METHODE DE DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES REVETUES A MADAGASCAR

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Les sols naturels sur « la partie supérieure de terrassement (PST) »

C’est le 30 cm située sur l’arase des terrassements (plateforme). On adopte les mêmes caractéristiques que le remblai sauf pour l’indice CBR ≥ 20.

Les sols naturels en « couche de forme »

Si les matériaux de la plateforme ne répondent pas aux critères ci-dessus (PST), alors on retient 2 solutions :
1) Substituer par une couche de forme dont le CBR ≥ 20 à 30 (à 90 % de l’OPM) et un gonflement ≤ 1% ;

Traiter au ciment (sous la direction de la mission de contrôle)

Les matériaux sélectionnés à Madagascar

Les matériaux sélectionnés sont des sols meubles locaux, naturellement performants et sélectionnés à base de critères spécifiques. Ils sont complètement non conformes pour une utilisation en assise selon les normes européennes mais n’empêche qu’ils soient employés avec succès dans des conditions particulières rendues possible par les caractéristiques climatiques, ou par les récents progrès de la technique routière.

Nature d’utilisation des matériaux sélectionnés

La décision d’utiliser ces matériaux meubles à un niveau déterminé des terrassements ou du corps de chaussée dépend des performances obtenues en soumettant des échantillons représentatifs du matériau à un certains nombre d’essais. Certains pays tropicaux comme
Madagascar, ont adopté l’utilisation des MS en couche de forme et/ou en couche d’assise, en tenant compte des critères principaux sur les points suivants :
 L’insensibilité à l’eau du matériau;
 La dimension des plus gros éléments ;
 La résistance mécanique du matériau ;
Toutefois, pour l’utilisation des matériaux en remblai, il est question de condit ion plutôt technique. En effet, on fait appelle à la mode d’extraction des déblais qui peut interférer sur la qualité des matériaux ainsi qu’à leur état hydrique.

Valorisation des M.S

Les matériaux sélectionnés représentent une solution adéquate sur la technologie routière car ils sont utilisables dans plusieurs domaines; couche de fondation, couche de remblai, couche de forme et même en couche de roulement pour les routes non revêtues. En effet, ce sont des matériaux meubles, et en aucun cas les matériaux rocheux ne pourront être utilisés comme M.S bien qu’ils présentent des qualités intrinsèques très intéressantes pouvant apporter une durée de vie plus longue à la chaussée et par conséquent un cout d’entretien moindre. Parmi les avantages des MS, on peut citer :
– Matériaux meubles totalement naturels (se laboure et se fragmente aisément);
– Optimisations du coût de financement (moins couteux pour le transport) ;
– Remède au déficit de matériaux (en abondance dans le pays) ;
– Développement durable et sans impact sur l’environnement ;
– Technique de mise en œuvre aisée
– Utilisable en chaussée revêtue ou non revêtue

Classification des matériaux sélectionnés

La classification géotechnique des sols routiers permet de regrouper en familles les sols présentant des caractéristiques géomécaniques voisines et qui ont un comportement similaire en réaction aux sollicitations extérieurs. On rencontre les classifications des M.S dans les rapports géotechniques de la manière suivante :
 Suivant les classifications internationales des sols fins (classification HRB)
 Suivant les classifications internationales des sols grenus (classification LPC)
 Suivant la classification française des sols en terrassement routier (GTR) Cependant, nous opterons pour la classification GTR qui est la plus utilisée actuellement et qui tient compte des paramètres suivants :
 Le pourcentage de passant à 80;
 Le pourcentage de passant à 2 mm ;
 Etat hydrique du matériau ;
 L’indice de plasticité IP (éventuelle);

Signification des critères de sélection des matériaux sélectionnés

Pour bien apprécier l’importance de ces critères, nous allons faire appel à la mécanique des sols. Il s’agit d’une science qui étudie le comportement de sols à partir de ces 3 paramètres : les forces (contraintes), le déformation et le temps. Analysons 3 différentes matériaux à l’état naturel suivant les différents critères explicités précédemment en adoptant les notations suivantes : Echantillon A : Karaoky, Echantillon B : Quartzite, Echantillon C : Sol latéritique.

Paramètres d’identification

Ces paramètres sont des paramètres de nature, qui indiquent les caractéristiques intrinsèques du sol, Donc, capable de nous renseigner sur leur comportement et ainsi les classifier suivant leur famille.

Granulométrie d’un sol

Le squelette solide d’un sol est formé de particules de dimensions très variables pouvant aller de la dizaine de cm au micron. L’objectif de mener une analyse granulométrique est de déterminer la distribution des particules en mesurant par pesée l’importance relative de classes des grains de dimensions bien définies.

EXPLORATION DES MATERIAUX SELECTIONNES A TRAVERS LES DIFFERENTES ZONES DE MADAGASCAR

La formation géologique de l’ile de Madagascar a révélé que les différentes zones cachent des divers types de sol ayant le potentiel de répondre aux critères des M.S. Une vue globale sur les points qui les différencie nous permettra de mieux appréhender les matériaux lors de leur utilisation.

Zone Sud de Madagascar

Description de la zone

Géographie et climat

Elle englobe la région d’Atsimo-Andrefana et d’Androy en parcourant les villes de Morombe, Toliara, Betioky, Ambovombe… et prend fin à la ville Taolagnaro.
La zone Sud de Madagascar s’individualise par son climat sec et aride, toutefois la zone établie par la carte de référence pour l’étude constitue une zone forte en variation de climat allant de semi-humide du coté Sud-ouest à semi-aride vers le Sud-est et le Sud extrême. On la retrouve dans les classes G, H, I et J de la carte climatique.

Relief et géologie

La région Sud se présente comme une pénéplaine caractérisée d’une part, par le massif volcanique de l’Androy et le plateau calcaire Mahafaly et d’autre part, par le cordon dunaire côtier de l’Extrême sud. Les sols ferrugineux prédominent cette partie. Ils sont particulièrement développés sur les matériaux sableux, et puis viennent ensuite les sols calcimorphes associés aux sols rouges méditerranéens dans le Sud.

Densité et activités économiques

La carte de la densité de population montre que la partie Sud de Madagascar contient une densité relativement importante notamment dans la région d’Atsimo Andrefana. Les activités les plus répandues sont la pêche artisanale et l’élevage extensif.

Interprétation

Les renseignements obtenus sur la zone Sud de Madagascar met en évidence les types de sol présent sur la zone. D’après les résultats de recherche de l’état des gisements, on constate que les matériaux présents dans cette zone sont caractérisés par des matériaux de faible dimension à savoir limoneux à sableux. Cependant, leur portance est assez élevée car la classe B5 prédomine dans le coté Sud ouest en dépit de la présence des fins en grande portion représenté par la classe A1. Egalement la classe A1 prend le dessus pour les gisements du coté Sud est suivie des sables graveleux de la classe B5. Quant aux sols supports, la zone Sud ouest qui est décrite comme étant semi-humide présente une portance pas très encourageante en raison de la dominance de la classe de CBR < 15. Contrairement au coté Sud Est, qui présente un bon sol avec une valeur élevé appartenant à la classe des CBR 35 à 45.

Zone OUEST de Madagascar

Description de la zone

Géographie et climat

La partie Ouest de Madagascar évoquée pour les recherches fait face au canal de Mozambique et délimite les régions de Boeny, Melaky et de Menabe en parcourant les villes de Morondava, Antsalova, Maintirano… et prend fin à la ville Majunga. Elle correspond aux zones relativement humides de Madagascar. En outre, cette zone jouit d’un climat tropical à saison contrastée. Elle se classe dans une position variant d’humide sur le coté Ouest-nord à semi-humide vers le Ouest-sud dans les classes C, F et H de la carte climatique.

Relief et géologie

La région Ouest se caractérise par des massifs ruiniformes comme l’Isalo et des faciès karstiques très prononcés comme le Bemaraha. Les plaines côtières y sont plus vastes dans cette zone. Tout comme dans les régions méridionales, les sols ferrugineux prédominent.

Densité et activités économiques

La partie Ouest de Madagascar constitue une zone influencée par la religion islamique et contient une densité importante notamment dans la région de l’Ouest-nord. L’activité le plus répandue est l’élevage extensif.

Table des matières

MATIERES
REMERCIEMENTS
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION
PARTIE I : RECONNAISSANCE DES MATERIAUX SELECTIONNES
CHAPITRE I : RESEAU ROUTIER DE MADAGASCAR
I.1. Les routes nationales de Madagascar
I.1.1 Réglementations des travaux routiers à Madagascar
I.1.2. Liste des routes nationales répertoriées
I.1.3. Répartition des routes nationales suivant les 22 régions
I.2. Zonage et limitation de l’étude
I.2.1. Localisation des zones d’étude
I.2.2. Limites des prospections
I.3. Notion sur les sols de Madagascar
I.4. Les conditions climatiques de Madagascar
I.4.1. Description et délimitation climatique
I.4.2. Explication des légendes
I.4.3. Température et pluviométrie moyennes annuelles
CHAPITRE II : PROPRIETES DES MATERIAUX SELECTIONNES (M.S)
II.1. Les sols naturels rencontrés en général
II.1.1. Les sols naturels en « corps du remblai »
II.1.2. Les sols naturels sur « la partie supérieure de terrassement (PST) »
II.1.3. Les sols naturels en « couche de forme »
II.2. Les matériaux sélectionnés à Madagascar
II.2.1. Nature d’utilisation des matériaux sélectionnés
II.2.2. Caractéristiques de sélection des M.S type couche de ‘’fondation’’
III.2.3. Valorisation des M.S
III.3. Classification des matériaux sélectionnés
III.4. Signification des critères de sélection des matériaux sélectionnés
III.4.1. Paramètres d’identification
III.4.1.1. Granulométrie d’un sol
III.4.1.2. Les limites d’Atterberg
III.4.1.3. Propreté des sols : Equivalent de sable (ES)
III.4.1.4. Matière organique : M.O
III.4.2. Paramètres de comportement
III.4.2.1. L’indice CBR
III.4.2.2. Gonflement : G
III.4.2.3. La dégradabilité
III.4.2.4. La fragmentabilité
III.5. Discussion sur les échantillons étudiés
CHAPITRE III : EXPLORATION DES MATERIAUX SELECTIONNES A TRAVERS LES DIFFERENTES ZONES DE MADAGASCAR
III.1. Zone Sud de Madagascar
III.1.1. Description de la zone
III.1.1.1. Géographie et climat
III.1.1.2. Relief et géologie
III.1.1.3. Densité et activités économiques
III.1.2. Matériaux meubles aperçus localement
III.1.2.1. Suivant la RN 13 (Entre Taolagnaro et Ambovombe)
III.1.2.2. Suivant la RNT 9 (Entre Toliara et Morombe)
III.1.3. Etat des sols supports
III.1.4. Interprétation
III.2 Zone OUEST de Madagascar
III.2.1 Description de la zone
III.2.1.1. Géographie et climat
III.2.1.2. Relief et géologie
III.2.1.3. Densité et activités économiques
III.2.2 Matériaux meubles aperçus localement
III.2.2.1. Suivant RNS 34 (à Miandrivazo)
III.2.2.2. Suivant RN9 (Entre Manja et le croisement de la RNS 35)
III.2.3. Interprétation
III.3. Zone Moyen-sud de Madagascar
III.3.1. Description de la zone
III.3.1.1. Géographie et climat
III.3.1.2. Géologie
III.3.1.3. Densité et activités économiques
III.3.2. Matériaux meubles aperçus localement
III.3.2.1. RN 12A (Entre Vangaindrano et Taolagnaro)
III.3.2.2. Suivant RNS 13 (Entre Ihosy et Betroka)
III.3.3. Interprétation
III.4 Zone EST de Madagascar
III.4.1 Description de la zone
III.4.1.1. Géographie et climat
III.4.1.2. Géologie
III.4.1.3. Densité et activités économiques
III.4.2 Matériaux meubles aperçus localement
III.4.2.1. Suivant la RNS 44 (Entre Moramanga et Ambatondrazaka)
III.4.2.2. Suivant la RN 5 (Entre Toamasina et Mananara)
III.4.3. Etat des sols supports
III.4.4. Interprétation
III.5. Zone Haut-plateau de Madagascar
III.5.1. Description de la zone
III.5.1.1. Géographie et climat
III.5.1.2. Géologie
III.5.1.3. Densité et activités économiques
III.5.2. Matériaux meubles aperçus localement
III.5.2.1. Suivant la RN 2 (Tananarive)
III.5.2.2. Suivant la RN 1 BIS (Entre Tsiroanomandidy et Tananarive)
III.5.3. Etat des sols supports
III.5.4. Interprétation et conclusion
III.6. Zone Nord de Madagascar
III.6.1. Description de la zone
III.6.1.1. Géographie et climat
III.6.1.2. Relief et géologie
III.6.1.3. Densité et activités économiques
III.6.2. Matériaux meubles aperçus localement
III.6.2.1. Suivant la RN 5A (Entre Antalaha et Ambilobe)
III.6.2.2. Suivant la RNP 6 (Entre Antsohihy et Antsiranana)
III.6.3. Etat des sols supports
III.6.4. Interprétation
III.7. Conséquence
III.7.1. Natures des matériaux sélectionnés
III.7.2. Classement des matériaux sélectionnés dans les zones
III.7.3. Les matériaux sélectionnés en statistique
Conclusion partielle
PARTIE II : COMPORTEMENT ET DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES
CHAPITRE IV : COMPORTEMENT MECANIQUE DES MATERIAUX
IV.1. Relation mathématique : contraintes-déformations
IV.2. Comportement à la fatigue d’un matériau
IV.2.1. Les courbes de Wöhler
IV.2.2. Limite de fatigue : lf
IV.3. Loi comportementale des sols par le module d’élasticité E
IV.3.1. Analyse en laboratoire
IV.3.2. Essais de plaque
IV.3.3. Relation du module du sol support de chaussée avec la valeur du CBR
IV.4. Loi comportementale des matériaux traités aux liants hydrauliques (MTLH)
IV.4.1. Résultats sur le comportement après essai
IV.4.1.1. Essais de compression et traction
IV.4.1.3. Essais de fatigue
IV.5. Loi comportementale des matériaux traités aux liants hydrocarbonés
IV.6. Conséquence des matériaux sur le comportement des structures de chaussée
IV.6.1. Diffusion des contraintes dans une structure
IV.6.1.1. Répartition des pressions par la loi de Boussinesq
IV.6.1.2. Modèle de Boussinesq
IV.6.1.3. Constatation
IV.6.2. Comportement d’une chaussée
IV.6.2.1. Mécanisme de comportement sous contrainte d’une chaussée
IV.6.2.2. Comportement dans le temps des chaussées en matériaux sélectionnés
CHAPITRE V : OBJET DU DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES
V.1. Le concept de dimensionnement
V.1.1. La stratégie de dimensionnement
V.1.2. Approche de dimensionnement
V.1.2.1. Approche Empirique
V.1.2.2. Approche théorique
V.2. Analyse structurale des chaussées malgaches
V.2.1. Différentes structures des chaussées
V.2.2. Structures des chaussées traditionnelles rencontrées à Madagascar
V.3. Les méthodes de dimensionnement
CHAPITRE VI : METHODE DE DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES REVETUES A MADAGASCAR
VI.1. Méthode LNTPB
VI.1.1 Démarche du dimensionnement LNTPB
VI.1.2. Paramètres des calculs à faire
VI.1.2.1. Projection du trafic futur
VI.1.2.2. Le trafic corrigé: N’
VI.1.2.3. Répartition du trafic : P
VI.1.2.4. Les abaques du LNTPB :
VI.1.2.5. Epaisseurs équivalentes : 𝑒𝑒𝑞𝑢
VI.1.2.6. Structure de la chaussée
VI.1.2.7. Contraintes observées à la base de couche liée: 𝜎𝑍 et 𝜎𝑟
VI.1.2.8. Les abaques de JEUFFROY-BACHELEZ:
VI.1.2.9. Vérification des contraintes admissibles : 𝜎𝑍, 𝑎𝑑𝑚 et 𝜎𝑟, 𝑎𝑑𝑚
VI.2. Méthode LCPC
VI.2.1 Modèle de calcul
VI.2.2 Démarche du dimensionnement LCPC
VI.2.3. Paramètres des calculs à faire
VI.2.3.1. Etablissement de la plateforme support de chaussée PF
VI.2.3.2. Moyenne journalière annuelle (MJA)
VI.2.3.3. Classement du trafic selon LCPC :
VI.2.3.4. Trafic équivalent : NE
VI.2.3.5. Couche de roulement :
VI.2.3.6. Couche de base :
VI.2.3.7. Couche de fondation :
VI.2.3.8 Déformation verticale sur le sol support : 𝜀𝑧, 𝑎𝑑𝑚
VI.2.3.9. Allongement admissible à la base des couches bitumineuses : 𝜀𝑡, 𝑎𝑑𝑚
VI.2.3.10. Contrainte de traction admissible à la base des couches traitées aux liants
hydrauliques : 𝜎𝑡, 𝑎𝑑𝑚
VI.2.4. Le logiciel ALIZE du LCPC
VI.3. Méthode CEBTP
VI.3.1. Démarche de dimensionnement
VI.3.2. Paramètres des calculs à faire
VI.3.2.3. Classe du trafic
VI.3.2.4 Catalogue des structures
CHAPITRE VII : METHODE DE DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES NON REVETUES
VII.1. Méthodes RRL
VII.2. Méthode CBR
CHAPITRE VIII : ETUDE DU TRAFIC
VIII.1. Trafic à Madagascar
VIII.1.1. Pesage des poids lourds
VIII.1.2. Comptage des poids lourds
VIII.1.2.1. Catégorisation des véhicules
VIII.1.2.2. Campagne de comptage
VIII.1.3. Taux d’accroissement τ des poids lourds à Madagascar
VIII.1.3.1. Données macro-économiques (PIB, taux d’inflation, taux de croissance)
VIII.1.3.2. Poids des secteurs dans le PIB
VIII.1.3.3. Détermination du taux de croissance du trafic
VIII.1.4. Coefficient d’agressivité moyenne du trafic CAM
VIII.1.4.1. Définition d’agressivité
VIII.1.4.2. Configuration des essieux
VIII.1.4.3. Répartition et agressivité d’un essieu
VIII.1.4.4. Méthode de calcul du coefficient CAM
VIII.2. Répartition du trafic dans les différentes zones
Conclusion partielle
PARTIE III : PROPOSITION D’UN CATALOGUE DE STRUCTURE EN MATERIAUX SELECTIONNES
CHAPITRE IX : MISE AU POINT D’UN CATALOGUE DE STRUCTURE
IX.1. Importance de l’étude menée
IX.2. Justification du catalogue et objectifs
IX.3. Mode d’utilisation du catalogue
IX.4. Remarque sur le catalogue
CHAPITRE X : DEFINITIONS DES HYPOTHESES DE BASE
X.1. Détermination de la plateforme de la chaussée
X.2. Matériaux utilisés dans le catalogue
X.2.1. Couche de surface
X.2.2. Couche d’assise
X.3. Classement du trafic étudié
X.4. Le catalogue
CHAPITRE XI : ETUDE COMPLEMENTAIRE
XI.1. Technologie et recommandation sur l’extraction des matériaux sélectionnés
XI.2. Coût des matériaux sélectionnés
XI.3. Impact environnementale
XI.4. Application direct
XI.4.1. Environnement de l’étude
XI.4.2. Dégradations et structure des chaussées existantes
XI.4.3. Détermination du trafic
XI.4.4. Classe de la plateforme
XI.4.5. Proposition d’une structure type à adopter
Conclusion partielle
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIES ET WEBOGRAPHIES

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