L'essai à la plaque : mesurer la portance d'une plateforme

L’essai à la plaque est un essai de chantier. Il ne reconnaît pas le sol en profondeur, comme un sondage ou un essai pressiométrique : il vérifie qu’une surface terrassée, une arase ou une couche de forme, est assez raide pour recevoir une chaussée, un dallage ou le passage des engins.

Ce que mesure l’essai

La norme NF P 94-117-1 d’avril 2000, en vigueur, définit une méthode pour évaluer la portance d’une plate-forme soumise à un chargement statique par l’intermédiaire d’une plaque rigide. Le paramètre mesuré est le module sous chargement statique à la plaque, noté EV2.

La note du Cerema sur la mesure de la portance (mars 2018) en donne le principe : on mesure l’enfoncement vertical au centre d’une plaque rigide de 60 cm de diamètre sous chargement statique, et l’enfoncement relevé à la fin du second cycle permet de calculer EV2. L’essai couvre des modules de 20 à 250 MPa.

Ce module n’est pas celui d’une couche. Le Cerema le rappelle : une charge appliquée en surface sollicite plusieurs couches de nature différente, sur une profondeur qui dépend de la charge et de la surface chargée. On mesure donc un module moyen des couches sous-jacentes, appelé module de déformation.

Le même document en précise les conditions et les limites :

• un massif de réaction, en pratique un camion chargé, capable d’appliquer au moins 8 tonnes sur la plaque, avec au moins 1,2 m entre le pneu d’appui et le centre de la plaque ;
• des matériaux dont les plus gros éléments font moins de 200 mm ;
• un rendement faible, de 4 à 6 mesures par heure, et un accès parfois difficile en tranchée, en forte pente ou en zone encombrée ;
• un essai déconseillé sur une couche de forme traitée aux liants hydrauliques.

Portance d’une plateforme, capacité portante d’un sol

Le mot « portance » change de sens d’un métier à l’autre, et le Cerema prend soin de les distinguer. En mécanique des sols, la capacité portante est la résistance à la rupture sous une charge verticale. En technique routière, la portance est l’aptitude du support d’une chaussée à résister aux contraintes et aux déformations de la circulation, et elle se caractérise par un module.

Un EV2 n’est donc pas une contrainte admissible pour une fondation. La différence est développée dans le guide de la portance du sol.

La dynaplaque

La NF P 94-117-2 d’octobre 2004 détermine le module sous chargement dynamique « à la Dynaplaque » d’une plate-forme, pour des matériaux de la classification NF P 11-300 (celle de 1992) dont le Dmax est inférieur à 200 mm.

Selon le Cerema, la sollicitation est analogue, en intensité et en fréquence, au passage d’un essieu de 13 tonnes roulant à 60 km/h. Une masse tombe sur un ressort amortisseur posé sur une plaque rigide de 600 mm ; des trois chocs, seul le troisième sert à la mesure. Deux appareils coexistent :

Installée sur un véhicule léger, la dynaplaque fait 20 à 40 mesures par heure. Elle n’est pas conseillée, elle non plus, sur une couche de forme traitée aux liants hydrauliques. Le Cerema déconseille la dynaplaque 1 pour une plateforme PF2qs ou PF3, puisque sa plage s’arrête à 100 MPa.

Une plaque dynamique légère, de 30 cm, est aussi en circulation. Le Cerema la dit non normalisée et seulement indicative en France ; sa profondeur d’influence, de 30 à 40 cm, étant plus faible, ses valeurs ne se comparent pas à celles des autres essais.

Lire un EV2 : les classes de plateforme

Les chaussées se dimensionnent sur la classe de leur plateforme. Une note du Cerema de 2017 rappelle les plages de module de la classification du GTR de 2000 et leur évolution :

Trois précautions de lecture, toutes tirées de la note de 2018 :

• Court terme et long terme. Les valeurs mesurées à la réception sont « à court terme ». Le dimensionnement retient des valeurs « à long terme », représentatives des conditions hydriques défavorables de la vie de l’ouvrage, que le géotechnicien définit. Les seuils du marché sont en général les valeurs minimales de la classe visée.
• Chaque point compte. C’est chaque valeur mesurée, et non leur moyenne, qui doit dépasser le module minimal accepté.
• Pas de surclassement sur essai. De bons résultats ne permettent pas, à eux seuls, de classer une plateforme au-dessus de sa classe de projet.

Surtout, l’essai ne caractérise pas le taux de compactage. Un matériau fin à l’état sec peut donner un module élevé, même mal compacté, sans que cette valeur tienne à long terme. Le compactage se juge par rapport à l’optimum Proctor, expliqué dans le guide de l’essai Proctor.

Combien de points, et quand

Pour les essais ponctuels, le Cerema recommande au minimum un essai tous les 500 m² sur l’arase et tous les 250 m² sur la couche de forme, en quinconce, et une densification autour de tout point faible. Les mesures se font sur une surface fermée, hors gel, dégel et pluie, après le drainage ; au moins 48 heures après un traitement à la chaux, et, sur une couche de forme traitée aux liants hydrauliques, normalement 28 jours après.

Le Cerema conseille aussi que le marché ne retienne qu’une méthode d’essai pour la réception, et qu’il en précise le critère, en particulier le module minimal accepté.

Dallages et plateformes de bâtiment

Pour une plateforme industrielle, la note de 2018 indique que le dimensionnement des plateformes de bâtiment repose souvent sur le module de réaction de Westergaard, mesuré selon la NF P 94-117-3, mais que des références routières peuvent aussi convenir ; les valeurs de réception sont alors proposées par le géotechnicien. Le choix entre dallage et plancher porté est traité dans le guide du vide sanitaire et du dallage, et les grands bâtiments dans la page des bâtiments d’activité.

Le cas des voies engins pompiers

L’arrêté du 31 janvier 1986 relatif à la protection contre l’incendie des bâtiments d’habitation définit, à son article 4, la voie engins qui doit permettre l’accès des secours :

• une largeur de 3 m, bandes de stationnement exclues ;
• une force portante calculée pour un véhicule de 130 kN, dont 40 kN sur l’essieu avant et 90 kN sur l’essieu arrière, distants de 4,50 m ;
• un rayon intérieur de 11 m au moins, une hauteur libre de 3,30 m majorée de 0,20 m, une pente inférieure à 15 %.

La voie échelles, partie de la voie engins où se mettent en station les échelles, demande en plus une longueur d’au moins 10 m, une largeur de 4 m, une pente de 10 % au plus, et une résistance au poinçonnement de 100 kN sur une surface circulaire de 0,20 m de diamètre.

L’arrêté fixe des charges, pas une méthode de contrôle : il ne cite ni l’essai à la plaque ni un module à atteindre. La structure de la voie et ses critères de réception se définissent donc au projet, comme pour toute plateforme.

Dans une étude de VRD

L’essai à la plaque sert à réceptionner l’arase et la couche de forme. En amont, l’étude géotechnique de VRD classe les sols, dit lesquels réemployer en remblai ou en couche de forme, et prévoit la portance de l’arase et de la plateforme. Son prix est sur la page de l’étude de VRD.