Généralités sur les structures routières

Infrastructures civiles 

« Les infrastructures civiles concernées sont, de prime abord, les chaussées, les réseaux d’égouts pluvial et sanitaire, le réseau d’aqueduc et les ouvrages d’art, mais également les services d’utilités publiques tels que les réseaux de distribution d’énergie, de gaz et d’électricité, et les réseaux de communication, de téléphonie et de câblodistribution » (Bruxelle, 2005).

Hudson, Haas, et Uddin (1997) divisent les infrastructures en sept catégories :
1. Réseaux de transport;
2. Réseaux d’eaux et d’eaux usées;
3. Gestion des déchets;
4. Production et distribution de l’énergie;
5. Constructions;
6. Installations récréatives; et
7. Communication.

Constitution et détériorations des chaussées 

Les routes sont généralement conçues pour durer de 15 à 20 ans, bien qu’avec un entretien fréquent et correct, la durée de vie du projet puisse être considérablement allongée (Fernandes Jr, Paez, & Lopes, 2012). Cette partie, présente les composants de la chaussée, puis les différents types des chaussées.

Composantes d’une chaussée 

Les chaussées comprennent plusieurs couches de matériaux soigneusement sélectionnés pour répartir progressivement les charges de la surface de la chaussée sur les couches inférieures.

Les différentes couches composants une chaussée souple et leurs fonctions sont décrites cidessous (Bertrand & Chasseray, 2016) :
1- La plate-forme servant de support de chaussée est constituée de deux couches :
– Le sol support, qui est la base de la structure de la chaussée, composé généralement des matériaux naturels du sol en place, définis en fonction de leur taille (graviers, cailloux, sable, argile ou limons); et
– La couche de forme, qui repose sur la surface du sol support, elle sert à niveler le sol sur lequel la chaussée sera construite (Bertrand & Chasseray, 2016).
2- La couche d’assise, diminue les contraintes sur le support de chaussée et repartissent les charges verticales sur la surface du support de chaussée .
3- Couches de surface constituées de la couche de liaison et la couche de roulement:
– La couche de liaison est optionnelle, elle existe pour les routes qui supportent la charge de nombreux véhicules lourds ou d’un fort trafic. Elles diminuent les risques de formations de dégradations; et
– La couche de roulement est en contact direct avec les pneus des véhicules, elle est exposée en première ligne au trafic et au climat.

Les fonctions et exigences de la couche de surface sont (Bertrand & Chasseray, 2016) :
– Le confort et la sécurité des usagers;
– L’étanchéité de l’ouvrage afin de protéger toute la base de l’infiltration de l’eau; et
– La réduction des bruits de roulement causés par le contact entre les pneus et la chaussé par l’utilisation de matériaux aux propriétés acoustiques.

Types de chaussées 

La chaussée en bitume et en béton est la méthode de revêtement la plus répandue au monde et est utilisée pour diverses applications, notamment pour la constitution des routes et les chaussées d’aéroport (Bang, Lee, & Kim, 2017).

Une brève description, de trois des types des chaussées les plus connues, est présentée dans cette partie (Bezabih & Chandra, 2009).

1. Chaussée souple: Le bitume est largement utilisé dans la construction de chaussées souples depuis longtemps. La chaussée souple est constituée d’un mélange de matériaux bitumineux et d’agrégats placés sur un lit de matériaux granuleux compactés en couches sur la plate-forme. C’est le type de construction le plus pratique et le plus simple. Dans certaines applications, toutefois, les performances du bitume conventionnel peuvent ne pas être considérées comme satisfaisantes pour les raisons suivantes (Leamon, 2015 ) :
– En été, puisque la température est élevée, le bitume devient mou, ce qui entraîne l’orniérage, et des cassures menant à la rupture de la chaussée;
– En hiver, puisque la température est basse, des fissures et des décollements apparaissent sur la chaussée rendant le revêtement impropre à l’utilisation;
– En saison des pluies, l’eau pénètre dans la chaussée, ce qui cause des nids-de poule et parfois le décollement de la couche bitumineuse; et
– À des températures inférieures à zéro, l’infiltration de l’eau dans la chaussée se fait, en raison du gel dans les vides bitumineux, la dilatation et la contraction du volume se produisent. Cela conduit à une défaillance des chaussées.

2. Chaussée semi-Rigide: La chaussée semi-rigide est un type de structure de chaussée dans laquelle une couche de base semi-rigide, généralement constituée d’une base de ciment ou d’une base stabilisée au ciment, est recouverte d’une couche supérieure flexible de mélange de bitume (Zheng, 2012).

3. Chaussée Rigide: La surface de la chaussée rigide est beaucoup plus rigide que la surface de la chaussée en bitume. Elle est habituellement construite directement sur la couche de base. Bien que le béton des chaussées rigides soit construit de plusieurs manières différentes, ces types de systèmes de chaussées contiennent des éléments de renforcement tels que des treillis métalliques ou des barres déformées dans le béton.

Fonctions d’une chaussée

La chaussée c’est la structure qui va d’une rive à l’autre, les fonctions principales d’une chaussée sont présentées ci-dessous :
– Fournir une surface de roulement lisse: Une surface de roulement lisse est essentielle pour le confort de conduite. La rugosité peut provenir d’un certain nombre de causes, mais le plus souvent, elle est provoquée par la déformation de la chaussée causant à son tour la déformation de la structure;
– Fournir une friction de surface adéquate: Outre le confort de conduite, l’autre exigence est la sécurité. La sécurité, en particulier dans des conditions pluvieuses, lorsque la chaussée est humide, peut être liée à une perte de friction superficielle entre le pneu et la surface de la chaussée. Une chaussée doit donc fournir un frottement et une texture de surface suffisants pour assurer la sécurité des usagers de la route dans toutes les conditions;
– Protéger les fondations: Le sol support sous la chaussée est communément appelé sous-sol. S’il est trop sollicité par les charges d’essieu appliquées, il se déformera et perdra sa capacité à supporter correctement ces charges par essieu. Par conséquent, le revêtement doit avoir une capacité structurelle (résistance et épaisseur) suffisante pour réduire de manière adéquate les contraintes réelles, de sorte qu’elles ne dépassent pas la résistance du support. Les exigences de résistance et d’épaisseur d’une chaussée peuvent varier considérablement en fonction de la combinaison du type de plate-forme et des charges; et
– Assurer une étanchéité: Le revêtement de la chaussée agit comme une surface d’étanchéité qui empêche la pénétration de l’eau aux couches de support sousjacentes, y compris la couche de fondation, car une fois infiltré, le sol perd sa capacité à supporter adéquatement les charges, ce qui entraînera une défaillance prématurée de la chaussée.

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Causes de détérioration 

Avant d’aborder les stratégies d’entretien, il faut examiner les causes de détériorations des chaussées. Parallèlement aux techniques de maintenance, il existe diverses méthodes de préservation de la chaussée qui contribueront à améliorer la durée de vie de la chaussée et à en retarder la défaillance. Afin de comprendre tous les problèmes relatifs à l’état des routes et avant d’introduire de potentielles solutions, il convient de présenter les éléments de dégradation.

Il existe deux principaux facteurs de dégradation des routes, le trafic routier et les conditions climatiques, les facteurs secondaires sont : les malfaçons (Qualité de construction), les accidents de la route, les endommagements de surface et les dégradations structurelles.

«Au Québec, pour une route très peu fréquentée, 80 % de l’usure peut être due au climat alors que, pour une route très fréquentée, 50 % de l’usure est imputable aux conditions climatiques », selon une enquête réalisée en 2003 (Les Conseillers, 2009).

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 GÉNÉRALITÉS SUR LES STRUCTURES ROUTIÈRES
1.1 Infrastructures civiles
1.2 Constitution et détériorations des chaussées
1.2.1 Composantes d’une chaussée
1.2.2 Types de chaussées
1.2.3 Fonctions d’une chaussée
1.2.4 Causes de détérioration
1.2.4.1 Les conditions climatiques
1.2.4.2 Le trafic
1.2.4.3 Les malfaçons et accidents
1.2.4.4 Les dégradations structurelles
1.3 Système de gestion des chaussées
1.3.1 Définition et caractéristiques du système de gestion des chaussées
1.3.2 Niveaux du système de gestion de la chaussée
1.4 Indices de l’état de la chaussée
1.4.1 Indice de Rugosité International
1.4.2 Déflexion de la chaussée
1.4.3 Indicateurs de condition des chaussées
1.5 Entretien préventif
1.5.1 Moment optimal du traitement
1.5.2 Avantages de la maintenance préventive des chaussées
CHAPITRE 2 PROCESSUS DE GESTION DE CHAUSSÉE
2.1 Définir le réseau routier et collecter les données d’inventaire
2.1.1 Système de localisation
2.1.1.1 Caractéristiques du système
2.1.1.2 Types de méthodes de référencement de localisation
2.1.2 Système d’information géographique
2.1.2.1 Historique des SIG
2.1.2.2 Définition des SIG
2.1.2.3 Fonctions des SIG
2.1.2.4 Produits des SIG
2.1.2.5 Formats
2.1.2.6 Logiciels SIG
2.1.2.7 SIG, Outil de gestion des chaussées
2.1.2.8 Limites de cette intégration
2.2 Collecte des données de condition
2.2.1 Quantité de données
2.2.2 Qualité des données
2.2.3 Collecte de données niveau réseau et projet
2.2.4 Relevés manuels ou semi-automatiques
2.2.5 Comparaison entre les méthodes automatiques et manuelles
2.2.6 Dispositifs automatisés en détection de dégradation
2.2.6.1 Captations par caméra
2.2.6.2 Captations par caméra infrarouge
2.2.6.3 Captations par vidéo caméra
2.2.6.4 Captations par laser (3D sensor)
2.2.6.5 Captations par accéléromètre et autres méthodes basées sur les vibrations
2.2.6.6 Captations acoustiques
2.2.6.7 Captations par Radar
2.2.6.8 Sommaire
2.3 Prévoir l’état des chaussées
2.3.1 Taux moyens de détérioration
2.3.2 Modèles de prédiction utilisant l’analyse statistique
2.3.3 Sélection d’une méthodologie appropriée
2.4 Choix des traitements
2.4.1 Sélection de traitement cyclique
2.4.2 Règles de traitement
2.4.3 Classement
2.4.4 Analyse avantages/coûts
2.4.5 Sélection d’une méthodologie appropriée
2.5 Présentation des résultats
2.5.1 Aides visuelles pour la communication d’informations
2.6 Sélection d’un outil de gestion des chaussées
2.6.1 Logiciels publics
2.6.2 Logiciels privés
2.7 Reproduire le processus de manière cyclique
2.8 Conclusion
CHAPITRE 3 MÉTHODOLOGIE DE DÉVELOPPEMENT DE L’OUTIL
3.1 Oignon de la recherche
3.2 Étapes de développement de l’outil
3.2.1 Relevé par vidéo caméra
3.2.2 Notions de base
3.2.3 Classification et quantification des dégradations
3.2.4 Indice de condition visuel
3.2.4.1 Calcule de ICV
3.2.5 Système de diagnostic embarqué
3.3 Système de collecte de données
3.3.1 Avant d’entamer la procédure
3.3.2 Durant la procédure
3.3.3 Post-procédure
3.4 Système d’analyse et de visualisation
3.4.1 Outil graphique
3.4.1.1 Résolution de Google Earth
3.4.1.2 Format de Google Earth
3.4.1.3 Exporter au KML
3.4.1.4 Visualisation
3.4.2 Avantages de Google Earth dans la gestion des chaussées
3.4.3 Critiques et limites de Google Earth
CHAPITRE 4 GESTION DE LA QUALITÉ DE LA COLLECTE DES DONNÉES SUR L’ÉTAT DES CHAUSSÉES
4.1 La qualité
4.1.1 Définition
4.1.2 Évolution de la qualité
4.1.2.1 La première partie du 20ème siècle
4.1.2.2 La 2 ème moitié du 20 ème siècle
4.1.3 L’organisation internationale de normalisation (ISO)
4.1.4 Tendance future de la qualité
4.1.5 Tendance contractuelles futures
4.2 La non qualité
4.2.1 Coût de la non qualité
4.2.2 Les composants de coût de non qualité
4.3 Gestion de la qualité de la collecte des données
4.3.1 Avantages de l’implantation d’un plan de gestion de la qualité
4.3.2 Utilisations des données collectées
4.4 Protocoles d’évaluation de la collecte de données
4.4.1 Critères d’acceptation
4.4.2 Identification des responsabilités
4.4.3 Contrôle de la qualité
4.4.4 Acceptation
4.4.5 Action corrective
4.4.6 Élaboration de rapports
CHAPITRE 5 VALIDATION DE L’OUTIL POUR UN SUPPORT DE DÉCISIONS D’ENTRETIEN
5.1 Études de cas n˚1
5.1.1 Évaluation de l’état de chaussée
5.1.2 Évaluation environnementales
5.2 Études de cas n˚2
5.2.1 Détermination de la (les) cause (s) de détorioration
5.3 Validation de la méthode OBD
5.3.1 Identification des itinéraires
5.3.2 Méthode de calcule
5.3.3 Validation des résultats
5.4 Conclusion
CONCLUSION

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