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  • REPUBLIQUE DU SENEGAL

    UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR

    Gt.O~1-9

    Ecole Suprieure Polytechnique Centre de THIES

    DEPARTEMENT GENIE CIVIL

    PROJET DE FIN D'ETUDES

    EN VUE DE L'OBTENTION DU DIPLOME D'INGENIEUR DE CONCEPTION

    Titre: Dimensionnement mcanistique-empirique des structures de chausse: Application au tronon So-Diourbel.

    Auteur : Sandoumb TRIAW

    Directeur: Dr Messa FALL

    Anne acadmique: 2005 / 2006

  • Sujet: Dimensionnement mcanistique-empirique des structures de chausses: Application au tronon routier So-Diourbel

    DEDICACES

    Je ddie ce travail

    A mon pre, ma mre, pour leur affection, leur soutien et pour tous les sacrifices qu'ils

    ont consentis mes cots afin d'assurer notre ducation. Trouvez en ce mmoire

    l'expression de ma haute reconnaissance.

    A mon grand-pre rappel Dieu. Notre affection envers lui restera toujours. Que le bon

    Dieu l'accueille dans son saint Paradis.

    A mes frres et surs, mes proches, pour avoir toujours t mes cots. Je vous porte

    tous dans mon cur.

    A mes amis d'enfance et du lyce.

    A tous mes camarades de promotion

    A tous mes enseignants qui ont contribu ma formation

    Sandoumb THIA W, Dpartement Gnie Civil (ESP) Anne acadmique 2005-2006

  • Sujet: Dimensionnement mcanistique-empirique des structures de chausses: Application au tronon routier So-Diourbel

    REMERCIEMENTS

    Mes remerciements s'adressent :

    M. Messa FALL, enseignant l'IST, qui par ses connaissances approfondies des lois de

    comportement mcaniques des matriaux a su m'orienter adquatement vers l'analyse

    mcanistique afin de caractriser le comportement mcanique rel des matriaux de

    chausses. Il a encadr ce travail avec une grande attention malgr les multiples charges

    lies l'exercice de sa fonction.

    M. Ibrahima Khalil CISSE, Professeur titulaire, responsable du laboratoire de Matriaux

    Mcaniques et Hydrauliques l'ESP centre de This pour ses conseils et le travail qu'il

    mne pour la valorisation de nos produits locaux dans le domaine de la construction.

    M. Soulye DIOM, Ingnieur routier, enseignant vacataire l'ESP pour son aide.

    Je remercie galement toutes les personnes, qui par la grce de Dieu, ont contribu la

    ralisation de ce travail.

    Sandoumb THIAW, Dpartement Gnie Civil (ESP) Anne acadmique 2005-2006 11

  • Sujet: Dimensionnement mcanistique-empirique des structures de chausses: Application au tronon routier So-Diourbel

    SOMMAIRE

    Ce prsent rapport fait suite aux diffrents travaux de recherche qui ont t mens pour

    la caractrisation des matriaux routiers notamment les sols latritiques utiliss en

    construction routire au Sngal.

    L'objectif de ce travail est d'arriver comprendre l'utilisation d'une technique de

    vrification des contraintes et des dformations dans les corps de chausses mais avec des

    moyens mcaniquement plus appropris, c'est--dire les caractristiques mcaniques relles

    des matriaux mis en place.

    Dans la premire partie, notre travail consiste rappeler des gnralits sur les

    chausses, les diffrentes mthodes de dimensionnement et comportement des matriaux

    utiliss en technique routire.

    La deuxime partie traite du dimensionnement pour le renforcement de l'axe

    So-Diourbel avec le code Aliz 3 en utilisant le module rversible des matriaux granulaires

    obtenu l'essai triaxial. Il ressort de cette partie que la valeur du module donn dans le code

    Aliz 3 semble tre moins sensible. Ensuite nous procdons l'analyse mcanistique-

    empirique base sur le comportement uniquement mcanique des matriaux sous

    sollicitations. Dans cette phase, nous utilisons un nouveau code Mich-Pave.

    Pour terminer, des recommandations ont t formules allant dans le sens d'une

    meilleure caractrisation du comportement des matriaux routiers ainsi qu' l'adaptabilit des

    techniques de dimensionnement des chausses et d'analyse des sollicitations subies par les

    matriaux.

    Mots cls: Analyse, comportement, dimensionnement, module, renforcement.

    Sandoumb THIA W, Dpartement Gnie Civil (ES?) 111 Anne acadmique 2005-2006

  • Sujet: Dimensionnement mcanistique-empirique des structures de chausses: Application au tronon routier So-Diourbel

    TABLES DES MATIERES

    Table des matires

    Liste des annexes

    Liste des abrviations

    Liste des symboles

    Liste des Figures

    Liste des tableaux

    INTRODUCTION 1

    Chapitre 1 - Notions gnrales 3

    1. - Historique 3

    2. - Dfinition de la chausse 3

    3. - Constitution d'une chausse 3

    3.1. - Infrastructure 4

    3.1.1 - Constitution de l'infrastructure 4

    3.1.2 - Rle de l'infrastructure 4

    3.2. - La superstructure 4

    3.2.1. - Elments de superstructure 4

    3.2.2. - Rle de la superstructure 4

    4. - Types de chausses 6

    4.1. - Les chausses souples ou flexibles 6

    4.2. - Les chausses semi-rigides 7

    4.3. - Les chausses rigides 7

    5. - Le dimensionnement des structures de chausses 8

    Chapitre 2 - Les mthodes pratiques de dimensionnement routier 9

    1. - Les approches empiriques 9

    1.1. - Mthode CBR 9

    1.2. - Mthode TRRL (Transportation Road Research Laboratory) 10

    1.3.- Mthode CEBTP 10

    1.4. - Inconvnients des mthodes empiriques Il

    2. - Les approches semi empiriques et celles dites rationnelles 11

    3. - Les approches mcanistiques Il

    4. - Les paramtres de dimensionnement des chausses 12

    Sandoumb THIAW, Dpartement Gnie Civil (ES?) Anne acadmique 2005-2006 IV

  • Sujet: Dimensionnement mcanistique-empirique des structuresde chausses: Applicationau tronon routier So-Diourbel

    4.1. - Le trafic 12

    4.1.1 - Action d'un vhicule sur un sol 12

    4.1.2 - Estimation du trafic de base 13

    4.2. - Les sols de plates formes 14

    4.2.1 - Conditions de mise en uvre 14

    4.2.2 - Importance des essais 14

    4.3. - Les conditions environnementales 16

    4.4. - Les matriaux 16

    5. - Calcul des limites admissibles dans une structure 17

    Chapitre 3 - Les matriaux utiliss en gotechnique routire au Sngal 20

    1. - Origine et nature des matriaux 20

    2. - Les matriaux de plate forme 20

    2.1. - Classification des sols et des matriaux d'infrastructure 21

    2.2. - les sables naturels et amliors 21

    3. - Les matriaux de fondation 21

    3.1. - Les sables naturels 21

    3.2. - Les sables traits 21

    3.3. - Les graveleux latritiques 22

    3.4. - Les graves 22

    4. - Les matriaux de la couche de base 22

    4.1. - Les matriaux non traits 23

    4.2. - Les matriaux traits 23

    4.2.1. - Matriaux amliors ciment 23

    4.2.2. - Sables amliors au bitume 23

    5. - Les matriaux de revtement 24

    5.1. - Les enduits superficiels (ESU) 24

    5.2. - Les enrobs denses 25

    5.3. - Les btons bitumineux 25

    5.3.1. - Dfinition 25

    5.3.2. - Domaine d'utilisation 26

    5.4. - Le Sand Asphalt 26

    Chapitre 4. - Les modles de la mcanique des chausses 27

    1. - Modle de Boussinesq (1885) 27

    2. - Modle bicouche 28

    Sandoumb THIAW, DpartementGnie Civil (ESP) v Anne acadmique 2005-2006

  • Sujet: Dimensionnement mcanistique-empirique des structures de chausses: Application au tronon routier So-Diourbel

    2.1. - Modle de Hogg 29

    2.2. - Modle de Westergaard 30

    3. - Les modles multicouches (Burmister 1943) 31

    4. - Yang H HUANG (1968 a) 32

    Chapitre 5. - Problmatique du choix du module des matriaux 35

    1. - Caractrisation des matriaux routiers 35

    2. - Dtermination du module E des matriaux 35

    2.1. - Essai de compression simple 35

    2.2. - Essai de Plaque 36

    2.3. - Etudes de corrlations 37

    2.4. - Module de Young E (1807) 38

    2. 5 - Importance du module d'lasticit 38

    3. - Module rversible 39

    3.1. - Dfinition et utilisation du module rversible 39

    3.2. - Essai triaxial cyclique 39

    3.3. - Chargement et dformation lors de l'essai triaxial cyclique 40

    3.4. - Relation module rversible-contrainte 41

    3.4.1 - Modle K-S 42

    3.4.2 - Modle K-crd (matriau grains fins) 42

    3.4.3 - Modle de Witczac et Uzan (1988) 42

    3.4.4 - Modle de Andrei (1999) 43

    Chapitre 6. - Application des programmes d'lments finis 45

    1. - Modlisation de la raction des chausses sous un chargement 45

    2. - Programme ILLI-P AVE 45

    2.1. - Description 45

    2.2. - Modification des contraintes 45

    2.3. - Discussion 46

    2.4. - Lois de Dformations 47

    3. - Programme MICH-PAVE 47

    3.1. - Description 47

    3.2. - Dtermination des contraintes et dformations 48

    3.2.1. - Dtermination des contraintes 48

    3.2.2. - Dtermination des dformations 49

    3.3. - Procdure de l'analyse non linaire 49

    Sandoumb THIAW. Dpartement Gnie Civil (ESP) VI Anne acadmique 2005-2006

  • Sujet: Dimensionnement mcanistique-empirique des structures de chausses: Application au tronon routier So-Diourbel

    3.4. - Mthode de calcul avec des lments finis 50

    3.5. - Paramtres de modlisation des couches (h, v, c, >, ko, ki) 50

    Chapitre 7. - Application: dimensionnement avec le code Aliz pour le tronon

    So-Diourbel et analyse mcanistique empirique avec le code

    Mich-Pave 54

    A : Vrification du dimensionnement avec le code Aliz3 54

    1. - Description du moteur de calcul Aliz3 54

    2. - Paramtres de dimensionnement 54

    2.1. - Le trafic 54

    2.1.1. - Estimation du trafic de