SPEcialistes de la Chaussée
en BEton et des Aménagements

INTRODUCTION

CALEPINAGE

Le calepinage est l’opération qui consiste à déterminer l’emplacement de tous les joints de l’ouvrage en béton que l’on va réaliser ; il s’agit d’optimiser les dimensions et la forme des dalles surtout lorsqu’elles ne sont pas armées, ce qui est le cas le plus fréquent des ouvrages visés par le présent document.

Pourquoi doit-on optimiser les dimensions et la forme des dalles non armées ?

L’expérience et la pratique des revêtements et ouvrages linéaires en béton a permis de fixer les règles principales suivantes :

  • espacement maximum des joints < 25 fois l’épaisseur de la dalle (soit par exemple 3 m pour une dalle de 12 cm, 5 m pour une dalle de 25 cm) ;
  • espacement minimum des joints : 1,5 m ;
  • angles de coins de dalle < 75°.

Pourquoi moins de 25 fois l’épaisseur ?

Comme expliqué plus loin, les variations de température de l’air ambiant, des différentes couches de chaussée et du massif support, conduisent à des déformations des dalles : lorsque le haut est plus chaud que le bas, gradient dit « positif », la dalle se déforme, elle devient convexe ; vice versa, gradient dit « négatif », elle devient concave.
Dans le cas où le haut de la dalle est comprimé et le bas tendu (gradient positif), au passage d’une charge, la tension qu’elle provoque en bas de couche s’ajoute à la tension due au gradient positif. Cette tension est proportionnelle à l’intensité du gradient mais dépend aussi des dimensions de la dalle relativement à son épaisseur.
Il a été défini une « longueur critique » de dalle au-delà de laquelle des fissures systématiques apparaissent au passage répété des charges lourdes (3).
Pour protéger le revêtement de l’effet négatif du passage des charges lourdes lorsque le gradient thermique est fortement positif (journées très ensoleillées), il est préférable que la longueur des dalles soit inférieure à cette longueur critique. Les calculs de longueur critique réalisés pour des gradients fréquents, les bétons utilisés et les épaisseurs courantes en France, conduisent à des valeurs de 20 à 40 fois l’épaisseur ; un compromis a été trouvé pour fixer la règle à 25.

Pourquoi plus de 1,5 m ?

On considère qu’une dalle dont la « longueur » (dimension parallèle à l’axe de la chaussée) serait inférieure à 1,5 m et dont la « largeur » est celle de la voie (3,5 à 4 m) ne fonctionnerait plus en dalle mais en poutre, et ne résisterait plus assez au passage des charges lourdes en se rompant « longitudinalement ».

Pourquoi éviter les angles aigus ?

Comme indiqué plus haut, les gradients thermiques négatifs sont nettement moins dangereux que les positifs à l’exception notable des bords de dalles : la dalle devenant concave, les bords se relèvent et une partie de la dalle fonctionne en « console ». Cette situation se produit aux bords libres (limites latérales du revêtement) et aux joints transversaux dont le transfert de charge est faible. Le coin de dalle augmente la sensibilité aux gradients négatifs : la section résistante est la diagonale sous la charge ; cette section est d’autant plus faible que l’angle est aigu (Figure 3).

def_therm

Figure 3- La section tendue sous la charge est plus faible en bas dans l’angle aigu de la dalle en "losange".

L’ > L donc S’=L’ x e > S=L x e
e = épaisseur de la dalle, L et L’ longueur de la section sous la charge, S et S’ section sous la charge.

Calepinage - Règles pratiques

Le calepinage désigne l’opération qui consiste à établir le plan des joints du revêtement à construire, tant dans les zones « courantes » que dans les zones particulières : abord d’ouvrage particulier, présence d’émergences (voir 8.2), carrefours (Figure 4), intersections (Figure 5), etc. Idéalement le choix de l’emplacement de ces émergences dès le projet de construction devrait être coordonné avec le calepinage des futurs joints.
Ce plan devra tenir compte des règles suivantes :

  • espacement maximum des joints < 25 fois l’épaisseur de la dalle (soit par exemple 3 m pour une dalle de 12 cm, 5 m pour une dalle de 25 cm) ;
  • espacement minimum des joints : 1,5 m ;
  • angles de coins de dalle ³ 75°.

En perpendiculaire au sens du trafic on trouve les joints transversaux .Ils peuvent être de retrait flexion, de construction, ou de dilatation.
En parallèle au sens du coulage du béton, généralement le sens du trafic, on trouve les joints longitudinaux. Ils peuvent être de retrait flexion, de construction ou de dilatation.
En chaussée routière il n’y a, en principe, pas de joints de dilatation, en raison des retraits les plus courants des bétons routiers, des périodes de réalisation des chaussées, et des conditions climatiques françaises.
Les joints transversaux sont à priori perpendiculaires à l’axe de la chaussée, sauf pour chaussée à trafic lourd ou ils sont inclinés à 15° et en présence d’ouvrage (passage inférieur, viaduc) ou l’inclinaison dépendra de l’ouvrage.
La plus grande dimension des dalles ne doit en principe pas dépasser 25x l’épaisseur. Pour des dalles carrées on peut augmenter le ratio jusqu'à 30. Pour des chaussées spécifiques (tunnel, canal, station service…) il faut ramener le ratio à 20. Néanmoins la plus grande longueur de dalle ne doit pas dépasser 7,50 ml.
Au droit des joints longitudinaux de retrait, les joints transversaux ne doivent pas être en décalage (continuité du joint d’une dalle à l’autre). Si un tel décalage est nécessaire, il faut réaliser un joint longitudinal de construction.
Les joints longitudinaux ne doivent pas se trouver sous une bande de roulage des véhicules ni si possible sous la future signalisation horizontale.

Les ouvrages fixes (caniveaux, regards, …) seront obligatoirement entourés de joint de dilatation, et les joints qui se seraient trouvés au plus proche, seront déplacés pour coïncider avec ces ouvrages.
Enfin, le calepinage tiendra compte de passages canalisés de charges particulières par leur agressivité (poids, nature des bandages, etc.) en évitant de placer des joints longitudinaux notamment, sous ou au voisinage de ces charges : aéroport (voir "Revêtements aéroportuaires"), plate forme multimodales (voir "Aires de stockages, multimodales et portuaires").
Pour les chaussées circulaires des giratoires, les dalles ayant une forme trapézoïdale, la préparation du plan de calepinage est une opération essentielle. Ces règles sont indiquées dans "Carrefours giratoires".

calp_carrefour
Figure 4- Exemple d’un calepinage des joints d’un carrefour à niveau entre deux chaussées en béton de ciment.
calp_intersection
Figure 5- Exemple d’un calepinage des joints d’une insertion d'une chaussée en béton sur une autre.

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