Une route se dimensionne d'abord sur les camions, pas sur les voitures. Une voiture ne pèse presque rien pour une chaussée, quand un poids lourd la sollicite des milliers de fois plus. Le calcul croise donc deux données, le nombre de poids lourds attendus et la portance du sol support, pour fixer la nature et l'épaisseur de chaque couche. Voici comment on passe de ces deux entrées à une structure, avec le catalogue qui sert de référence en France.
Sommaire
- Dimensionner une chaussée, ce que ça veut dire
- Les étapes de l'étude, du comptage à la coupe finale
- Les deux données qui commandent le calcul
- La méthode catalogue, des structures déjà calculées
- De la structure retenue aux épaisseurs de couches
- Les vérifications, dont la tenue au gel
- Questions fréquentes
Dimensionner une chaussée, ce que ça veut dire
La définition en une phrase
Dimensionner une chaussée, c'est décider de quoi elle est faite et à quelle épaisseur. Une route n'est pas un bloc unique. C'est un empilement de couches, du roulement en surface jusqu'à la fondation posée sur le sol. Le calcul fixe la nature de chaque couche et le nombre de centimètres à poser, pour que la route encaisse le trafic prévu pendant toute sa durée de vie, souvent 20 à 30 ans.
Pourquoi le bon dimensionnement compte
L'enjeu tient dans deux erreurs à éviter. Une chaussée trop mince lâche avant l'heure. Une chaussée trop épaisse coûte cher en terrassement et en matériaux, sans gagner en tenue. Le bon dimensionnement vise le point juste entre les deux.
Quand une chaussée est sous-dimensionnée, ça se lit vite sur le bitume :
- Des ornières, ces creux qui se forment dans les traces de roues des poids lourds.
- Un faïençage, un réseau de fissures fines qui dessine des mailles à la surface.
- Des nids-de-poule, quand l'eau s'infiltre dans les fissures et arrache la matière au fil des passages.
- Un affaissement, quand le sol sous la chaussée cède sous les charges répétées.
Bon à savoir
Chaque centimètre posé en trop, c'est du terrassement et des matériaux payés sans gain de solidité. Chaque centimètre en moins rapproche la date de réfection. Le calcul sert à trouver l'épaisseur qui tient sans gaspiller.
Les étapes de l'étude, du comptage à la coupe finale
L'étude suit le même fil quel que soit le projet. Cinq étapes mènent du trafic attendu à la coupe de chaussée qui part au chantier.
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1
Estimer le trafic poids lourds
On compte les camions sur la voie la plus chargée, ou on estime leur nombre d'après le type de route. Le résultat range la voirie dans une classe, de T5 pour une desserte locale à T0 pour un grand axe.
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2
Mesurer la portance de la plateforme
L'étude de sol range le support de PF1 à PF4 selon sa raideur. Un support trop mou reçoit d'abord une couche de forme ou un traitement, pour monter d'une classe avant la pose de la chaussée.
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3
Choisir une structure dans le catalogue
On croise la classe de trafic et la classe de plateforme. Le catalogue livre une coupe type, avec la nature et l'épaisseur de chaque couche, du roulement à la fondation.
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4
Vérifier que la structure tient
On contrôle la fatigue des matériaux, la déformation du sol et la tenue au gel sur la durée de vie visée. Si un critère coince, on épaissit une couche ou on change de matériau, puis on refait le contrôle.
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5
Arrêter la coupe définitive
Une fois les vérifications passées, les épaisseurs sont figées. C'est cette coupe, couche par couche, qui sert à commander les matériaux et à lancer le terrassement.
Les deux données qui commandent le calcul
Le dimensionnement d'une chaussée part de deux entrées principales. D'un côté le trafic poids lourds prévu sur la route. De l'autre la portance de la plateforme qui va la recevoir. Le croisement des deux commande la nature et l'épaisseur des couches. La durée de vie visée et la rigueur de l'hiver viennent ensuite ajuster le résultat.
| Entrée du calcul | Ce qu'elle mesure | Comment on l'obtient |
|---|---|---|
| Le trafic poids lourds | Le nombre de camions attendus, la vraie cause d'usure de la route | Comptage routier, classe de trafic notée de T5 à T0 |
| La portance du support | La résistance du sol sous la chaussée, sa capacité à ne pas se déformer | Étude de sol, classe de plateforme notée de PF1 à PF4 |
Le trafic se compte en poids lourds par jour et par sens, sur la voie la plus chargée. Un poids lourd désigne un véhicule dont le poids total en charge dépasse 3,5 tonnes, au sens de la norme NF P 98-082. On ne regarde pas les voitures, car leur effet sur la structure reste marginal. Le tableau ci-dessous donne les classes de trafic du catalogue français.
| Classe | Poids lourds par jour et par sens | Voies concernées |
|---|---|---|
| T5 | 0 à 25 | Chemins, dessertes locales |
| T4 | 25 à 50 | Voirie communale |
| T3- | 50 à 85 | Routes secondaires |
| T3+ | 85 à 150 | Départementales courantes |
| T2 | 150 à 300 | Axes chargés |
| T1 | 300 à 750 | Routes à fort trafic |
| T0 | 750 à 2 000 | Grands itinéraires |
| TS à Texp | au-delà de 2 000 | Autoroutes, voies express |
Ces classes se rangent en deux groupes. En dessous de 150 poids lourds par jour et par sens, on parle de faible trafic, ce qui couvre les classes T5 à T3+. C'est la situation de la grande majorité des voiries communales et départementales. Au-dessus, à partir de T2, la route entre dans le moyen et le fort trafic, avec des structures plus épaisses.
La seconde donnée, c'est la portance de la plateforme, la surface finie sur laquelle la chaussée est posée. Cette plateforme ne se résume pas au sol naturel. Elle réunit le sol en place et, quand ce dernier est trop mou, une couche de forme ou un traitement qui remonte sa résistance. C'est ce que fixe l'étude de sol qui classe le support d'une voirie, réalisée avant le projet. On range la plateforme dans une classe selon sa raideur, mesurée par un module de déformation en mégapascals. Plus elle est ferme, plus la classe monte, et moins la chaussée a besoin d'épaisseur.
- PF1 : portance faible, de 20 à 50 MPa. Ce niveau réclame une couche de forme, parfois un traitement, avant de poser la chaussée.
- PF2 : portance moyenne, de 50 à 120 MPa. La plateforme la plus courante pour une voirie ordinaire.
- PF3 : bonne portance, de 120 à 200 MPa. La chaussée gagne en finesse.
- PF4 : portance élevée, au-delà de 200 MPa. Sur supports rocheux ou fortement traités.
Pourquoi 13 tonnes servent de référence
Le calcul français ramène tout le trafic à un essieu unique de 13 tonnes, dit essieu de référence. Chaque passage de poids lourd est converti en un certain nombre de passages de cet essieu. L'usure d'une chaussée grimpe fort avec la charge à l'essieu, si bien qu'un camion lourd compte pour des milliers de voitures. C'est ce chiffre cumulé, sur toute la durée de vie visée, qui pèse dans le dimensionnement.
La méthode catalogue, des structures déjà calculées
En France, on dimensionne rarement une chaussée de zéro. On ouvre un catalogue de structures déjà calculées et on lit la bonne ligne. Deux documents encadrent cette pratique, tous deux publiés par le SETRA et le LCPC. Le Cerema en assure aujourd'hui la diffusion.
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1
Le guide de conception de décembre 1994
Il pose la méthode. Il explique comment passer du trafic et du sol aux épaisseurs, avec les hypothèses de calcul et la logique de tenue des matériaux dans le temps.
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2
Le catalogue des structures de 1998
Il applique cette méthode. Pour chaque croisement d'une classe de trafic et d'une classe de plateforme, il donne une structure type, avec la nature et l'épaisseur de chaque couche.
Le catalogue se lit en deux jeux de fiches. Une série pour le réseau structurant, autoroutes et grands axes, et une série pour le réseau non structurant, routes secondaires et voirie courante. On choisit la fiche selon le type de voie, puis on croise le trafic et la plateforme pour lire la coupe de chaussée.
Un point à connaître
Le recours au catalogue de 1998 est obligatoire pour les travaux réalisés sous maîtrise d'ouvrage de l'État. Pour une voirie communale ou un projet privé, il reste la référence de fait, celle sur laquelle s'appuient les bureaux d'études, sans avoir la même valeur contraignante.
Derrière ces fiches, il y a un vrai calcul, appelé méthode rationnelle. Le sol et les couches sont représentés par un modèle à plusieurs couches élastiques, dit modèle de Burmister. On y fait circuler l'essieu de référence et on regarde deux choses, la fatigue des matériaux sous les passages répétés et la déformation du sol support. Le logiciel Alizé mène ces calculs. Le catalogue n'est rien d'autre que le résultat pré-mâché de cette démarche, pour les cas les plus fréquents.
Ces documents ne sont pas réservés aux ingénieurs. Trois guides publics montrent la méthode appliquée pas à pas, avec les tableaux de trafic, les classes de plateforme et la vérification au gel. Vous pouvez les ouvrir pour voir à quoi ressemble un vrai dossier de dimensionnement.
Cette notice détaille la logique de calcul reprise dans les catalogues. Elle donne les classes de plateforme PF1 à PF3 avec leurs seuils de module à la plaque, les classes de trafic par type de voie avec le nombre de poids lourds par jour, le coefficient d'agressivité du trafic et la vérification au gel à partir des indices IR et IA. La bibliographie renvoie aux normes des matériaux, grave non traitée, grave bitume et béton de ciment.
Ce que vous y verrez : comment une classe de trafic et une classe de plateforme se combinent pour fixer une structure, et comment la tenue au gel est contrôlée.
Télécharger le PDFUn maître d'ouvrage public expose ses hypothèses de dimensionnement pour chaque catégorie de voirie. Le guide décrit les grandes familles de structures, souple, bitumineuse, semi-rigide, rigide et pavée, la démarche en sept étapes, les épaisseurs minimales de grave non traitée selon la plateforme, 15 cm sur PF3, 25 cm sur PF2 et 45 cm sur PF1, ainsi que le contrôle de portance à la plaque à la réception du chantier.
Ce que vous y verrez : le lien concret entre la portance de la plateforme et l'épaisseur des couches, sur un réseau réel.
Télécharger le PDFCe cahier montre la procédure sous forme de logigramme, du trafic jusqu'à la coupe transversale. Il donne les classes de trafic TC1 à TC8 en millions de poids lourds cumulés, les critères de la plateforme PF2 avec un module EV2 entre 50 et 80 MPa et l'absence d'ornière derrière l'essieu, l'abaque des couches d'assise et la vérification au gel avec le calcul de l'indice admissible. Il finit par des exemples de coupes types posées en ville.
Ce que vous y verrez : une procédure de dimensionnement complète, du comptage de trafic à la coupe finale, sur des cas d'aménagement urbain.
Télécharger le PDFUne fois la bonne fiche repérée dans le catalogue, reste à comprendre ce que contient chaque couche et pourquoi son épaisseur bouge d'un projet à l'autre.
De la structure retenue aux épaisseurs de couches
Une chaussée se lit de bas en haut, comme un empilement de couches aux rôles distincts. Chacune reçoit et répartit la charge, en la diffusant vers le sol qui, tout en bas, encaisse une pression déjà bien réduite.
- La couche de roulement : la surface, celle qu'on voit. Elle résiste aux pneus, à l'usure et à l'eau. Souvent quelques centimètres d'enrobé.
- La couche de base : la couche porteuse principale, celle qui reprend la plus grande part des efforts du trafic.
- La couche de fondation : sous la base, elle répartit les charges vers le sol support et protège la plateforme.
Selon la nature de ces couches, la chaussée se range dans l'un des six types définis par la méthode française. Ce type découle du trafic à reprendre et des matériaux locaux disponibles.
| Type de chaussée | Ce qui la caractérise | Usage courant |
|---|---|---|
| Souple | Fine couche d'enrobé sur des graves non traitées | Faible trafic, voirie légère |
| Bitumineuse épaisse | Fortes épaisseurs de matériaux bitumineux | Trafic moyen à fort |
| Semi-rigide | Assise traitée au ciment ou au laitier | Trafic moyen, matériaux locaux |
| Mixte | Base bitumineuse sur fondation traitée aux liants | Fort trafic |
| Inverse | Couche granulaire glissée entre deux couches traitées | Cas particuliers |
| Béton de ciment | Dalle de béton, chaussée dite rigide | Trafic lourd, aires industrielles |
Une fois le type choisi, le catalogue fixe l'épaisseur exacte de chaque couche pour le couple trafic et plateforme retenu. Sur un support ferme et un trafic léger, on descend à des structures minces. Sur un sol faible et un fort trafic, les couches s'épaississent et l'assise se renforce. C'est là que se joue le coût du terrassement, car chaque centimètre gagné en portance du sol se traduit par de la matière économisée au-dessus.
Les vérifications, dont la tenue au gel
Une structure lue dans le catalogue n'est pas la fin du travail. Le concepteur vérifie ensuite qu'elle tient sur toute la durée visée, souvent vingt ou trente ans. Trois contrôles reviennent à chaque projet.
- La fatigue des couches liées : sous les passages répétés, les enrobés et les matériaux traités se déforment en traction à leur base. Le calcul vérifie que cette déformation reste sous le seuil admissible.
- La déformation du sol support : au sommet de la plateforme, le sol ne doit pas s'affaisser au fil des charges, sous peine d'ornières en surface.
- La tenue au gel et au dégel : quand le sol est sensible au gel, l'eau qu'il contient gonfle en hiver puis ramollit au dégel. Le calcul compare le gel qui atteint le support à un indice de gel admissible, propre au site.
Cette vérification au gel décide parfois de tout. Un même sol donne une chaussée plus épaisse dans l'est de la France, où les hivers sont rudes, que sur le littoral atlantique. L'indice de gel du site entre alors dans le calcul au même titre que le trafic.
La démarche est aujourd'hui codifiée par la norme NF P 98-086, publiée en 2011 puis révisée en 2019. Elle couvre les six types de chaussées et s'applique à toute route ouverte aux poids lourds, des grands axes aux voiries urbaines et aux ronds-points. Pour les routes secondaires, qui forment plus de 80 pour cent du réseau français, le Cerema propose un manuel dédié aux chaussées à faible trafic.
Ce qu'il faut réunir avant de dimensionner
Ce travail revient à un bureau d'études routier ou au service technique d'une collectivité. Sur les projets de voirie, c'est souvent le maître d'œuvre en charge des réseaux qui pilote le dimensionnement, à partir des données de sol fournies par le géotechnicien.
Questions fréquentes
Comment dimensionne-t-on une chaussée ?
Qu'est-ce que la méthode catalogue ?
Comment détermine-t-on la classe de trafic ?
Qu'est-ce que le catalogue des structures types ?
Quel rôle joue la portance de la plateforme ?
Qu'est-ce qu'une chaussée souple ?
Comment fixe-t-on l'épaisseur des couches ?
Qu'est-ce que la vérification au gel ?
Quelle norme encadre le dimensionnement ?
Le catalogue est-il obligatoire ?
Qui dimensionne une chaussée ?
Une étude de sol est-elle nécessaire avant le dimensionnement ?
À retenir
- Deux entrées commandent tout : le trafic poids lourds et la portance du sol support.
- Le trafic se range de T5 à T0, la plateforme de PF1 à PF4.
- Le calcul ramène tout le trafic à un essieu de référence de 13 tonnes.
- Le catalogue de 1998 et le guide de 1994 du SETRA et du LCPC servent de références.
- Six types de chaussées existent, de la souple à la dalle béton, cadrés par la norme NF P 98-086.
- La vérification au gel épaissit parfois la chaussée sur un même sol, selon la région.
