Cours de Génie Civil Route

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LES ROUTES

L'histoire de la route est indubitablement attachée au développement de

l'humanité et des civilisations.

La civilisation romaine a véritablement marquée de son empreinte une partie

de l'Europe par l'aménagement d'infrastructures, qu'elles soient viaires ou bien

d'adduction d'eau potable. Leur conception leur a permis d'en laisser trace

jusqu'à nos jours.

Il est important de noter que l'histoire des routes est aussi liée au volonté

d'expansion des nations et donc des besoins de leurs armées. Il est alors

nécessaire de pouvoir déplacer des troupes et de l'armement rapidement à

travers de nouveaux pays.

Ces voies sont alors assez rapidement marquées par leur capacité à supporter

la circulation de chars tirés par des attelages bovins. Il est nécessaire dans ces

conditions qu'elles disposent de la résistance mécanique nécessaire. La notion

de chaussée est inventée. Les romains utilisent alors des matériaux minéraux

durs sous forme de blocs. Les techniques utilisées proviennent de la

maçonnerie, on donne alors à la route une forme bombée, ce qui permet le

report des efforts sur les bords de chaussée qu'il suffit alors de caler. Cette

technique sera utilisée pendant près de 20 siècles.

Il est important de noter que l'histoire nous apporte ensuite la confirmation

que de nombreuses civilisations aux visées expansionnistes ont appuyé leur

développement sur une maîtrise de la communication en général et des

infrastructures routières en particulier.

Plus près de nous, apparaît en France la première trace de l'organisation des

infrastructures routières nationales, avec la nomination de Sully, comme Grand

Voyer de France (fin du 16ème siècle). Le financement des infrastructures a

toujours été le moteur de leur développement. Le moyen-âge malgré la

perception d'impôts par les potentats locaux, n'a guère été le témoin de leur

réinvestissement sur ce domaine.

Il a fallu attendre le 17ème siècle, avec la nomination de Colbert et la création

de celle qu'on peut qualifier d'institution nationale, je veux dire l'administration

des Ponts et Chaussées. Un réseau routier national est alors développé en

France, l'Etat est centralisé, le pouvoir est implanté à Paris, les routes royales

en partiront donc vers la province.

Ainsi avant 1789, 30 000 km de routes ont été construites. Avec une chaussée

de 13 m, les routes royales présentent des caractéristiques géométriques

importantes. Il n'en est pas de même pour la desserte interne, les routes

traversières présentent des dimensions plus modestes: 10 m pour les chemins

vicomtiers, 5 m pour les chemins de terroir permettant la liaison d'un « pays »

à l'autre, 2,50 m pour les chemins dits de carrière et les sentiers d'une largeur

de chaussée de 1,20 m. Devant la difficulté de moderniser ce réseau, les

départements créés lors de la révolution, ont, pour certains, rétabli les péages.

La construction et l'entretien des routes posent aussi le problème du mode de

financement: fonds privés ou fonds publics et usagers ou contribuables. La

France a fait le choix, jusqu'à la reconstruction qui a suivi la deuxième guerre

mondiale, du financement public de son réseau routier.

La difficulté est apparue avec le développement important du parc automobile.

L'aménagement rapide d'un réseau routier structurant de capacité s'est révélé

nécessaire, l'Etat a choisi d'utiliser le principe de la concession pour le mettre

en oeuvre. Ainsi, si les caractéristiques de l'autoroute sont déterminées par

l'administration technique du ministère de l'Equipement, sa construction et son

exploitation sont prises en charge par une société (publique ou privée)

d'autoroute, en contrepartie de la perception des droits de péage. L'application

de la directive européenne d'une directive européenne sur la coordination des

procédures de passation des marchés publics de travaux, directive interprétée

en droit français par la loi Sapin en 1993. Cette loi a entraîné la disparition du

système de l'adossement à partir de 1981.

Le réseau routier français était composé avant le 1er janvier 2006, outre les

autoroutes (10 400 km), des routes nationales (environ 29 000 km), des routes

départementales (360 000 km) et des voies communales (610 000 km)2.

La loi de décentralisation, votée en 2004, et traduite à la fin de 2005 par un

décret précisant la constitution du réseau routier national a modifié ces

répartitions, en transférant environ 17 000 km du réseau routier national au

réseau routier départemental.

Dimensionnement du corps de chaussée

1.Introduction : 

Le dimensionnement des chaussées(route) reste un sujet d'importance pour les maîtres d'ouvrage et les maîtres d'œuvre car il conditionne à la fois le niveau de service offert à l'usager, le montant de l'investissement initial et le coût de l'entretien ultérieur. Les ingénieurs auront remis à niveau et développé leurs connaissances pour définir des structures de chaussée adaptées à la fois au contexte local (conditions climatiques, utilisation de matériaux locaux, …) et à la politique routière choisie par le maître d'ouvrage.

2. La chaussée (route):

a . Définition :

Au sens géométrique : la surface aménagée de la route sur laquelle circulent les véhicules.

Au sens structurel : l’ensemble des couches des matériaux superposées qui permettent la reprise des charges.

b . Les catégories de chaussée(route) :

• les chaussées souples :

Revêtement bitumineux,Couche de fondation,Couche de sous- fondation.,avec matériaux de fondation granulaires ou traités.

• les chaussées rigides:

Dalle de béton de ciment Portland reposant sur couche de fondation ou directement sur la plate-forme

• les chaussées mixtes. ou semi-rigides.

Chaussée souple(route) : 
La chaussée souple est constituée de deux éléments constructifs : - les sols et matériaux pierreux granulométrie étalée ou serrée. - les liants hydrocarbonés qui donnent de la cohésion en établissent des liaisons souples entre les grains de matériaux pierreux.La chaussée souple se compose généralement de quatre couches différentes :
a . Couche de surface(route) : 
Elle composée de la couches de roulement et la couche de liaison et elle est en contact direct avec le pneumatique de véhicule et la charge extérieure.

Son rôle est: Encaisser les efforts de cisaillement provoqués par la circulation. Imperméabiliser la surface de la chaussée. Assurer la sécurité (adhérence) et le confort (bruit et uni.) Assurer une transition avec les couches inférieures plus rigides.

b . Couche de base (route):

Elle reprend les efforts verticaux et repartis les contraintes normales qui en résultent sur les couches sous-jacentes.

c . Couche de fondation (route):

Elle a le même rôle que celui de la couche de base.

couche de matériaux granulaire.

sous une dalle d béton: raisons non structurale.

contrôle du pompage.

contrôle de l'action du gel.

pour assurer le drainage.

pour contrôler le retrait et le gonflement de certains sols.

pour améliorer la capacité portante de la plate-forme durant la construction.

Préférable d ’épaissir la dalle de béton.

d . Couche de forme(route) :

Elle est généralement prévue pour répondre à certains objectifs en fonction de la nature du sol support:

Sur un sol rocheux : elle joue le rôle de nivellement afin d’aplanir la surface ;

Sur un sol peu portant (argileux à teneur en eau élevée) : Elle assure une portance suffisante à court terme permettant aux engins de chantier de circuler librement.

Actuellement, on tient de plus en plus compte du rôle de portance à long terme apporté par la couche de forme dans le dimensionnement et l’optimisation des structures de chaussées.

3.Choix du type du corps de chaussée 
Selon:

• disponibilité et coût des matériaux.
• qualité de la main-d'œuvre.
• disponibilité de l'équipement.
• conditions locales.
• permanence de la construction.
• nature de la circulation.

4 . Les Méthodes de dimensionnement(route) : 
Pour la détermination de l’épaisseur de corps de chaussée, il faut commencer par l’étude du sol.
La méthode utilisée par les bureaux d’études qui sont empiriques et basées sur :

• la détermination de l’indice portant du sol.
• Appréciation du trafic composite.
• Utilisation d’abaque ou formule pour déterminer l’épaisseur de chaussée.

On distingue deux méthodes approches :
Les méthodes empiriques et semi empiriques.
Ces méthodes s’appuient sur trois paramètres :
• La force portante : Obtenue par les différents essais géotechniques.
• Le trafic : Charge par voie, pression de gonflage et répétition des charges ; Caractéristiques mécaniques des différents matériaux constituant les couches on peut citer :
a) Méthode C.B.R (California – Bearing – Ratio) : 
C’est une méthode (semi empirique), elle se base sur un essai de poinçonnement sur un échantillon de sol-support en compactant les éprouvettes de (90 à 100°) de l’O.P.M. les abaques qui donnent l’épaisseur «e» des ; chaussées en fonction des pneus et du nombre de répétitions des charges, tout en tenant compte de l’influence du trafic.
L’épaisseur de la chaussée, obtenue par la formule CBR améliorée, correspond à un matériau bien défini (grave propre bien graduée ). Pour ce matériau, le coefficient d’équivalence est égal à 1. Et pour les qualités différentes, il faudra utiliser le coefficient (e), tel que : e =∑ ai ei
ai : coefficient d’équivalence de chacun de matériau à utiliser.
Les coefficients d’équivalence pour chaque matériau.

b) Méthode A.A.S.H.O : 
Cette méthode empirique est basée sur des observations du comportement, sous trafic des chaussées réelles ou expérimentales. Chaque section reçoit l’application d’environ un million des charges roulantes qui permet de préciser les différents facteurs :

• L’état de la chaussée et l’évolution de son comportement dans le temps.
• L’équivalence entre les différentes couches de matériaux.
• L’équivalence entre les différents types de charge par essai.
• L’influence des charges et de leur répétition.

c) Méthode de ASPHALT INSTITUTE : 
Basée sur les résultats obtenus des essais «AASHO » on prend en considération le trafic composite par échelle de facteur d’équivalence et utilise un indice de structure tenant compte de la nature des diverses couches. L’épaisseur sera déterminée en utilisant l’abaque de l’asphalte institue.
d) Méthode du catalogue des structures : 
Catalogue des structures type neuf est établi par «SETRA » Il distingue les structures de chaussées suivant les matériaux employés (GNT, SL, GC, SB).
Il considère également quatre classes de trafic selon leur importance, allant de 200 à 1500 Véh/J.
Il tient compte des caractéristiques géotechniques du sol de fondation.
Il se présente sous la forme d’un jeu de fiches classées en deux paramètres de données :
Trafic cumule de poids lourds à la 20 ème année Tj.
Les caractéristiques de sol (Sj).
Détermination de la classe de trafic :

Le trafic cumulé est donné par la formule suivante : 
Te = Tpl [ 1+ (1+Z)

n+1 

/ Z] . 365 

Détermination de la classe du sol :

e) La méthode L.C.P.C (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées) : 
Cette méthode est dérivée des essais A.A.S.H.O, elle est basée sur la détermination du trafic équivalent donnée par l’expression :
Teq = [ TJMA . a [(1+Z)n-1] . 0.75 . P . 365 ] / [(1+z) -1] .
Teq = trafic équivalent par essieu de 13t.
TJMA = trafic à la mise en service de la route.
a = coefficient qui dépend du nombre de voies.
z = taux d’accroissement annuel.
n = durée de vie de la route.
p = pourcentage de poids lourds.
Une fois la valeur du trafic équivalent est déterminée, on cherche la valeur de l’épaisseur équivalente e (en fonction de Teq, ICBR) à partir de l’abaque L.C.P.C.
L’abaque L.C.P.C est découpé en un certain nombre de zones pour lesquelles, il est recommandé en fonction de la nature et la qualité de la couche de base.
f) Méthode du Catalogue des Structures algérien : 
Cette méthode découle du règlement algérien en B60 – B61, et elle consiste à déterminer la classe du trafic des poids lourds à la 20 année et de la classification du sol support. Une grille combinant ces deux paramètres permet au projecteur de trouver le type de chaussée qu’il dévire suivant la disponibilité des matériaux aux environs.
g) Méthode du catalogue de dimensionnement des chaussées neuves : 
L’utilisation de catalogue de dimensionnement fait appel aux mêmes paramètres utilisés dans les autres méthodes de dimensionnement de chaussées : trafic, matériaux, sol support et environnement.
Ces paramètres constituent souvent des données d’entrée pour le dimensionnement, en fonction de cela on aboutit au choix d’une structure de chaussée donnée.
La Méthode du catalogue de dimensionnement des chaussées neuves est une méthode rationnelles qui se base sur deux approches :
• Approche théorique.
• Approche empérique.