Calcul de Chaussée avec Talus

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1. Introduction aux Couches de Chaussée Rôle: Répartir les charges du trafic sur le sol support. Composition typique: Couche de roulement (surface) Couche de liaison Couche de base Couche de fondation (ou corps de chaussée) Couche de forme (si nécessaire) Sol support (plate-forme support de chaussée - PST) Objectif du calcul: Déterminer l'épaisseur et la nature des matériaux pour garantir la durabilité et la portance. 2. Caractéristiques des Matériaux Module de Young ($E$): Rigidité du matériau (MPa). Coefficient de Poisson ($\nu$): Déformation transversale/longitudinale. Résistance à la fatigue: Critère essentiel pour les couches bitumineuses. Portance du sol support: Mesurée par le CBR (Californian Bearing Ratio) ou le module de Young. 3. Méthodes de Dimensionnement Méthode Rationnelle (Méthode des modules) Base: Théorie de l'élasticité multicouche (ex: logiciel Alizé). Calcul des contraintes et déformations sous charge. Vérification des critères de fatigue et de déformation permanente. Critères: Déformation horizontale en base de couche bitumineuse: $\epsilon_t \le \epsilon_{adm}$ Déformation verticale en surface de sol support: $\epsilon_z \le \epsilon_{adm}$ Méthode Empirique (ex: Catalogue des Structures Types Français) Base: Expérience et observation du comportement des chaussées. Choix de structures types en fonction de: Classe de trafic (T1 à T5) Type de sol support (PST1 à PST3+) Climat 4. Prise en Compte du Talus Définition: Pente latérale d'un remblai ou déblai. Impact sur la chaussée: Stabilité: Le talus doit être stable et ne pas affecter la portance latérale de la chaussée. Drainage: Le talus influence l'écoulement des eaux de surface et souterraines, crucial pour la performance de la chaussée. Largeur de l'emprise: Le talus détermine la largeur totale nécessaire pour l'ouvrage. Effet de bord: Les bords de la chaussée, près du talus, peuvent être moins confinés et plus sensibles aux déformations. 4.1. Stabilité du Talus Calcul de stabilité: Méthodes de Fellenius, Bishop (circulaire), ou Janbu (non-circulaire). Facteur de sécurité ($FS$) doit être $> 1.2$ à $1.5$ selon les normes. $FS = \frac{\text{Forces résistantes}}{\text{Forces motrices}}$ Matériaux: Choix de matériaux de remblai adaptés (granulats, sols traités). Pente du talus: Déterminée par la nature du sol et la hauteur du remblai/déblai (ex: 3H/2V pour argile, 1H/1V pour roche). 4.2. Drainage et Hydrologie Drains de talus: Collectent l'eau infiltrée. Fossés: En pied ou en crête de talus pour évacuer les eaux de surface. Nappe phréatique: Si présente, des couches drainantes ou des géosynthétiques peuvent être nécessaires sous la chaussée et dans le talus. Influence sur le sol support: L'humidité du sol support affecte sa portance (module $E$). Un sol saturé a un module plus faible. 4.3. Élargissement de Chaussée en Courbe (Dévers) Le dévers est une inclinaison transversale de la chaussée. Le raccordement entre la chaussée en droite et le dévers en courbe est une zone critique. Le talus doit s'adapter à la variation de niveau du bord de chaussée due au dévers. 5. Processus de Dimensionnement Intégré Analyse du trafic: Détermination du nombre d'essieux équivalents (N). Caractérisation du sol support: Mesure de CBR, module $E_{sol}$. Choix des matériaux: Granulats, liants, modules $E_{mat}$. Pré-dimensionnement: Utilisation de méthodes empiriques ou abacs. Vérification analytique: Calculs de contraintes/déformations avec logiciel (Alizé) pour affiner les épaisseurs. Analyse de stabilité du talus: Calculs géotechniques. Conception du drainage: Drains, fossés, couches drainantes. Vérification des interfaces: Assurer la compatibilité entre la structure de chaussée et la géométrie du talus. Optimisation: Ajustement des épaisseurs et des pentes pour des raisons techniques et économiques. 6. Cas Particuliers Talus en remblai: Risque de tassements différentiels si le sol de fondation est compressible. Talus en déblai: Risque d'instabilité des pentes naturelles (glissements de terrain). Chaussée sur versant: Nécessité de purges, de confortement par murs de soutènement ou de clouage. 7. Formules Clés (Exemples Simplifiés) Critère de fatigue (couche bitumineuse) $\epsilon_t = K_1 \cdot \left( \frac{N}{N_0} \right)^{-1/b}$ $\epsilon_t$: Déformation horizontale en traction. $N$: Nombre de passages d'essieux. $K_1, N_0, b$: Coefficients dépendant du matériau et du niveau de fiabilité. Critère de déformation permanente (sol support) $\epsilon_z = K_2 \cdot \left( \frac{N}{N_0} \right)^{-1/c}$ $\epsilon_z$: Déformation verticale en compression. $K_2, N_0, c$: Coefficients dépendant du sol support. Module de Young équivalent (simplifié, pour deux couches) $E_{eq} = \left( E_1^{1/3} h_1 + E_2^{1/3} h_2 \right)^3 / (h_1 + h_2)^3$ (Approximation pour certaines conditions) $E_i$: Module de la couche $i$. $h_i$: Épaisseur de la couche $i$.