Joint de chaussée - Définition
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Introduction
Un joint de chaussée, ou joint de dilatation, est un dispositif permettant d'assurer la continuité de la circulation au droit d'une coupure du tablier d’un pont. Il permet, notamment, à la structure de se dilater en fonction de la température (ou de l’hygrométrie pour les structures en bois), des effets du trafic et des effets propres à chaque matériau sans subir de gêne lors de ces déplacements.
Lorsque les tabliers sont très longs, des joints intermédiaires sont prévus pour limiter l'amplitude des variations de longueur dues à la température ou aux effets différés dans le cas des structures en béton (retrait, fluage) et l'intensité des efforts transmis en tête des appuis. La longueur maximale de tablier continu sans joint de dilatation est couramment de l'ordre de 500 à 600 m. Le record de tablier sans joint est toutefois détenu par le viaduc du Loing sur l’autoroute A19 dont la longueur est de 1008 m.
Propriétés requises pour un joint
Un joint doit avoir les propriétés suivantes :
- Assurer la liberté de mouvement du pont;
- Donner une continuité de la surface de roulement
- Ne pas être une source de bruit et de vibration ;
- Avoir une bonne étanchéité ou une bonne évacuation des eaux.
Le souffle
On appelle "souffle", ou parfois "jeu", d'un joint le déplacement relatif maximal prévisible des deux éléments en regard, mesuré entre leurs deux positions extrêmes.
Mouvements de liberté
Le modèle 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.
La composante longitudinale est, en général, la plus importante. Elle représente les mouvements de contraction et d'extension réversibles ou non de la structure sous l’effet de la température, du retrait ou d’un autre phénomène..
La composante transversale apparaît dans le cas d'ouvrages courbes ou biais et elle est la conséquence d'une déformation particulière du tablier (sous l'action de la température surtout) et de l'effet du trafic (force centrifuge et freinage). Dans le cas de grands ponts suspendus ou à haubans l'action du vent peut être sensible dans la valeur 1e cette composante.
La composante verticale est faible, mais pas négligeable.
Détermination du souffle
Les éléments ou paramètres 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 :
où Δl est la modification de la longueur, l est la longueur dilatable, λ est le coefficient de dilatation, et ΔT la différence de température, en degrés Celsius.
La longueur dilatable est connue avec précision. Le coefficient de dilatation couramment admis pour le béton armé est 10-5.
L'écart de température est quant à lui fonction de nombreux paramètres comme : la latitude, l'altitude, la zone géographique, l'environnement du site, etc. En France, à défaut de justifications précises, les textes considèrent des variations de températures de +30°C à -40°C, en supposant une température initiale à l'origine de la construction comprise entre +5/+8° et +14/+15°C et un coefficient de dilatation forfaitaire du béton armé de 1.10-5. En d'autre terme la plage de température s'étale de -27°/-30°C à +38°/+47°C. Dans la pratique, le projeteur utilisera les relevés météorologiques nationaux pour une première approximation, puis locaux pour affiner.
Si l'ouvrage est courbe la valeur de Δl est fonction du rayon de courbure, de même que la direction du déplacement qui n'est pas obligatoirement suivant une tangente à la courbe de l'ouvrage, sauf si les culées de l’ouvrage comportent des butées de limitation de déplacement transversal. En outre la longueur dilatable à prendre en compte n'est pas la longueur développée courbe, mais une longueur nettement inférieure.
Pour les ouvrages biais, la valeur de Δl est la résultante de deux composantes du mouvement : suivant une perpendiculaire à l’axe du joint et suivant une parallèle au joint.
Les écartements dus au retrait ou au fluage du béton sont très 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 mètres) par 0,7 pour les ponts en béton ou précontraints ou par 1 pour les ponts métalliques; le résultat est en centimètres : 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.
