Qu'est-ce que l'indice de rugosité international (IRI) ?

L’indice de rugosité international (IRI) est une échelle de rugosité qu’un modèle de quart de véhicule calcule à partir d’un profil de chaussée mesuré. IRI est l’abréviation de International Roughness Index. La Banque mondiale a défini l’échelle à partir de travaux américains antérieurs (NCHRP). L’expérience internationale sur la rugosité des routes, menée à Brasilia en 1982, a conduit à cette échelle.

L’IRI a été conçu pour être pertinent, transférable et stable dans le temps. Il peut être mesuré avec un large éventail d’équipements, car il n’a besoin que d’un profil. Aux États-Unis, la FHWA en a fait la norme des données de rugosité du Highway Performance Monitoring System (HPMS). L’ASTM E1926 et l’AASHTO R 43 donnent le calcul.

Comment l’IRI est calculé

L’entrée est un profil longitudinal, soit la hauteur de la chaussée le long d’une trace de roue. L’analyse IRI simule sur ce profil un modèle de quart de véhicule. Ce modèle comporte un ressort de pneu, une masse d’essieu, un ressort et un amortisseur de suspension, et une masse de caisse. On l’appelle le Golden Car. La vitesse simulée est de 80 km/h (49,7 mph).

Le Golden Car a quatre paramètres fixes. Divisez chacun par la masse suspendue (la masse de caisse) :

La simulation donne la vitesse à laquelle la suspension se comprime et se détend. L’IRI est la moyenne de la valeur absolue de cette vitesse sur la longueur du profil. Cette moyenne s’appelle la pente redressée moyenne (average rectified slope) :

IRI = (1 / L) x integral of |axle velocity - body velocity| dt

L est la longueur du profil. Les vitesses de l’essieu et de la caisse sont les vitesses verticales des masses non suspendue et suspendue. Le résultat est une pente, de sorte que ses unités sont le m/km, le mm/m ou l’in/mi. La conversion est 1 m/km = 63,36 in/mi. Une chaussée lisse donne un IRI faible.

Les règles HPMS ajoutent trois précisions. Les points du profil sont espacés d’au plus 6 in. Les longueurs d’onde supérieures à 300 ft sont filtrées. L’IRI est déclaré pour des sections de 0,1 mille. La FHWA indique que l’IRI est surtout influencé par les longueurs d’onde d’environ 2,4 m et 15,4 m.

IRI, MRI et HRI

Au sens strict, l’IRI décrit une seule trace de roue, souvent la droite. Certaines agences mesurent les deux traces et font la moyenne des deux valeurs d’IRI. Cette moyenne est l’indice de confort moyen (Mean Ride Index, MRI). L’indice de confort à demi-véhicule (Half-car Ride Index, HRI) applique la même analyse à la moyenne des deux profils. Le HRI est inférieur au MRI. Pour les routes en enrobé, Sayers a constaté que le HRI vaut environ 0,8 fois l’IRI. Vérifiez quel indice un rapport utilise avant de comparer deux valeurs.

Comment l’IRI est mesuré

L’IRI se calcule à partir d’un profil, de sorte que la mesure est une mesure de profil. La FHWA cite ces appareils :

• Profilomètres inertiels à grande vitesse. Un véhicule porte un accéléromètre, des capteurs laser et un dispositif de mesure de distance. Ils sont précis et répétables. Ils recueillent des données à vitesse de route sans fermeture de voie. Ils ne peuvent pas recueillir de données précises à basse vitesse, en dessous d’environ 15 à 20 mph.
• Profilomètres inertiels légers. Ils utilisent la même technologie dans un petit véhicule. Les agences les emploient sur les constructions neuves, y compris le béton qui ne peut pas encore supporter la circulation.
• Profilomètres à pied et nivellement à la mire. Ils donnent des profils précis, mais ils sont lents. Les agences utilisent les profilomètres à pied pour étalonner les profilomètres inertiels.
• Instruments de type réponse. Un véhicule équipé d’un roadmètre mesure la réponse. Ces relevés ne sont pas stables dans le temps et dépendent du véhicule. Ils doivent être étalonnés sur l’échelle de l’IRI.

Une règle et un profilographe ne donnent pas d’IRI. La règle ne montre que les écarts locaux. Le profilographe donne l’indice de profil (Profile Index, PI), qui est une statistique différente. Son « in/mi » a peu de points communs avec l’in/mi de l’IRI. Un laser ponctuel peut lire la texture d’un béton strié comme de la rugosité. La FHWA recommande donc un laser en ligne sur un béton texturé.

L’AASHTO et l’ASTM publient les normes de soutien. L’AASHTO M 328 est la spécification des profilomètres, la R 56 certifie les systèmes de profilage et la R 57 couvre leur emploi. L’ASTM E950 couvre la mesure d’un profil à l’aide d’un profilomètre inertiel. Pour la réception de construction, les agences certifient typiquement l’équipement chaque année et certifient l’opérateur.

Cotes de l’IRI pour les routes

Les règles fédérales américaines cotent les chaussées routières par IRI. La règle s’applique au réseau routier national. Les États déclarent l’IRI en pouces par mille, pour des sections de 0,1 mille, et l’IRI est calculé selon l’AASHTO R43-13.

La cote IRI n’est qu’un élément. Pour un tronçon en enrobé, la cote globale utilise aussi les cotes de fissuration et d’orniérage. Pour un tronçon en béton à joints, elle utilise la fissuration et la dénivellation. Un tronçon n’est Bon que si toutes ses cotes sont Bonnes.

L’IRI dans la construction routière

Les agences utilisent l’IRI pour réceptionner les chaussées neuves. La FHWA donne les valeurs acceptables typiques pour les chaussées routières neuves : 52 à 66 in/mi pour l’enrobé et 57 à 72 in/mi pour le béton. La valeur dépend de l’agence et du type d’ouvrage.

Une enquête de 2014 a relevé des mesures de uni fondées sur l’IRI dans 39 États pour l’enrobé neuf et dans 23 États pour le béton neuf. De nombreux États versent à l’entrepreneur une prime pour un IRI faible et appliquent une pénalité pour un IRI élevé. Les seuils qui exigent une correction avant réception se situent typiquement entre 60 et 150 in/mi. La FHWA note que les corrections ne visent en général que la rugosité localisée. La plupart des États contrôlent aussi la rugosité locale avec une règle. Un seuil typique est un écart de 3,2 à 6,4 mm sous une règle de 3 à 4,9 m.

L’IRI et les autres mesures

• PSI. L’indice de viabilité actuelle (Present Serviceability Index) est une échelle de 0 à 5 issue de l’essai routier de l’AASHO de la fin des années 1950. Il prédit la cote de confort de roulement attribuée par un jury. Certaines agences corrèlent encore les données de rugosité avec le PSI, mais la FHWA note que le PSI tombe en désuétude. Sayers a noté en 1989 qu’il n’existe aucune échelle standard de rugosité PSI. Paterson a déduit une conversion approximative de l’IRI vers le PSI à partir de plusieurs sources.
• PCI. L’indice de l’état de la chaussée cote les dégradations visibles sur une échelle de 0 à 100. L’ASTM D5340 indique que le PCI ne donne pas de mesure directe de la rugosité. Une chaussée a besoin d’une mesure de profil pour obtenir un IRI.
• Boeing Bump Index. La méthode aéroportuaire décrite dans la section suivante.

L’IRI sur les aérodromes

L’IRI est une mesure routière. La FAA indique dans l’AC 150/5380-9 que l’industrie routière définit la rugosité par le confort de conduite d’un passager. Pour un avion, l’AC la définit par la fatigue des éléments de l’avion. Elle compte aussi les effets sur la sécurité de l’exploitation, comme les vibrations du poste de pilotage et les fortes accélérations (g). L’AC ajoute que la gêne du passager ne dure que quelques secondes. Elle ne sert pas de base à la rugosité des aérodromes.

L’AC distingue deux types de rugosité aéroportuaire. Une bosse isolée est un changement d’altitude isolé sur 100 m ou moins. La rugosité de profil est une série d’écarts qui font réagir l’avion de manière à accroître la fatigue, à réduire le freinage ou à gêner les opérations du poste de pilotage.

L’AC ne fixe pas de limites d’IRI. Elle utilise la méthode Boeing Bump. Une règle virtuelle relie deux points du profil de piste, distants de 120 m au plus. La méthode compare la hauteur de la bosse à sa longueur, selon trois zones :

Le logiciel ProFAA de la FAA calcule le Boeing Bump Index (BBI). Un BBI inférieur à 1,0 se situe dans la zone acceptable. L’intervalle de relevé standard de la FAA est de 0,25 m. L’emploi de l’AC est obligatoire pour les projets financés par l’AIP ou la PFC.

L’AC 150/5380-9 met aussi en garde contre les profilomètres inertiels qui appliquent un filtre passe-haut. Le filtre peut modifier le BBI, car le BBI utilise des perturbations plus longues que l’IRI. L’AC ne recommande pas ces profilomètres pour les travaux de BBI. L’AC 150/5320-6G indique d’évaluer les profils avec ProVAL ou ProFAA.

Les textes européens n’utilisent pas non plus l’IRI. Le GM1 ADR.OPS.C.010(b)(2) donne des hauteurs acceptables, tolérables et excessives pour une irrégularité de surface de piste d’une longueur donnée. Au-delà de la limite acceptable, le guide prévoit une action de maintenance. Entre les limites tolérable et excessive, la correction est obligatoire. Au-delà de la limite excessive, la zone de piste justifie la fermeture.

Le GM1 ADR-DSN.B.090(a) qualifie de norme réalisable pour la couche de roulement finie un contrôle à la règle de 3 m, sans écart supérieur à 3 mm.

Un relevé de chaussée TarmacView cote les dégradations visibles selon l’ASTM D5340. Il ne calcule pas d’IRI.