Joint de chaussée
Un joint de chaussĂ©e, ou joint de dilatation, est un dispositif permettant d'assurer la continuitĂ© de la circulation au droit d'une coupure du tablier dâun pont. Il permet, notamment, Ă la structure de se dilater en fonction de la tempĂ©rature (ou de lâhygromĂ©trie pour les structures en bois), des effets du trafic et des effets propres Ă chaque matĂ©riau sans subir de gĂȘne lors de ces dĂ©placements.
Lorsque les tabliers sont trĂšs longs, des joints intermĂ©diaires sont prĂ©vus pour limiter l'amplitude des variations de longueur dues Ă la tempĂ©rature ou aux effets diffĂ©rĂ©s dans le cas des structures en bĂ©ton (retrait, fluage) et l'intensitĂ© des efforts transmis en tĂȘte des appuis. La longueur maximale de tablier continu sans joint de dilatation est couramment de l'ordre de 500 Ă 600 m. Le record de tablier sans joint est toutefois dĂ©tenu par le viaduc du Loing sur lâautoroute A19 dont la longueur est de 1 008 m.
Propriétés requises pour un joint
Un joint doit avoir les propriétés suivantes[1] :
- Assurer la liberté de mouvement du pont;
- Donner une continuité de la surface de roulement
- Ne pas ĂȘtre une source de bruit et de vibration ;
- Avoir une bonne étanchéité ou une bonne évacuation des eaux.
Utilisation des joints
haut : pont à poutres à travées indépendantes
milieu : pont à poutres à travée continue
Bas : Pont suspendu
Un joint est nĂ©cessaire sur un pont, un viaduc ou une passerelle dans tous les cas oĂč il y a possibilitĂ© de mouvements relatifs entre deux Ă©lĂ©ments de structure de l'ouvrage et quand la zone du mouvement affecte la chaussĂ©e supportant la circulation [2].
Seules les structures en voûte, en cadre fermé ou en portique ouvert ne comportent pas de joints de chaussées en raison des faibles portées mais surtout parce qu'elles sont encastrées sur leurs appuis[2].
Le joint est d'autant plus complexe que les mouvements relatifs sont importants et qu'il est plus ou moins affecté par le trafic routier.
Le joint peut ne pas ĂȘtre apparent et il est alors recouvert par le matĂ©riau de la chaussĂ©e. C'est une disposition qui n'est possible que si le revĂȘtement peut accepter les mouvements de dilatation et de contraction. Le joint est alors rĂ©duit Ă sa plus simple expression technique et Ă©conomique ; mais, techniquement, l'ouvrage comporte un joint de chaussĂ©e[3].
Le souffle
On appelle "souffle", ou parfois "jeu", d'un joint le dĂ©placement relatif maximal prĂ©visible des deux Ă©lĂ©ments en regard, mesurĂ© entre leurs deux positions extrĂȘmes[4].
Mouvements de liberté
Le modÚle de joint devra satisfaire aux trois degrés de liberté correspondant aux trois directions du déplacement relatif des deux éléments par rapport à l'axe de la voie : longitudinale, transversale et verticale[4].
La composante longitudinale est, en gĂ©nĂ©ral, la plus importante. Elle reprĂ©sente les mouvements de contraction et d'extension rĂ©versibles ou non de la structure sous lâeffet de la tempĂ©rature, du retrait ou dâun autre phĂ©nomĂšne[4].
La composante transversale apparaĂźt dans le cas d'ouvrages courbes ou biais et elle est la consĂ©quence d'une dĂ©formation particuliĂšre du tablier (sous l'action de la tempĂ©rature surtout) et de l'effet du trafic (force centrifuge et freinage). Dans le cas de grands ponts suspendus ou Ă haubans l'action du vent peut ĂȘtre sensible dans la valeur 1re cette composante[4].
La composante verticale est faible, mais pas négligeable.
DĂ©termination du souffle
Les éléments ou paramÚtres nécessaires à la détermination du souffle du joint sont la température, le retrait, le fluage, le coefficient de dilatation thermique, les actions.
Dilatation due à la température
La variation de longueur en fonction de la température moyenne d'une structure sans contrainte, part la plus importante du souffle, résulte de l'expression[5] :
oĂč est la modification de la longueur, l est la longueur dilatable, est le coefficient de dilatation, et la diffĂ©rence de tempĂ©rature, en degrĂ©s Celsius.
La longueur dilatable est connue avec prĂ©cision. Le coefficient de dilatation couramment admis pour le bĂ©ton armĂ© est 10â5[6].
L'Ă©cart de tempĂ©rature est quant Ă lui fonction de nombreux paramĂštres comme : la latitude, l'altitude, la zone gĂ©ographique, l'environnement du site, etc. En France, Ă dĂ©faut de justifications prĂ©cises, les textes considĂšrent des variations de tempĂ©ratures de +30 °C Ă â40 °C, en supposant une tempĂ©rature initiale Ă l'origine de la construction comprise entre +5/+8° et +14/+15 °C et un coefficient de dilatation forfaitaire du bĂ©ton armĂ© de 10â5. En d'autres termes, la plage de tempĂ©rature s'Ă©tale de -27°/â30 °C Ă +38°/+47 °C. Dans la pratique, le projeteur utilisera les relevĂ©s mĂ©tĂ©orologiques nationaux pour une premiĂšre approximation, puis locaux pour affiner.
Si l'ouvrage est courbe la valeur de est fonction du rayon de courbure, de mĂȘme que la direction du dĂ©placement qui n'est pas obligatoirement suivant une tangente Ă la courbe de l'ouvrage, sauf si les culĂ©es de lâouvrage comportent des butĂ©es de limitation de dĂ©placement transversal. En outre la longueur dilatable Ă prendre en compte n'est pas la longueur dĂ©veloppĂ©e courbe, mais une longueur nettement infĂ©rieure[7].
Pour les ouvrages biais, la valeur de est la rĂ©sultante de deux composantes du mouvement : suivant une perpendiculaire Ă lâaxe du joint et suivant une parallĂšle au joint[8].
Les écartements dus au retrait ou au fluage du béton sont trÚs faibles.
Une méthode rapide (mais exacte) pour calculer les souffles est la suivante (pour la France métropolitaine, donc avec les valeurs moyennes de température citées ci-dessus) : vous multipliez la demi longueur de l'ouvrage (en mÚtres) par 0,7 pour les ponts en béton ou précontraints ou par 1 pour les ponts métalliques; le résultat est en millimÚtres : exemple : un pont de 40 m de long en béton : 40/2=20 donc 20*0.7=14 mm de souffle par joint. Cela permet de déterminer rapidement quel est la gamme de joint dont on aura besoin.
ĂtanchĂ©itĂ© de l'ouvrage
La prĂ©sence dâune couche dâĂ©tanchĂ©itĂ© dans les ouvrages d'art a trois incidences sur les joints nĂ©cessite dâassurer la continuitĂ© de l'Ă©tanchĂ©itĂ© de l'ouvrage au ras du joint, dans le vide du joint, dans le caniveau et dans la bordure de trottoir[9].
ĂtanchĂ©itĂ© au ras du joint
Lorsque lâĂ©tanchĂ©itĂ© gĂ©nĂ©rale de lâouvrage est en asphalte ou en feuille de bitume armĂ© prĂ©fabriquĂ©e, il est indispensable que des dispositifs appropriĂ©s et efficaces soient rĂ©alisĂ©s sur tous les bords de lâĂ©tanchĂ©itĂ© pour Ă©viter que les eaux de ruissellement ne puissent s'infiltrer sous la chape, oĂč, par cheminement, elles contamineraient tout ou partie du tablier.
La technique classique, c'est-à -dire le relevé d'étanchéité dans une engravure, n'étant pas possible le long du joint, il a fallu rechercher des dispositifs adaptés à chaque joint et qui permettent de résoudre ce problÚme[9].
ĂtanchĂ©itĂ© dans le vide du joint
La plupart des joints sous revĂȘtement ne laissent traverser qu'une faible partie des eaux de ruissellement et dans la majoritĂ© des cas, notamment en rase campagne, un simple drainage de la surface de lâappui sous-jacent donne une solution satisfaisante[10].
Dans le cas des joints pour trafic Ă©levĂ© (T0 ou T1 en France), certains modĂšles peuvent ĂȘtre considĂ©rĂ©s comme Ă©tanche Ă lâeau, pour d'autres modĂšles il est nĂ©cessaire de prĂ©voir un dispositif de recueil des eaux passant Ă travers le joint[10].
ContinuitĂ© de lâĂ©tanchĂ©itĂ© au droit du trottoir
Ainsi sur les autoroutes de rase campagne et les voies rapides, dans la majorité des cas, il est possible de poursuivre le joint de chaussée jusqu'à la corniche[10].
Typologie
Depuis les années 1980, les joints de chaussées sont classés en quatre grandes familles :
- Joint non apparent Ă revĂȘtement, normal ou amĂ©liorĂ©,
- Joint Ă hiatus (ou Ă lĂšvres) et remplissage du vide par un produit Ă©lastique,
- Joint Ă pont en porte Ă faux,
- Joint à pont souple, appuyé ou en bande,
La rĂ©glementation europĂ©enne en cours dâĂ©laboration distinguera six familles[11] :
- Joint sous revĂȘtement,
- Joint Ă revĂȘtement amĂ©liorĂ©,
- Joint Ă un seul hiatus,
- Joint Ă matelas,
- Joint cantilever,
- Joints à plaques appuyées,
- Joint modulaire,
Joint non apparent Ă revĂȘtement normal
Le pontage au-dessus du vide se fait par diverses solutions d'un intĂ©rĂȘt secondaire car le domaine dâemploi est surtout limitĂ© par les possibilitĂ©s du revĂȘtement Ă supporter la compression et surtout la traction. C'est pourquoi on utilise, parfois, au droit du joint, un matĂ©riau de chaussĂ©e plus performant[12].
Le joint non apparent Ă revĂȘtement normal consiste en la mise en place d'une feuille, de cuivre ou de bitume Ă©lastomĂšre armĂ©, formant une lyre dans le vide du joint, fixĂ©e sur la structure et prise en sandwich dans l'Ă©tanchĂ©itĂ© de l'ouvrage. La lyre est remplie par un mastic et le revĂȘtement courant de la chaussĂ©e est mis en Ćuvre sur le joint[13]
Il peut Ă©quiper les ouvrages supportant un trafic de 550 Ă 2000 poids lourds jour (T1 Ă T0 en France), mais il est surtout adaptĂ© au cas des trafics de 50 Ă 300 PLMJA (T3 et T2). La capacitĂ© de souffle dâun tel joint est limitĂ©e principalement par l'aptitude du revĂȘtement Ă supporter les sollicitations alternĂ©es de traction et de compression. Le souffle est limitĂ© Ă 5 Ă 10 mm maximum sous un trafic T0 et T1 et 10 Ă 15 mm sous les autres trafics[13].
La chaussĂ©e au droit du joint doit obligatoirement ĂȘtre souple et avoir une Ă©paisseur minimale de l'ordre de 10 cm[13].
Joint non apparent Ă revĂȘtement amĂ©liorĂ©
Le joint est ici constituĂ© dâun revĂȘtement enrobĂ© spĂ©cial sâappuyant sur une plaque de pontage. Le revĂȘtement amĂ©liorĂ© est un enrobĂ© composĂ© en gĂ©nĂ©ral dâun bitume modifiĂ© par l'adjonction de polymĂšres.
Dans le cas du choix dâun joint Ă revĂȘtement amĂ©liorĂ© pour un joint longitudinal, il est conseillĂ©, pour diminuer les risques de fluage, d'orniĂ©rage ou de glissance, d'adopter les dispositions suivantes[14] :
- Diminuer les largeurs du joint et de la plaque de pontage par rapport Ă celles requises pour une mise en Ćuvre classique,
- Chanfreiner les angles des arĂȘtes des lĂšvres des maçonneries pour Ă©viter, lors des mouvements verticaux diffĂ©rentiels un poinçonnement de la tĂŽle de pontage.
Joint Ă lĂšvres
Les joints Ă lĂšvres, antĂ©rieurement dĂ©nommĂ©s joints Ă hiatus (le hiatus Ă©tant le vide sĂ©parant les deux structures), comprennent en gĂ©nĂ©ral un matĂ©riau qui comble le vide entre les lĂšvres. Celles-ci peuvent ĂȘtre en acier (profilĂ©, fonteâŠ), en alliage dâaluminium, en Ă©lastomĂšre, en bĂ©ton de ciment, en mortier de polymĂšre thermodurcissable (rĂ©sine Ă©poxy par exemple), etc.
Le remplissage du vide est assuré par un profilé en élastomÚre (en caisson, en V, etc.) ou en mousse d'élastomÚre. Celui-ci n'a qu'un rÎle d'étanchéité mais non de support de la roue, sinon ce serait un joint à bande[12].
En gĂ©nĂ©ral le souffle possible est limitĂ© par lâimportance du hiatus tolĂ©rable pour lâusager et par les chocs subis par le joint. Pour augmenter le domaine d'emploi on est alors conduit Ă multiplier les modules de base[12].
Joint Ă peigne en console
Le joint cantilever, ou joint en porte-Ă -faux ou joint en console, est constituĂ© de deux parties mĂ©talliques symĂ©triques en forme de peigne, complĂ©tĂ©es par une plaque de caoutchouc extrudĂ© sous-jacente permettant dâassurer lâĂ©tanchĂ©itĂ©[15].
Les dents du peigne peuvent avoir plusieurs formes : triangulaires, trapézoïdales ou arrondies. La présence de dentures triangulaires permet l'emploi de ce joint sur des ouvrages d'un biais allant jusqu'à 20 gr.
Joint à pont appuyé
Les joints Ă pont appuyĂ© comportent un Ă©lĂ©ment ancrĂ© sur un cĂŽtĂ© de la structure, souvent en forme de peigne, mais pas obligatoire, sâappuyant sur un Ă©lĂ©ment ancrĂ© dans lâautre partie de la structure. Le pont peut ainsi ĂȘtre une tĂŽle en acier enrobĂ©e d'une couche de caoutchouc, par adhĂ©risation.
Le confort, sous rĂ©serve d'une pose correcte et aprĂšs l'exĂ©cution du tapis, est excellent lorsquâil y a un peigne.
Ce modĂšle de joint n'est pas Ă©tanche. Aussi, il doit ĂȘtre complĂ©tĂ© par un dispositif de recueil des eaux. Celui-ci peut ĂȘtre constituĂ© par une bavette en caoutchouc pincĂ©e sous le joint et formant une gouttiĂšre dans le vide entre les maçonneries.
Joint Ă pont en bande
Le joint utilise ici les propriĂ©tĂ©s Ă©lastiques dâune bande en Ă©lastomĂšre (dĂ©nommĂ©e plaque pont) pour permettre les mouvements prĂ©vus de la structure.
La bande Ă©lastomĂšre peut aussi enrober un ensemble de nervures en fonte, rigidifiant un peu le pont.
La liaison à la structure est faite par des vis prenant appui dans les nervures des éléments de joints encadrant la plaque pont.
Comparaison des différents types
Famille de joints | Confort Ă l'usager | Robustesse | ĂtanchĂ©itĂ© | CapacitĂ© de souffle |
---|---|---|---|---|
Sous revĂȘtement normal | Excellent | Valable sous faible trafic lourd (T2-T3 en France) | DĂ©pend du principe du joint | - TrĂšs mauvaise |
Sous revĂȘtement amĂ©liorĂ© | Excellent | RĂ©sistance Ă la fatigue Satisfaisante - Valable sous trafic lourd (T0 en France) | Satisfaisante | - TrĂšs faible |
A hiatus, avec remplissage | Moyen, selon la distance entre lĂšvres - Le ressaut du vĂ©hicule peut ĂȘtre une source de nuisances | DĂ©pend de la technique du modĂšle mais les chocs des roues obligent A un ancrage de qualitĂ© et Ă renforcer la structure | En principe satisfaisante | - TolĂ©rance par rapport au souffle nominal faible |
en porte Ă faux | En gĂ©nĂ©ral excellent car ces joints ont presque toujours un peigne | - Bonne tenue sous trafic T0 | Ătanche ou nĂ©cessite l'ajout d'un dispositif de recueil des eaux | - TrĂšs bonne |
A pont souple appuyé | En général trÚs bon surtout avec un peigne, ce qui est trÚs fréquent | Le pont subit de nombreuses sollicitations qui entrainent une fatigue. Comportement moyen sous trafic T0 | Nécessite l'ajout d'un dispositif de recueil deseaux | - TrÚs bonne |
A pont souple en bande | Variable selon la conception de la bande subissant les mouvements du souffle - Bruit parfois signalé comme importants | - Usure prématurée de la bande | en principe satisfaisante | - Tolérance par rapport au souffle nominal faible |
Pose des joints mécaniques
Le confort des usagers dĂ©pend d'une part du bon nivellement des arĂȘtes (en gĂ©nĂ©ral mĂ©tallique) au niveau supĂ©rieur de la couche de roulement et d'autre part de la pĂ©rennitĂ© des ancrages du joint liĂ©e aux sollicitations dues aux chocs engendrĂ©s par le trafic[16].
Or lâexpĂ©rience montre qu'il est difficile de trĂšs bien rĂ©gler un tapis en bĂ©ton bitumineux sur lâarĂȘte d'un joint. Câest pourquoi on procĂšde la plupart du temps au calage du joint aprĂšs revĂȘtement en rĂ©glant celui-ci sur le revĂȘtement[16].
Différents types de pose
La pose du joint aprĂšs la mise en Ćuvre de lâĂ©tanchĂ©itĂ© et du revĂȘtement peut se faire au moins suivant quatre dispositions dont les principes sont les suivants[17] - [18].
- pose des ancrages dans une feuillure réservée lors du bétonnage, cas le plus courant,
- joints posés en ossature gabarit, par scellement des ancrages dans des trous forés dans le béton,
- joints liaisonnĂ©s Ă la structure par scellement dâacier passifs,
- joints liaisonnés à la structure par collage.
RĂ©servation
Les maçonneries sont rĂ©alisĂ©es en ne coulant pas une section Ă chaque extrĂ©mitĂ© de la dalle et/ou de la culĂ©e (ou mur garde-grĂšve). Des armatures en attente sont prĂ©vues pour assurer la liaison entre le bĂ©ton de lâouvrage et celui assurant l'ancrage du joint[19].
Pour permettre la circulation, une planche est déposée au-dessus du vide entre les maçonneries et la réservation est remplie par un matériau facile à déposer ultérieurement[19]
Mise en place du ferraillage complémentaire et coffrage
Une fois rĂ©alisĂ©, le revĂȘtement est sciĂ© de part et d'autre du joint pour dĂ©gager la zone de pose[20].
Le ferraillage de la feuillure est rĂ©alisĂ© et reliĂ© aux aciers en attente de lâouvrage conformĂ©ment aux rĂšgles en vigueur. Ce ferraillage va permettre d'armer cette zone de bĂ©ton trĂšs fortement sollicitĂ©e[20].
Le polystyrÚne, facile à découper et à déposer, est utilisé pour le coffrage. Toutefois pour les joints de souffle supérieur à 8 cm, la réalisation d'un sandwich de polystyrÚne et de contreplaqué est recommandée[21] - [22].
Les ancrages sont ensuite positionnés.
BĂ©tonnage/coulage des joints
Le remplissage de la rĂ©servation peut ĂȘtre fait avec divers matĂ©riaux[23] :
- du bĂ©ton prĂȘt Ă lâemploi,
- du mortier Ă base de liant hydraulique,
- du mortier à base de liant résine,
- un enrobĂ© amĂ©liorĂ© Ă base dâun liant (bitume modifiĂ© par adjonction de polymĂšres) et de granulats.
- Réservation réalisée. Les aciers de la structure laissés en attente et le ferraillage complémentaire posé. Le vide entre les deux structures est ici de l'ordre de 3 cm.
- L'enrobé a été découpé à la scie et une feuille d'étanchéité a été collée sur son bord.
- Préparation des piÚces avant la pose : bande élastomÚre et éléments de peigne.
- Alignement des éléments de joint.
- ĂlĂ©ments de peigne, Ă dents triangulaires, en piĂšces dĂ©tachĂ©es
- Déroulement de la bande d'élastomÚre qui assurera l'étanchéité en dessous du peigne.
- Réservation dans le trottoir pour permettre d'assurer la continuité du joint de chaussée.
- Joint de trottoir, avec butées métalliques
- Préparation piÚces de finition. Noter les autres ponts en construction en perspective dans le cadre de la construction de l'autoroute A19
- Vue rapprochée du joint, la bande d'élastomÚre apparaßt sous les dents du peigne
- La finition de surface est faite avec un mortier de ciment
- Joint fini
Notes et références
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 2
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 3
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 4
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 5
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 7
- cf RĂšgles BAEL, Art .3.1.33 et RĂšgles BPEL, Art. 2.1.7
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 11
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 13
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 21
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 22
- M. Fragnet (ASSEPO), « Le marquage dans les équipements des ponts », (consulté le ), dia 16
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 27
- Joint de chaussée de pont route semi-lourd (2008)
- Bulletins Ouvrages d'art n°33 (1999), page 19
- et rĂ©paration des Ă©quipements dâouvrages - Joints de dilatation (2009), p 11
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 37
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 39
- le contrÎle des travaux de joints de chaussée - LCPC (2006), p 11
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 40
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 41
- Joints de chaussées des ponts-routes (1987), p 42
- le contrÎle des travaux de joints de chaussée - LCPC (2006), p 13
- le contrÎle des travaux de joints de chaussée - LCPC (2006), p 14
Voir aussi
Bibliographie
- Joints de chaussée des ponts routes, guide technique, Bagneux, SETRA, , 110 p. (ISBN 2-11-085630-0)
- Bulletins Ouvrages d'art n°21, Bagneux, SETRA, , 110 p.
- Traitement d'un joint longitudinal entre deux structures accolées, Bulletins Ouvrages d'art n°33, Bagneux, SETRA, (ISSN 1266-166X, lire en ligne)
- Bulletins Ouvrages d'art n°38, Bagneux, SETRA, , 110 p. (ISSN 1266-166X, lire en ligne), page 39
- Propositions d'actions pour le remplacement des joints de chaussĂ©e sur ouvrages en service â Note dâinformation n°24, Bagneux, SETRA, (ISSN 1250-8675, lire en ligne)
- Le contrĂŽle des travaux de joints de chaussĂ©e et de trottoirs sur ouvrages neufs et en rĂ©parationâ Guide technique, Paris, LCPC, , 99 p. (ISBN 2-7208-2449-6, lire en ligne)
- Joint de chaussée de pont route semi-lourd, Bagneux, SETRA, (lire en ligne)
- Joint de chaussée de pont route léger, Bagneux, SETRA, (lire en ligne)
- Entretien et rĂ©paration des Ă©quipements dâouvrages : Joints de dilatation, Paris, Syndicat national des entrepreneurs spĂ©cialistes de travaux de rĂ©paration et renforcement de structures (STRESS), (lire en ligne)