales de fatigue dans les bandes de roulement. Le dimensionnement de ce type de chaussées est effectué pour que ces fissures n apparaissent que vers la fin de la durée de dimensionnement. Sans traitement par pontage pour étancher la chaussée, les fissures de fatigue évoluent vers du faïençage dont la maille se réduit peu à peu, l eau accélère le processus d attrition et de désenrobage avec formation de nids de poule. Ces mécanismes sont amplifiés en cas de défaut de drainage et de conditions climatiques sévères. Dans ce cas la plate-forme peut se dégrader induisant une accélération des désordres dans la structure de la chaussée. Paramètres influents Pour ce type de chaussée, il est important que la couche de surface apporte une imperméabilisation suffisante de la structure. Les conditions de mise en œuvre doivent également permettre d obtenir une interface collée entre les matériaux bitumineux pour garantir une continuité dans la diffusion des contraintes dans la structure. Domaine d emploi préférentiel Ces chaussées sont plus particulièrement adaptées à des trafics T4 à T3. Elles s accommodent bien de travaux d aménagement progressif permettant leur adaptation en cas d évolution notable du trafic. 22

23 5.3.3 Chaussées à assise en matériaux traités aux liants hydrauliques (semi-rigides) Définition Structures composées d une ou plusieurs couches en matériaux bitumineux sur une assise en matériaux traités aux liants hydrauliques Couche(s) de surface en matériaux bitumineux Couche d assise en matériaux traités aux liants hydrauliques (dans le cas de chaussée à faible trafic, on ne rencontre généralement qu une seule couche d assise) Plate-forme support Figure 17 : Structure semi-rigide Fonctionnement Ce type de chaussée du fait d une assise en matériaux traités aux liants hydrauliques possède une grande rigidité, le matériau d assise absorbant les contraintes de traction-flexion. Les efforts principaux apparaissent en base de la couche de fondation qui travaille en traction et s endommage. L interface entre la couche de roulement et la couche d assise est une zone sensible: elle est le siège de contraintes normales et de cisaillement qui peuvent amener à un décollement «rapide» de l interface entre la couche de roulement et la couche d assise. Les matériaux traités aux liants hydrauliques composant la couche d assise de ce type de structure sont soumis aux retraits thermique et de prise. Ce phénomène engendre des fissures transversales périodiques sur l ensemble de la largeur de la chaussée tous les 5 à 15 m. Des procédés ont été mis au point pour contrôler la fissuration de retrait (pré-fissuration des assises) et limiter la remontée des fissures. Les critères dimensionnants sont repérés sur le schéma ci-dessous : En base des matériaux traités au liant hydraulique d assise : t - Contraintes répétées de traction par flexion aux interfaces : t - Endommagement par fatigue Figure 18 : Structure semi-rigide critère de dimensionnement Mode d endommagement L apparition de fissures de retrait en surface est le phénomène inhérent à ce type de chaussée et l infiltration d eau dans ces fissures accélère la dégradation de la structure et peut conduire au décollement de la couche de roulement. Sous réserve d être pontées dès leur apparition et entretenues régulièrement, les fissures de retrait n altèrent pas la pérennité de la structure. Les dégradations relatives à ce type de chaussée sont rarement des dégradations structurelles dues à la fatigue de l assise en matériau traité aux liants hydrauliques. Paramètres influents Pour ce type de structure, il faut particulièrement veiller à la qualité de la couche de roulement (épaisseur de 6 à 8 cm) et au maintien d une bonne étanchéité afin d éviter les infiltrations d eau. Le collage des couches d assise et de roulement est un paramètre important à maîtriser. 23

24 Domaine d emploi préférentiel Ces chaussées sont adaptées à des trafics T3 à T4. Un entretien de surface est à prévoir dès l apparition des fissures (en général à partir de 5 ans) pour conserver l imperméabilisation Chaussées en béton de ciment - (Rigides) Définition Structure comportant une couche de base-roulement en béton de ciment de plus de 12 cm. Joint Couche de base/roulement en béton de ciment non goujonné ou goujonné Couche de fondation éventuelle en béton maigre ou matériau traité au liant hydraulique Plate-forme support Figure 19 : Structure rigide Fonctionnement Du fait de la rigidité élevée du béton, les efforts sont repris en traction-flexion par la couche de béton et les pressions sur la plate-forme support sont très faibles. La fissuration de retrait est contrôlée soit par la réalisation de joints transversaux, soit par des armatures continues longitudinales à la fibre neutre, destinées à répartir, par adhérence, les déformations de retrait en créant de nombreuses fissures fines. Le transfert de charge au droit des joints peut être amélioré par des goujons en acier. Les critères dimensionnant sont repérés sur le schéma ci-dessous : Joint En base de la couche de roulement/base en béton : - Contraintes répétées de traction par flexion aux t interfaces : t - Risques de perte de portance sous-jacente en cas d infiltration t Figure 20 : Structure rigide critère de dimensionnement Mode d endommagement L endommagement sur chaussées en béton classique en dalles se traduit par de la fissuration en coin ou en pleine dalle. L apparition de fissures est accélérée par des phénomènes extérieurs comme l infiltration d eau dans la chaussée et les sollicitations thermiques, et non par fatigue du matériau. Paramètres influents La planéité de la plate-forme support impacte le comportement de la dalle. Pour ce type de structure, il faut veiller à l entretien des joints, au bon fonctionnement du drainage. Domaine d emploi préférentiel Ces chaussées sont plus particulièrement adaptées pour des trafics T4 et T3. Elles nécessitent peu de travaux d entretien, à l exception du garnissage des joints périodiquement. Le recours au béton de ciment goujonné ou au béton armé continu peut répondre à certains cas particuliers. 24

25 5.4 Aide au choix des matériaux pour les couches constitutives d une chaussée Couche de surface Les fonctions principales de la couche de surface sont d assurer l étanchéité de la structure ainsi que les propriétés d usage (uni, adhérence, bruit) pour le confort et la sécurité des usagers. Le Tableau 1 apporte des préconisations d utilisation de différentes techniques de choix de couches de roulement suivant les critères de qualités recherchés. Tableau 1: Choix de couches de roulement Objectifs visés ESU MBCF BBSG BBM BBS BBE BBTM Béton Amélioration de l étanchéité + à BBMC + Sinon Amélioration de l adhérence + à à + - à à ++ Limitation du bruit - -à - + à à + Selon la granulométrie Limitation du rejet de gravillons - - à Site ESU MBCF BBSG BBM BBS BBE BBTM Béton Contraintes tangentielles (carrefours, zone de freinage) - - à + + cl 1 ++ cl2/3 - à à Zone en pente et (ou) dévers - - à à à à + ++ Trafic ESU MBCF BBSG BBM BBS BBE BBTM Béton T3 : 50 à 150 PL/j T4 : 25 à 50 PL/j T5+ : 5 à 25 PL/j T5- : 0 à 5 PL/j Etat du support ESU MBCF BBSG BBM BBS BBE BBTM Béton ++cl 1 + à Déformable ++ - à à cl2/3 Légende : ++ très adapté + adapté - peu adapté - - inadapté Les préconisations faites sont établies à partir de critères purement techniques, il n y a pas de considérations économiques. Une couche de roulement en BBTM doit obligatoirement être associée à une couche de liaison étanche. 25

26 5.4.2 Couche d assise par type de famille Le Tableau 2 apporte des préconisations d utilisation quant au choix des couches d assises suivant la classe de trafic et l état du support. Tableau 2 : Choix de couches d'assises Structure Nature de l assise Critère : Trafic Critère : Etat du support T5 - T5 + T4 T3- T3+ Déformable GNT à + - à + ++ Souple GE GB Bitumineuse GB MTLH A assises en matériaux traités aux liants hydrauliques BCR Sol traité sans couche de fondation à + En béton de ciment fondation en BC fondation en GB Légende : ++ très adapté + adapté - peu adapté - - inadapté Les évaluations faites sont établies à partir de critères purement techniques, il n y a pas de considérations économiques. Couples (assise/roulement) déconseillés MTLH/BBTM ; MTLH/BBM ; GNT/BBTM ; GB/BBTM ; GNT/MBCF Sur une couche traitée aux liants hydrauliques ou en sols traités, il est conseillé de réaliser une couche de roulement dont l épaisseur est supérieure strictement à 5 cm afin de retarder la remontée des fissures de retrait et assurer une étanchéité suffisante. Sur une couche non traitée, il faut adopter une couche de roulement de type enduit superficiel, BBS ou BBSG. Les couches de roulement de type BBTM ou MBCF sont à proscrire. Les fiches de structures proposées en annexe 5 de ce guide tiennent compte de ces éléments. 26

27 6. TRAFIC 6.1 Introduction Le trafic constitue un élément essentiel du dimensionnement des chaussées. Il correspond à un nombre de passages de véhicules dans une période déterminée. La méthode de dimensionnement ne prend en compte que les poids lourds définis dans la norme NF P dont le poids total autorisé en charge (PTAC) est supérieur ou égal à 35 kn (3,5 tonnes). Le trafic est caractérisé par les paramètres suivants : - TMJA (Trafic Moyen Journalier Annuel) : nombre de poids lourds compté et moyenné sur la période de comptage par sens de circulation ; - classe de trafic Ti : déterminée par le TMJA et décomposée en cinq classes dans le cadre de ce guide ; - N : Nombre de poids lourds cumulé pendant la durée de service choisie ; - NE : Nombre équivalent d essieux de référence à prendre en compte pour le dimensionnement. 6.2 Détermination du TMJA à la mise en service Ce paramètre étant primordial, il est fortement recommandé de réaliser des comptages de circulation sur les voies existantes et si nécessaire d engager une étude de trafic tenant compte des variations saisonnières (activités agricoles notamment ) et de l évolution de l activité économique afin d estimer au mieux le TMJA à la mise en service. Le trafic à prendre en compte pour le dimensionnement est le TMJA éventuellement corrigé en fonction de la largeur de la chaussée et du recouvrement des bandes de roulement. Il se détermine de la manière suivante : - largeur de la chaussée > 6 mètres : TMJA = 50 % du trafic PL total mesuré dans les 2 sens de circulation (pas de recouvrement), - largeur de la chaussée comprise entre 5 et 6 mètres : TMJA = 75 % du trafic PL total mesuré dans les 2 sens de circulation (recouvrement partiel), - largeur de la chaussée inférieure à 5 mètres : TMJA = 100 % du trafic PL total mesuré dans les 2 sens de circulation (recouvrement total), Le TMJA ainsi obtenu permet de déterminer la classe de trafic dans le Tableau 3 ou Tableau 4 : Tableau 3 : Définition des classes de trafic en fonction du nombre de PL par sens de circulation Classe de trafic T5- T5+ T4 T3- T3+ TMJA (PL/jours/an) Centre de classe (moyenne géométrique) Lorsque les comptages ne différencient pas les poids lourds des véhicules légers, il est possible d estimer la classe de trafic poids lourds en fonction du nombre total journalier de véhicules supporté par la chaussée : Tableau 4 : Définition des classes de trafic en fonction du nombre de VL Classe de trafic T5- T5+ T4 T3- T3+ Trafic total véhicules / jour dans les 2 sens < à à à à

28 6.3 Calcul du trafic cumulé TC pendant la durée de service Le trafic poids lourds cumulé est calculé par la relation : TC = TMJA x 365 x C avec C : facteur de cumul sur la période considérée Dans le cas d'une croissance arithmétique du trafic, le facteur de cumul s'écrit : Dans le cas d'une croissance géométrique du trafic, le facteur de cumul s'écrit : Avec : n : durée de service (période) retenue par le maître d'ouvrage en années ; : taux de croissance du trafic annuel moyen. Le taux de croissance est généralement compris entre 0 et 5 %. A défaut de connaissance du taux de croissance, il est retenu un taux arithmétique de 2% ( = 0,02). 6.4 Calcul du nombre d essieux équivalents NE pendant la durée de service Le nombre d essieux équivalents dépend : - de la composition du trafic poids lourds (distribution des natures d essieux et des charges à l essieu) ; - de la structure de la chaussée. Il est obtenu par la relation : NE = TC x CAM Avec CAM (coefficient d agressivité moyen) = agressivité moyenne du poids lourd par rapport à l essieu de référence. La valeur à retenir est indiquée dans le Tableau 5 : Tableau 5 : Valeur de CAM en fonction du trafic et des matériaux d assise Valeur de CAM Classe de trafic Type de matériau T5- T5+ T4 T3- T3+ GNT et sol 0,4 0,4 0,5 0,6 0,75 Béton, Matériaux traités aux liants hydrauliques 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 Matériaux bitumineux 0,3 0,3 0,3 0,4 0,5 Pour les chaussées souples du type GNT ou GE/GNT, le CAM à retenir est le CAM inhérent aux matériaux GNT et sol. Pour les chaussées bitumineuses GB2 et GB3, le CAM à retenir est celui inhérent aux matériaux bitumineux. Pour les chaussées semi-rigides SC3, GC3, BCR et sols traités ainsi que pour les chaussées rigides en béton, le CAM à retenir est celui inhérent aux matériaux bétons et matériaux traités aux liants hydrauliques. 28

29 6.5 Points de vigilance Sites particuliers : Certains sites industriels (par exemple les dessertes de carrières, les centrales à béton ou d enrobés, les usines agroalimentaires) supportent des trafics lourds importants, qui peuvent être estimés au moyen d une étude économique. En raison de l agressivité de ces poids lourds, il est recommandé de doubler le CAM de la structure et de vérifier si le trafic cumulé obtenu est toujours adapté à ce guide. Pistes cyclables : Pour les giratoires : Des poids lourds peuvent occasionnellement y circuler (entretien, fauchage, secours). Par défaut, la valeur de NE égale à est retenue pour le dimensionnement de la structure de chaussée. La valeur du trafic cumulé TC est la demi somme des trafics entrants. Pour tenir compte d une agressivité plus forte, il est recommandé de doubler le CAM de la structure et de vérifier si le trafic cumulé obtenu est toujours adapté à ce guide. 29

30 7. PLATE-FORME SUPPORT DE CHAUSSEE 7.1 Définition, terminologie La plateforme support de chaussée (PF) est la surface supérieure de la couche de forme qui présente les dispositions requises (portance, nivellement...) pour permettre l'exécution des assises de chaussée, et assurer le bon fonctionnement de la chaussée en service. Le support de cette plateforme (fig.1) est généralement constitué de bas en haut par : la Partie Supérieure des Terrassements (P.S.T.), représentée par les sols en place (déblai) ou les matériaux rapportés (remblai) sur une épaisseur d'environ 1,00 m. La surface de la P.S.T. est l'arase terrassement (AR). une couche de forme (C.d.F.) qui peut être monocouche (par ex : 0,40 m de grave 0/63 mm) ou multicouche (par exemple : géotextile + matériau de forte granularité 0/150 mm + couche de réglage). Cette couche de forme peut être inexistante si l arase présente les caractéristiques suffisantes à court et long terme. Le rôle de la couche de forme est d'atteindre les exigences de qualité requises : - à court terme pour la réalisation des couches de chaussée (traficabilité, portance, nivellement, protection du sol support vis-à-vis des intempéries), - à long terme pour le dimensionnement de la chaussée (homogénéisation de la portance et pérennité, drainage) et sa protection contre le gel le cas échéant (non-pénétration du gel dans le sol support). Arase de terrassement Plate-forme support de chaussée 1 m : Partie supérieure des terrassements Couche de forme P.S.T. Sol support 7.2 Choix de la classe de plateforme Figure 21 : Terminologie La classe de la plateforme (PFi) se détermine à partir de l'appréciation du comportement à long terme de la partie supérieure de terrassement (défini par la classe d arase), de la nature et des caractéristiques de la couche de forme retenue et de son épaisseur. Cinq classes de plateforme sont considérées dans le présent guide : PF1, PF2, PF2qs, PF3 et PF4. L expérience montre qu il est préférable de viser une classe de plateforme la plus élevée possible ce qui participe fortement à la pérennité de la structure. La classe PF3 (et a fortiori PF4) s'applique le plus souvent à des couches de forme traitées, sachant que les conditions techniques permettent rarement d'atteindre cet objectif avec des couches de forme granulaires. La classe PF2qs peut être obtenue soit avec des matériaux granulaires soit avec un traitement. Pour le dimensionnement des chaussées, on prend en compte la valeur de module d élasticité correspondant à la borne inférieure de la classe de portance de la plate-forme. Tableau 6 : Classe de portance à long terme de la plateforme Module (MPa) 20 35* Classe de la plateforme PF1 PF2 PF2qs PF3 PF4 *35 MPa / valeur minimale de réception à court terme recommandée 30

31 Remarque : Compte tenu de l'incidence du niveau de portance de la plateforme support de chaussée sur le comportement des chaussées à long terme, la réalisation de plateformes PF1 (20 à 50 MPa) est déconseillée pour des structures comportant des assises en matériaux liés. Pour des structures à assise granulaire, une portance minimale de 35 MPa est recommandée. Dans le cas de structure à couche de forme granulaire, il est conseillé de viser l'objectif PF2qs pour lequel le dimensionnement des chaussées est optimisé. Les plateformes PF4 (E > 200 MPa) sont difficilement atteintes et rarement utiles pour ce type de chaussées. 7.3 Matériaux de couche de forme La couche de forme peut être réalisée avec des matériaux traditionnels ou alternatifs à performances mécaniques équivalentes en respectant les critères environnementaux spécifiques à chaque matériau Matériaux traditionnels Les règles d utilisation des matériaux traditionnels, en couche de forme, sont édictées dans le GTR ( Guide Technique «Réalisation des remblais et des couches de forme» - SETRA-LCPC 2000) pour le cas des couches de forme non traitées et dans le GTS ( Guide Technique «Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques» - SETRA-LCPC 2000) pour le cas des couches de forme traitées. Les principes de base issus de ces documents permettant de définir l épaisseur de matériaux à mettre en œuvre en fonction de leur nature, de leurs caractéristiques et du niveau de portance final souhaité, sont présentés dans la suite de cet ouvrage Matériaux alternatifs et/ou locaux Ces dernières années, plusieurs démarches ont été menées tant au niveau local que national afin d inscrire l ensemble des acteurs de l industrie routière dans une approche éco responsable et les inciter à recycler et à valoriser au maximum les matériaux ou sous-produits industriels. Il a été fait le choix, dans ce guide, de mettre l accent sur trois produits, qui correspondent aux matériaux alternatifs les plus utilisés en France : - graves recyclées à base de matériaux de déconstruction - mâchefers d incinération de déchets non dangereux (MIDND) - graves à base de laitiers sidérurgiques Ces matériaux alternatifs peuvent se substituer, sous réserve de vérifications mécaniques et environnementales et à l issue d un processus d élaboration spécifique, à des matériaux naturels en techniques routières et être utilisés en couche de forme traitée ou non. Par ailleurs, afin de valoriser les matériaux alternatifs locaux, il pourra être envisagé l utilisation de matériaux moins répandus mais liés à une spécificité régionale, sous condition qu ils respectent les exigences minimales requises pour une utilisation en couche de forme avec ou sans traitement aux liants hydrauliques. L utilisation des matériaux alternatifs ou matériaux locaux, du point de vue de la géotechnique, est soumise aux règles définies pour les matériaux traditionnels par le GTR et le GTS. Cependant, des spécifications particulières, liées au retour d expérience régionale, ainsi que des caractéristiques d ordre environnemental, physico-chimique,, et relatives à chaque produit s y ajoutent. Les règles générales édictées pour ces matériaux, du point de vue environnemental et physico-chimique, sont définies dans le Guide méthodologique «Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière Evaluation environnementale», SETRA, mars Des spécifications particulières, relatives à chaque matériau détaillé dans ce document et précisées dans des guides d application spécifiques, s ajoutent aux règles détaillées dans le cadre de l utilisation des matériaux naturels. Ces guides d application décrivent les domaines d emplois et les limitations d usages pour chacun des matériaux alternatifs abordés dans cet ouvrage. Ces documents introduisent la notion d usage routier, déclinés sous deux ou trois types établis à partir de critères environnementaux à respecter, ceux-ci étant définis dans le guide d acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière - évaluation environnementale. Selon le type dans lequel se situe le matériau alternatif choisi, des utilisations définies seront retenues. 31

32 Une fiche de synthèse présentant l ensemble de ces éléments est annexée au présent document (cf. fiche de synthèse usages routiers en Annexe 6 Fiche synthèse domaines d emplois et limitations d usages). Des fiches produits détaillées pour l ensemble des 4 matériaux ci-dessous vous sont proposées en Annexe 4 du document. Fiche Produit Graves Recyclées à base de matériaux de déconstruction Ce type de matériau est issu des opérations de déconstruction de bâtiment ou d ouvrages de génie civil. La grave recyclée est élaborée au sein d une installation de recyclage spécifique dans laquelle elle va subir différents traitements mécaniques en vue d une utilisation en usage routier. Les documents de référence spécifiques à ces matériaux sont les suivants : - Guide d application «Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière Matériaux issus des déchets de déconstruction du bâtiment et des travaux publics», Cerema, janvier 2016 ; - Note d information N 22 «Classification et aide au choix des matériaux granulaires recyclés pour leurs usages routiers hors agrégats d enrobés» IDRRIM, février 2011 ; Fiche Produit Graves de Mâchefer Ce matériau, correspondant à un déchet provenant de l extraction des matières solides en sortie du four des installations de traitement thermique de déchets non dangereux, est considéré comme un matériau routier dès lors qu il a subi une phase d élaboration spécifique. Ce matériau routier, lorsqu il présente les caractéristiques suffisantes pour quitter l installation de maturation et d élaboration, est dénommé grave de mâchefers et peut être utilisé en construction routière. Les documents de référence spécifiques à ces matériaux sont les suivants : - Guide d application «Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière Les mâchefers d incinération de déchets non dangereux», SETRA, octobre 2012 ; - Arrêté du 18 novembre 2011 relatif au recyclage en technique routière des mâchefers d incinération de déchets non dangereux. Fiche Produit (LAFE) et Fiche Produit (LHF) Laitiers Sidérurgiques Les laitiers sidérurgiques sont des matières minérales artificielles co-générées lors des processus de fusion utilisés dans l industrie du fer et de l acier. Ces matériaux se présentent sous forme liquide lorsqu ils sont à haute température et se solidifient en refroidissant. Tout matériau provenant d un laitier brut est considéré comme un matériau routier dès qu il a subi une phase d élaboration spécifique. Ce matériau routier, apte à quitter l installation d élaboration, peut ensuite être mis en œuvre (sans autre transformation) sur des chantiers routiers. Dans ce document, deux types de laitiers seront plus précisément développés : - les laitiers d aciéries de four électrique (LAFE), obtenus lors de la fusion de ferrailles, dont les unités de production sont réparties sur l ensemble de l hexagone contrairement aux autres unités sidérurgiques généralement localisées dans le nord, l est ainsi que dans le sud de la France ; - les laitiers de haut-fourneau (LHF) cristallisés, qu ils soient de fraîche production ou issus de crassiers, correspondant aux éléments non ferreux et additifs minéraux intervenant dans l élaboration de la fonte par réduction du minerai de fer par le carbone du coke. Ces laitiers sont les plus utilisés en technique routière. Le document de référence spécifique à ces matériaux est le suivant : - Guide d application «Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière Les laitiers sidérurgiques», SETRA, octobre Autres Matériaux Alternatifs ou Matériaux Locaux Ces matériaux, généralement liés à une spécificité régionale, correspondent à tous types de matériaux ayant subi une phase d élaboration (traitement, concassage, criblage, maturation, ) leur permettant de satisfaire aux conditions d utilisation en couche de forme. Ces matériaux doivent également satisfaire aux conditions d utilisation définies dans les documents nationaux (GTR, GTS, normes, ) mais aussi dans les documents régionaux qui leur sont dédiés et qui ont été élaborés selon l expérience locale. 32

33 7.4 Détermination de la classe d arase Deux démarches sont proposées : La démarche du GTR (Guide Technique «Réalisation des remblais et des couches de forme») est adaptée à tous les projets, mais son application stricte peut être «lourde» pour les petits chantiers. Elle s'appuie sur une reconnaissance géotechnique détaillée de la P.S.T. et permet de dimensionner les couches de forme pour les objectifs de classement de la plateforme PF2 à PF4. La démarche simplifiée est adaptée aux petits chantiers traités par ce document. Elle est fondée sur une estimation de la portance de la P.S.T. à partir d'une reconnaissance géotechnique sommaire pouvant être réalisée au moyen : - de sondages à la pelle mécanique, - et d'identifications rapides des sols à partir d'essais simples de laboratoire (teneur en eau naturelle "Wnat" et Indice Portant Immédiat I.P.I.). Cette reconnaissance géotechnique pourra être adaptée suivant l'expérience locale acquise, comme par exemple en présence de formations homogènes. Remarque : Par expérience, une étude géotechnique est recommandée, pour limiter au mieux les imprévus au moment du chantier Démarche du GTR La détermination de la classe de plateforme comporte les différentes étapes suivantes : 1. Classification des sols de la P.S.T. La classification géotechnique des matériaux constituants la P.S.T. est établie par référence à la norme NF P de classification des sols, matériaux rocheux, et sous-produits industriels. Se reporter aux tableaux de classification du GTR, fascicule II, annexe Détermination du cas de P.S.T. et de la classe d'arase : A partir de la classification précédente des matériaux (nature et état), sept cas de P.S.T. sont distingués et à chaque cas de P.S.T. sont associées une ou deux classes de portance à long terme de l'arase (ARi) en fonction du contexte comportemental des sols et du drainage envisagé. Se reporter aux tableaux des cas de P.S.T. et classe d'ar du GTR, fascicule II, annexe Détermination de la nature et de l'épaisseur de couche de forme en fonction de la classe de plateforme Le GTR distingue 2 cas : - les couches de forme granulaires; - les couches de forme traitées Dans le cas des couches granulaires, le dimensionnement est mené conformément au GTR pour les plateformes de PF2 et dans certains cas de PF3 (pas de plate forme PF4 en couche granulaire). Dans le cas des couches de forme traitées, le dimensionnement est mené conformément au GTS pour des plateformes PF2 à PF4. La note d information n 02 publié par le CEREMA en mars 2017 complète le GTR et le GTS pour le dimensionnement des plateformes PF2qs Démarche simplifiée Deux étapes sont nécessaires : - apprécier la portance de la P.S.T. prévisible au moment du chantier à partir des sondages et des essais de laboratoire (Tableau 7). - dimensionner la couche de forme en fonction de la classe de plate-forme à atteindre (Tableau 8 et Tableau 9). 33

34 Tableau 7 : Appréciation de la portance de la P.S.T. prévisible au moment du chantier à partir des sondages et des essais de laboratoire Nature Etat des matériaux Indicateurs de comportement Qualification de la portance de la PST Sols sensibles à l'eau, humides : - sols fins : argiles, limons - sols sableux et graveleux (argileux), - roches très altérées et friables - roches décomposées avec blocs. Sols sensibles à l'eau, d'humidité faible à moyenne : - sols fins, - sols sableux et graveleux, - roches altérées friables, - matériaux blocailleux avec fines. Indice de portance en laboratoire 3 < IPI 8 Circulation difficile (ornières) Compactage impossible Portance sur chantier à la plaque ou Dynaplaque : 15 < EV2 < 30 MPa. Pénétromètre dynamique (*) 1 < qd < 2,5 MPa Indice de portance en laboratoire IPI > 8 Circulation facile Compactage possible sans «matelassage» ni remontée d'humidité Portance sur chantier à la plaque ou Dynaplaque : EV2 30 MPa. Pénétromètre dynamique qd 2,5 MPa Sols déformables (***) Sols peu déformables, portants mais sensibles à l'eau.(**) Matériaux granulaires ou rocheux insensibles à l'eau : - matériaux graveleux propres, - matériaux blocailleux charpentés, - matériaux rocheux peu altérés à sains. Matériaux très peu déformables en toutes situations météo (pas de trace visible). Peuvent poser des problèmes de traficabilité liés au réglage. Portance sur chantier (plaque ou Dynaplaque) : EV2 50 MPa. Sols portants insensibles à l'eau. (*) : Essai de pénétration dynamique type A (norme NF P94-114). (**) : Les matériaux présentent une portance correcte au moment du chantier mais peuvent présenter des baisses de portance sous l influence d infiltrations pluviales ou des remontées de la nappe. (***) : Les sols ne répondant pas aux critères minimum définis dans le tableau sont identifiés comme «très déformables». Ils doivent faire l'objet de dispositions d'aménagement spécifiques (substitutions, purges de forte épaisseur, stabilisation de sols, drainage profond, etc.) visant à les ramener à une portance de PST «sols peu déformables», voire «sols portants insensible à l'eau» suivant la solution retenue. dicatif A titre Indicatif L appréciation de la portance peut aussi être réalisée à partir de : L essai CBRi (après 4 jours d immersion) en prenant EV2 = 7 CBR, L essai CBR immédiat en prenant EV2 = 5 CBR. (pour les sols fins, il est préférable d utiliser la relation Jeuffroy Bachelez E V2= 6,5 CBR 0,65 ) Mesures pressiométriques en prenant E plateforme = 3.Em (Module Pressiométrique). Cette approche n est possible que dans le cas d un chantier en déblai où la profondeur de l essai pressiométrique correspond à celle de l arase de terrassement. 34

35 7.5 Dimensionnement de la couche de forme en fonction de la classe de plateforme à atteindre (méthode simplifiée) Cas d'une couche de forme non traitée Compte tenu de l absence d étude géotechnique détaillée dans l approche simplifiée, les solutions proposées se limitent aux plateformes de portance PF2 et PF2qs. En outre, la solution de couche de forme granulaire ne garantit pas systématiquement l atteinte d une PF3, suivant les matériaux régionaux. Les matériaux de couche de forme doivent satisfaire des critères concernant notamment : - la résistance mécanique des gravillons (pour les matériaux non traités), - l insensibilité à l eau, - la dimension des plus gros éléments, - la résistance sous circulation des engins de chantier, - l insensibilité au gel, le cas échéant. Pour répondre à ces critères, les choix suivants sont préconisés : - Vis-à-vis de l objectif de nivellement à ± 3 cm, la partie supérieure de la couche de forme est réalisée avec une grave 0/31,5 sur une épaisseur minimale de 20 cm. On peut retenir une granularité plus grande jusqu'à 63 mm à condition de porter l'épaisseur à 30 cm. La partie inférieure de la couche de forme peut être réalisée avec un matériau plus grossier (0/150 mm, 0/250 mm en fonction de l'épaisseur). - Le règlage est réalisé avec des graves de Dmax 31,5 mm sur une épaisseur minimale de 10 cm. - Dans la plupart des cas, le matériau de couche de forme est d'apport extérieur (carrière). Il doit s agir d'un matériau 0/D (par ex : 0/31,5 ou 0/63 mm) propre (exempt d'argile, VBS 0,1 et passant à 80 m< 12%), dur (LA et MDE < 45), bien gradué et non gélif. - Si l'utilisation d'un matériau rocheux, blocailleux ou graveleux, directement issu du site est envisagée, une étude suivant le GTR est conseillée. Les épaisseurs des couches de forme en fonction de la qualification de la portance de la P.S.T. sont définies dans le Tableau 8. Tableau 8 : Epaisseurs des couches de forme en matériaux granulaires Qualification de la Portance de la P.S.T. Contexte de réalisation (1) Épaisseur de C.d.F. pour une classe de plate-forme PF2 Épaisseur de C.d.F. pour une classe de plate forme PF2qs Sols déformables Déblai ou faible remblai 0,75 m (0,55 m de 0/ ,20 m de 0/31,5) (2) 0,60 m (0,40 m de 0/ ,20 m de 0/31,5) sur géotextile. 1,00 m (0,80 m de 0/ ,20 m de 0/31,5) 0,85 m (0,65 m de 0/ ,20 m de 0/31,5) sur géotextile. Sols peu déformables, portants mais sensibles à l'eau Déblai avec drainage 1 m Remblai ou déblai avec drainage > 1 m 0,50 m de 0/31,5 (2) 0,75 m de 0/31,5 (2) 0,40 m de 0/31,5 (2) sur géotextile 0,65 m de 0/31,5 (2) sur géotextile 0,40 m de 0/31,5 (2) 0,65 m de 0/31,5 (2) 0,30 m de 0/31,5 (2) sur géotextile 0,55 m (0,40 m de 0/ ,20 m de 0/31,5) Sols portants insensibles à l'eau Remblai ou déblai. Couche de réglage de 0,10 m d'épaisseur de 0/31.5 ou 0/ ,40 m d'épaisseur de 0/31,5 ou 0/20. Si EV2 120 MPa obtention de PF3 (1) Les zones à niveau et les remblais rasants (h 1,00 m) sont assimilés à des déblais. (2) les granulométries sont données à titre indicatif. Pour la couche inférieure, il est recommandé d utiliser des matériaux avec D 250 mm, et pour la couche supérieure, D 31,5 ou 63 mm, en fonction de l épaisseur.

36 NOTA Dans le cas des épaisseurs fortes ( 0,60 m) sur les sols déformables, l'utilisation d'un matériau de qualité «couche de forme» au sens strict du G.T.R. n'est pas indispensable sur toute l'épaisseur rapportée. Economiquement, il pourra être préférable de réaliser : - une substitution de la P.S.T. sur 0,60 à 0,70 m d'épaisseur avec des matériaux blocailleux de forte granularité (par ex. 0/150 à 0/200 mm de type C2 suivant le GTR) à mettre en œuvre en une seule couche, - la couche supérieure de 0,30 m à 0,40 m d'épaisseur avec des matériaux de qualité «grave non traitée» (Ex : 0/63 mm). Si la couche de forme doit passer un hiver avant la construction de la chaussée, un enduit monocouche de protection est nécessaire. Si cette couche est soumise à la circulation de chantier, un enduit pré-gravillonné ou bicouche peut être nécessaire Cas d'une couche de forme traitée Les couches de forme traitées peuvent aussi bien être constituées de matériaux d apport, généralement élaborés en centrale de malaxage, ou de matériaux traités en place. Dans les deux cas de figure, le niveau de portance de la plate-forme est directement lié à la portance de l arase ainsi qu à l épaisseur de la couche de forme et à sa classe mécanique. Les valeurs des épaisseurs préconisées de couche de forme en matériaux traités aux liants hydrauliques, éventuellement associés à la chaux, sont définies dans le Tableau 9. Tableau 9 : Dimensionnement d une couche de forme constituée de matériaux traités aux liants hydrauliques avec ou sans prétraitement à la chaux Classe de l arase AR1 (> 35 MPa (1) ) AR2 Epaisseur de matériau de couche de forme Classe mécanique du matériau de couche de forme 3 30 cm (2) 30 cm (2) 30 cm 25 cm (2) 25 cm 4 30 cm 35 cm (2) 35 cm 25 cm (2) 30 cm 5 35 cm 45 cm (3) 50 cm (3) 30 cm (2) 35 cm Classe de plate-forme obtenue PF2 PF2qs PF3 PF2qs PF3 ( 1) Le module de déformabilité minimal de l arase pour permettre la réalisation d une couche de forme en sol traité est de 35 MPa (2) L épaisseur minimale permet un reclassement en PF3 (3) L obtention de la compacité recherchée en fond de couche conduit généralement à une mise en œuvre en deux couches En accord avec le Guide Technique pour le traitement des Sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques (SETRA-LCPC 2000) (GTS) ainsi qu avec la note d information CEREMA relative au dimensionnement de épaisseurs de couche de forme pour PF2qs, un traitement à la chaux seule pour les sols fins moyennement à fortement argileux (matériaux A3) peut être envisagé dans les régions non ou peu concernées par le gel. La très faible perméabilité de ces matériaux, caractérisée par une évolution très lente du matériau, permet d envisager son utilisation en couche de forme après traitement à la chaux seule. Il est à noter que le dosage en chaux appliqué à ces matériaux est généralement important (jusqu à 3 ou 4 %). S il y a un risque de pénétration de gel dans la couche de forme, il faut que la résistance en compression du sol traité, à l âge correspondant à la date probable d apparition du gel, respecte Rc > 2.5 MPa. Un essai de cryosuccion pourra également être réalisé sur le matériau traité à la chaux. Les valeurs des épaisseurs préconisées de couche de forme en matériaux A3 traités à la chaux seule sont définies dans le Tableau

37 Tableau 10 : Epaisseur préconisée de la couche de forme selon la PF visée, le cas de PST et l arase de terrassement pour des matériaux A3 traités à la chaux seule Classe de l arase AR1 AR2 PST1 PST2 PST3 PST3 PST4 Classe mécanique du matériau de couche de forme PF2 PF2qs PF3 (1) (1) (1) 50 cm 50 cm (2) (2) 60 cm 60 cm 45 cm 45 cm 70 cm 70 cm 50 cm 50 cm ( 1) Sur cette PST, la mise en œuvre d un matériau traité répondant à une qualité de couche de forme n est pas réalisable (2) Solution de couche de forme peu appropriée sauf à vouloir rechercher un surclassement en PF2qs ou PF3 Dans l approche simplifiée, on ne considère que des sols fins, sableux ou graveleux qui peuvent être traités en place à la chaux vive et/ou aux liants hydrauliques (LH). Cette approche simplifiée a pour objectif de prescrire des dosages usuels en liants hydrauliques avec ou sans prétraitement à la chaux permettant généralement d atteindre les classes mécaniques définies dans le Tableau 9 sans avoir à recourir à une étude complète des performances mécaniques au sens du GTS. En effet, la durée d une étude, 90 jours, est rarement compatible avec les délais de réalisation des petits chantiers, il est donc important d utiliser les expériences des autres chantiers. Cependant, cela suppose que l aptitude au traitement de ces sols a été reconnue au travers d études spécifiques préalables. L aptitude au traitement, réalisée selon la norme NF P , permet de vérifier la compatibilité entre le matériau à traiter et la chaux et/ou le liant hydraulique utilisé(s) pour un dosage donné. Cet essai, dont la durée est d une dizaine de jours environ, permet d apprécier la traitabilité du matériau dans un délai compatible avec le type de chantiers traités dans ce guide. Les épaisseurs des couches de forme en fonction de la qualification de la portance de la P.S.T. sont définies dans le Tableau 11. Qualification de la portance de la PST Sols déformables (1) - argiles - limons - arènes humides - roches décomposées humides (2) Sols peu déformables, portants mais sensibles à l'eau - sols fins ou sableux à l'état moyen, - sols argilo-graveleux à l état moyen Tableau 11 : Epaisseurs des couches de forme traitées Modalités de traitement Modalités de traitement pour une classe de pour une classe de plateforme plateforme PF2 PF2qs PST traitée sur 0.35 m à la chaux (1 à 2 %) + Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.35 m à la chaux (1 à 2 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.35 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) PST traitée sur 0.35 m à la chaux (1 à 2 %) + Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.45 m à la chaux (1 à 2 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.45 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) Modalités de traitement pour une classe de plateforme PF3 PST traitée sur 0.35 m à la chaux (1 à 2 %) + Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.50 m à la chaux (1 à 2 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) Ou Couche de forme traitée (classe 4) sur 0.35 m à la chaux (1 à 2 %) et au LH (6 à 7 % de ciment ou liant routier) Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.50 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) Ou Couche de forme traitée (classe 4) sur 0.35 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (6 à 7 % de ciment ou liant routier) 37

38 Sols portants insensibles à l'eau Sans objet, si le sol support présente une qualité couche de forme Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.30 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) Ou Couche de forme traitée (classe 4) sur 0.25 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (6 à 7 % de ciment ou liant routier) Couche de forme traitée (classe 5) sur 0.35 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (5 à 6 % de ciment ou liant routier) Ou Couche de forme traitée (classe 4) sur 0.30 m à la chaux (0.5 à 1 %) et au LH (6 à 7 % de ciment ou liant routier) (1) Sont exclus les sols très déformables en présence desquels la circulation de chantier est impossible et dont la mise en œuvre du traitement est irréalisable. (2) En présence de certaines roches décomposées comme le schiste, il est fortement recommandé de faire une étude spécifique d'aptitude au traitement avant d'envisager la technique du traitement, en raison du risque de perturbation de prise lié à la présence de certains minéraux tels que la séricite. Nota : Les dosages indiqués dans le Tableau 11 sont donnés à titre indicatif et peuvent être ajustés par la réalisation d une étude spécifique et/ou en fonction de l expérience locale. Les liants hydrauliques routiers à durcissement normal ou rapide, envisageables en couche de forme, sont définies dans les normes NF EN et 2 ainsi que par agrément technique. Il est fortement conseillé d'avoir recours à une étude de formulation, i.e. étude de laboratoire ou étude de référence pour les matériaux du site, permettant de préciser la nature du (ou des) produit(s) de traitement et le dosage à incorporer pour obtenir une classe mécanique du matériau de couche de forme compatible avec une plateforme PF3. Dans tous les cas, la couche de forme traitée est protégée par un enduit de cure gravillonné, de préférence précédé, dans le cas des sols fins, d'un cloutage au 10/14 (ou 10/20) à raison de 5 à 6 l/m² Particularités : Voies en site propre (vélos, piétons) En l'absence de trafic lourd, il n'est pas demandé à ces voies de présenter des qualités structurelles importantes à long terme. Cependant un niveau de portance correct est exigé à court terme sur la plateforme pour permettre la réalisation de la structure (assise, couche de roulement). Dans ces conditions, une amélioration de la portance de la P.S.T. ne s'imposera qu'en présence de sols déformables à très déformables. Tableau 12 : Epaisseurs des couches de forme traitées pour chaussées faiblement circulée sur sols déformables ou très déformables Qualification de la Portance de la P.S.T. Matériaux utilisables Epaisseur (objectif 35 MPa) Sols très déformables (ornières) Sols déformables («matelassage») 0/60 à 0/150 mm sur géotextile (*) 0,50 m 0/60 à 0/150 mm 0,40 m (**) Traitement mixte Chaux (1 %) + L.H. (3 à 4 %) 0,30 m (*) Avec fermeture superficielle éventuelle selon la granularité des matériaux utilisés. (**) Les dosages en liants sont justifiés par la nécessité de rendre les matériaux non gélifs...il sont donnés à titre indicatif. 38

39 7.5.4 Vérification de la portance La déformabilité de la plateforme, lors de la mise en œuvre, peut être évaluée au moyen de l essai de chargement statique à la plaque (Norme NF P et Photo 4), de l essai de chargement dynamique (Norme NF P et Photo 3), de l essai à la poutre de Benkelman (Norme NF P ), ou de l essai au déflectographe Lacroix (norme NF P à 5). Les classes de plateforme sont définies en fonction de critères de module ou de déformabilité, dont les plages sont données dans le Tableau 13 et le Tableau 14. Tableau 13 : Performances mécaniques et seuils de déformabilité de plateforme en matériaux granulaires Module à la plaque ou à la dynaplaque Déflexion à la poutre de Benkelman ou au déflectographe Lacroix PF2 50 à 80 MPa 2,0 à 1,3 mm PF2qs 80 à 120 MPa 1,3 à 0,9 mm PF3 120 MPa 0.9 mm Tableau 14 : Seuils de déformabilité de plateforme en sols traités à la poutre de Benkelman ou au déflectographe Lacroix (valeurs à 28 jours) Traitement chaux seule (cas particulier d un matériau A3) Traitement chaux + liant hydraulique PF2 1,2 mm 0,8 mm PF2qs 1,0 mm 0,7 mm PF3 0,8 mm 0,6 mm Remarque : Les valeurs des Tableau 13 et Tableau 14 correspondent à des performances «à long terme», qui peuvent nécessiter des objectifs de réception plus élevés sur chantier, en fonction des conditions météorologiques par exemple. Photo 3 : Essai à la dynaplaque Photo 4 : Essais de plaque 39

40 8. MATERIAUX D ASSISE 8.1 Graves non traitées / Matériaux granulaires Caractéristiques des graves non traitées Les caractéristiques et l étude en laboratoire des GNT sont définies par les normes suivantes : - NF P : Granulats Eléments de définition, conformité et codification ; - NF EN : Granulats pour matériaux traités aux liants hydrauliques et matériaux non traités utilisées pour les travaux de génie civil et pour la construction de chaussée. - NF EN : Graves non traitées - spécifications ; Les caractéristiques et spécifications pour l utilisation de GNT issues de matériaux locaux ou alternatifs sont données dans le chapitre La norme NF EN et son avant-propos national désignent sous l'appellation de graves non traitées des mélanges de granulats et d'eau, sans liant, utilisés pour la réalisation des assises de chaussées. Les spécifications relatives aux graves non traitées et aux granulats qui les composent sont présentées dans les fiches produits «Graves non traitées» à l annexe 4 de ce guide. ESSAI TRIAXIAL A CHARGEMENTS REPETES La méthode d'étude en laboratoire des GNT est définie dans la norme NF P Cette norme propose en annexe informative une approche pour caractériser les performances mécaniques des GNT. Cette approche est basée sur l'essai triaxial à chargements répétés (TCR) décrite dans la norme NF EN L essai TCR est actuellement le seul essai permettant de caractériser le comportement des GNT sous des conditions proches de celles existant dans la chaussée (éprouvettes représentatives des caractéristiques en place, chargements cycliques). Il permet de déterminer le comportement élastique des GNT (valeurs de module d élasticité pour différents niveaux de contraintes) et également leur résistance aux déformations permanentes. Sur la base de cet essai, les GNT peuvent être classées en trois classes de performances mécaniques, C1 à C Conditions d utilisation des graves non traitées en fonction du niveau de trafic Conditions portant sur les caractéristiques des granulats : Les granulats utilisés pour les graves non traitées doivent présenter des caractéristiques minimales, suivant la classe de trafic et la position de la couche dans la chaussée. Ces caractéristiques sont présentées dans les fiches produits «Graves non traitées» de ce guide. Conditions portant sur les caractéristiques de la GNT Le Tableau 15 précise les conditions d utilisation des GNT, en distinguant le cas des GNT dont les performances mécaniques ont été déterminées au TCR. Tableau 15 : Conditions d utilisation des GNT suivant leur type (A / B1 / B2) ou leur classe de performances mécaniques Usage Classes de trafic T5 T4 T3 Couche de base A, B1, B2 B1, B2 B2 ou classe ou classe ou classe mécanique C3 (*) mécanique C3 (*) mécanique C2 (*) Couche de fondation A, B1, B2 ou classe mécanique C3 (*) A, B1, B2 ou classe mécanique C3 (*) B2 ou classe mécanique C2 (*) (*) dans le cas où les performances mécaniques de la GNT ont été déterminées au TCR, c est la classe de performances mécaniques qui est prise en compte 40

41 8.1.3 Prise en compte des graves non traitées dans le dimensionnement des chaussées La prise en compte des GNT dans le dimensionnement des structures de chaussées est décrite dans la norme NF P Cette norme distingue trois catégories de performances mécaniques des GNT, définies dans le Tableau 16 ci-dessous. Ces catégories peuvent être définies à partir du type de GNT (A, B1 ou B2) ou des résultats de performances mécaniques obtenus à l essai TCR (classes C1 à C3). Tableau 16 : Catégories de GNT à retenir pour le dimensionnement A, B1, B2 Type de GNT ou classe mécanique ou classe Classe mécanique C3 au TCR mécanique C2 au C1 au TCR TCR Catégorie retenue pour Catégorie 3 Catégorie 2 Catégorie 1 le dimensionnement Tableau 17 : Paramètres de dimensionnement à prendre en compte pour les GNT Catégorie GNT Couche de base : Epaisseur 15 ou 20 cm suivant le niveau de trafic Couche de fondation : La GNT est découpée en sous-couches de 25 cm d'épaisseur, en partant du sol le module de chaque sous couche est défini par les règles suivantes : E GNT(couche 1) = k.e plate-forme E GNT(couche i) = k.e GNT(couche i-1) E GNT E couche de base Dans tous les cas, le coefficient de Poisson est pris égal à 0, Matériaux alternatifs et/ou locaux E GNT =200 MPa E GNT =400 MPa E GNT =600 MPa k=2 k=2,5 k=3 Comme pour les couches de forme, les matériaux alternatifs peuvent se substituer à des matériaux naturels à l issue d un processus d élaboration spécifique et être utilisés en assise traitée ou non. D un point de vue géotechnique, les matériaux alternatifs doivent, quels qu ils soient, respecter les spécifications normatives rappelées dans la note d information n 24 de l IDRRIM. Au-delà des spécifications géotechniques, il est impératif que ces matériaux alternatifs respectent les critères environnementaux associés à l usage routier auxquels ils sont destinés ainsi que les limitations d usages relatives à chaque matériau. Ces éléments sont détaillés dans les guides d application et/ou autres notes et arrêtés relatifs à chacun des matériaux évoqués par le présent document comme précisé dans le chapitre La fiche produit relative à l utilisation ( spécifications techniques, conditions d emploi et modalités de mise en œuvre) de chacun des matériaux détaillés à l annexe 4 de ce guide sont les suivantes : - graves recyclées à base de matériaux de déconstruction en assise traitée ou non fiche produit GRAVE RECYCLEE A BASE DE MATERIAUX DE DECONSTRUCTION EN COUCHE D ASSISES - graves de mâchefers en assise traitée ou non fiche produit GRAVE DE MACHEFERS - laitiers sidérurgiques fiche produit LAITIERS D ACIERIES DE FOURS ELECTRIQUES (LAFE) fiche produit LAITIERS DE HAUT-FOURNEAU (LHF) CRISTALLISES Les paramètres de dimensionnement Ces critères sont identiques à ceux des matériaux élaborés avec des granulats naturels, qu ils soient traités ou non. 41

42 8.3 Matériaux Granulaires traités aux liants hydrauliques Introduction Ce chapitre traite de la définition des matériaux traités aux liants hydrauliques ou pouzzolaniques ainsi que leurs modalités d utilisation. Ces matériaux sont des mélanges fabriqués en centrale de malaxage, à l exception des sols fins ou de certains sols sableux ou graveleux traités aux liants hydrauliques ou pouzzolaniques définis plus loin qui peuvent l être en place Description des matériaux Le manuel prend en compte les matériaux suivants : - Les graves traitées aux liants hydrauliques ou pouzzolaniques conformes aux normes : NF EN , NF EN , NF EN et NF EN (voir fiche produit), - Les sables traités aux liants hydrauliques ou pouzzolaniques conformes aux normes : NF EN , NF EN , NF EN et NF EN (voir fiche produit), - Les bétons compactés routiers (BCR) conformes à la norme NF P (voir fiche produit), Pour les mélanges traités aux liants hydrauliques, le lecteur pourra utilement se référer à la note d information n 30 de l IDRRIM : "Mélanges traités aux liants hydrauliques - Spécifications" - Février Les paramètres de dimensionnement Les valeurs des paramètres de dimensionnement sont fonction de la catégorie des matériaux traités aux liants hydrauliques, établie en fonction des performances mécaniques estimées ou mesurées à 360 jours. Le Tableau 18 regroupe les valeurs des paramètres de calcul retenues comme référence pour des graves traitées dont la composition et la réalisation sont conformes aux normes en vigueur. La dernière colonne porte les valeurs minimales correspondantes de Rt360 à obtenir sur la formule de base. Dans tous les cas, le coefficient de Poisson est pris égal à 0,25. 42

43 Tableau 18 : Paramètres à prendre en compte pour les matériaux traités aux liants hydrauliques et bétons Matériaux E (MPa) 6 (MPa) -1/b SN Sh (m) kc kd Grave-ciment ou grave-liant hydrauliques routier ou grave cendres hydrauliques (classe T3) Grave-ciment (classe T4) ou Grave- Liant Hydraulique Routier (Classe T4) R t360 mini (MPa) , ,03 1,4 1 1, , ,03 1, ,80 Grave-laitier prébroyé (activant sulfatique ou calcique) (classe T3) Grave-laitier granulé ou grave laitier prébroyé (activant chaux) (classe T2) Grave-cendres volantes silicoalumineuses chaux (classe T4) Sable-laitier ou sable pouzzolane - chaux (classe T1) Sable-laitier ou sable pouzzolane - chaux (classe T2) Sable-laitier ou sable pouzzolane - chaux (classe T3) Sable-ciment ou liant hydraulique routier (classe T1) ,70 13,7 1 0,03 1,5 1 1, ,6 12,5 1 0,03 1,5 1 0, , ,03 1,5 1 2, , ,8 0,025 1, , ,8 0,025 1, , ,8 0,025 1, , ,8 0,025 1,5 1 Sable-ciment ou liant hydraulique routier (classe T2) Sable-ciment ou liant hydraulique routier (classe T3) , ,8 0, , ,8 0, Béton compacté routier (classe T5) , ,03 1,5 0,8 2,80 Béton compacté routier ( classe T4) , ,03 1,5 0,8 1, Sols traités aux liants hydrauliques Introduction Les sols traités aux liants hydrauliques ou pouzzolaniques sont conformes à la norme NF EN Ces matériaux ont fait l objet d un guide spécifique «Guide technique traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques Application en assises de chaussées SETRA/LCPC ; 2007», ( fiche produit STLH). Couches de fondation pour trafic T2. Couches de fondation / base pour trafic T4. Epaisseur mise en œuvre : - cas de traitement en place 30 à 40 cm - cas de matériaux rapportés 20 à 30 cm Description des matériaux Les matériaux concernés sont les suivants : Sols fins ayant plus de 35 % de fines de catégorie A. Dans le cas d'un usage en assise de chaussée, il est appliqué une limitation de la taille des grains et de l'argilosité. Ainsi, seuls les sols A1 et A2 peuvent être utilisés après traitement en assise. Sols de type sable (D 6,3) présentant une teneur en fine et une argilosité marquée (VBS > 0,4). Il s'agit de matériaux B5 et dans certains cas B2. Sols de type grave (D > 6,3) présentant moins de 35 % de fines et une argilosité marquée (VBS > 0,1. Il s'agit de sols B5, B3 et dans certains cas B4. 43

44 L homogénéité du gisement de matériaux doit avoir été reconnue afin de pouvoir envisager l utilisation de ces matériaux. Les paramètres de dimensionnement Pour le dimensionnement des couches de chaussées utilisant ce matériau, il sera retenu deux types de matériaux dont les caractéristiques correspondent à un sol 2 selon la norme NF Le guide d utilisation des sols fins en assise de chaussée définit la caractérisation mécanique des matériaux. Sol traité en place reposant sur une arase non traitée de portance < PF2, E = 3000 MPa - σ6 = 0,30 MPa. Cela correspond à des valeurs d études E 4615 MPa - Rt 0,49 MPa. Sol traité en centrale ou en place puis transporté et mis en place sur arase de portance PF2 ou sur une couche de forme traitée en place, E = 4000 MPa - σ6 = 0,40 MPa. Cela correspond à des valeurs d études E 5333 MPa - Rt 0,56 MPa. Tableau 19 : Paramètres à prendre en compte pour les sols traités en assises Matériaux E (MPa) 6 (MPa) -1/b SN Sh (m) kc kd R t360 mini (MPa) Sols traités en place Sol S , , ,20 Sols traités rapportés Sol S , , , Béton de ciment Le béton de ciment doit être conforme aux normes NF P ; NF EN ; NF EN et NF EN ( fiche produit BC) Description des matériaux Les paramètres de dimensionnement Les valeurs des paramètres de dimensionnement sont fonction de la catégorie des structures béton, établie en fonction des performances mécaniques estimées ou mesurées à 28 jours. Le Tableau 20 regroupe les valeurs des paramètres de calcul retenues comme référence pour des bétons dont la composition et la réalisation sont conformes aux normes en vigueur. Tableau 20 : Paramètres à prendre en compte pour les chaussées structures en béton Matériaux E (MPa) 6 ou Ɛ 6-1/b SN Sh (m) kc kd (MPa) Bétons de ciment non goujonné et non /1.7 armé de catégorie Béton de ciment goujonné de catégorie 5 sur fondation en béton maigre Béton de ciment goujonné de catégorie 5 sur fondation en matériau bitumineux / /1.37 Béton maigre de classe Le coefficient de Poisson est pris égal à 0,25. 44

45 8.6 Matériaux bitumineux Introduction Ce chapitre traite de la définition des matériaux bitumineux ainsi que de leurs modalités d utilisation. Ces matériaux sont des mélanges fabriqués en centrale de malaxage ou, dans certains cas particuliers, peuvent être issus d un retraitement en place de la chaussée Description des matériaux Les matériaux concernés sont les suivants : - Les graves-bitume (GB) définis par la norme suivante : NF EN Mélanges bitumineux - Spécifications des matériaux - Partie 1 : enrobés bitumineux ( fiche produit GB) Le lecteur pourra utilement se référer au guide technique d utilisation des normes enrobés à chaud de janvier 2008 (Sétra) - Les graves-émulsions (GE) définis par les normes suivantes : NF P Assises de chaussées - Grave-émulsion - Définition - Classification - Caractéristiques - Fabrication - Mise en oeuvre ( fiche produit GE) - Les Bétons Bitumineux Minces (BBM) ou EB-BBM - Les Bétons Bitumineux Semi-Grenus de classe 1 (BBSG) ou EB-BBSG - Les Bétons Bitumineux pour chaussée Souple (BBS) ou EB-BBS Ces trois techniques sont définies par la norme NF EN «Mélanges bitumineux : Spécifications des matériaux - Partie 1 : Enrobés bitumineux». Cas particuliers - Emploi d agrégats d enrobés Suite à l application de la CEV de 2009 et de l entrée en vigueur de la LTECV, de plus en plus de matériaux bitumineux comprennent un pourcentage, plus ou moins important, d agrégats d enrobés (AE). En cas d utilisation de ces AE, ces matériaux devront respecter les spécifications fixées par la norme NF EN Les paramètres de dimensionnement Les valeurs des paramètres de dimensionnement sont fonction de la catégorie des types et structures des matériaux bitumineux. Le Tableau 21 regroupe les valeurs des paramètres de calcul retenues comme référence pour des matériaux bitumineux dont la composition et la réalisation sont conformes aux normes en vigueur. Matériaux Tableau 21 : Paramètres à prendre en compte pour les matériaux bitumineux E (MPa) 6 ou Ɛ 6-1/b SN kc (MPa) GB ,3 1,3 GB ,3 1,3 GB ,3 1,3 Grave-émulsion de type S et classe BBM BBSG classe ,25 1,1 BBS Le coefficient de Poisson de ces matériaux est pris égal à 0,35, quelle que soit la température 45

46 9. MATERIAUX DE SURFACE 9.1 Enduits Superficiels d Usure (ESU) Ce chapitre traite des enduits superificiels d usure utilisés en couche de surface. Le choix de la structure de l ESU est essentiellement fonction du trafic, du support, de l environnement, des sollicitations hivernales, de l époque de réalisation et de la fonction recherchée. Le terme d ESU est défini par la norme NF EN «Enduits superficiels - Spécifications». Pour ces techniques, le lecteur pourra utilement se référer au guide IDRRIM-Cerema : Enduits Superficiels d Usure (Juillet 2017). Pour les chaussées à faible trafic, objet de ce document, nous retiendrons les structures suivantes : Le monocouche simple gravillonnage (Mono) convient presque pour tous les trafics (jusqu à T2). Il est réalisé le plus suvent avec des granulats 6/10. Le monocouche double gravillonnage (MDG) est une structure particulièrement rugueuse qui permet une bonne drainabilité superificielle, mais qui présente un niveau sonore élevé. Le bicouche (Bic) est à préférer lorsque le support est hétérogène et sec. Avec ce type de structure, il faut particulièrement bien évaluer et respecter les dosages en liant et en granulats surtout en cas d utilisation de bitume fluxé. Le monocouche prégravillonné (MPG) est particulièrement bien adapté aux supports hétérogènes et ressuants. Concernant les caracrtéristiques des granulats pour matériaux de surface en mélanges bitumineux et enduits superficiels, se reporter à la fiche produit «Granulats pour matériaux de surface». Le Tableau 22 ci-dessous propose un exemple de choix de structure et de dimensions des gravillons en fonction du trafic et du support : Localisation Tableau 22 : Exemples de choix de structures en ESU en fonction du trafic Trafic Support Trafic T3 Trafic < T3 Lisse sans ressuage Mono 6/10 Mono 4/6 Mono 6/10 Rase campagne Homogène Rugueux Mono 6/10 Bic 6/10-2/4 (4/6) Mono 6/10 Mono 4/6 Très rugueux Mono 4/6 Mono 4/6 Agglomération Homogène Lisse sans ressuage Rugueux Mono 6/10 MDG 6/10-2/4 (4/6) Bic 6/10-2/4 (4/6) Mono 6/10 Mono 6/10 Mono 4/6 Bic 6/10-2/4 (4/6) Mono 4/6 46

47 Tableau 23 : Niveaux de performance à un an pouvant être obtenus en fonction de l état de la chaussée à revêtir Indications des niveaux maximum de performances probables après un an Nature du support Trafic T3 Trafic < T3 Poreux Rugueux Normal lisse Ressuant Très hétérogène Poinçonnable, orniéré Recommandations de performances initiales ESU B EVD II, PMT 1,0 ESU A EVD I, PMT 1,5 ESU A EVD I, PMT 1,5 ESU B EVD II, PMT 1,0 ESU B EVD II, PMT 1,0 ESU C EVD II, PMT 0,5 ESU C EVD II, PMT 0,5 ESU B EVD II, PMT 1,0 ESU A EVD I, PMT 1,5 ESU A EVD I, PMT 1,5 ESU B EVD II, PMT 1,0 ESU B EVD II, PMT 1,0 ESU A EVD I, PMT 1,0 ESU A EVD I, PMT 1,0 9.2 Matériaux Bitumineux Coulés à Froid (MBCF) Le terme de MBCF est défini par la norme NF EN «MBCF - Spécifications» et regroupe deux catégories de matériaux : Les Coulis bitumineux (CB) sont déstinés en priorité à imperméabiliser ou à préparer certains supports avant la réalisation d une couche de roulement. Les Enrobés Coulés à Froid (ECF) sont avant tout des enrobés pour couches de roulement déstinés à apporer une bonne adhérence et selon les cas, à imperméabiliser les supports. Pour ces techniques, le lecteur pourra utilement se référer au guide IDRRIM-Cerema : Matériaux Bitumineux Coulés à Froid (Juillet 2017). Ce chapitre traite des enduits superificiels d usure utilisés en couche de surface. Pour les chaussées à faible trafic, objet de ce document, nous retiendrons les structures suivantes : Le monocouche simple gravillonnage (Mono) convient presque pour tous les trafics (jusqu à T2). Il est réalisé le plus suvent avec des granulats 6/10. Le monocouche double gravillonnage (MDG) est une structure particulièrement rugueuse qui permet une bonne drainabilité superificielle, mais qui présente un niveau sonore élevé. Le bicouche (Bic) est à préférer lorsque le support est hétérogène et sec. Avec ce type de structure, il faut particulièrement bien évaluer et respecter les dosages en liant et en granulats surtout en cas d utilisation de bitume fluxé. Le monocouche prégravillonné (MPG) est particulièrement bien adapté aux supports hétérogènes et ressuants. Le Tableau 24 ci-dessous présente les choix et types de structures des MBCF : 47

48 Tableau 24 : Exemples de choix de structures en MBCF en fonction du trafic Trafic < T3 Trafic T3 Nature du support Liant modifié ou non Liant modifié ou non Monocouche 0/4 et + Monocouche 0/6 et + Bicouche 0/4+0/4 Bicouche 0/4 + 0/6 Bicouche 0/4+0/6 Homogène (déformation < 1 cm) Bicouche 0/6 + 0/6 Bicouche 0/6 + 0/6 Bicouche 0/6 + 0/8 Bicouche 0/6 + 0/8 Bicouche 0/6 + 0/10 Bicouche 0/6 + 0/10 Tableau 25 : Niveaux de performance à un an pouvant être obtenus en fonction de l état de la chaussée à revêtir Indications des niveaux maximum de performances probables après un an Nature du support Trafic T3 Trafic < T3 Rugueux Normal lisse Ressuant Déformé Recommandations de performances initiales ECF A EVD I, PMT 1,0 ECF A EVD I, PMT 1,0 ECF B EVD I, PMT 0,8 ECF C EVD II, PMT 0,6 ECF A EVD I, PMT 1,0 ECF A EVD I, PMT 1,0 ECF A EVD I, PMT 1,0 ECF B EVD I, PMT 0,8 ECF A EVD I, PMT 1,0 ECF B EVD I, PMT 0,8 9.3 Enrobés bitumineux Les matériaux concernés sont : - Les Bétons Bitumineux Minces (BBM) ou EB-BBM - Les Bétons Bitumineux Semi-Grenus de classe 1 (BBSG) ou EB-BBSG - Les Bétons Bitumineux pour chaussée Souple (BBS) ou EB-BBS Ces trois techniques sont définies par la norme NF EN «Mélanges bitumineux : Spécifications des matériaux - Partie 1 : Enrobés bitumineux». Cas particuliers - Emploi d agrégats d enrobés Suite à l application de la CEV de 2009 et de l entrée en vigueur de la LTECV, de plus en plus de matériaux bitumineux comprennent un pourcentage, plus ou moins important, d agrégats d enrobés (AE). En cas d utilisation de ces AE, ces matériaux devront respecter les spécifications fixées par la norme NF EN Les paramètres de dimensionnement Les valeurs des paramètres de dimensionnement sont fonction de la catégorie des types et structures des matériaux bitumineux. Le Tableau 26 regroupe les valeurs des paramètres de calcul retenues comme référence pour des matériaux bitumineux dont la composition et la réalisation sont conformes aux normes en vigueur. 48

49 Tableau 26 : Paramètres à prendre en compte pour les matériaux bitumineux Matériaux E (MPa) 6 ou Ɛ 6 (MPa) -1/b SN kc BBM BBSG classe ,25 1,1 BBS 9.4 Béton de ciment Le béton de ciment doit être conforme aux normes NF P ; NF EN ; NF EN et NF EN ( fiche produit BC). Les paramètres de dimensionnement pour le béton de ciment en matériaux de surface sont identiques à ceux utilisés en couches d assises (Cf. paragrahpe 8.5). 49

50 10. VERIFICATION AU GEL/DEGEL 10.1 Principes Lors d une période de gel intense et/ou long, le front de gel peut traverser le corps de chaussée et l éventuelle couche de forme pour atteindre le sol support. Si celui-ci est sensible au gel, alors la pénétration du front de gel provoque un léger gonflement du sol support par transformation de l eau en glace, sans conséquence pour la chaussée sous nos latitudes. Ce gel de l eau s accompagne d une aspiration de l eau libre vers le front de gel (mécanisme appelé «cryosuccion»), augmentant la teneur en eau du sol en sa partie supérieure. Lors du dégel, la partie supérieure du sol se réchauffe, et l eau gelée retourne à l état liquide ; l augmentation de la teneur en eau résultant de la phase de cryosuccion provoque alors une chute de portance de la partie supérieure du sol. Dans le cas de chaussée peu structurée, la circulation de poids lourds sur la chaussée l endommage fortement, voire provoque sa ruine accélérée. Cette fragilité de la chaussée dépend en premier lieu de la sensibilité du sol au gel. Il convient donc soit de concevoir la chaussée pour la protéger contre les effets d un hiver donné, fonction de la géographie du lieu, soit d évaluer l intensité du gel à partir de laquelle il faut protéger la chaussée en posant des barrières de dégel Caractérisation de la sensibilité au gel des matériaux du sol support C est la sensibilité au gel des sols en place qui conditionne la nécessité de devoir protéger la chaussée. Cette sensibilité est évaluée à l aide de l essai de gonflement au gel (NF P ). La pente au gonflement déterminée lors de l essai permet de classer le sol en matériau non gélif (SGn), peu gélif (SGp) ou très gélif (SGt). Dans le cas de petits projets, la réalisation d un essai de gonflement ne sera pas nécessaire. Le Tableau 27 fournit des indications sur la sensibilité au gel probable du sol en fonction de sa classification géotechnique. Pour certaines classes géotechniques, des comportements au gel très variés peuvent être constatés. Tableau 27 : Classe de sensibilité au gel à retenir en l absence d essais de gonflement Classification géotechnique du sol ou matériau non traité Classe de sensibilité au gel pouvant être adoptée en l absence d essai de gonflement Valeurs de Qg ( ( Cxj)) Matériaux insensibles à l eau dont le passant à 80 m est inférieur à 3% SGn - C1, B1, B3, A3, A4 SGp 2,5 (p = 0,4 mm/ ( Cxh) ) C1, A1, A2, B2, B4, B5, B6, R1, R3 SGt 0 (p > 1 mm/ ( Cxh) ) Si le sol s avère non gélif (p < 0,05 mm/ ( Cxh)), alors la vérification est inutile, de même que la pose de barrière de dégel Détermination de la protection au gel/dégel Quantité de gel admissible en surface du sol La quantité de gel admissible Qg en surface du sol dépend de sa sensibilité au gel. Pour des sols très gélifs avec 1 mm/ ( Cxh) < p : Qg = 0 Pour des sols peu ou très gélifs avec 0,25 < p < 1 mm/ ( Cxh)) : Qg = 2,5 Cxj. 50

51 Pour des sols peu gélifs avec 0,05 < p < 0,25 mm/ ( Cxh)) : Qg = 4 Cxj. Remarque : Ces formules ne sont valables que pour une configuration de massifs en deux couches soit non gélifs/peu gélifs soit non gélifs/très gélifs (se reporter à la norme NF P ) Protection apportée par la couche de forme La couche de forme est habituellement réalisée à partir de matériaux non gélifs. La protection thermique apportée par cette couche de forme (Q CdF ) est fonction de sa nature et de son épaisseur ; elle est évaluée à l aide de la relation suivante : h n 2 Q CdF = A n hn 0,1 Avec Q CdF : protection thermique apportée par la couche de forme ; A n : coefficient dépendant de la nature du matériau de couche de forme ( ( Cxj)/m) h n : épaisseur de matériaux non gélifs de la couche de forme (m). La valeur de An est fournie dans le Tableau 28. Tableau 28 : Valeurs de An en fonction de la nature du matériau de couche de forme Matériaux Non traités Traités GNT et matériaux insensibles à l eau dont le passant à 80 µm est 3% (C1) A1 A2 A3 traités à la chaux ou aux liants hydrauliques (C1) B2 à B6 traités au liant hydraulique (avec ou sans chaux) Cendres volantes An ( ( Cxj)/m) Quantité de gel admissible au niveau de la plate-forme On a alors : Q PF = Qg + Q CdF Protection apportée par la structure de chaussée La protection thermique apportée par les couches de la structure de chaussée vaut : IS (1 a h) Q PF b h Avec IS : indice de gel en surface de la structure de la chaussée ( Cxj); Q PF : quantité de gel en surface de la plate-forme support ( ( Cxj)); h : épaisseur de la structure (m) ; a et b : coefficients équivalents fonction de la structure (m -1 et ( Cxj) / m). Les valeurs de a et b s obtiennent d après les coefficients individuels de chacune des couches i constituant la structure, d après : a a i h h / h i b b i h et h / h i i i i i Avec h i : épaisseur de la couche i (m) ; a i et b i : coefficients individuels du matériau de la couche i (m -1 )et ( Cxj) / m). 51

52 Matériaux BB GB EME- BBE Tableau 29 : Valeurs des coefficients a et b en ( Cxj)/m BC GC GL GNT- GE GCV LTCC SL SC a (m -1 ) 0,8 0,8 1,2 1,2 1,2 b( (Cxj)/m) Détermination de l indice de gel admissible L indice de gel admissible par la chaussée IA vaut (RR) : IA = IS / 0, (RR) Vérification L indice de gel admissible par la chaussée IA peut être comparé à l indice de gel de référence IR, choisi par le maître d ouvrage. IR est fonction de la géographie du lieu, et de la politique voulue par le maître d ouvrage sur son réseau. La vérification est positive si IA > IR. Dans le cas contraire, on peut augmenter l épaisseur de couche de forme (modification de Q CdF ), changer de type de structure (modification de a et b), ou décider la pose de barrière de dégel dès lors que l indice de gel de l hiver en cours dépassera la valeur de IA Détermination de la barrière de dégel La pose de barrière de dégel sera décidée par le maître d ouvrage dès lors que la valeur de l indice de gel de l hiver en cours aura dépassé la valeur de l indice de gel admissible IA par la chaussée. Le recours à des cryopédomètres permettant d évaluer la profondeur de pénétration réelle du front de gel dans la chaussée est un outil également très utile. Généralement, la pose de barrière se définit à l échelle du réseau géré par le maître d ouvrage, de façon à assurer la continuité de la circulation sur une partie au moins du réseau. Le choix attaché à la section considérée doit s inscrire dans cette politique d ensemble. 52

53 11. RESULTATS DU DIMENSIONNEMENT 11.1 Intérêt des abaques de dimensionnement Les abaques de dimensionnement permettent de déterminer les épaisseurs des couches d assise à mettre en œuvre ainsi que l épaisseur de couche de surface à partir des données d entrée de trafic, de portance de plateforme et de matériaux utilisés. En plus du dimensionnement mécanique, les abaques permettent également de faire une vérification au gel-dégel de la structure sélectionnée au préalable Méthodes appliquées Le dimensionnement mécanique des structures et la vérification au gel/dégel, ayant permis la réalisation des abaques, ont été effectués selon la méthodologie de la norme NF P (cf chapitre 3 - METHODOLOGIE) Structures retenues Les structures de chaussées type retenues dans les abaques de dimensionnement sont au nombre de quatre : chaussées souples, chaussées bitumineuses, chaussées à assises en matériaux traités aux liants hydrauliques (semi-rigides), chaussées en béton de ciment (rigides). La plateforme de type PF4 n a pas été retenue par choix, car peu adaptée aux chaussées à faible trafic. Néanmoins celle-ci peut être étudiée dans le cadre d une proposition technique. Plusieurs abaques ont été réalisés pour chacune de ces structures : Chaussées souples : - GNT2 (grave non traitée type 2) sur PF1, PF2, PF2qs et PF3 ; - GE / GNT2 (grave-émulsion / grave non traitée type 2) sur PF2, PF2qs et PF3. Pour ce type de structure, l épaisseur de GE est fixée à 8 cm et l épaisseur de GNT est variable. Cependant, il est possible de proposer des variantes sans GNT et en faisant varier l épaisseur de GE mise en œuvre directement sur la plateforme ou sur une couche de réglage de 10 cm. Chaussées bitumineuses : - GB2 (grave-bitume classe 2) sur PF2, PF2qs et PF3 ; - GB3 (grave-bitume classe 3) sur PF2, PF2qs et PF3. Chaussées à assises traitées aux liants hydrauliques : - SC3 (sable-ciment classe 3) sur PF2, PF2qs et PF3 ; - GC3 (grave-ciment classe 3) sur PF2, PF2qs et PF3 ; - ST (Sol traité) sur PF1, PF2, PF2qs et PF3 ; - BCR (béton compacté routier) sur PF2, PF2qs et PF3. Pour un type de plateforme donné, les épaisseurs ne varient pas sur l ensemble de la gamme de trafic compte tenu des épaisseurs minimales exigées par la norme NF P Chaussées en béton de ciment : - BC5 (Béton de ciment classe 5) sans fondation sur PF1, PF2, PF2qs et PF3 ; - BC5 / BC2 (béton de ciment classe 5 / béton de ciment classe 2) sur PF1, PF2, PF2qs et PF3 ; - BC5g / BC2 (béton de ciment goujonné classe 5 / béton de ciment classe 2) sur PF1, PF2, PF2qs et PF3 ; - BC5g/GB3 sur PF2qs et PF3. L attention du maître d ouvrage est attirée sur le fait que l emploi de matériaux rigides, conduisant à des épaisseurs faibles, suppose un support portant et bien réglé. Dans le cadre d appel d offre, des variantes utilisant d autres matériaux pourront être proposées. Celles-ci devront alors être dimensionnés mécaniquement (et vérifiées au gel) selon la norme NF P

54 11.4 Choix de la maîtrise d ouvrage Afin d utiliser les abaques pour le dimensionnement des structures de chaussées, plusieurs paramètres doivent être définis par la maîtrise d ouvrage : - le type de matériaux à privilégier pour la construction de la chaussée. La nature des matériaux sélectionnés indique la famille de structure à laquelle appartient la chaussée à dimensionner et permet de déterminer l abaque de dimensionnement à utiliser. Le choix des matériaux peut être réalisé à partir du contexte local, du niveau de trafic auquel sera soumise la route, de l entretien futur, - la portance de la plateforme (PFi) constituée du sol support et d une couche de forme éventuelle. La classe de la plateforme se détermine à partir de l'appréciation du comportement à long terme de la partie supérieure des terrassements (défini par la classe d arase), de la nature et des caractéristiques de la couche de forme retenue et de son épaisseur. La démarche pour la détermination de la classe de plateforme est présentée dans le chapitre 7 - Plateforme support de chaussée. La portance de la plateforme est une donnée d entrée pour la lecture des abaques (axe vertical). - les données de trafic défini par le TMJA (trafic moyen journalier annuel), la durée de dimensionnement, le taux d accroissement annuel du trafic et le CAM (coefficient d agressivité moyen). L ensemble de ces paramètres est présenté dans le chapitre 6 Trafic. Ces informations permettent de déterminer le trafic cumulé en nombre d essieux NE sur l ensemble de la durée de dimensionnement. Le nombre d essieux NE est une donnée d entrée pour la lecture des abaques (axe horizontal) Choix de la couche de surface Les abaques de dimensionnement proposent, pour chaque type de structure, les couches de surface les plus communément rencontrées (cf ), mais d autres couches de surface peuvent être sélectionnées comme l indique le tableau ci-après. Structures GE ou GNT L ESU et les 5 cm de BBSG1 peuvent être remplacés par 5 cm de BBS 1 ou 2. L utilisation de BBS1 ou 2 à la place de l ESU permet de diminuer de 5 cm l épaisseur de GNT indiquée dans les abaques. Le BBSG1 en 6 cm et 8cm peut être remplacé par du BBSG 2 ou 3. Structure GB2 ou GB3 Les 4 cm de BBM proposés peuvent être remplacés par 4 cm de BBS1 ou 2 Le BBSG 1 proposé peut être remplacé par du BBSG 2 (*). Cela permet de diminuer l épaisseur de GB2 présentée sur les abaques de 1 cm. Il n y a pas de diminution d épaisseur pour les épaisseurs de GB3. Structure GC3 ou SC3 ou sol traité Pour tout trafic, le BBSG1 proposé peut être substitué par du BBSG 2 (*) Structure Béton Différentes techniques de traitement de surface peuvent être envisagées suivant l aspect final recherché Structure BCR Pour tout trafic, MBCF avec entretiens réguliers A partir de NE, cloutage + 5 cm BBSG de classe 1, 2 (*) si T<T3 et BBSG de classe 2 ou 3 si T>T3. L utilisation d un BBSG à la place d un ESU permet d améliorer la protection au gel de la structure. (*) Voire du BBSG Classe 3 Nota : Le recours à du BBSG classe 3 sur GNT est déconseillé. Des précautions sont à prendre en zone montagneuse ou sous climat continental (formulation adaptée). 54

55 11.6 Hypothèses de calcul La réalisation des abaques de dimensionnement, d après la méthode rationnelle, a nécessité de fixer certaines hypothèses de dimensionnement. Les hypothèses retenues sont les suivantes : Caractéristiques des matériaux Les caractéristiques des matériaux sont celles retenues dans la norme NF P Dimensionnement structurel des chaussées - Application aux chaussées neuves à l exception des sols traités. Pour ces derniers, les performances sont celles d un sol traité T2 de qualité C2 présenté dans le guide SETRA 2007 Traitement des sols à la chaux et aux liants hydrauliques - Application à la réalisation des assises de chaussées (cf ). Risque de calcul Tableau 30 : Risques de calcul Abaques Risque Sols traités BCR/GC3/SC3 12,5% 25% GB2/GB3 30% Béton de ciment 25% La méthode de dimensionnement ne nécessite pas de définir de risque pour les structures GNT et GE/GNT. Cependant, pour ces deux structures, la loi de comportement ε z,adm =0,016 x (NE) est prolongée au-delà des NE. Les risques de calcul et les paramètres des lois de comportement retenus diffèrent pour certaines gammes de trafic des valeurs indiquées dans la norme NF P Ces adaptations sont justifiées par le fait que les abaques sont destinés aux chaussées à faible trafic. (cf. Stratégie du dimensionnement - chapitre 2.3) 11.7 Définition des abaques Le calcul des abaques a été réalisé à partir d un nombre minimal d essieux équivalents de NE correspondant à la limite inférieure d application des lois de fatigue des matériaux (environ 4 PL par jour pendant une durée de 20 ans). Pour les chaussées rigides en béton, les abaques ont été établis pour un nombre d essieux allant jusqu à NE alors que pour les chaussées semi-rigides, bitumineuses et souples les abaques ont été établis pour un nombre d essieux allant jusqu à NE. Cela s explique par le fait que pour les chaussées rigides en béton, la durée de dimensionnement est généralement longue avec une agressivité du trafic par rapport au matériau plutôt importante. Pour les chaussées semi-rigides et bitumineuses, la durée de dimensionnement est généralement plus limitée. Le domaine d application des chaussées souples ne dépasse généralement pas les NE. Pour des trafics cumulés supérieurs à ceux retenus dans ce guide, d autres catalogues, comme le catalogue des structures de 1998, proposent des structures adaptées Vérification au gel-dégel Pour une structure de chaussée, l indice de gel admissible (IA), figurant au verso de la fiche, dépend de la nature des matériaux utilisés et de l épaisseur des couches. Ces informations sont une des données d entrée de l abaque et se lisent sur l axe horizontal. L IA dépend également de la configuration de la plateforme : sensibilité au gel des sols en place (Qg), protection apportée par la plateforme dépendant de sa nature et de son épaisseur. Ces informations sont une des données d entrée de l abaque et se lisent sur l axe vertical. Les calculs de l indice de gel admissible (IA) ont été réalisés à partir de la méthode simplifiée présentée dans le chapitre 11 - Vérification au gel/dégel. L indice de gel admissible par la chaussée IA doit être comparé à l indice de gel de référence IR, choisi par le maître d ouvrage. IR est fonction de la géographie du lieu, et de la politique voulue par le maître d ouvrage sur son réseau. La vérification est positive si IA > IR. 55

56 11.9 Logigramme Une présentation détaillant la démarche globale de dimensionnement du guide et l utilisation des abaques structures et gel est disponible dans le logigramme en annexe 5 de ce document Exemples de dimensionnement Exemple 1 : Choix de structures pour un trafic T5 pour une durée de dimensionnement de 20 ans Calcul du nombre d essieux NE Suite à une étude de trafic, le comptage fait état d un trafic inférieur à 150 véhicules par jour dans les 2 sens de circulation. Le moyen de comptage utilisé n a pas permis de différencier les poids lourds des véhicules légers. D après les informations données dans le chapitre 6.2, le trafic enregistré correspond à la borne supérieure d un trafic T5-, avec un TMJA de 10 PL par jour et par sens et un accroissement arithmétique annuel du trafic de 2%. Le facteur de cumul sur 20 ans, est égal à : C = p (1 + (p 1) τ ) = 20 (1 + (20 1) 0,02 ) = 23,8 2 2 Le coefficient d agressivité moyen pour un trafic T5 est par défaut (chapitre 6.3) : - pour les matériaux GNT et sol : 0,4 - pour les matériaux bétons et matériaux traités aux liants hydrauliques : 0,4 - pour les matériaux bitumineux : 0,3 Le nombre d essieux NE sur la durée de dimensionnement est : - pour les matériaux GNT et sols : o NE GNT-sol = 10 x 365 x 23,8 x 0,4 = NE - pour les matériaux bétons et matériaux traités aux liants hydrauliques : o NE bétons-mtlh = 10 x 365 x 23,8 x 0,4 = NE - pour les matériaux bitumineux : o NE matériaux bitumineux = 10 x 365 x 23,8 x 0,3 = NE Configuration et détermination de la plate-forme support de chaussée Le sol naturel est un limon A1. Il est dans un état hydrique (m). D après le GTR, cela correspond à une PST2/AR1. Ce cas nécessite d exécuter une couche de forme en matériau granulaire insensible à l eau. D après les annexes techniques du GTR, un matériau D21 remplit les conditions d utilisation en couche de forme. La mise en œuvre d une épaisseur de 40 cm de matériaux D21 en couche de forme ainsi que l intercalation d un géotextile à l interface PST-couche de forme conduisent à une classe de plate-forme PF2. Choix des structures Trois types de structures sont envisagés : - une structure souple avec de la GNT uniquement reposant sur la PF2 - une structure bitumineuse en GB2 reposant sur la PF2 - une structure avec un sol traité réalisé directement à partir du sol naturel, sans couche de forme additionnelle. Pour chacune de ces structures, le choix des épaisseurs de matériaux se fait en se reportant aux fiches Dimensionnement (chapitre 11). 56

57 Tableau 31 : Choix et épaisseurs des structures Structure GNT Structure sol traité Structure GB2 Trafic NE NE NE Structures ES 45 cm GNT 2 PF2 (50 MPa) 6 cm BBSG 1 57 cm sol traité (2 couches) PF1 (20 MPa) 4 BBM 13 cm GB2 PF2 (50 MPa) A titre d information, l épaisseur de sol traité à mettre en œuvre sur une PF2 (50 MPa) aurait été de 47 cm surmontée d une couche de roulement de 6 cm de BBSG1. L obtention de la PF2 peut se faire en traitant au préalable l arase. Cela nécessite de constituer un stock ou dépôt provisoire de matériaux qui seront repris pour réaliser la couche de sol traitée mise en œuvre au-dessus de l arase traitée. Cette solution apparaît comme moins intéressante qu un traitement de sol directement au niveau du sol naturel car nécessitant moins d opérations intermédiaires et une épaisseur de traitement réduite. Indice de gel admissible par la chaussée D après le chapitre 10.2, les matériaux de type A1 sont des matériaux très gélifs (SGt). La valeur de Qg associée est de 0 ( Cxj). Le sol très gélif est surmonté d une couche de forme de 40 cm en GNT dans le cas de la structure GNT et GB2. En se reportant aux fiches Dimensionnement (chapitre 11), l indice de gel admissible pour chacune des structures sélectionnées est répertorié dans le Tableau 32 ci-dessous. Tableau 32 : Indice de gel admissible par type de structure Structure GNT Structure sol traité Structure GB2 Trafic NE NE NE Structures ES 45 cm GNT 2 PF2 (50 MPa) 6 cm BBSG 1 57 cm sol traité PF1 (20 MPa) 4 BBM 13 cm GB2 PF2 (50 MPa) IA 148,0 C.j 107,0 C.j 51,4 C.j On considère la mise en œuvre de ces chaussées dans deux zones géographiques différentes : Langres et Toulouse. Comme le mentionnent les chapitres 2.6 et 10, l hiver de référence généralement retenu est l hiver rigoureux non exceptionnel. Pour Langres et Toulouse, les indices HRNE sont respectivement 170 C.j et 40 C.j. Les trois structures sélectionnées sont protégées au gel vis-à-vis de l HRNE à Toulouse. Par contre, aucune d entre elles n est protégée vis-à-vis de l HRNE à Langres. Il faut alors se reporter au chapitre 11 pour voir quelles solutions peuvent être envisagées Exemple 2 : Choix de structures pour un trafic T3 - pour une durée de dimensionnement de 30 ans Calcul du nombre d essieux NE Suite à une étude de trafic, le comptage fait état d un trafic inférieur à 1040 véhicules par jour dans les 2 sens de circulation. Le moyen de comptage utilisé a permis de différencier les poids lourds des véhicules légers, le taux de Poids Lourds est de 10%. Si on considère une répartition équivalente entre les deux sens de circulation, le trafic journalier par sens est de 52 PL soit, d après le chapitre 6.2, un trafic T3 -. Par défaut, on retient un accroissement arithmétique annuel du trafic de 2%. Le facteur de cumul pour 30 ans, est égal à : (p (30 0,02 C = p (1 + ) = 30 (1 + ) = 38,

58 Le coefficient d agressivité moyen pour un trafic T3 est par défaut (chapitre 6.3) : - pour les matériaux GNT et sol : 0,6 - pour les matériaux bétons et matériaux traités aux liants hydrauliques : 0,6 - pour les matériaux bitumineux : 0,4 Le nombre d essieux NE sur la durée de dimensionnement est : - pour les matériaux GNT et sols : o NE GNT-sol = 52 x 365 x 38, 7 x 0,6 = NE - pour les matériaux bétons et matériaux traités aux liants hydrauliques : o NE bétons-mtlh = 52 x 365 x 38, 7 x 0,6 = NE - pour les matériaux bitumineux : o NE matériaux bitumineux = 52 x 365 x 38, 7 x 0,4 = NE Configuration et détermination de la plate-forme support de chaussée Le sol naturel est un limon lœss A1. Il est dans un état hydrique (h/m). D après le GTR, cela correspond à une PST2/AR1. L objectif est d obtenir une PF3. Ce cas nécessite d exécuter une couche de forme : - en matériau granulaire, insensible à l eau, mais qui ne permettra pas toujours d avoir une PF3 (hors cas exceptionnel) - un traitement de l arase ou de la couche de forme aux liants hydrauliques avec/ou sans chaux (comme défini au Tableau 11). Choix des structures Quatre types de structures sont envisagés : - Une structure bitumineuse en GB3. - Une structure semi-rigide en SC3. - Une structure semi-rigide en GC3. - Une structure rigide en béton. Pour chacune de ces structures, le choix des épaisseurs de matériaux se fait en se reportant aux fiches Dimensionnement (annexe 5). Afin d illustrer l importance du choix du risque dans la stratégie de dimensionnement, des vérifications ont été effectuées, pour chacune des structures ci-dessus, à partir de la méthode Alizé. Structure bitumineuse en GB 3 : Tableau 33 : Choix et épaisseur de structure en GB3 Guide ALIZE Trafic NE NE Risque 30 % 12 % 25 % 50 % 5 cm BBSG1 5 cm BBSG1 5 cm BBSG1 5 cm BBSG1 Structures 11 cm GB3 PF3 (120 MPa) Structure semi-rigide en SC 3 : 12 cm GB3 PF3 (120 MPa) 11 cm GB3 PF3 (120 MPa) 9 cm GB3 PF3 (120 MPa) Tableau 34 : Choix et épaisseur de structure en SC3 Guide ALIZE Trafic NE NE Risque 25 % 12 % 25 % 50 % 8 cm BBSG1 8 cm BBSG1 8 cm BBSG1 8 cm BBSG1 Structures 20 cm SC3 PF3 (120 MPa) 21 cm SC3 PF3 (120 MPa) 20 cm SC3 PF3 (120 MPa) 17 cm SC3 PF3 (120 MPa) 58

59 Structure semi-rigide en GC 3 : Tableau 35 : Choix et épaisseur de structure en GC3 Guide ALIZE Trafic NE NE Risque 25 % 12 % 25 % 50 % Structures 8 cm BBSG1 23 cm GC3 PF3 (120 MPa) 8 cm BBSG1 25 cm GC3 PF3 (120 MPa) 8 cm BBSG1 23 cm GC3 PF3 (120 MPa) 8 cm BBSG1 21 cm GC3 PF3 (120 MPa) Structure rigide en béton : Tableau 36 : Choix et épaisseur de structure en béton Guide ALIZE Trafic NE NE Risque 25 % 12% BC5 / 25% de 25% BC5 / 50% BC3 BC3 15 cm BC5 17 cm BC5 14 cm BC5 15% BC5 / 25 % BC3 16 cm BC5 Structures 15 cm BC2 15 cm BC3 15 cm BC3 15 cm BC 3 PF3 (120 MPa) PF3 (120 MPa) PF3 (120 MPa) PF3 (120 MPa) Nota : Les caractéristiques mécaniques du BC2 prises dans ce guide correspondent à celles d un BC3 au regard de la norme NF P Indice de gel admissible par la chaussée D après le chapitre 10.2, les matériaux de type A1 sont des matériaux très gélifs (SGt), cependant comme décrit dans le chapitre précédent, nous le traitons au liant hydraulique routier. La valeur de Qg associée est de 2.5 ( Cxj). Le sol très gélif est surmonté d une couche de forme traitée de 35 cm. En se reportant aux fiches Dimensionnement (annexe 5), l indice de gel admissible pour chacune des structures sélectionnées est répertorié dans le Tableau 37 ci-dessous. Tableau 37 : Indice de gel admissible par type de structure Structure SC3 Structure GC3 Structure Béton Structure GB3 Trafic NE NE NE NE Structures 8 BB 20 cm SC3 PF3 (120 MPa) 8 BB 23 cm GC3 PF3 (120 MPa) 15 cm BC5 15 cm BC2 PF3 (120 MPa) 6 BB 11 cm GB3 PF3 (120 MPa) IA C.j C.j C.j C.j C. On considère la mise en œuvre de ces chaussées dans deux zones géographiques différentes : Langres et Toulouse. Comme le mentionne le chapitre 0, l hiver de référence généralement retenu est l hiver rigoureux non exceptionnel. Pour Langres et Toulouse, les indices HRNE sont respectivement 170 C.j et 40 C.j. Les quatre structures sélectionnées sont protégées au gel vis-à-vis de l HRNE à Toulouse. Par contre, seulement 3 d entre elles sont protégées vis-à-vis de l HRNE à Langres (SC3/GC3/ béton). La structure GB3, n étant pas protégée, il faut alors se reporter au chapitre pour voir quelles solutions peuvent être envisagées. 59

60 12. ANNEXES Annexe 1 Terminologie Annexe 2 Bibliographie Annexe 3 Dispositions constructives Annexe 4 Fiches produits Annexe 5 Fiches structures Annexe 6 Fiches synthèse domaines d emploi et limitations d usage pour les matériaux alternatifs 60

61 Annexe 1 Terminologie Matériaux Béton : Béton balayé : BB : Matériau de construction formé par un mélange de ciment, de granulats et d'eau, éventuellement complété par des adjuvants et des additions. Ce mélange, qui est mis en place sur le chantier ou en usine à l'état plastique, peut adopter des formes très diverses parce qu'il est moulable ; il durcit progressivement pour former finalement un monolithe. Selon sa formulation, sa mise en œuvre et ses traitements de surface, ses performances et son aspect peuvent considérablement varier. Béton (utilisé pour les sols, dallages ou chaussées) ayant subi, avant durcissement, un traitement mécanique superficiel par brossage ou balayage Béton Bitumineux : Mélange de granulats ayant de très bonnes caractéristiques, avec du bitume. La granulométrie est continue ou discontinue. Béton bitumineux à chaud : Mélange de liant hydrocarboné, de granulats (éventuellement de dopes et/ou d additifs), dosés puis chauffés et malaxés dans une centrale d enrobage. BBM : BBMC : BBS : BBSG : BBTM : BC : BCg : BCR : Béton désactivé : Béton Bitumineux Mince : Béton bitumineux dont l épaisseur moyenne de mise en œuvre est comprise entre 30 et 50 mm. Béton Bitumineux Mince de type C (courbe continue) Béton Bitumineux Souple : Béton bitumineux à chaud pour couches de surface de chaussées souples, utilisé pour la confection de couche de roulement de chaussée à faible trafic. Béton Bitumineux Semi-Grenu : Béton bitumineux à chaud utilisé pour la confection de couche de surface (couche de liaison et/ou de roulement) pour des chaussées à moyen et fort trafics. Béton Bitumineux Très Mince : Béton bitumineux dont l épaisseur moyenne de mise en œuvre est comprise entre 20 et 25 mm. Béton de Ciment : Mélange de granulats, ciment et eau dans des proportions permettant d obtenir les caractéristiques recherchées à la fois du béton frais et du béton durci ; le mélange peut aussi comporter des fines d apport et des adjuvants. Béton de Ciment goujonné : Revêtement en béton dans lequel on insère, au niveau des joints transversaux, des barres d'acier appelées «goujons» qui permettent d'assurer, partiellement ou totalement, le transfert de charge. Ces goujons sont disposés parallèlement à l'axe de la chaussée. Dans certains cas, lorsque les aires sont importantes comme dans le cas des chaussées aéronautiques destinées à recevoir un trafic lourd, les joints longitudinaux sont munis de goujons. Béton Compacté Routier : le béton compacté routier (ou la grave hydraulique à haute performance) est un mélange d une grave reconstituée et d un liant hydraulique, d eau et quelquefois d additifs, réalisés en centrale et mis en œuvre par compactage conformément à la norme homologuée NF P Béton, soit coulé dans un coffrage sur la peau duquel on a appliqué un produit désactivant, soit lorsqu'il est coulé à plat, à la surface duquel on a appliqué, à l'état frais, un tel produit. La prise du béton est ainsi retardée en surface, ce qui permet de mettre à nu superficiellement les granulats, par lavage à l'eau puis brossage. Bm (BC2) : Béton maigre : Béton, dont le dosage en ciment est usuellement compris entre 150 et 250 kg/m3. Bitume : Ciment : CV : Emulsion de bitume : ESU : Liant utilisé pour la fabrication des produits routiers tels les bétons bitumineux, les graves bitumes, etc. Liant hydraulique, c est à dire un matériau minéral finement moulu qui, mélangé avec de l eau, forme une pâte qui fait prise et durcit Cendres Volantes : Poudre obtenue par dépoussiérage des particules pulvérulentes provenant des foyers des centrales thermiques ou de la combustion du charbon. Les cendres volantes peuvent être de nature silico-alumineuse ou sulfo-calciques. Produit par dispersion de bitume dans une phase aqueuse. Dans la construction routière, l émulsion de bitume permet la réalisation d enduits superficiels, de couches d accrochage, d enrobés coulés à froid, etc. Enduit Superficiel d Usure Revêtement superficiel de chaussée, utilisé en couche de roulement, constitué d une (ou plusieurs) couche(s) de liant et d une (ou plusieurs) couches(s) de granulats. 61

62 GB : Grave-Bitume : Mélange de grave et de bitume dur (3,5 à 5,5%). GC : GCV : GE : Grave-Ciment : Mélange de grave et de ciment (2,5 à 5%) avec ou sans addition de retardateur de prise. Grave-Cendres Volantes : Mélange de grave, de cendres volantes (8 à 12%) et de chaux (2 à 3%). Grave-Émulsion : Mélange de grave et d émulsion de bitume (3 à 4% de bitume résiduel). GL : Grave-Laitier : Mélange de grave, de laitier granulé (15 à 20%) ou de laitier prébroyé (8 à 20%) et d un activant. GTLH : GNT : Goujon : Joint de retrait : Laitier : LHR : LTCC : MBCF : MTLH : SC(i) : SLHR(i) : Grave traitée aux Liants Hydrauliques Routiers : Mélange de grave et d un liant hydraulique routier (3 à 6%). Grave Non Traitée : Matériau provenant de carrière ou de ballastière, reconstitué ou non, de dimension 0/d et de granulométrie homogène. Barre en acier lisse enduite qui passe dans les dalles adjacentes au niveau du joint de chaussée en béton afin d améliorer le transfert des charges en transmettant l effort tranchant de part et d autre de la fissure du joint. Joint dont la fonction est de reprendre le retrait lié à la prise du matériau, en concentrant la fissuration sur la ligne de faiblesse structurelle qu'il forme. Il est réalisé soit par réservation avant le coulage (baguette), soit par scellement de profilés perdus dans le support, soit par sciage a posteriori. Produit de fabrication de la fonte. Ce matériau est utilisé pour rendre le béton plus résistant aux agressions chimiques. Liant Hydraulique routier : Un liant hydraulique routier est un produit fini, fabriqué en usine et distribué prêt à l emploi. Il se présente sous forme d une poudre minérale qui, mélangée avec de l eau, forme une pâte faisant prise et durcissant progressivement, aussi bien à l air que sous l eau. Limon Traité à la Chaux et au Ciment : C est un mélange à froid entre un limon (le limon désigne une fraction granulométrique intermédiaire entre argile et sable, c'est-à-dire la fraction granulométrique 2µm-20µm), de la chaux et éventuellement de l eau et suivi d un traitement avec un ciment. L objectif est de conférer au limon des performances mécaniques adéquates, autorisant son utilisation dans la confection des couches de chaussées. Matériau Bitumineux Coulé à Froid : Mélange de granulats, d émulsions et d additifs réalisé grâce à un matériel spécifique. Les MBCF sont utilisés pour la confection de couche de roulement. Matériaux Traités aux Liants Hydrauliques : Matériau auquel on ajoute un liant hydraulique dans le but d améliorer ses performances mécaniques (résistance et module). Sable traité au Ciment, de classe mécanique i : Mélange de sable et de ciment (4 à 7%) avec ou sans addition d un retardateur de prise. Sable traité aux Liants Hydrauliques Routiers, de classe mécanique i : Mélange de sable et de liant hydraulique routier (4 à 7%). Paramètres de dimensionnement A Paramètre de la loi d'évolution des déformations permanentes pour les sols ou les matériaux non traités en fonction du nombre de cycles b Pente de fatigue du matériau exprimée sous forme d'une loi bi-logarithmique E: Module d élasticité de Young (MPa) E(,f) kc kd kr Module d'young à la température et à la fréquence f (MPa) Coefficient de calage Coefficient tenant compte des discontinuités des structures de chaussées rigides et de l incidence des gradients thermiques pour les chaussées béton Coefficient tenant compte de l'approche probabiliste de la méthode rationnelle française et intégrant la dispersion sur les résultats en fatigue de laboratoire et sur les épaisseurs de mise en œuvre des matériaux 62

63 Ks Coefficient de prise en compte d'hétérogénéités locales de portance de la couche non liée sous - jacente n Période de calcul (années) r Risque de calcul (%) Rt Sh SN α β δ Ɛt,adm Ɛz,adm Ɛt Ɛz Ɛ6 υ θ σt,adm σt σ6 Résistance à la traction directe (MPa) Ecart type sur l'épaisseur de la couche de matériaux mise en oeuvre (m) Ecart-type sur le logarithme du nombre de cycles entraînant la rupture par fatigue Pente de la loi d'évolution des déformations permanentes pour les sols ou les matériaux non traités en fonction du nombre de cycles Pente de fatigue du matériau exprimée sous forme d'une loi semi-logarithmique (cas des MTLH) Ecart-type combinant la dispersion sur les épaisseurs et celle des résultats des essais de fatigue Déformation horizontale admissible en extension (µdéf) Déformation verticale admissible en compression (µdéf) Déformation en extension/contraction maximale dans le plan horizontal (µdéf) Déformation verticale maximale (µdéf) Déformation pour laquelle la rupture conventionnelle en flexion sur éprouvette est obtenue au bout de 10 6 cycles avec une probabilité de 50%, à 10 C et 25 Hz (µdéf) Coefficient de Poisson Température de calcul ( C) Contrainte admissible en traction à la base d'une couche (MPa) Contrainte en traction/compression maximale dans le plan horizontal (MPa) Contrainte pour laquelle la rupture par traction en flexion sur éprouvette de 360 jours est obtenue pour 10 6 cycles (MPa) Support de chaussée A, B, C, D, R, F Classes des sols et matériaux rocheux (cf. Guide technique Réalisation des remblais et des couches de forme) PFj Arase P.S.T. Classe j de portance à long terme de la plate-forme support de chaussée Surface de la partie supérieure de terrassement (PST) Partie Supérieure de Terrassement Essais CBR Indice de portance californien (Californian Bearing Ratio) (%) d D EV2 Diamètre des plus petits éléments d'un matériau Diamètre des plus gros éléments d'un matériau Module à la plaque au second cycle de chargement IPI Indice de portance immédiate ou indice portant immédiat (%) OPN / OPM PMT Rt Optimum Proctor Normal / Optimum Proctor Modifié profondeur moyenne de texture Résistance à la traction directe (MPa) w Teneur en eau (%) LA Los Angeles 63

64 MDE VBS Rc Micro-Deval Valeur Bleu du Sol obtenu par l essai au bleu de méthylène Résistance en compression simple (MPa) Trafic CAM NE N PL TMJA PL PTAC Coefficient d'agressivité moyenne du poids lourd par rapport à l'essieu de référence Nombre équivalents d'essieux de référence correspondant au trafic poids lourds cumulé sur la durée de dimensionnement retenue Nombre cumulé de poids lourds sur la période de calcul Trafic moyen journalier annuel Poids lourd (véhicule de PTAC supérieur ou égal à 35 kn) Poids total autorisé en charge Taux de croissance annuelle du trafic (%) Ti Tenue au gel-dégel hn hp HE HRNE IAtm IA IR IS It Classe de trafic journalier à la mise en service Epaisseur des matériaux non gélifs de la plate-forme (m) Epaisseur des matériaux peu gélifs de la plate-forme (m) Hiver exceptionnel Hiver rigoureux non exceptionnel Indice de gel atmosphérique ( C.jour) Indice de gel admissible de la chaussée ( C.jour) Indice de gel de l'hiver de référence ( C.jour) Indice de gel de surface ( C.jour) Indice de gel transmis à la base de la structure ( C.jour) p Pente obtenue à l'essai de gonflement ( (mm/( C.heure)1/2 ) QPF Quantité de gel admissible au niveau de la plate-forme ( ( C.jour)1/2 ) Qg Quantité de gel transmise aux couches de sol gélives ( ( C.jour)1/2 ) Qng QM Protection thermique apportée par les matériaux non gélifs de la couche de forme et du sol support ( ( C.jour)1/2 ) Quantité de gel transmise aux couches de sol gélives, correspondant à un surcroît de dommage limité de la structure de chaussée ( ( C.jour)1/2 ) SG Classe de sensibilité au gel des matériaux : SGn : non gélif SGp : peu gélif SGt : très gélif Divers BDD/BDG BDR TN Bande dérasée droite/bande dérasée gauche Bande de roulement Terrain naturel 64

65 La bibliographie est organisée en cinq chapitres : - les normes, - les guides, - les notes d'information, - les lois, décrets et arrêtés, - les méthodes d'essais. Les normes NF P , Annexe 2 Bibliographie Dimensionnement structurel des chaussées Application aux chaussées neuves. NF P , Essai de gonflement au gel. NF P , Chaussées Terrassements. Dimensionnements des chaussées routières. Détermination des trafics routiers pour le dimensionnement des structures de chaussées. NF P , Classification des sols, matériaux rocheux et sous-produits industriels. NF P Essai de pénétration dynamique de type 4 NF P Essai de chargement statique à la plaque. NF P Essai de chargement dynamique. NF P Essai au déflectomètre Benkelman. NF P à 5 Essai au déflectographe. NF P , Granulats Eléments de définition, conformité et codification. NF EN 13242, Granulats pour mélanges traités aux liants hydrauliques et non traités. NF EN 13285, Graves non traitées - Spécifications. NF EN , Essai triaxial à chargements répétés (TCR). NF EN ,2,3 et 5, Mélanges traités aux liants hydrauliques. Spécifications. NF EN , Sols traités aux liants hydrauliques ou pouzzolaniques. NF P , Assises de chaussées et plates-formes. Bétons compactés routires et graves traitées aux liants hydrauliques et pouzzolaniques à haute performance. NF P , Chaussées en béton de ciment Exécution et contrôle. NF EN , Chaussées en béton - Matériaux. NF EN , Chaussées en béton Exigences fonctionnelle pour les chaussées en béton. NF EN , Chaussées en béton Produits de scellement de joints. NF P , Essai au gonflement au gel. NF P Enrobés hydrocarbonés Couches d assises : Graves Bitume (GB), NF EN Mélanges bitumineux Spécifications des matériaux. Partie 1 Enrobés bitumineux. Les guides Catalogue 1977 des structures types de chaussées neuves Circulaire du 5 décembre, DRCR, SETRA, LCPC. Guide technique Drainage Routier. Mars Sétra. Guide technique Assainissement routier. Sétra, Octobre

66 Guide Pratique Entretien courant de l Assainssement de la Route. Sétra, Décembre 1998 Guide technique Les trottoirs sur les ponts et aux abords immédiats. Août Guide technique Réalisation des remblais et des couches de forme Sétra, LCPC Guide technique Traitement des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques. Sétra LCPC Guide pratique. L entretien courant des chaussées SETRA Guide méthodologique. Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière - Evaluation environnementale ; Sétra Mars Guide d'application. Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière Les mâchefers d'incinération de déchets non dangereux. Sétra Octobre Guide d'application. Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière Les laitiers sidérurgiques. Sétra Octobre Guide technique de conception et de dimensionnement des structures de chaussées 1994 Guide technique traitements des sols à la chaux et/ou aux liants hydrauliques- applications à la réalisation des assises de chaussée- septembre 2007 Guide d'application. Acceptabilité de matériaux alternatifs en technique routière matériaux issus des déchets de déconstruction du BTP- Sétra Janvier 2016 Les notes d'information Note d information. Apport du drainage dans la conception des plates-formes de chaussées Sétra Mai Note d'information. Classification et aide au choix des matériaux granulaires recyclés pour leurs usages routiers hors agrégats d'enrobés. IDRRIM n 22; Février Note d information. Aide au choix des granulats pour chaussée basée sur les normes européennes. IDRRIM n 24 ; Juin 2013 Note d information. "Melanges Traites Aux Liants Hydrauliques - Specifications" - IDRRIM n 30 ; Février 2016 Note d information. Dimensionnement des épaisseurs de couche de forme pour PF2qs - Cerema n 02 Mars 2017 Les lois, décrets et arrêtés Loi sur l'eau du 3 janvier 1992 et ses décrets d'application n 742 et 743 du 29 mars 1993 et 202 du 13 février Arrêté du 18 novembre 2011 relatif au recyclage en technique routière des mâchefrers d'incinération de déchets non dangereux. Les méthodes d'essais Méthode d essai LPC n 52 (Complément à la méthode d essai n 38-2.) - Catalogue des dégradations de surface des chaussées.. LCPC, mars 1998 Autres documents Guides régionaux et notamment : Lille Métropole - Dimensionnement des chaussées (2000) Bretagne Pays de Loire - Guide pour la construction des chaussées à faible trafic (2002) IDF - Catalogue de structures de chaussées (2003) Grand Sud Ouest - Pyrénées - Guide régional chaussées (2004) Grand Lyon - Guide dimensionnement des structures de chaussées neuves (2009) 66

67 Annexe 3 Dispositions constructives Afin d atteindre la compacité optimale, et selon la nature des matériaux qui la composent, chaque couche devra respecter des règles : - d épaisseur minimale, - de surlargeur de couche. Les valeurs indiquées dans les Tableau 38 et Tableau 39 ci-dessous sont extraites de l annexe H de la norme NF P d octobre 2011 et ne concernent que des trafics inférieurs ou égaux à T3. Surlargeurs de couche Pour permettre une mise en œuvre des différentes couches de chaussée dans les règles de l'art, et pour faciliter la mise en place de la signalisation horizontale, les valeurs des surlargeurs conseillées sont indiquées dans les deux tableaux suivants : Tableau 38 : Surlageurs conseillées dans le cas de structure bitumineuse ou à assise traitée (de la partie supérieure des terrassements à la couche de roulement) Couche concernée Surlargeur (m) Voie Surlargeur (m) Roulement 0,25 Largeur nominale 0,25 Base 0,20 + 0,25 Largeur nominale 0,20 + 0,25 Fondation 0,20 + 0,20 + 0,25 Largeur nominale 0,20 + 0,20 + 0,25 Soit pour une chaussée de 5,00 m : - largeur de la couche de roulement : 5,50 m - largeur de la couche de base : 5,90 m - largeur de la couche de fondation : 6,30 m Tableau 39 : Surlageurs conseillées dans le cas de structure en béton de ciment (de la partie supérieure des terrassements à la couche de roulement) Couche concernée Surlargeur (m) Voie Surlargeur (m) Roulement 0,25 Largeur nominale 0,25 Fondation (grave hydraulique) 0,30* (côté droit) Largeur nominale 0,30*(côté droit) Soit pour une chaussée de 5,00 m : * 0,10 m côté Terre-plein Central dans le cas d'une 2 X 2 voies * 0,10 m pour du béton maigre ou de la grave bitume largeur de la couche de roulement ou base : 5,50 m, largeur de la couche de fondation : en grave hydraulique : 6,10 m en grave bitume ou en béton maigre : 5,70 m Cas de deux couches d assises : Dans le cas où la couche d assise doit être appliquée en deux couches, l épaisseur de la couche inférieure doit être supérieure ou égale à celle de la couche supérieure. Epaisseur des matériaux selon leur nature ; Tout comme les largeurs des couches sont adaptées en fonction de leur nature, leurs épaisseurs respectives sont fonction de la nature des matériaux. 67

68 Tableau 40 : Epaisseur des matériaux selon leur nature Matériaux Epaisseur mini (m) Epaisseur maxi (m) GNT 0/14 0,10 0,35 GNT 0/20 0,15 0,35 Grave traitée aux liants hydrauliques 0,15 0,32 Béton compacté 0,15 0,32 Sable traité aux liants hydrauliques 0,18 0,32 Sol Traité aux liants hydrauliques ,40 Epaisseur moyenne d utilisation Tableau 41 : Epaisseur moyenne d'utilisation Matériaux Epaisseur mini (m) Epaisseur maxi (m) GB 0/14 0,08 0,14 GB 0/20 0,10 0,16 GE 0/14 0,06 0,12 GE 0/20 0,08 0,15 Béton de ciment 68

69 Annexe 4 Fiches produits MATERIAUX D ASSISE ET/OU DE SURFACE FICHE PRODUIT BBM FICHE PRODUIT BBS FICHE PRODUIT BBSG FICHE PRODUIT BC FICHE PRODUIT BCR FICHE PRODUIT GNT POUR BASE FICHE PRODUIT GNT POUR FONDATION FICHE PRODUIT GRANULATS DE SURFACE FICHE PRODUIT GB FICHE PRODUIT GE FICHE PRODUIT GRAVES TRAITEES AUX LIANTS HYDRAULIQUES FICHE PRODUIT SOLS TRAITES AUX LIANTS HYDRAULIQUES FICHE PRODUIT SABLES TRAITES AUX LIANTS HYDRAULIQUES MATERIAUX ALTERNATIFS ET/OU LOCAUX FICHE PRODUIT GRAVE RECYCLEE A BASE DE MATERIAUX DE DECONSTRUCTION EN COUCHE DE FORME FICHE PRODUIT GRAVE RECYCLEE A BASE DE MATERIAUX DE DECONSTRUCTION EN COUCHE D ASSISE FICHE PRODUIT GRAVE DE MACHEFERS EN COUCHE DE FORME FICHE PRODUIT GRAVE DE MACHEFERS EN ASSISE FICHE PRODUIT LAITIERS D ACIERIES DE FOURS ELECTRIQUES (LAFE) EN COUCHE DE FORME FICHE PRODUIT LAITIERS D ACIERIES DE FOURS ELECTRIQUES (LAFE) EN ASSISE FICHE PRODUIT LAITIERS DE HAUT-FOURNEAU (LHF) CRISTALLISES EN COUCHE DE FORME FICHE PRODUIT LAITIERS DE HAUT-FOURNEAU (LHF) CRISTALLISES EN ASSISE 69

70 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic 2015 GT faible trafic 1 Fiches produits moyenne : ::..... ' ' ' ' 3à4cm 3,5 à Sem 3à4cm Epaisseur mini 2,5cm 3cm 2,5cm A: discontinue en 2/ 6; B: discontinue en 4/6 etc: continue. ETAT DU SUPPORT S'assurer d'un bon balayage et nettoyage du support - déformation maximale admise sous la régie de 3 m (essai selon la norme NF EN ) : Épaisseur d'enrobés par couche 3à4cm 4à 5 cm Déformation maximale [cm] +/-l,scm +/- 2 cm CARACTERISTIQUES DES COMPOSANTS Bttume usuel : 35/50, 50/70 ou modtfie. Teneur en liant : ;, 5,0% pour BBMA et BBMB cl 1, 2 et 3 et pour BBMC cl1 et 2 et ;, 4,80% BBMC cl3. Module de richesse : 2: 3,3 (BBM 0/ 10) et 2: 3,2 (BBM 0/14) ces valeurs sont données à titre indicatif (non normalisé ) Caractéristiques minimales des granulats : Fabricat ion des gravillons Fabrication des sables Angularité des gravillons et sables alluvionnaires PSV Couche de roulement c Ill a Ang 1 Les fines d'apport éventuelles sont définies par la norme NF EN 13043, elles auront les caractéristiques complémentaires suivantes Porosité Ridgen des Fillers (NF EN1097-4) 2: 50 Delta Température bille anneau des fillers (NF EN13179-l} Couche de liaison c Ill a Ang l Valeur au bleu (NF EN933-9) v 28/45 ~R&sS/2 5 MBFlO EXI G ENC ES D'ETUDES DE FORMULATIO N Le tableau suivant indique les performances minimales à atteindre pour chaque classe : BBMA BBMB BBMC PCG à 10 girations 2:11 2: 11 2: 11 PCG à 40 girations 6à 11 7 à 12 8à 13 ITSR 70 ~ 70% Résistance à la déformation permanente : Classe 1 à cycles (%vides 7 à 10) s 15% Classes 1 à cycles (%vides 8 à 11) s 15% s 15% Classe 2 à cycles (%vides 7 à 10) :S ls% Classe 2 à cycles (%vides 8 à 11) :s 15% s 15% Classe 3 à cycles (%vides 7 à 10) s 10% Classe 3 à cycles (%vides 8 à 11) s 10% s 10% 5 févner Page 64 -

71 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic 2015 GT faible trafic 1 Fiches produits AGREGATS D ' ENROBES L'emploi d'agrégats d'enrobés, provenant de fraisage d'enrobés, de démolition d'enrobés ou de surplus de centrales d'enrobage, peut être envisagé sans étude de formulation supplémentaire, en dosage inférieur ou égal à 10% sous réserve d'un stock homogène caractérisé par une fiche technique d'agrégat d'enrobés (FTAE). Au-delà d'un dosage supérieur à 10%, une vérification des caractéristiques mécaniques du mélange doit être faite (étude niveau 2). Dans tous les cas, les agrégats d'enrobés doivent être conformes à la norme NF EN et au paragraphe 7 du guide technique d'utilisation des normes enrobés à chaud de janvier 2008 (Setra). - Pour les BBM A et BB M B, sauf agrégats d'enrobés spécifiquement calibrés, un taux maximal de 10% est admis (formu les discontinues). -Pour le BBM C (formule continue), voir NF EN et guide d'application des normes enrobés à chaud. FABRICATION 1 MISE EN ŒUVRE La fabrication est réalisée dans une centrale de niveau 2 au sens de la norme NF P Les températures de fabrication et de répandage en fonction du liant sont : liant 50/70 35/50 modifié Température moyenne de fabrication 140. à o à 11o Voir ftp du produit Températu re minimale de répandage Voir ftp du produit Pour les techniques tièdes et semi-tièdes, ainsi qu'en cas d'introduction d'agrégats d'enrobés, les températures de fabrication sont à adapter selon le procédé. Couche d'accrochage : réalisée avec une émulsion de bitume pur à rupture rapide dont le dosage est à adapter à l'état du su pport (~ 250 g/m2 de bitume résiduel), Compactage : l'atelier de compactage devra permettre l'obtention des % vides moyens et les PMT (couche de roulement) sur chantier : BBMA BBM Bet BBM C Sà 10 % 7à 12 % BBM A 0/10, BBM A 0/14 et BBM B 0/14 BBM B 0/10 et BBM C 0/10 90% po i nts~ 0,7 mm 90% po i n ts~ 0,5 mm OBSERVATIONS 1 PRECAUTIONS L'utilisation d'un bitume modifié est préconisée pour les zones particulières de cisaillement (anneau, giratoire,... ), en particulier pour le BBM type A fortement discontinu. Les BBM sont bien adaptés aux techniques tièdes et semi-tièdes et ne présentent pas de risques particuliers en trafic faible. En arrière saison des précautions particulières doivent être prises en rapport des différents procédés utilisés. Le Maître d'ouvrage pourra adapter les spécifications de macrotexture (PMT) en fonction du contexte local; les valeurs dans le tableau ci-dessus étant les exigences minimales. 5 fé vner Page 65 -

72 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic 2015 GT faible trafic 1 Fiches produits Epaisseur moyenne 4à5cm Sem 10 à 12 cm Epaisseur mini 3cm 6cm lem ETAT DU SUPPORT S'assurer d'un bon balayage et nettoyage du support, -déformation maximale admise sous la régie de 3 m (essai selon la norme NF EN ) : Épaisseur d'enrobés par couche 3à4cm 4 à 10 cm > locm Déformation maximale [cm] +/-l,scm +/- 2 cm +/- 3 cm CARACTERISTIQUES DES COMPOSANTS Bitume usuel : ou Teneur en liant : ~ 5,2% pour types 1 et 3, ~ 5,40% pour le type 2 et~ 4,80% pour le type 4. Module de richesse : ~ 3,4 (types 1 et 3), ~ 3,7 (type 2) e t ~ 3,1 (type 4 ); ces valeurs sont données à titre indicatif (non normalisées). Couche de roulement c Couche de liaison Fabrica t ion des gravillons Ill Ill Fabrication des sab les a a Angularité des gravillons et sables Ang 1 Ang3 alluvionnaires PSV 2: 50 Les fines d'apport éventuelles sont définies par la norme NF EN 13043, elles auront les caractéristiques complémentaires suivantes : D Porosité Ridgen des Fillers (NF EN1097-4) Delta Température bille anneau des fillers (NF EN ) Valeur au bleu (NF EN933-9) v 28/45.6. R&e S/25 M BF10 EXI GENCES D'ETUDES DE FORMULATION - - Le tableau suivant indique les performances minimales à atteindre pour chaque classe : fl.i$ fl.l$ -rli "PCGà 40 girations PCG à 60 girations 4à9 PCG à 80 girations li 4à9 4à9 PCG à 100 girations _..._ 4à9 ITSR ~ 80% ~ 10% Résistance à la déformation permanente Pas d'exigences févner Page 66 -

73 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic 2015 GT faible trafic 1 Fiches produits AGREGATS D ' ENROBES L'emploi d'agrégats d'enrobés, provenant de fraisage d'enrobés, de démolition d'enrobés ou de surplus de centrales d'enrobage, peut être envisagé sans étude de formulation supplémentaire, en dosage inférieur ou égal à 10% sous réserve d'un stock homogène caractérisé par une fiche technique d'agrégat d'enrobés (FTAE). Au-delà d'un dosage supérieur à 10%, une vérification des caractéristiques mécaniques du mélange doit être faite (étude niveau 2). Dans tous les cas, les agrégats d'enrobés doivent être conformes à la norme NF EN et au paragraphe 7 du guide technique d'utilisation des normes enrobés à chaud de janvier 2008 (Setra). FABRICATION 1 MISE EN ŒUVRE La fabrication est réalisée dans une centrale de niveau 2 au sens de la norme NFP Les températures de fabrication et de répandage en fonction du liant sont : liant 50/70 70/100 Température moyenne de fabrication 140 à 160"C 140 à 160"C Température min i de répandage 125"C 120"C Pour les techniques tièdes et semi-tièdes, ainsi qu'en cas d'introduction d'agrégats d'enrobés, les températures de fabrication sont à adapter selon le procédé. Couche d'accrochage : réalisée avec une émulsion de bitume pur à rupture rapide dont le dosage est à adapter à l'état du su pport(~ 250 g/m2 de bitume résiduel), Compactage : l'atelier de compactage devra permettre l'obtention des % vides moyens et les PMT (couche de roulement) sur chantier : Types 1 et 2 Types 3 et 4 %vides Pas de spécifications 4à9 % PMT Pas de spécifications Le Maître d'ouvrage peut fixer des spécifications a minima pour les valeurs de PMT en fonction du contexte local OBSERVATIONS 1 PRECAUTIONS Les BBCS s'apprêtent bien à l'incorporation d'agrégats d'enrobés et aux techniques tièdes et semi-tièdes : ces techniques ne présentent pas de risques particuliers en trafic faible. L'imperméabilité des 4 formules est équivalente et de niveau satisfaisant. L'obtention d'un bon uni avec le BBCS4 est délicate compte tenu de son épaisseur d'application. Pour les épaisseurs supérieures à 10 cm de BBCS4, le risque d'ornièrage est à évaluer en fonction du contexte local Les BBS sont peu adaptés lorsqu'on recherche des qualités d'adhérence à vitesse élevée (> 50 km/h). 5 fé vner Page 67 -

74 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic 2015 GT faible trafic 1 Fiches produits Granulométrie BBSG 0/14 Epaisseur moyenne Sà7cm 6à9cm Epaisseur mini 4cm Sem ETAT DU SUPPORT S'assurer d'un bon balayage et nettoyage du support - déformation maximale admise sous la régie de 3 m (essai selon la norme NF EN ): Épaisseur d'enrobés par couche Déformation maximale [cm] 5à9cm +/- 2cm CARACTERISTIQUES DES COMPOSANTS Bitume usuel : 35/50 ou 50/70 Teneur en liant : " 5,2% (BBSG 0/10) et "5,0% (BBSG 0/14). Module de richesse : " 3,4 (BBSG 0/10) et" 3,2 (BBSG 0/14), ces valeurs sont données à titre indicatif (non normalisées). Caractéristiques minimales des granulats : Couche de roulement Couche de liaison Résistance m écanique des gravillons C D Fabrication des gravillons Ill Ill Fabrication des sables a a Angularité des gravillons et sables alluvionnaires Ang 1 Ang3 PSV 2: 50 Les fines d'apport éventuelles sont définies par la norme NF EN 13043, elles auront les caractéristiques complémentaires suivantes : Porosité Ridgen des Fillers (NF EN1097-4) v 28/45 Delta Température bille anneau des fillers (NF EN ) ~ R &s S/25 Valeur au bleu (NF EN933-9) MBFlO EXI G ENC ES D'ETUDES DE FORMULATIO N Le tableau suivant indique les performances minimales à atteindre pour chaque classe : BBSG classe 1 BBSG classe 2 BBSG classe 3 PCG à 60 girations (BBSG 0/10) PCG à 80 girations (BBSG 0/14) 5 à 10 4 à 9 ITSR 70 2: 70% Résistance à la déformation permanente : à cycles (%vides 5 à 8) à cycles (%vides 5 à 8) à cycles (%vides 5 à 8) s 10% S 7,5% SS% 5 févner Page 68 -

75 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 69 -

76 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 72 -

77 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 73 -

78 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 74 -

79 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 75 -

80 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 76 -

81 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 77 -

82 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 78 -

83 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 79 -

84 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 80 -

85 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 81 -

86 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 82 -

87 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 83 -

88 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 84 -

89 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 85 -

90 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 86 -

91 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 87 -

92 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 88 -

93 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 89 -

94 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 90 -

95 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 91 -

96 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 92 -

97 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 93 -

98 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 94 -

99 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 95 -

100 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 96 -

101 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 97 -

102 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 98 -

103 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 99 -

104 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 100 -

105 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 101 -

106 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 102 -

107 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 103 -

108 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 104 -

109 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 105 -

110 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 106 -

111 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Page 107 -

112 Annexe 5 Fiches structures MODE D EMPLOI DES FICHES DE DIMENSIONNEMENT STRUCTURE BETONS (BC2-BC5) : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE BETONS (BC2-BC5g) : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE BCR : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE GB2 : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE GB3 : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE GE/GNT : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE GC3 : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE SC3 : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE STRUCTURE SOLS TRAITES : DIMENSIONNEMENT MECANIQUE - INDICE DE GEL ADMISSIBLE NOTE DE COMPARAISON ENTRE LES GUIDES DE 1981 ET DE

113 Exemple de démarche de dimensionnement Recueil des données du projet : Trafic, caractéristiques du sol support Détermination du nombre d essieux équivalents (NE) Cf chapitre 6.4 Choix de la classe de plateforme (PF) Cf chapitre 7.2 Détermination de la structure (en fonction du type de matériaux, NE, classe de plateforme) Cf. Chapitre 2, 5 et 7.5 Détermination de l épaisseur de chaque couche Cf. Abaque de dimensionnement en annexe 5 et exemple figure ci-dessous Détermination de la quantité de gel admissible Qg Cf. Chapitre 10.2 et 10.3 Calcul de l indice de gel admissible IA (en C.jour) Cf. Chapitre 10, Annexe 5 et exemple figure ci-dessous Vérification IA > IR Cf. Chapitre 10, Annexe 5 113

114 Nombre d essieux Epaisseur et nature de la couche de roulement Epaisseur d assise dans le cas d une PF3 Epaisseur d assise dans le cas d une PF2qs Epaisseur d assise dans le cas d une PF2 114

115 Nature et épaisseur de couche de forme Nature du couple couche de roulement / couche d assise Calcul de l indice de gel admissible 115

116 Guide technique faible trafic Abaque dimensionnement VOIRIE FAIBLE TRAFIC - STRUCTURE Bétons (BC2-BC5) Dimensionnement Mécanique CR La circulation se fait sur la surface du béton suite à un traitement spécifique (balayage, désactivation, ) NE NE NE PF1 PF NE PF3 17 BC5 18 BC5 19 BC NE Variante possible : 14 BC5g / 8 GB3 (NE de à ) 21 BC5 22 BC5 23 BC5 18 BC2 15 BC5 18 BC2 16 BC5 PF2qs 24 BC5 15 BC2 15 BC2 15 BC2 19 BC5 20 BC5 21 BC5 16 BC5 25 BC5 26 BC5 17 BC5 18 BC5 15 BC2 15 BC5 15 BC2 16 BC5 Variante possible : 15 BC5g / 8 GB3 (NE de à ) 15 BC5 21 BC2 Pas adapté Epaisseurs de mise en œuvre des matériaux : Epaisseur minimale de mise en œuvre Epaisseur maximale de mise en œuvre BC2 BC5 GB Voir fiche GB Caractéristiques mécaniques des matériaux et hypothèses de calcul retenues : BC2 BC5 E σ6 Risque Sh MPa 1.37 MPa 25% 3cm MPa 2.15 Mpa 25% 1cm 1/kd 1 1.7

117 Qg = 0 Qg = 1 Qg = 2.5 Qg = 4 Guide technique faible trafic Abaque dimensionnement VOIRIE VOIRIE FAIBLE TRAFIC - STRUCTURE Bétons (BC2-BC5) Pente de l'essai de gonflement P, mm / ( C*h) 1/2 Sensibilité au Gel Quantité de Gel Qg SGn SGP 0.4 SGt Indice de Gel admissible par la chaussée en fonction de la configuration de la plateforme CDF EP 17 BC5 18 BC5 19 BC5 20 BC5 21 BC5 22 BC5 23 BC5 24 BC5 25 BC5 26 BC5 15BC2/15BC5 15BC2/16BC5 15BC2/17BC5 15BC2/18BC5 18BC2/15BC5 18BC2/16BC5 21BC2/15BC5 14BC5g/8GB3 15BC5g/8GB3 Sans CdF GNT Sol traité Sans CdF GNT Sol traité Sans CdF GNT Sol traité > Sans CdF GNT Sol traité >420 >420 >420 >420 >420 >420 >420 >420 > Caractéristiques des matériaux de couche de forme vis-à-vis du gel An ( ( Cxj)/m) GNT : GNT et matériaux insensibles à l eau dont le passant à 80 µm est 3% 12 Sol traité : (C1)A1 A2 A3 traités à la chaux ou au liant hydraulique 14 Caractéristiques des matériaux de la structure de chaussée vis-à-vis du gel a (m -1 ) b( ( Cxj)/m) Bci 0,8 10 1

118 Guide technique faible trafic Abaque dimensionnement VOIRIE FAIBLE TRAFIC - STRUCTURE Bétons (BC2-BC5g) Dimensionnement Mécanique CR La circulation se fait sur la surface du béton suite à un traitement spécifique (balayage, désactivation, ) NE NE NE NE NE Voir fiche BC2-BC5 14 BC5g PF3 Variante possible : 14 BC5g / 8 GB3 (NE de à ) Voir fiche BC2-BC5 14 BC5g PF2 PF2qs Variante possible : 15 BC5g / 8 GB3 (NE de à ) Voir fiche BC2-BC5 18 BC2 15 BC2 14 BC5g 15 BC2 Voir fiche BC2-BC5 14 BC5g PF1 21 BC2 Pas adapté Epaisseurs de mise en œuvre des matériaux : Epaisseur minimale de mise en œuvre Epaisseur maximale de mise en œuvre BC BC5g GB3 Voir fiche GB3 Caractéristiques mécaniques des matériaux et hypothèses de calcul retenues : E σ6 Risque Sh 1/kd BC MPa 1.37 MPa 25% 3cm 1 BC5g MPa 2.15 Mpa 25% 1cm 1.47

119 Qg = 0 Qg = 1 Qg = 2.5 Qg = 4 Guide technique faible trafic Abaque dimensionnement VOIRIE FAIBLE TRAFIC - STRUCTURE Bétons (BC2-BC5-BC5g) Pente de l'essai de gonflement P, mm / ( C*h) 1/2 Sensibilité au Gel Quantité de Gel Qg SGn SGP 0.4 SGt Indice de Gel admissible par la chaussée en fonction de la configuration de la plateforme CDF EP 17 BC5 18 BC5 19 BC5 20 BC5 21 BC5 22 BC5 23 BC5 24 BC5 25 BC5 26 BC5 15BC2/14BC5g 18BC2/14BC5g 21BC2/14BC5g 14BC5g/8GB3 15BC5g/8GB3 Sans CdF GNT Sol traité Sans CdF GNT Sol traité Sans CdF GNT Sol traité Sans CdF GNT Sol traité >420 >420 >420 > Caractéristiques des matériaux de couche de forme vis-à-vis du gel An ( ( Cxj)/m) GNT : GNT et matériaux insensibles à l eau dont le passant à 80 µm est 3% 12 Sol traité : (C1)A1 A2 A3 traités à la chaux ou au liant hydraulique 14 Caractéristiques des matériaux de la structure de chaussée vis-à-vis du gel a (m -1 ) b( ( Cxj)/m) Bci 0,8 10 GB

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134 NOTE DE COMPARAISON ENTRE LES GUIDES DE 1981 ET DE 2018 Manuel de dimensionnement des chaussées neuves à faible trafic Nouvelle édition Avis Cerema Est V2 Contexte Un Manuel de conception des Chaussées neuves à faible trafic a été publié en 1981 par la Direction des routes et de la circulation routière. Comportant une quarantaine de pages, il permettait à des maîtres d ouvrage variés de concevoir des structures de chaussées pour des trafics faibles (de T5 à T3), des stratégies variables (durée de vie courte ou longue jusqu à 20 ans), pour des structures de types souple (assise granulaire ou couche de base en grave émulsion), semi-rigide (à partir de graves ou de sables traités en centrale, voire de limon traités en place) ou rigide (de type dalle sans couche de fondation). Il reposait sur une méthode rapide de détermination des épaisseurs et de vérification au gel/dégel sous formes d abaques, une caractérisation simplifiée des caractéristiques des matériaux de chaussée, et une valorisation possible des ressources locales sous certaines conditions. La rédaction d une nouvelle version de ce guide a été initiée en Menée sous l égide de l IDRRIM par un groupe de travail associant représentants de l administration publique et des services techniques des entreprises privées, la publication de ce document est prévue prochainement. Plus volumineuse (120 pages environ), cette nouvelle version s appuie sur la méthode française de dimensionnement des chaussées, connue aujourd hui par l ensemble de la communauté technique routière. Elle propose, toujours sous forme de solutions pré-calculées en fonction de la portance de la plate-forme support et du trafic cumulé, pour des structures de types souple, semi-rigide et rigide (comme la version de 1981), ainsi que pour des structures bitumineuses (nouveauté). L objet de cette note est d estimer l impact sur les épaisseurs de structure de cette nouvelle version, toutes choses égales par ailleurs. 134

135 Comparaison des épaisseurs Démarche suivie La démarche adoptée dans cette note consiste à déterminer quelles sont les épaisseurs de matériaux nécessaires pour des structures de type souple, semi-rigides et rigides, d après les versions de 1981 et L exercice a été conduit pour : 1. des trafics moyens journaliers de 10, 35, 65 et 110 PL/j/sens correspondant aux centres des classes de trafic T5, T4, T3- et T3+, 2. deux durées de calcul (10 et 20 ans), 3. des plates-formes PF1, PF2 et PF2qs (respectivement P1, P2 et P3 dans la version de 1981). Paramètres de calcul La conduite du calcul suppose l adoption d un certain nombre de paramètres concernant le trafic, le sol support et les matériaux. L évolution du contexte entre 1981 et 2018 doit attirer l attention sur des différences notables. La définition du poids lourd pris en compte en dimensionnement des chaussées a changé entre 1981 et En 1981, un poids lourd était un «véhicule de charge utile supérieure à 5t» (soit un véhicule de PTAC supérieur à 9t environ), alors qu il est aujourd hui un véhicule de PTAC supérieure à 3,5 t. Cette différence a pour conséquence que, pour un même trafic, le nombre de poids lourds comptabilisé aujourd hui sur un itinéraire donné est supérieur à celui qui aurait été comptabilisé en 1981 (écart estimé à 25% environ). Cette différence a un écart sur les épaisseurs de couches requises d au plus 1 cm in fine ; elle sera négligée. Les modes de calcul du trafic cumulé et valeurs du coefficient d agressivité moyen ont-elles-mêmes évoluées entre les deux documents. Les valeurs retenues pour les calculs sont résumées dans le tableau I. La caractérisation des sols (en Pi en 1981 et PFj aujourd hui) masque des différences de portance (tableau II). Toutefois, la comparaison entre structures issues des manuels de 1981 et 2018 repose sur l hypothèse que P1 est de portance analogue à PF1, P2 à PF2 et P3 à PF2qs. La définition des matériaux elle-même a changé entre 1981 et aujourd hui. La simplification proposée dans la version de 1981 par rapport à la référence normative d aujourd hui conduit à apparenter des matériaux qui peuvent être sensiblement différents. Ainsi, la GNT1 de 1981 est assimilée à une GNT B2 de la norme actuelle NF EN ; la grave émulsion est supposée avoir les mêmes caractéristiques aujourd hui qu en 1981 ; un MTLH de classe 3 dans le manuel de 1981 est assimilé à une grave ciment de classe T3 dans la nouvelle version ; un béton de ciment de classe 1 du manuel de 1981 (Rt > 5 MPa) est considéré comme un BC5 d aujourd hui. 135

136 Tableau I : paramètres caractérisant le trafic poids lourds Version 1981 Version 2018 Classe T5 T4 T3- T3+ T5 T4 T3- T3+ MJA (PL/j/s) CA Sol 0,4 0,5 0,6 0,75 CA MB 0,4 0,5 0,7 0,8 0,3 0,3 0,4 0,5 CA MTLH 0,4 0,5 0,6 0,6 Durée Croissance C 3,6 3,6 3,6 3, NPL NE1 sol NE1 MB NE1 MTLH Durée Croissance C 7,2 7,2 7,2 7, NPL NE2 sol NE2 MB NE2 MTLH Tableau II : paramètres caractérisant le sol support Version 1981 Version 2018 P1 P2 P3 PF1 PF2 PF2qs CBR (%) 3 < < 6 6 < < < < 20 E (MPa) 20 < 50 < 80 < 136

137 Résultats Les structures souples, semi-rigides et rigides issues des manuels de 1981 et 2018 sont récapitulées dans les tableaux III à V. Concernant les chaussées souples (tableau III), on note que la version 2018 conduit à des épaisseurs plus importantes pour les faibles trafics (T5, voire T4) que la version de Mais cette tendance s inverse rapidement, et quand le trafic augmente et la durée de calcul s allonge (et donc le trafic cumulé), les solutions proposées par la version 2018 sont moins épaisses que celles issues de l application du Manuel de Ainsi, pour un trafic T5 sur 10 ans sur P2/PF2, la solution 1981 est ES/8GE/22GNT et la solution 2018 ES/8GE/30GNT ; la solution 2018 est plus épaisse de 8 cm de GNT. Pour un trafic T3- sur 20 ans sur PF2/PF2, la solution de 1981 est 6BB/12GE/27GNT et la solution BB/8GE/15 GNT : 2cm de plus de BB sont compensés par 4 cm de moins en GE et 12 cm de moins en GNT, soit -14 cm d épaisseur. Les tendances s inversent pour un trafic cumulé voisin de poids lourds, environ. Tableau III : structure souple GE/GNT Version 1981 Version 2018 P1 P2 P3 PF1 PF2 PF2qs 10 ans T3+ 12 GE 57 GNT 12 GE 39 GNT 12 GE 22 GNT - 8 BB 8 GE 15 GNT 8 BB 8 GE 10 GNT T3-12 GE 53 GNT 12 GE 36 GNT 12 GE 20 GNT - 5 BB 8 GE 20 GNT 5 BB 8 GE 15 GNT T4 10 GE 48 GNT 10 GE 32 GNT 10 GE 27 GNT - 8 GE 35 GNT 8 GE 20 GNT T5 8 GE 37 GNT 8 GE 22 GNT 8 GE 10 GNT - 8 GE 30 GNT 8 GE 20 GNT 20 ans T3+ 6 BB 12 GE 50 GNT 6 BB 12 GE 32 GNT 6 BB 12 GE 15 GNT T3-6 BB 12 GE 45 GNT 6 BB 12 GE 27 GNT 6 BB 12 GE 11 GNT - 8 BB 8 GE 15 GNT 8 BB 8 GE 10 GNT T4 12 GE 52 GNT 12 GE 35 GNT 12 GE 29 GNT - 5 BB 8 GE 20 GNT 5 BB 8 GE 15 GNT T5 8 GE 42 GNT 8 GE 28 GNT 8 GE 13 GNT - 8 GE 30 GNT 8 GE 20 GNT 137

138 Concernant les chaussées semi-rigides (tableau IV), on note que la version 2018 conduit à des épaisseurs plus importantes pour les faibles trafics (T5) que la version de Mais cette tendance s inverse également très rapidement, et quand le trafic augmente (dès T4) et la durée de calcul s allonge (et donc le trafic cumulé), les solutions proposées par la version 2018 sont moins épaisses que celles issues de l application du Manuel de Ainsi, pour un trafic T5 sur 10 ans sur P2/PF2, la solution 1981 est 6BB/25GC3 et la solution BB/27GC3 ; la solution 2018 est plus épaisse de 2 cm de GC3. Mais pour un trafic T3- sur 20 ans sur PF2/PF2, la solution de 1981 est 8BB/32GC3 et la solution BB/28GC3 : soit -4 cm d épaisseur sur le matériau GC3. Les tendances s inversent pour un trafic cumulé voisin de poids lourds, environ. Tableau IV : structure semi-rigides Version 1981 Version 2018 P1 P2 P3 PF1 PF2 PF2qs 10 ans T BB 29 GC3-8 BB 28 GC3 8 BB 26 GC3 T3-10 BB 32 GC3 8 BB 30 GC3 6 BB 28 GC3-6 BB 28 GC3 6 BB 26 GC3 T4 8 BB 31 GC3 6 BB 30 GC3 6 BB 26 GC3-6 BB 27 GC3 6 BB 25 GC3 T5 6 BB 29 GC3 6 BB 25 GC3 6 BB 21 GC3-6 BB 27 GC3 6 BB 25 GC3 20 ans T BB 32 GC T BB 32 GC3 6 BB 29 GC3-8 BB 28 GC3 8 BB 26 GC3 T4 10 BB 32 GC3 8 BB 30 GC3 6 BB 27 GC3-6 BB 28 GC3 6 BB 25 GC3 T5 6 BB 31 GC3 6 BB 27 GC3 6 BB 23 GC3-6 BB 27 GC3 6 BB 25 GC3 Concernant les chaussées rigides (tableau V), les constats sont identiques à ceux des chaussées souples et semirigides. Pour les solutions à 10 ans, en monocouche, la version 2018 conduit à des solutions de 2 à 4 cm plus épaisses que la version de 1981 pour les trafics T5 et T4, d épaisseur identique en T3- et moins épaisses de 2cm en T3+. Pour les solutions à 20 ans, les solutions issues de la version 2018 sont un peu plus épaisses en T5, identiques en T4. Pour les trafics T3- et T3+, la version 2018 conduit à des solutions bi-couches, plus robustes et bien sûr d épaisseur totale plus importante. 138

139 Tableau V : structures rigides Version 1981 Version 2018 P1 P2 P3 PF1 PF2 PF2qs 10 ans T3+ 27 BC5 25 BC5 23 BC5 26 BC5 23 BC5 21 BC5 T3-25 BC5 23 BC5 21 BC5 26 BC5 23 BC5 21 BC5 T4 22 BC5 20 BC5 18 BC5 25 BC5 22 BC5 20 BC5 T5 19 BC5 17 BC5 15 BC5 24 BC5 21 BC5 19 BC5 20 ans T3+ 28 BC5 26 BC5 24 BC5 15 BC5 21 BC3 T3-27 BC5 25 BC5 23 BC5 15 BC5 21 BC3 15 BC5 18 BC3 15 BC5 18 BC3 16 BC5 15 BC3 17 BC5 15 BC3 T4 25 BC5 23 BC5 21 BC5 26 BC5 22 BC5 21 BC5 T5 21 BC5 19 BC5 17 BC5 25 BC5 21 BC5 20 BC5 Conclusions Toutes choses égales par ailleurs, la version 2018 du Manuel des chaussées neuves à faible trafic conduit à des structures un peu plus épaisses pour les faibles trafics cumulés (trafic T5 et T4, durée de vie courte 10 ans) aussi bien en structures souples, semi-rigides et rigides. Mais cette tendance s inverse : - pour les chaussées souples pour le trafic T3-, - pour les structures semi-rigides dès le trafic T4, - et seulement en T3+ pour les structures rigides. Cette différence d épaisseur s explique notamment par les hypothèses de dimensionnement prises pour chacun des deux guides et notamment la définition du risque qui influe grandement sur les épaisseurs des structures. 139

140 Annexe 6 - Fiches synthèse domaines d'emploi et limitations d'usage pour les Annexe alternatifs 6 Fiche synthèse domaines d emplois et limitations d usages matériaux Page 140