AASHTO 1993

Le «Guide for Design of Pavement Structures» présenté par AASHTO propose une procédure dans le but de réhabiliter et concevoir des chaussées routières en enrobé bitumineux et en béton. Le guide prend en compte :

• les critères statistiques de performance de la route, • la circulation,

• les matériaux de construction, • le milieu environnant et le drainage.

1.5.1.1 Fondement de la méthode

Le guide se base sur une équation empirique, présentée à l’équation (1.1), pour quantifier le nombre de passages possibles d’un essieu normalisé à 80 kN, un équivalent de charge axiale simple (ÉCAS).

log = ∗ + 7,35 ∗ log ( + 1) − 0,06 +log ∆ 4,5 − 1,5 1 + 1,624 ∗ 10_{( + 1) ,} + (4,22 − 0,32 ∗ ) ∗ log ′ ∗ ∗ ( , − 1.132) 215,63 ∗ ∗ , _{− 18,42} ,

Tirée de AASHTO (1993, p. 45) - Partie II, section 3

(1.1)

Où :

Nombre de passage dans la voie de conception d’un essieu de 80 kN; Déviation de la courbe normale acceptable;

Combinaison de l’erreur normale de la prédiction de la circulation et de la prédiction de la performance;

Épaisseur de la dalle de béton (pouce);

∆ Différence entre indice de viabilité initial ( ) et final ( ); ′ Module de rupture du béton (PSI);

Coefficient de drainage;

Coefficient de transfert de la charge; Module élastique du béton (PSI);

Module de réaction du sol d’infrastructure (PCI).

Cette équation nécessite dix données entrantes (inputs) calculées à l’aide de la procédure AASHTO. Les principales données affectées par le gel sont la variation de l’indice de viabilité (∆ ), le coefficient de drainage ( ) et le module de réaction de la fondation ( ).

1.5.1.2 Variation de l’indice de viabilité

L’indice d’entretien se base sur une échelle de 0 à 5, 0 étant une route impraticable et 5 étant une route parfaite. Le concepteur doit déterminer une limite minimum théorique dépendamment du type de route, la limite maximum étant, pour une chaussée rigide, fixée à 4,5. La variation de l’indice d’entretien se chiffre comme la différence entre la limite maximum et la limite minimum. L’AASHTO propose de quantifier le soulèvement par le gel en perte d’indice d’entretien (AASHTO, 1993).

Pour obtenir la perte d’indice d’entretien lié au soulèvement par le gel, il est nécessaire d’évaluer trois aspects selon la méthode AASHTO, le taux de soulèvement par le gel en mm/jour (φ), la perte d’indice d’entretien maximal liée au soulèvement par le gel (∆ ) et la probabilité au soulèvement par le gel ( ) (AASHTO, 1993). Le taux de soulèvement est régi par le type de matériaux utilisés dans la fondation granulaire et le pourcentage de particules fines présent. L’utilisation du système de classification unifié des sols (système USCS) est nécessaire pour déterminer la valeur à utiliser. La perte d’indice de viabilité maximale liée au soulèvement par le gel est directement reliée à la capacité drainante du sol et à la profondeur de gel. La probabilité de soulèvement au gel est estimée par le concepteur. Elle devrait représenter le pourcentage du projet où le soulèvement au gel est présent. Le soulèvement est caractérisé par la gélivité du sol de fondation, l’humidité relative du sol, la qualité drainante du sol, le nombre de cycles de gel et de dégel annuel et la profondeur de gel (AASHTO, 1993). Lorsque toutes les données sont déterminées, le concepteur doit utiliser l’équation (1.2) pour calculer une perte d’indice de viabilité liée au soulèvement par le gel.

∆ = 0,01 ∗ ∗ ∆ (1 − , ∗ ∗ ₎

Tirée de AASHTO (1993, p. 11) - Annexe G

Où :

∆ Perte potentielle d’indice de viabilité lié aux soulèvements au gel (de 0 à 5); Probabilité des soulèvements au gel (%);

∆ Perte potentielle maximale d’indice de viabilité (de 0 à 5); Taux de création de soulèvements au gel (mm/jour); Temps (années).

1.5.1.3 Coefficient de drainage

Le coefficient de drainage selon l’AASHTO se caractérise par un facteur de sécurité (AASHTO, 1993). La détermination de ce facteur est présentée au Tableau 1.1 . Ce tableau utilise les valeurs entrantes de la qualité du drainage allant d’excellent à très faible (imperméable) et le pourcentage de temps où la structure sera à saturation.

Tableau 1.1 Valeurs recommandées pour le coefficient de drainage Tiré de AASHTO (1993)

Pourcentage de temps où la structure sera à saturation Qualité du

drainage Moins de 1% 1 à 5% 5 à 25% Plus de 25%

Excellent 1,25-1,20 1,20-1,15 1,15-1,10 1,10

Bon 1,20-1,15 1,15-1,10 1,10-1,00 1,00

Moyen 1,15-1,10 1,10-1,00 1,00-0,90 0,90

Faible 1,15-1,00 1,00-0,90 0,90-0,80 0,80

Très faible 1,00-0,9 0,90-0,80 0,80-0,70 0,70

1.5.1.4 Module de réaction de la structure de chaussée (k)

Dans la version de l’AASHTO 1993, la valeur du module la réaction de la structure de chaussée comprend une déformation élastique et une déformation permanente. Pour déterminer cette valeur, une série de transformations est nécessaire. Le module de réaction réversible de la structure de chaussée dans la condition la plus représentative doit être calculé. Pour le faire, les

modules réversibles du sol d’infrastructure pour chaque mois sont nécessaires. Ces modules peuvent être déterminés à l’aide de trois techniques (AASHTO, 1993) :

• en laboratoire à l’aide de l’essai AASHTO T274, les modules réversibles saisonniers sont alors corrélés à partir des propriétés du sol;

• en établissant une relation entre le module réversible et l’humidité du sol en laboratoire pour ensuite prédire le de chaque saison;

• par calcul rétroactif sur une structure de chaussée similaire en ajustant les résultats.

Par la suite, le module réversible de la fondation et de la sous-fondation pour chaque saison sont nécessaire dans le but d’établir un module k provisoire. Ce module k est ensuite altéré selon la profondeur de la fondation rigide ou du roc. Un graphique renvoie par rapport à l’épaisseur de dalle estimée et du module k provisoire, un facteur de dommage relatif saisonnier. La moyenne des facteurs de dommage relatif saisonnier est faite et le module k est déterminé en utilisant le tableau utilisé précédemment à l’inverse. À ce module k, une correction quant à la perte de soutien est apportée. L’indice de perte de soutien simule le potentiel d’érosion et la variation verticale de la fondation pouvant créer des vides sous la couche de roulement par rapport au type de matériau de fondation utilisé. Si la dalle est directement déposée sur le sol d’infrastructure, la valeur du module k est déterminée à l’aide de l’équation : = /2,03 pour le système métrique (AASHTO, 1993).