Soutenance mémoire
Quelques méthodes de référence
Présenter en détail toutes les méthodes de dimensionnement qui peuvent exister serait trop long .Il faut noter cependant qu’elles partagent toutes de nombreux points communs. A part les points communs entre ces différentes méthodes, elles sont surtout caractérisées par leurs différences sur les hypothèses d’entrée pour le calcul. Nous essayons d’établir alors une comparaison de ces quelques points de différence entre ces différentes méthodes.
Conception des chaussées
Dans l’étude d’un projet routier, la conception se fait toujours en 2 phases d’étude distincte mais qui sont interdépendantes. D’abord des études socio-économiques pour cerner la fonction économique du projet et les études techniques qui font intervenir le dimensionnement des structures de chaussée. Le choix des techniques et le dimensionnement de la chaussée dépendent des choix économiques effectués par le maître d’ouvrage. Des études préalables s’imposent donc pour permettre au maître d’ouvrage à prendre des décisions de caractère technique pour l’étude de la chaussée. Ces décisions pèseront directement sur l’étude de la chaussée s’agissant en particulier :
• du niveau de service recherché et les exigences sur la nature et les caractéristiques de la couche de roulement ;
• de la stratégie d’investissement et d’entretien, qui oriente le choix de la durée de calcul.
Outre ces données de base, l’étude de la structure de chaussée nécessite des études préliminaires fournies par l’étude géotechnique sur la plate forme mais aussi le recueil préalable de données sur :
• le trafic ;
• l’environnement climatique et hydrologique ;
• les propriétés des matériaux de chaussées envisagés.
Trafic : Pour les chaussées neuves, il y a estimation des reports de trafic des infrastructures en place sur celle projetée, leur évolution au cours du temps, ainsi que la composition de ce trafic.
Données climatiques : Les informations nécessaires sont de diverses natures :
• une connaissance des données de pluviométrie vis à vis des dispositions d’assainissement et de drainage ;
• les cycles de température pour déterminer les températures caractéristiques pour l’étude du comportement en fatigue et la résistance à l’orniérage des matériaux bitumineux, ou pour déterminer les sollicitations subies par les dalles des chaussées en béton de ciment.
Propriétés des matériaux : Les caractéristiques des matériaux de chaussée nécessaires pour le dimensionnement (Voir Paragraphe 3.2).
Les paramètres descriptifs de la plate-forme support
Le sol support : La méthodologie d’identification et de caractérisation des sols support de chaussée sera l’objet du PARTIE2Chap.3 . Pour le calcul des sollicitations dans le corps de chaussée sous l’essieu de référence, le sol support est généralement assimilé à un milieu élastique décrit par :
• un module d’Young
• un coefficient de Poisson, choisis, comme indiqué plus haut, comme représentatifs du comportement dit à long terme pour la partie supérieure des terrassements, PST.
Pour le coefficient de Poisson, on retiendra la valeur moyenne de 0,35 sachant que ce paramètre varie avec la nature du sol, son état hydrique et les sollicitations appliquées.
• l’épaisseur de terrain meuble, cas où le substratum est à faible profondeur.
• La vérification des déformations du sol support constitue un critère de dimensionnement pour certaines structures des chaussées : cas des structures souples et bitumineuses épaisses où le corps de chaussée doit être dimensionné vis à vis de l’orniérage du support. Pour les chaussées plus rigides, c’est le critère de résistance en fatigue des couches d’assise qui est déterminant.
La couche de forme : Concernant le choix de la couche de forme et la vérification du dimensionnement, on procède généralement à la sélection de celle-ci en fonction de la portance du sol support et de la portance recherchée pour la plate-forme en faisant référence aux tableaux de sur classement données dans l’Annexe 5, 6 et 7. Pour la vérification, l’ensemble sol support + couche de forme est alors assimilé à un massif homogène décrit par un couple : module d’Young et coefficient de Poisson. La vérification sur la déformation verticale de la plate-forme est satisfaisante sous l’assise de chaussée. Mais on peut procéder aussi d’une autre manière en considérant la couche de forme comme une couche de chaussée dans le calcul de la structure. C’est le cas de l’optimisation des épaisseurs de l’ensemble chaussée + couche de forme en fonction des caractéristiques mécaniques qui pourront être réellement obtenues sur chantier avec le matériau de couche de forme. Les vérifications à effectuer varient selon la nature de la couche de forme :
• Les couches de forme en matériau non traités sont vérifiées pour que la déformation verticale au sommet de la couche de forme et du sol support soit admissible ;
• Les couches de forme en matériaux traités sont vérifiées en fatigue, et en outre doit remplir aussi le critère d’admissibilité sur la déformation verticale en surface du sol support.
Techniques de comptage à Madagascar
Deux techniques de comptage existent actuellement à Madagascar :
• le comptage manuel ;
• le comptage automatique.
Les hypothèses de base de ces deux techniques restent les mêmes, les différences résident sur la modalité ainsi que sur les matériels utilisés. Cependant, le comptage automatique assure des résultats plus fiables. Le comptage manuel est pendant longtemps resté le seul mode de recensement du trafic à Madagascar. La technique du comptage automatique n’a été utilisé que récemment dans le réseau structurant ou RNP pendant le campagne de comptage 2006.
Limites du catalogue et conséquences sur la technique routière
Limites du catalogue :
• Le domaine de dimensionnement fait intervenir un ensemble de documents techniques relatifs aux chaussées : normes, guide techniques et beaucoup d’autres. Le présent guide notamment le catalogue des structures n’est pas assez complet pour être utilisé seul, surtout pour des cas particuliers observés sur le terrain.
• Comme le titre l’indique, le contenu se limite au cas des chaussées neuves revêtues souples et bitumineuses ; les autres cas de chaussées et de structures ne seront donc pas .disponibles dans le catalogue. De même pour les catégories des voies et de plate – formes prises en compte dans l’hypothèse de calcul de dimensionnement.
• On attire l’attention sur le fait que ce document a pour objet de donner l’essentiel des spécifications relatives au dimensionnement des chaussées suivant la méthode SETRA- LCPC et de présenter une forme d’application de cette méthode pour le cas de Madagascar. Les terrassements, l’assainissements, la réalisation des travaux, la géométrie (profil en travers), ni les spécifications des matériaux de chaussée ne sont donc pas approfondis. Par ailleurs, et bien que la politique d’entretien adoptée sur le réseau routier soit étroitement liée à celle retenue en matière de dimensionnement, la conception et le dimensionnement de l’entretien des chaussées ne sont pas abordée dans ce document.
Conséquences pratiques sur la technique routière : D’une part, les différentes particularités du contexte malgache : climat, géographie, trafic, …et d’autre part, les orientations de la politique routière conditionnent les options adoptées en technique routière. Comme nous l’avons constater à travers le catalogue, que l’option de durée de dimensionnement de longue durée (> 15 ans), la recherche de structure pouvant faire face à l’évolution considérable du trafic sur nos routes, afin de maintenir le trafic toute l’année et le niveau de service offert aux usagers ont conduit à :
• Retenir des chaussées épaisses souvent traitées par des liants pour les trafics les plus élevés : l’emploi d’assises traitées permettra de limiter les efforts provoqués par les charges des véhicules et l’affaiblissement des sols.
• Prévoir des matériaux plus performants et d’excellentes qualités (modulée suivant le trafic) pour les différentes couches de chaussées. Recherche des matériaux stables et à forte résistance.
• Adoption des matériaux normalisés surtout pour les voies à moyen et fort trafic et exclusion des matériaux locales
L’attention portée aux problèmes de consistance de trafic et de sécurité à conduit, par ailleurs à prendre comme hypothèse sur notre réseau routier des exigences sur les caractéristiques superficielles de revêtements :
• En matière de stabilité, on recherche des matériaux enrobés à forte résistance aux déformations permanentes, pour éviter en particulier les phénomènes de fluages et d’orniérage. L’obtention de ces caractéristiques de surface nécessite des exigences sur les qualités des granulats pour couche de roulement.
• Retenir une largeur minimum supérieure ou égale à 6.00 m pour toutes les routes nationales à fin de préserver la continuité du trafic en cas de travaux d’entretien et d’éviter la dégradation précoce de la chaussée surtout pour les axes de réseau structurant.
CONCLUSION GENERALE
Le secteur des routes et transports est une composante essentielle dans le programme nationale de lutte contre la pauvreté et de développement durable à Madagascar. L’esprit du présent ouvrage se focalise dans l’optique d’améliorer encore plus l’efficacité et les performances de la technique routière actuelle à Madagascar en offrant un outil de travail plus pratique à travers un catalogue de structure des chaussées neuves. Le cadre d’une construction routière est actuellement caractérisé par deux nécessités : d’une part, une efficacité technique traduite par une infrastructure durable et pérenne, et d’autre part une stratégie rentable en terme de coût. Le dimensionnement, inclut dans la phase de conception de la chaussée a une incidence directe sur la rentabilité d’un projet routier, la recherche de l’optimum intervient alors dans le calcul des structures des chaussées. Madagascar possède son propre climat, sa géologie, ses propres ressources et moyens de production, et visiblement, une technique routière efficace doit être en dépendance étroite avec ces contextes locaux. A son utilisation dans le dimensionnement des chaussées à Madagascar, la méthode française du LCPC/SETRA présente de nombreux avantages intéressants et appréciables. Mais pour l’utiliser à bon escient, il est indispensable d’avoir une bonne connaissance des techniques de dimensionnement des chaussée et les contextes à son application. Les travaux entrepris le long de cet ouvrage ont abouti à l’établissement d’un catalogue de structure de chaussée neuve à Madagascar pour les structures souples et bitumineuses revêtue à l’instar des autres pays. Ils proposent aussi des recommandations techniques à l’évaluation des paramètres de dimensionnement vis à vis du contexte à Madagascar. Parmi ces paramètres, on distingue principalement: le paramètre trafic, facteur déterminant pour le dimensionnement, les paramètres climatiques à travers la température équivalente pour prendre en compte le phénomène de fatigue et l’état hydrique du sol nécessaire à la mise en œuvre des terrassements . Toutefois, il faut évoquer que l’emploi de ce présent guide est limité, il n’est pas assez achevé pour prendre en compte tous les contextes, d’autres facteurs ont dû être éclipsés par manque de moyens ou de données. En outre, d’autres cas de structures et d’aménagement pourraient visiblement s’ajouter encore dans le catalogue. En bref, la disposition d’un outil pratique et guide de dimensionnement des chaussées à Madagascar contribuera sans doute à l’amélioration de nos techniques routières vis à vis du dimensionnement. Quelle que soit la méthode à choisir pour le dimensionnement, il faut toujours garder à l’esprit que ces méthodes ne sont que des outils. Elles aident le concepteur à apprécier le comportement des chaussées. Nous espérons ainsi que le travail effectué sera utile et contribuera à l’amélioration du domaine de la construction routière à Madagascar.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
GLOSSAIRE
Liste des tableaux
Liste des figures et cartes
Liste des annexes
INTRODUCTION
PARTIE1 : GENERALITES
Chap.1. Généralités sur le dimensionnement des chaussées
1.1. Introduction
1.2. Les méthodes de dimensionnement des chaussées à travers le monde
1.2.1. Grandes tendances
1.2.2. Quelques méthodes de référence
1.2.3. Prise en compte du trafic
1.2.4. Evaluation de la plate-forme
1.3. Les méthodes rencontrées à Madagascar
1.3.1. La méthode LNTPB
1.3.2. La méthode CEBTP
1.3.3. La méthode SETRA – LCPC
1.4. Conclusion partielle
Chap.2. Les contextes géographiques et climatologiques à Madagascar
2.1. Aperçus géographiques
2.2. Aperçus climatologiques
2.2.1. La façade orientale
2.2.2. La côte occidentale
2.2.3. Les Hautes Terres
2.2.4. Le sud sud ouest
2.3. Analyse et exploitation des données
2.4. Conclusion partielle
Chap.3. Les contextes géologiques et géotechniques
3.1. Introduction
3.2. Description géologique
3.3. Contexte géotechnique de Madagascar
3.3.1. Hautes Terres : le socle cristallin
3.3.2. Ouest : le sédimentaire
3.3.3. Le Sud
3.3.4. La Côte Est
3.4. Analyse et exploitation des données
3.5. Aperçu sur les matériaux naturels disponibles
3.5.1. Matériaux meubles
3.5.2. Matériaux rocheux
3.6. Conclusion partielle
PARTIE2 LA METHODE SETRA / LCPC
Chap.1. Généralités et principes de la méthode de dimensionnement des chaussées SETRA /.LCPC
1.1. Généralités
1.1.1. Historique de la méthode française de dimensionnement des chaussées
1.1.2. Les grandes lignes de la méthode SETRA-LCPC
1.1.3. Notion sur les choix de stratégie d’investissement et d’entretien
1.1.4. Les différentes stratégies investissement – entretien en relation avec le niveau de service
1.2. Les principes de la méthode LCPC/ SETRA
1.2.1. Modélisation
1.2.2. Caractéristiques des matériaux
1.2.3. Calcul de la température équivalente
1.2.4. Trafic
1.2.5. Critère de dimensionnement
1.3. Conclusion partielle:
Chap.2. Conception et dimensionnement des structures des chaussées neuves
2.1. Introduction
2.2. Conception des chaussées
2.2.1. Trafic
2.2.2. Données climatiques
2.2.3. Propriétés des matériaux
2.3. Données requises pour le dimensionnement des structures neuves
2.3.1. Le trafic
2.3.2. Les paramètres de base de calcul
2.3.3. Les données climatiques et d’environnement
2.3.4. Les paramètres descriptifs de la plate-forme support
2.3.5. Les matériaux élaborés des couches de chaussées
2.4. La démarche de dimensionnement
2.4.1. Première étape : Prédimensionnement
2.4.2. Deuxième étape : Calcul de la structure
2.4.3. Troisième étape : Vérification en fatigue de la structure et de la déformation du sol support
2.4.4. Quatrième étape : Ajustement des épaisseurs calculées
Chap.3. Plate-forme et Matériaux des chaussées
3.1.1. Plate-forme et sol support
3.2. Les matériaux de chaussée
3.2.1. Les graves non traitées
3.2.2. Les Graves -Bitumes
3.2.3. Les enrobés à module élevé
3.2.4. Exigences relatives à l’emploi
3.2.5. Les divers bétons bitumineux et autres enrobés à chaud
PARTIE3 : ETUDES DU TRAFIC A MADAGASCAR
Chap.1. Le réseau routier national malgache
1.1. Introduction
1.2. Le M.T.P et la gestion du réseau routier à Madagascar
1.3. Classification des routes à Madagascar
1.3.1. Etat actuel du réseau routier national
1.3.2. Le réseau structurant
1.4. Conclusion partielle
Chap.2. Le trafic à Madagascar
2.1. Introduction
2.2. Généralités
2.2.1. Le contexte sur l’étude de trafic à Madagascar
2.2.2. Définitions
2.3. Comptage routier et enquête du trafic
2.3.1. Comptages effectués par le MTP
2.3.2. Techniques de comptage à Madagascar
2.3.3. Les données du trafic
2.4. Analyse et exploitation des données
2.4.1. Classe de trafic par itinéraire
2.4.2. Proportion en type d’essieu
2.4.3. Les données sur les charges des essieux circulants sur les routes nationales
2.5. Problématiques et suggestions sur le trafic à Madagascar
2.5.1. Problématiques sur le dimensionnement lié aux données trafic à Madagascar
2.5.2. Suggestions
2.6. Conclusion partielle
PARTIE4 : ETUDES TECHNIQUES ET APPLICATIONS
Chap.1. Application de la méthode de dimensionnement LCPC pour les chaussées neuves à Madagascar
1.1. Introduction
1.2. Le trafic
1.2.1. Détermination du trafic
1.2.2. Classes de trafic
1.2.3. Le coefficient d’agressivité CAM
1.3. Les paramètres climatiques
1.3.1. Etat hydrique du sol
1.3.2. Température équivalente
Chap.2. : Etudes d’un projet de construction neuve
2.1. Elargissement de chaussée sur la RN2 Tronçon PK 11 + 00 à PK 30 + 00
2.1.1. Contexte général de la RN2
2.1.2. Hypothèses de calcul
2.1.3. Trafic
2.1.4. Structures variantes pour la RN2 classe T1
2.1.5. Récapitulation
Chap.3. : Catalogue des structures des chaussée neuves revêtues Souples et bitumineuses pour Madagascar
3.1. Introduction
3.2. Guide d’utilisation
3.2.1. Présentation du catalogue
3.2.2. Principe d’utilisation du catalogue
3.2.3. Contenu du catalogue
3.3. Les hypothèses de calcul pour l’établissement du catalogue des structures
3.3.1. Les structures de chaussées
3.3.2. Description des structures retenues et matériaux utilisés
3.3.3. Détermination des épaisseurs
3.3.4. Données d’entrée de dimensionnement
3.3.5. Caractéristiques mécaniques des matériaux
3.4. Le catalogue des structures
3.4.1. Lecture du catalogue
3.4.2. Catégories de voies à faible trafic < TC3
3.4.3. Voie à moyen et fort trafic ≥ TC3
3.5. Exemple d’application du catalogue
3.5.1. La démarche d’utilisation du catalogue
3.5.2. Cas d’une chaussée à faible trafic
3.5.3. Cas d’un moyen et fort trafic
Chap.4. Estimation du coût globale d’une structure
4.1. Introduction
4.2. Estimation du coût de la construction neuve
4.2.1. Les coûts élémentaires des matériaux
4.3. Comparaison des coûts entre les techniques
4.4. Estimation et comparaison des solutions proposées
4.4.1. Elargissement de la RN 2
4.5. Un scénario type d’entretien et de renforcement
4.5.1. Les sous détails de prix
4.6. Conclusion partielle
Limites du catalogue et conséquences sur la technique routière
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE
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