Les chaussées, qu'elles soient routières, ferroviaires, aéroportuaires, de tramway ou industrielles, sont des structures composites et multicouches. Elles sont conçues pour résister aux sollicitations mécaniques et climatiques qui dégradent les performances des matériaux et de leurs interfaces au fil du temps. La construction d'une route implique plusieurs étapes, dont la mise en œuvre de la couche de surface.
Constitution d'une Chaussée
Une chaussée est constituée de plusieurs couches superposées sur un sol terrassé, appelé sol support. Ce dernier est généralement surmonté d'une couche de forme. Le corps de la chaussée est constitué de couches d’assise et de la couche de surface.
Le Sol Support ou Partie Supérieure des Terrassements (PST)
La nature géologique des sols permet de les classer en quatre grandes familles :
- Les sols fins argileux
- Les sols de type marno-calcaires
- Les sols de type sables et graves
- Les sols remaniés
Le sol support peut être en remblai ou en déblai. Sa portance varie selon sa teneur en eau et sa partie supérieure est désignée par le terme « Partie Supérieure des Terrassements » (PST).
La Couche de Forme
La couche de forme adapte les caractéristiques aléatoires et dispersées des matériaux de remblai ou du terrain en place aux caractéristiques mécaniques, géométriques, hydrauliques et thermiques prises en compte lors de la conception de la chaussée. Elle assure la traficabilité des engins, le compactage de la couche de fondation, le nivellement de la plate-forme support et la protection de l’arase de terrassement. À long terme, elle homogénéise la portance du support, maintient une portance minimale et améliore la portance de la plate-forme.
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La Plate-Forme Support de Chaussée (PF)
La plate-forme support de chaussée est la surface de la couche de forme dont le dimensionnement est établi à partir du classement du couple PST/AR.
La Couche d’Assise
L’assise de la chaussée est généralement constituée de deux couches : la couche de fondation et la couche de base. La couche de fondation répartit les contraintes induites par le trafic, tandis que la couche de base reçoit des contraintes et des déformations notables. On distingue six types d’assise :
- Chaussées souples
- Chaussées semi-rigides épaisses
- Chaussées rigides
- Chaussées bitumineuses épaisses
- Chaussées à structure mixte
- Chaussées à structure inverse
La Couche de Surface : Définition et Rôle
La couche de surface est la couche supérieure d'une chaussée, directement exposée aux agressions du trafic et du climat. Elle est constituée de la couche de roulement (ou d’usure) et, parfois, d'une couche de liaison. La couche de roulement est la seule couche perçue par les usagers.
Fonctions de la Couche de Surface
La couche de surface remplit plusieurs fonctions essentielles :
- Protection de l’assise : Elle protège les couches inférieures contre les agressions du trafic, du climat et des polluants.
- Sécurité et confort des usagers : Elle assure une surface de roulement adaptée aux différents usagers (véhicules, cycles, piétons).
- Résistance aux efforts horizontaux : Elle résiste aux efforts horizontaux des pneumatiques lors de l'accélération, du freinage et de la mise en rotation des roues.
- Imperméabilité : Elle empêche l’eau de pénétrer dans les couches de la chaussée, évitant ainsi la dégradation des matériaux.
- Intégration à l’environnement : Elle doit s’intégrer à l’environnement architectural et limiter les bruits de roulement des véhicules.
La Couche de Liaison
La couche de liaison, lorsqu'elle est présente, est intégrée entre la couche de roulement et la couche de base de l'assise. Elle permet de spécialiser la couche de roulement au confort et à la sécurité des usagers.
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La Couche de Roulement
La couche de roulement est la partie supérieure de la chaussée qui est en contact direct avec le trafic. Elle doit résister à une circulation souvent canalisée avec des freinages fréquents.
Dimensionnement de la Chaussée
Le dimensionnement d’une chaussée neuve ou l’élargissement d’une voie prend en compte plusieurs paramètres, dont la vocation de la voie, le trafic poids lourds (PL), l’agressivité du trafic PL, la durée de service, le classement géotechnique des sols naturels, l’état hydrique du sol support, le type d’hiver et l’indice de gel. L’objectif est de choisir et concevoir le profil vertical des structures de chaussée en fonction des données du projet et de la politique économique du maître d’ouvrage.
Paramètres de Dimensionnement
Le trafic est un élément essentiel du dimensionnement. Seuls les poids lourds sont pris en considération pour décrire et quantifier le trafic. La classe d’un trafic est exprimée en moyenne journalière annuelle (MJA). La durée de service est généralement comprise entre 10 et 20 ans. Le dimensionnement dépend également de la classe de portance exigée pour la plate-forme support, de l’état hydrique du sol support et des données climatiques.
Les Différentes Structures de Chaussées
On distingue généralement trois types de structures de chaussées :
- Chaussées souples
- Chaussées semi-rigides
- Chaussées rigides
Chaussées Souples
Les chaussées souples sont constituées de couches liées traitées aux liants hydrocarbonés. La couche de fondation et/ou la couche de base peuvent être constituées de grave non traitée.
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Chaussées Semi-Rigides
Les chaussées semi-rigides comportent une couche de surface bitumineuse reposant sur une assise en matériaux traités aux liants hydrauliques disposés en une couche (base) ou deux couches (base et fondation).
Chaussées Rigides
Une chaussée rigide est réalisée en béton de ciment. Elle comporte généralement une couche de forme, une couche de fondation et une couche de roulement en béton de ciment.
La Voirie à Faible Trafic
Une voirie est dite à faible trafic lorsque le nombre de véhicules qui y circulent est inférieur à l’équivalent de 150 poids lourds par jour. Cette catégorie comprend les routes départementales, les routes communales, les voiries agricoles, les voiries forestières, les voiries viticoles, les voiries de lotissement, les aires de trafic industrielles et les aires de stationnement.
Caractéristiques Géométriques
Les caractéristiques géométriques d’une route sont illustrées par le profil en travers, le profil en long et le tracé en plan. Le profil en travers indique la largeur de la chaussée et des accotements, ainsi que les pentes transversales. Le profil en long indique la valeur des pentes et des rampes, ainsi que les rayons des sommets des côtes et des points bas. Le tracé en plan met en évidence les longueurs des sections rectilignes et la valeur des rayons de courbure dans les virages.
Constitution des Chaussées : Pourquoi Plusieurs Couches ?
Le rôle d’une chaussée est de reporter sur le sol support les efforts dus au trafic en les répartissant convenablement. La chaussée doit avoir une épaisseur telle que la pression verticale transmise au sol soit suffisamment faible pour que celui-ci puisse la supporter sans dégradation.
Rôle de la Couche de Surface
La couche de surface résiste aux efforts horizontaux des pneumatiques et empêche la pénétration de l’eau dans les couches de la chaussée.
Nécessité d'une Couche de Forme
La couche de forme améliore et uniformise la portance du sol en interposant un élément de transition entre le sol support et les couches de chaussée.
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