Cours généralités sur le fonctionnement des chaussées, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Pourquoi une structure de chaussée

De tout temps, on a eu besoin de circuler. Mais, les « routes » ne furent guère que des pistes plus ou moins sommaires permettant de joindre des villes, villages ou hameaux, sans empiéter sur les prairies ou terres cultivées. La route ne différait alors pas tellement des surfaces qui la bordaient.
Il est vrai qu’on circulait aisément sur des pistes bien nivelées quand les conditions climatiques étaient favorables, mais en période de pluie, les sols mouillés devenaient glissants ou se transformaient en bourbiers.
On entreprit alors d’étaler, aux endroits les plus mauvais, des lits de pierres dont le mérite était d’être moins sensibles à l’eau.
L’idée du matelas de pierres a duré de nombreux siècles. Elle s’est développée à l’époque des Romains pour donner naissance à la « chaussée romaine » : le dallage.
Plus tard, la route empierrée « macadam » a fait son apparition et avec elle, les premières spécifications pour l’exécution d’une bonne route.
Avec le développement des engins lourds au début du XXe siècle, les premiers problèmes ont surgi
• apparition de nids de poule, • poinçonnement du hérisson et effondrement de la chaussée aux premières pluies.
La structure de la chaussée était donc mal adaptée. Une mutation s’imposait pour aboutir à une route moderne. Elle a été initiée par l’emploi des matériaux à granulométrie continue et de calibre déterminé et puis avec l’émergence des matériaux traités au ciment.
Que se passe-t-il lorsqu’un véhicule se déplace sur un sol ?
Le poids du véhicule est transmis au sol, sous forme de pressions, par l’intermédiaire des pneumatiques.
D’une manière générale, les sols ne peuvent supporter sans dommage de telles pressions. Si le sol n’est pas assez porteur, le pneu comprime le sol et il se forme une ornière (Fig. 1).
Si le sol est porteur, il se passe deux choses imperceptibles mais qu’il faut bien comprendre.
• Le sol s’affaisse sous le pneu. C’est la déformation totale : Wt. •Lorsque la roue s’éloigne, le sol remonte mais pas totalement : il reste une déformation résiduelle : Wr.
La différence d = Wt – Wr s’appelle la « déflexion ».
• La déflexion « d » est proportionnelle à la charge appliquée. Elle est pratiquement constante si l’on répète l’application de cette charge des milliers de fois.
• L’orniérage est la déformation résiduelle « Wr » qui s’accroît au fur et à mesure des passages des véhicules et proportionnellement à leur charges.

Que se passe-t-il si on interpose entre le sol et la roue une couche granulaire non liée ?

Dans une couche granulaire non liée, les grains constitutifs restent indépendants les uns des autres. Sous l’action d’une charge, cette couche travaille principalement en compression, c’est-à-dire qu’elle transmet au sol sous-jacent la totalité de la charge en la répartissant d’une façon non uniforme. La pression la plus importante se situe en dessous de la charge.
Pour schématiser le phénomène, considérons une charge p sur une bille.
Celle-ci va transmettre p/2 à chacune des deux billes de la couche sous-jacente.
Sur les trois billes de la 3e rangée, il y aura successivement : p/4 2 p/4 p/4
Sur les quatre billes de la 4e rangée, il y aura : p/8 3 p/8 3 p/8 p/8 et ainsi de suite.
On voit qu’à la énième rangée, il y a une répartition en cloche qui correspond à un étalement de la charge.
Mais, à l’interface couche granulaire – sol, on peut constater que la somme des charges réparties est égale à la charge p.
Sous l’action d’une charge, une couche granulaire non liée travaille principalement en compression. La pression la plus élevée se situe à la verticale de la charge.
Pour dimensionner une couche granulaire, c’est-à-dire définir son épaisseur, il faut que la pression verticale maximale transmise au sol sous-jacent soit inférieure à la portance du sol. Celle-ci est, en règle générale, appréciée par l’essai CBR (Californian Bearing Ratio).
Sous l’effet de passages répétés de charges, la couche granulaire se comporte comme un sol (se référer au paragraphe 1.) :
a) elle a une déflexion, b) elle a donc une déformation résiduelle qui augmente en fonction des passages répétés des charges et finit par provoquer de l’orniérage.