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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 d’un pont. Il permet, notamment, Ă  la structure de se dilater en fonction de la tempĂ©rature (ou de l’hygromĂ©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 l’autoroute A19 dont la longueur est de 1 008 m.

joint Ă  peigne Ă  dents arrondies

Propriétés requises pour un joint

Un joint doit avoir les propriétés suivantes[1] :

  • Assurer la libertĂ© de mouvement du pont;
  • Donner une continuitĂ© de la surface de roulement
  • Ne pas ĂȘtre une source de bruit et de vibration ;
  • Avoir une bonne Ă©tanchĂ©itĂ© ou une bonne Ă©vacuation des eaux.

Utilisation des joints

Positionnement des joints selon le type de pont
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 l’effet de la tempĂ©rature, du retrait ou d’un 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 10−5[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  −40 °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 10−5. En d'autres termes, la plage de tempĂ©rature s'Ă©tale de -27°/−30 °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 l’ouvrage 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  l’axe du joint et suivant une parallĂšle au joint[8].

Les écartements dus au retrait ou au fluage du béton sont trÚs faibles.

Une mĂ©thode rapide (mais exacte) pour calculer les souffles est la suivante (pour la France mĂ©tropolitaine, donc avec les valeurs moyennes de tempĂ©rature citĂ©es ci-dessus) : vous multipliez la demi longueur de l'ouvrage (en mĂštres) par 0,7 pour les ponts en bĂ©ton ou prĂ©contraints ou par 1 pour les ponts mĂ©talliques; le rĂ©sultat est en millimĂštres : exemple : un pont de 40 m de long en bĂ©ton : 40/2=20 donc 20*0.7=14 mm de souffle par joint. Cela permet de dĂ©terminer rapidement quel est la gamme de joint dont on aura besoin.

ÉtanchĂ©itĂ© de l'ouvrage

La prĂ©sence d’une couche d’étanchĂ©itĂ© dans les ouvrages d'art a trois incidences sur les joints nĂ©cessite d’assurer 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].

ÉtanchĂ©itĂ© au ras du joint

Lorsque l’étanchĂ©itĂ© gĂ©nĂ©rale de l’ouvrage 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 l’étanchĂ©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].

ÉtanchĂ©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 l’appui 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  l’eau, 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 l’étanchĂ©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

joint Ă  hiatus

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 Ă  pont souple, appuyĂ© ou en bande,

La rĂ©glementation europĂ©enne en cours d’élaboration distinguera six familles[11] :

  • Joint sous revĂȘtement,
  • Joint Ă  revĂȘtement amĂ©liorĂ©,
  • Joint Ă  un seul hiatus,
  • Joint Ă  matelas,
  • Joint cantilever,
  • Joints Ă  plaques appuyĂ©es,
  • Joint modulaire,

Joint non apparent Ă  revĂȘtement normal

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 d’emploi 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 Ɠuvre 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 d’un 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©

Joint non apparent Ă  revĂȘtement amĂ©liorĂ©

Le joint est ici constituĂ© d’un revĂȘtement enrobĂ© spĂ©cial s’appuyant sur une plaque de pontage. Le revĂȘtement amĂ©liorĂ© est un enrobĂ© composĂ© en gĂ©nĂ©ral d’un bitume modifiĂ© par l'adjonction de polymĂšres.

Dans le cas du choix d’un 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 Ɠuvre 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

Joint Ă  hiatus

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©, fonte
), en alliage d’aluminium, 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 l’importance du hiatus tolĂ©rable pour l’usager 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

Joint cantilever

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 d’assurer l’étanchĂ©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

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, s’appuyant sur un Ă©lĂ©ment ancrĂ© dans l’autre 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 lorsqu’il 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

Joint Ă  pont en bande

Le joint utilise ici les propriĂ©tĂ©s Ă©lastiques d’une 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 jointsConfort Ă  l'usagerRobustesseÉtanchĂ©itĂ©CapacitĂ© de souffle
Sous revĂȘtement normalExcellentValable sous faible trafic lourd (T2-T3 en France)DĂ©pend du principe du joint- TrĂšs mauvaise
Sous revĂȘtement amĂ©liorĂ©ExcellentRĂ©sistance Ă  la fatigue Satisfaisante - Valable sous trafic lourd (T0 en France)Satisfaisante- TrĂšs faible
A hiatus, avec remplissageMoyen, selon la distance entre lĂšvres - Le ressaut du vĂ©hicule peut ĂȘtre une source de nuisancesDĂ©pend de la technique du modĂšle mais les chocs des roues obligent A un ancrage de qualitĂ© et Ă  renforcer la structureEn principe satisfaisante- TolĂ©rance par rapport au souffle nominal faible
en porte Ă  fauxEn gĂ©nĂ©ral excellent car ces joints ont presque toujours un peigne- Bonne tenue sous trafic T0Étanche ou nĂ©cessite l'ajout d'un dispositif de recueil des eaux- TrĂšs bonne
A pont souple appuyéEn général trÚs bon surtout avec un peigne, ce qui est trÚs fréquentLe pont subit de nombreuses sollicitations qui entrainent une fatigue. Comportement moyen sous trafic T0Nécessite l'ajout d'un dispositif de recueil deseaux- TrÚs bonne
A pont souple en bandeVariable selon la conception de la bande subissant les mouvements du souffle - Bruit parfois signalé comme importants- Usure prématurée de la bandeen 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 l’expĂ©rience montre qu'il est difficile de trĂšs bien rĂ©gler un tapis en bĂ©ton bitumineux sur l’arĂȘte d'un joint. C’est 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 Ɠuvre de l’étanchĂ©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 rĂ©servĂ©e lors du bĂ©tonnage, cas le plus courant,
  • joints posĂ©s en ossature gabarit, par scellement des ancrages dans des trous forĂ©s dans le bĂ©ton,
  • joints liaisonnĂ©s Ă  la structure par scellement d’acier passifs,
  • joints liaisonnĂ©s Ă  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 l’ouvrage 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 l’ouvrage 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 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  l’emploi,
  • du mortier Ă  base de liant hydraulique,
  • du mortier Ă  base de liant rĂ©sine,
  • un enrobĂ© amĂ©liorĂ© Ă  base d’un liant (bitume modifiĂ© par adjonction de polymĂšres) et de granulats.
  • RĂ©servation rĂ©alisĂ©e. Les aciers de la structure laissĂ©s en attente et le ferraillage complĂ©mentaire posĂ©. Le vide entre les deux structures est ici de l'ordre de 3 cm.
    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 cm.
  • L'enrobĂ© a Ă©tĂ© dĂ©coupĂ© Ă  la scie et une feuille d'Ă©tanchĂ©itĂ© a Ă©tĂ© collĂ©e sur son bord.
    L'enrobé a été découpé à la scie et une feuille d'étanchéité a été collée sur son bord.
  • PrĂ©paration des piĂšces avant la pose : bande Ă©lastomĂšre et Ă©lĂ©ments de peigne.
    Préparation des piÚces avant la pose : bande élastomÚre et éléments de peigne.
  • Alignement des Ă©lĂ©ments de joint.
    Alignement des éléments de joint.
  • ÉlĂ©ments de peigne, Ă  dents triangulaires, en piĂšces dĂ©tachĂ©es
    ÉlĂ©ments de peigne, Ă  dents triangulaires, en piĂšces dĂ©tachĂ©es
  • DĂ©roulement de la bande d'Ă©lastomĂšre qui assurera l'Ă©tanchĂ©itĂ© en dessous du peigne.
    Déroulement de la bande d'élastomÚre qui assurera l'étanchéité en dessous du peigne.
  • RĂ©servation dans le trottoir pour permettre d'assurer la continuitĂ© du joint de chaussĂ©e.
    Réservation dans le trottoir pour permettre d'assurer la continuité du joint de chaussée.
  • Joint de trottoir, avec butĂ©es mĂ©talliques
    Joint de trottoir, avec butées métalliques
  • PrĂ©paration piĂšces de finition. Noter les autres ponts en construction en perspective dans le cadre de la construction de l'autoroute A19
    Préparation piÚces de finition. Noter les autres ponts en construction en perspective dans le cadre de la construction de l'autoroute A19
  • Vue rapprochĂ©e du joint, la bande d'Ă©lastomĂšre apparaĂźt sous les dents du peigne
    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
    La finition de surface est faite avec un mortier de ciment
  • Joint fini
    Joint fini

Notes et références

Voir aussi

Bibliographie

  • Joints de chaussĂ©e 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 accolĂ©es, 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 – Note d’information 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©paration– Guide technique, Paris, LCPC, , 99 p. (ISBN 2-7208-2449-6, lire en ligne)
  • Joint de chaussĂ©e de pont route semi-lourd, Bagneux, SETRA, (lire en ligne)
  • Joint de chaussĂ©e de pont route lĂ©ger, Bagneux, SETRA, (lire en ligne)
  • Entretien et rĂ©paration des Ă©quipements d’ouvrages : Joints de dilatation, Paris, Syndicat national des entrepreneurs spĂ©cialistes de travaux de rĂ©paration et renforcement de structures (STRESS), (lire en ligne)

Article connexe

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