8/10/2019 Fonctionnement Chaussees Cours Routes Procedes Generaux de Construction

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Chapitre 1 Gnralits sur le Fonc tionnement des Chausses - 1 -

Chapitre1Gnralits sur lefonctionnementdes chausses15

1.

Introduction

2.

Pourquoi une structure de chausse

3.

Conclusion

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Chapitre 1 Gnralits sur le Fonc tionnement des Chausses - 2 -

Introduction

Rappelons le fonctionnement dune chausse sur le plan gnral.

Cec i permet de souligner les rgles fondamentales pour concevoir et dimensionnerune route, mais aussi les spcifications requises pour les matriaux routiers, et le soin apporter leur mise en uvre.

Linfluence de ces rgles fondamentales sur la durabilit de la chausse, estprimordiale.

1.

Pourquoi une structurede chausse

De tout temps, on a eu besoin de circuler. Mais, les routes ne furent gure que despistes plus ou moins sommaires permettant de joindre des villes, villages ou hameaux,sans empiter sur les prairies ou terres cultives. La route ne diffrait alors pas tellement

des surfaces qui la bordaient.

Il est vrai quon circulait aisment sur des pistes bien niveles quand les conditionsclimatiques taient favorables, mais en priode de pluie, les sols mouills devenaientglissants ou se transformaient en bourbiers.

On entreprit alors dtaler, aux endroits les plus mauvais, des lits de pierres dont le mritetait dtre moins sensibles leau.

Lide du matelas de pierres a dur de nombreux sicles. Elle sest dveloppe lpoque des Romains pour donner naissance la chausse romaine : le dallage.

Plus tard, la route empierre macadam a fait son apparition et avec elle, lespremires spcifications pour lexcution dune bonne route.

Avec le dveloppement des engins lourds au dbut du XXe sic le, les premiersproblmes ont surgi :

apparition de nids de poule, poinonnement du hrisson et effondrement de la chausse aux premires pluies.

La structure de la chausse tait donc mal adapte. Une mutation simposait pour

aboutir une route moderne. Elle a t initie par lemploi des matriaux granulomtrie continue et de calibre dtermin et puis avec lmergence desmatriaux traits au ciment.

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Chapitre 1 Gnralits sur le Fonc tionnement des Chausses - 3 -

2.1. Que se passe-t-il lorsquun vhicule se dplace sur un sol ?1.1.Le poids du vhicule est transmis au sol, sous forme de pressions, par lintermdiaire despneumatiques.

Dune manire gnrale, les sols ne peuvent supporter sans dommage de tellespressions. Si le sol nest pas assez porteur, le pneu comprime le sol et il se forme une

ornire (Fig. 1).

Si le sol est porteur, il se passe deux choses imperceptibles mais quil faut biencomprendre (Fig. 2).

Le sol saffaisse sous le pneu. Cest la dformation totale : Wt.Lorsque la roue sloigne, le sol remonte mais pas totalement : il reste unedformation rsiduelle : Wr.

La diffrence d = Wt - Wrsappelle la dfle x io n.

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La dflexion d est proportionnelle la charge applique. Elle est pratiquementconstante si lon rpte lapplication de cette charge des milliers de fois.

Lornirage est la dformation rsiduelle Wr qui saccrot au fur et mesure despassages des vhicules et proportionnellement leur charges.

2.2. Que se passe-t-il si on interpose entre le sol et la roue une

couche granulaire non lie ?Dans une couche granulaire non lie, les grains constitutifs restent indpendants les unsdes autres.Sous laction dune charge, cette couche travaille principalement en compression,cest--dire quelle transmet au sol sous-jacent la totalit de la charge en la rpartissantdune faon non uniforme.La pression la plus importante se situe en dessous de la charge.

Pour schmatiser le phnomne, imaginons un empilement de pierres identiques, oumme de billes.

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Chapitre 1 Gnralits sur le Fonc tionnement des Chausses - 5 -

Pour schmatiser le phnomne, considrons une charge psur une bille.

Celle-ci va transmettre p/2 chacune des deux billes de la couche sous-jacente.

Sur les trois billes de la 3e range, il y aura successivement : p/4 2 p/4 p/4

Sur les quatre billes de la 4e range, il y aura : p/8 3 p/8 3 p/8 p/8et ainsi de suite.

On voit qu la nime range, il y a une rpartition en cloche qui correspond untalement de la charge p (Fig. 3).

Mais, linterface couche granulaire - sol, on peut constater que la somme descharges rparties est gale la charge p.

Sous laction dune charge, une couche granulaire non lie travaille principalement encompression.La pression la plus leve se situe la verticale de la charge.

Pour dimensionner une couche granulaire, cest--dire dfinir son paisseur, il faut quela pression verticale maximale transmise au sol sous-jacent soit infrieure la portancedu sol.Celle-c i est, en rgle gnrale, apprcie par lessai CBR (Californian Bearing Ratio).

Sous leffet de passages rpts de charges, la couche granulaire se comporte commeun sol (se rfrer au paragraphe 1.) :

a) elle a une dflexion,b) elle a donc une dformation rsiduelle qui augmente en fonction despassages rpts des charges et finit par provoquer de lornirage.

2.3. Que se passe-t-il si on interpose entre le sol et la roue unecouche granulaire traite au ciment ?

Considrons maintenant une couche granulaire traite au ciment, donc lie, etreposant sur le sol.Si on applique une charge P cette couche, la transmission de la charge au sol ne sefait pas de la mme faon que dans le cas dune couche granulaire non lie(se rfrer au paragraphe 2.2).

Lexistenc e des liaisons entre les grains et leur multiplicit modifient la transmission de la

charge. La couche lie forme ainsi une dalle qui peut tre trs rigide, dont le moduleest constant et indpendant de la temprature et de la dure dapplication de lacharge. Leffet de rpartition de la charge sur le sol support est alors trs important. Lescontraintes de compression qui sont transmises au sol sont, dans ce cas, relativementfaibles.

Mais, lamortissement trs lev des contraintes verticales dues aux charges estcompens par lapparition, au sein de la couche traite, de contraintes decompression et surtout de traction la partie infrieure (Fig. 4).

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Seule cette contrainte de traction est prise en compte pour le dimensionnement.

Sous laction dune charge, une couche traite au ciment, donc lie, induit lesphnomnes suivants :

rpartition uniforme de la charge sur le sol support. Donc, contraintes decompression sur le sol relativement faibles.

apparition de deux types de contrainte au sein de la couche lie :

1. une contrainte de compression dont la valeur est trs infrieure la rsistance encompression du matriau.

2. une contrainte de traction par flexion, dont la valeur peut tre leve, qui semanifeste la base de la couche traite.

A c haque passage de la charge, la couche traite travaille la trac tion par flexion auniveau de la fibre infrieure ; si on rpte lopration un grand nombre de fois, cettecouc he se fatigue et finit par se fissurer mme si les efforts engendrs ne dpassent pas, chaque fois, la contrainte admissible du matriau. Cest ce quon appelle la fatiguesous efforts rpts.

Le dimensionnement dune couche traite au ciment consiste dterminer sonpaisseur pour quelle ne se fissure pas sous leffet des charges rptes.

Il convient donc :a) de dterminer la contrainte la traction de la couche traite et sassurer quelle est

infrieure la contrainte de traction admissible du matriau,b) dapprc ier le comportement la fatigue de la couche traite.

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2.4. Que se passe-t-il si on interpose entre le sol et la roue une dalleen bton de ciment ?

Une dalle en bton se diffrencie en particulier dune couche traite par sa forteteneur en c iment.Son comportement, sous laction dune charge P, est comparable celui dune

couche granulaire traite au ciment mais dont les caractristiques mcaniques seraientbeaucoup plus leves.

Le dimensionnement consiste donc calculer lpaisseur de la dalle pour supporter,sans se fissurer ou se rompre, la rptition des charges pendant une dure donne.

Ceci consiste :

dterminer la contrainte du bton la traction par flexion et sassurer quelle estinfrieure la contrainte de traction admissible du bton,

apprc ier le comportement la fatigue de la dalle.

2.5. Que se passe-t-il si on interpose entre le sol et la roue unecouche granulaire traite au bitume ?

Une couche granulaire traite au bitume prsente linconvnient davoir un modulevariable en fonction de la temprature et de la dure dapplication de la charge.

Alors quune couche traite au ciment volue comme une dalle en bton, une couchegranulaire traite au bitume prsente, pralablement la fissuration par fatigue, dufluage conduisant des ornires provoques par le passage rpt des charges ; son

comportement dpend beaucoup du climat et de la dformabilit des couchesinfrieures.

2.

Conclusion

Ce que nous avons analys dans les paragraphes prcdents, a permis de souligner lancessit dinterposer, entre le vhicule et le sol, un cran qui aura pour but de rpartirles charges sur une plus grande surface et de rduire ainsi les pressions transmises au sol

jusqu une valeur admissible. La chausse constitue cet cran.

La diffusion des pressions diffre par sa nature et son intensit selon que lon ait faire une couche granulaire non traite, une couche granulaire traite (au c iment ou aubitume) ou une dalle en bton de ciment.

Toutefois, cette diffusion nest obtenue quavec une paisseur convenable dematriaux adquats.Ces matriaux constituent la structure de la chausse.

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Chapitre 1 Gnralits sur le Fonc tionnement des Chausses - 8 -

A cet gard, nous pouvons dire quil existe deux modes de fonctionnement mcaniquedes chausses :

Les chausses souples qui sont constitues dun corps de chausse en matriau nontrait et en matriau trait au bitume. Celle-c i ne pouvant mobiliser que de faiblesefforts assimilables une flexion, la rpartition des efforts verticaux sur le sol support estmodre. Le critre principal de dimensionnement dune chausse souple rside doncdans la limitation de la sollicitation du sol support de manire viter sa plastification

qui se traduirait en surface par dimportantes dformationsde la chausse.

Les chausses rigides qui sont constitues dun corps de chausse en matriau traitau ciment ou en dalle bton de ciment. Ces matriaux prsentent une forte rigidit, etpeuvent par consquent mobiliser des efforts notables de traction par flexion.La rpartition des efforts au niveau du sol support conduit une faible sollicitation de cedernier.Le principal critre de dimensionnement dune chausse rigide rside dans la limitationdes efforts de traction par flexion des matriaux sous leffet de la rptition des charges.