Développement d’un catalogue de dimensionnement structural des chaussées pour la ville de montréal

La multitude de contraintes qui régissent la route amène continuellement les administrations routières à se doter et à intégrer de nouveaux outils prenant en compte les évolutions les plus récentes en matière de techniques routières.

Le service de Travaux Publics de la Ville de Montréal a en charge la gestion d’un vaste réseau routier vieillissant. Afin de développer une infrastructure routière sûre et confortable, la Ville s’est dotée d’outils adaptés pour la conception, la construction et la gestion de ses routes. En matière de conception, elle a fait développer en 1993 un catalogue de dimensionnement structural des chaussées neuves (Assaf et al, 1995) qui couvre les structures de chaussées pour la voirie urbaine.

Depuis la publication de ce catalogue, des progrès technologiques ont été accomplis dans le domaine de la conception et de la construction de chaussées, comme :
• L’emploi grandissant de matériaux locaux recyclés et de matériaux stabilisés;
• L’adaptation par le ministère des Transports du Québec (MTQ) d’une méthode de conception des chaussées souples adaptée à 1 ‘environnement spécifique du Québec;
• L’apparition d’un guide AASHTO 1993 édité en 1995 pour la conception de chaussées souples et rigides;
• L’amélioration significative des propriétés mécaniques et l’intérêt croissant porté aux pavages en béton compacté au rouleau (BCR).

Ces différentes évolutions ont montré la nécessité d’actualiser le catalogue de dimensionnement structural des chaussées. C’est à ce titre qu’un mandat a été confié à l ‘ÉTS en 2001 pour mettre à jour et intégrer la réhabilitation au catalogue du service des Travaux Publics pour diffusion aux arrondissements du grand Montréal.

Un catalogue de structures est un moyen pratique et rapide de conception des chaussées. Il constitue un outil performant pour les ingénieurs projeteurs. Généralement ces catalogues fournissent des structures de chaussée types basées sur un nombre limité d’intrant comme le niveau du trafic, la qualité du sol support et des matériaux de construction.

La Federal Highway Administration (FHWA) a effectué des enquêtes sur les pratiques européennes en matière de conception des chaussées (NHI, 1995). Ces enquêtes ont montré une utilisation répandue et réussie des catalogues de structures pour le dimensionnement des réseaux nationaux. On y rapporte que le succès de ces catalogues de structures de chaussées repose sur trois facteurs principaux :
1. La standardisation des structures. Elle permet l’accumulation des données techniques sur des structures comparables. Cette standardisation offre l’avantage de faciliter le suivi de comportement des chaussées dans le cadre d’un système de gestion de chaussées ;
2. La présentation de structures précalculées et testées par 1′ expérience. Les structures types dans un catalogue de chaussées sont généralement le résultat d’une combinaison entre un calcul théorique et l’expérience acquise par les administrations routières quant à la performance des structures ;
3. La facilité de mise à jour du catalogue.

Un catalogue des chaussées est un outil utilisable pour la conception des chaussées neuves ou pour la vérification des structures de chaussées existantes. Il exprime la politique de l’administration routière sur le réseau dont il a la charge. Cette politique se traduit, pour le cas de la Ville, par la diminution des coûts, l ‘utilisation rationnelle des matériaux locaux, par une augmentation de la durée de vie structurale et par un entretien minimal des structures.

Types de chaussées 

Une route est une structure complexe composée de plusieurs couches qui reposent sur l’infrastructure, soit la sous-fondation, la fondation et le revêtement. Les caractéristiques et les interactions entre ces couches influencent le comportement et la durée de l ‘ouvrage. La chaussée est la surface aménagée de la route sur laquelle circulent les véhicules. Il est d’usage de distinguer les chaussées souples et les chaussées rigides (Yoder et Witczak, 1975). Les chaussées souples sont constituées d’un empilage de matériaux pierreux ou graveleux recouverts d’un revêtement en béton bitumineux. Les chaussées rigides sont constituées d’un ensemble de dalles de béton ou d’une dalle continue. La différence essentielle entre les deux types de chaussées réside dans la distribution des charges appliquées sur le sol support.

Les chaussées dites composites ou mixtes combinent à la fois des composantes rigides et flexibles, telle une surface de roulement en béton bitumineux appliquée sur une dalle en béton.

Les chaussées souples 

Les chaussées souples sont en général constituées de bas en haut, de trois couches différentes de matériaux de qualité croissante : la couche de sous fondation, la couche de fondation et la couche de roulement. Les deux premières constituent l’assise ou le corps de chaussée. Une couche drainante ou anticontaminante peut être interposée entre le sol support et la sous fondation.

Haas ( 1997) a identifié plusieurs catégories de chaussées souples qui sont utilisées en Amérique du Nord. La chaussée souple, dite conventionnelle, est la plus répandue au Canada; cette structure consiste en une couche de roulement en enrobé bitumineux, reposant sur des couches de fondation et de sous fondation granulaire. Les couches de fondation et de sous fondation peuvent être constituées par des matériaux stabilisés ou liés. D’autres catégories de chaussées souples sont aussi utilisées: les chaussées souples pleine profondeur « appelées aussi chaussées souples toute épaisseur » et chaussées souples profondes «ou chaussées souples grande épaisseur». Les premières regroupent les structures où des mélanges bitumineux sont employés pour toutes les couches audessus du sol support, à l’exception d’une couche de nivellement granulaire perméable posée sur le sol. Les secondes regroupent les structures où le revêtement et la couche de fondation sont en enrobé bitumineux.

Les chaussées rigides 

Une chaussée rigide comporte une dalle en béton qui en constitue l’élément essentiel. La dalle en question repose soit directement sur le sol support, soit sur ce dernier par l’intermédiaire d’une fondation granulaire ou drainante. Le rôle de la fondation est de limiter les mouvements propres du sol support et d’assurer un meilleur drainage de la fondation. Ce type de chaussées offre des variantes qui cherchent à remédier à certaines spécificités des matériaux constituant comme le retrait et la fissuration. Peyronne et al ( 1991) a classé les divers types de chaussées en béton en cinq catégories selon que : la chaussée est non articulée et non renforcée, articulée et non renforcée, articulée et renforcée, continue et renforcée ou finalement précontrainte.