9 La méthode française de dimensionnement - specbea.com

1 Fournissent un premier outild analyse du mode de fonctionnement et des ventuels d sordres des chauss es existantes et d terminent les modifications apporter aux structures(enl vement, retraitement,apport de mat riaux).Les m thodes en vigueur peuvent se classer principalement en deux cat gories :> Les m thodes de type empirique, bas essur l observation en grand nombre du comportement de chauss es existantes(dont certaines construites sp cifiquementen vue de l laboration de la m thode) et induisant des corr lations entreconditions de trafic et climatiques supporter et type de structure, paisseurs des couches adopter.> Les m thodes de type semi-empiriqueou rationnel , qui ne sauraient se dispenser de l apport terrain ,mais qui reposent aussi pour une certainepart sur l utilisation de mod les m canistiques de comportement des mat riaux et structures de chauss double approche sert non seulementau dimensionnement des projets,mais est galement utilis e dans la phasem me d laboration de la m thode afin de r duire la part d observations de terrain r aliser.

2 L importance allou eaux mod les varie d une m thode l autre, m me si, finalement,beaucoup de ces m thodes se rejoignent par l utilisation de mod les multicouches m thodes de dimensionnementint grent galement un corpusde r glestechniques et recommandations portantsur les conditions de construction et r alisation des chauss es (contraintestechnologiques, profils transversaux,d vers, etc.) et font r f rence pour les chauss es routi res aux r gles de trac en long, qui rel vent d un ensemble d autres le domaine routier, le besoin de m thodes de dimensionnement d ment explicit es s est v ritablement fait ressentir avec la forte expansion conomique des pays d Am rique du Nordet d Europe de l Ouest, qui a suivi la Seconde Guerre mondiale et qui se r v lait indissociable de l am lioration et du d veloppementdes r seaux routiers pour le transport des biens et des GOACOLOUE uroviaJean-Michel PIAUL aboratoire central des Ponts et chauss es(LCPC)

3 Jean-Maurice BALAYLCPCH ugues OD ONLaboratoire r gional des Ponts et chauss es(LRPC) StrasbourgJean-Claude PETITGRANDL aboratoire r gional de l Ouest parisien (LROP)Rolf KOBISCHLRPC Saint BrieucMichel PAILLARDLRPC AutunEmmanuelle FR N ATScetauroutePatrick LERATS ervice technique des bases a riennes (STBA) Finalit et d finition des m thodes de dimensionnement des chauss esHistoriqueLes chauss es (routi res, ferroviaires,a roportuaires, de tramway, industrielles,etc.) sont des structures composites,multicouches, plus ou moins complexes,con ues pour r sister sur l ensemble de leur dur e de vie aux multiplessollicitations m caniques (li es principalement au passage de charges lourdes) et climatiques (cycles de temp rature, pluie, gel, UV,etc.)

4 , qui l une apr s l autre, sapentimperceptiblement les performancesinitiales des mat riaux et de leurs objectif premier des m thodes de dimensionnement des chauss es est de fixer les r gles qualitatives et quantitatives permettant l ing nieurde choisir et concevoir le profil verticaldes structures de chauss e, compte tenudes donn es des projets (dur e de vie,trafic annuel, climat, contraintes de r alisation, etc.) et de la politique conomique des ma tres d ouvrage(investissement initial, budgetd entretien/renforcement).Dans le cas de chauss es neuves,les m thodes de dimensionnement des chauss es favorisent la pr conisationdes diff rentes solutions techniquesadmissibles et, pour chacune d entre elles,le sc nario pr visible d choix de la solution incombe,au final, au ma tre d le cas des tudes de renforcement,les m thodes de dimensionnementLeur laboration s est faite de fa onprogressive aux chelons nationaux,souvent sur la base de principes distinctsd un pays l autre, et leur am liorationest toujours d actualit.

5 Retra ons bri vement cet historique pour la aux ann es 50, les structures de chauss e routi re utilis es en France taient peu diversifi es ; la quasi-totalit d entre elles taient assises granulaireset dimensionn es le plus souvent de fa onempirique par analogie avec les chauss esexistantes, plus rarement en utilisant la m thode am ricaine CBR(CalifornianBearing Ratio). Le dimensionnement des rares chauss es en b ton s inspiraitdes r gles am ricaines fond es sur le mod le de Westergaard (1927).En 1959, MM. Jeuffroy et Bachelezpublient une s rie d abaquescorrespondant au fonctionnement de structures tricouches lastiques selon une m thode proche de celle de chauss es se diversifient avec l introduction, notamment,de couches d assises trait es aux liantshydrauliques pour faire face l augmentation du cette impulsion, l Administrationoriente, dans les ann es 60, la doctrinefran aise vers une d marche rationnellequi profite, d une part, du d veloppementdes moyens d essais sur mat riaux de chauss e et de leur approcheperformantielle (module d lasticit ,module complexe, essai de fatigue)

6 Et, d autre part, des moyens d auscultation (d flectographe Lacroix et extensom tres notamment),permettant une meilleure compr hensiondu fonctionnement des structures et du r le fonctionnel de chaque le m me temps, la Direction des routes entreprend de standardiser les mat riaux utilis s sur le r seaunational en publiant, en 1968,des directives et recommandationspr cisant leurs formulations et m thodes de mise en 1971, para t un premier Catalogue des structures types de chauss es neuves, dimensionn es sur un crit re de poin onnement du sol et un allongement limite dans les couches li 9La m thode fran aise de dimensionnement09_23_Vol7 BAT 06/13/06 17.

7 42 Page 9 La m thode fran aise de dimensionnementLe d veloppement de l informatiquefacilite l usage des mod les multicouches lastiques, notamment au travers du programme Aliz , reposant sur le mod le de Burmister (d velopp au Laboratoire central des Ponts et chauss es - LCPC -, d s 1964).La m thode des l ments finis compl tel approche pour les structures rigides par le calcul des facteurs de concentrationde contrainte, dans les zones de discontinuit s g om d boucha sur une nouvelle version du Catalogue, publi e en 1977,avec des structures pr -calcul m thode avait t , entre-temps, affin een introduisant la notion de plate-forme et de risque de rupture de la chauss e,et une m thode de prise en compte du gel/d gel avait t d lors, cette m thode,ainsi que l approche performantielle des mat riaux qui va de paire.

8 N ont pas t remises en cause et sont adopt es en France sur l ensemble des r seaux routiers,avec des cadres d application sp cifiques chacun d entre 1994, sous l impulsion de Jean-Fran ois Cort , sont r unies et explicit es l int rieur d un m meguide l ensemble des r gles de la m thode de dimensionnement [1] et, en 1998,est publi un nouveau catalogue des structures de chauss e [2].Le plus r cent document en la mati re est le Guide des variantes SETRA/LCPC [3],entr en vigueur en 2002, qui fixe les r gles de prise en compte dans les march s publics de l Etat des solutions propos es en variantes aux solutions de base.

9 Description de la m thodefran aise de dimensionnementLes principes de la m thodeLa d marche fran aise de dimensionnement des structures de chauss es repose depuis plus de trente ans sur une m thoderationnelle qui permet de d terminer une structure de chauss e en deux tapes premi re tape, de type m canique,consiste v rifier par le calcul qu une structure choisie a priorisuffit supporter le trafic qui devra circuler sur la chauss e pendant sa dur e de viesur un sol donn . La d marche consiste choisir un type de structure, retenirles mat riaux constitutifs des diff rentescouches et en fixer les paisseursrespectives, puis calculer :> Les sollicitations induites dans cette structure au passage d un essieu repr sentatif du trafic poidslourd (l essieu isol roue jumel e de 130 kN, dit essieu de r f rence ) l aide du mod le multicouche lastique lin aire de Burmister.

10 > Les sollicitations jug es admissibles par les mat riaux, en fonction de leur position dans la structure,du trafic cumul devant circuler sur la chauss e pendant sa dur e de vieet de leur mode de d gradation (rupturepar fatigue pour les mat riaux li s ou par cumul de d formation permanentepour les mat riaux non li s).La structure convient si les sollicitationsinduites au passage de l essieu de r f rence restent inf rieures ou gales aux sollicitations admissibles,pour chaque couche sollicit em caniquement. Le choix de la structurefinale se fait par calculs it ratifsint grant, d une part,une optimisation du fonctionnement m canique et,d autre part, les contraintes de faisabilit en phase de seconde tape consiste v rifier que cette structure issue du calculm canique peut supporter sans d sordremajeur un cycle de gel/d gel.