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Zitiervorschau

COURS DE GEOMETRIE ROUTIERE ET VOIRIE

PLAN DU COURS

CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LA G.R.V CHAPITRE 2 : ELEMENTS DE BASE DE LA G.R.V CHAPITRE 3 : NORMES GEOMETRIQUES UTILISEES EN C.I ET LES REGLES D’EMPLOIS DES NORMES ICTARN CHAPITRE 4 : LE TRACE EN PLAN CHAPITRE 5 : LE PROFIL EN LONG CHAPITRE 6 : COORDINATION TRACE EN PLAN- PROFIL EN LONG CHAPITRE 7 : LES PROFILS EN TRAVERS CHAPITRE 8 : CALCUL DES PROFILS EN TRAVERS CHAPITRE 9 : DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES - En largeur - En épaisseur CHAPITRE 10 : ETABLISSEMENT D’UN PROJET ROUTIER

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CHAPITRE 1 :

I.

GENERALITES SUR LA ROUTE, LA VOIRIE ET LA GEOMETRIE ROUTIERE

LA ROUTE :

1°/ définitions : Une route est une voie de communication, c’est une surface aménagée pour assurer la circulation des différents moyens de transport (véhicules, deux roues, piétons, etc) Le décret 64-212 du 26 mai 1964 dit que le terme Route désigne toute voie publique ouverte à la circulation des véhicules. La route comprend une ou plusieurs chaussées subdivisées en voies. Le terme chaussée désigne la partie de la route normalement utilisée pour la circulation des véhicules. Le terme voie désigne l’une quelconque des subdivisions de la chaussée ayant une largeur suffisante pour permettre la circulation d’une file de véhicules. 2°/ Caractéristiques d’une route Une route présente deux aspects essentiels dans sa phase de conception. Il s’agit de : a) l’aspect géométrique qui se caractérise par : -Le tracé en plan qui est défini par la largeur de la chaussée et des accotements, les pentes transversales ou dévers, les rayons de courbe et la géométrie des carrefours, etc. ; -Le profil en long défini par les pentes et rampes, les points hauts et les points bas, les rayons des arcs de parabole, etc. La géométrie de la route se conçoit en fonction des caractéristiques de circulation des véhicules. b) l’aspect mécanique qui est déterminé par les caractéristiques physiques des matériaux utilisables en techniques routières et liées aux sollicitations des véhicules (charges imposées). Géométriquement, la route peut être considérée comme une courbe gauche dans l’espace dont les différents points sont repérés par rapport à un repère tridimensionnel de coordonnées (X ,Y,Z). Z

Y X  X et Y sont des coordonnées planimétriques dans le système UTM en Côte d’Ivoire. (UTM= Universal Transverse Mercator) NB : Dans la représentation UTM, la terre est représentée en 60 fuseaux et la Côte d’Ivoire est située sur les fuseaux 29 et 30 avec pour latitude 9° et 3° ouest.  Z est une coordonnée altimétrique dans le système NGCI (Nivellement Général de la Côte d’Ivoire) 2

3°/

Les routes en Cote d’Ivoire

L’histoire de la route en Côte d’Ivoire commence au début du 20è siècle. La construction des routes répondait aux besoins de pénétrations militaires, économiques et commerciales. Ce sont des pistes larges d’environ 4mètres épousant étroitement les formes de relief qui étaient utilisées par des porteurs pour achéminer de la marchandise, des bagages de colonnes répressives et du courrier administratif. Progressivement, avec l’introduction de l’automobile, les tracés ont été rectifiés, les profils corrigés, les chaussées élargies (6 à 9mètres) de large. Les ponts de fortune en bois sont remplacés par des buses et des ponceaux avec dalles en ciment. En 1925, la Côte d’Ivoire disposait déjà d’environ 500 km de routes utilisées par 200 véhicules. En 25 ans, le réseau routier a doublé et a atteint 10850 km en 1948 tandis que la route revêtue fait son apparition avec la voie Abidjan- Grand-Bassam longue de 50 km. Au lendemain de l’Indépendance, la longueur du réseau routier atteignait 25.000km dont 700 km étaient revêtus. Le tableau suivant donne l’évolution du réseau routier de 1948 à1997. Longueurs en km 1948

Routes

Routes revêtues Routes A-B Routes C-D TOTAL

1960

1980

1985

1989

1993

1995

50 700 3 100 3 850 4 883 5 290 5 800 3 600 10 000 10 300 9 100 9 003 11 283 10 773 7 200 14 300 32 000 40 550 54 264 51 468 51 468 10 850 25 000 45 400 53 500 67 950 68 041 68 041

1997 6 000 11 123 52 877 70 000

4°/ Les différents types de routes : 

Les autoroutes

Ce sont des routes vêtues à deux fois deux voies 2x(2x2)ou deux fois trois voies2x(3x2) de circulation, séparées par une terre plein central (T.P.C).Elles retient des régions entre elles voire les Etats. 

Les routes principales

Ce sont des routes revêtues à deux voies de circulation reliant les préfectures ou servant de pénétration aux pays limitrophes. Elles sont de la catégorie A. 

Les routes secondaires : Catégorie B

Ce sont des routes non revêtues(en terre), mais comportant un corps de chaussée. Elles relient les sous- préfectures et les routes de la catégorie A 

Les routes tertiaires : Catégorie C

Ce sont des routes non revêtues et ne comportant pas de corps de chaussée. Elles relient les villages entre eux ou les villages aux plantations. Dans certains cas, on les appelle routes villageoises. Elles sont reliées aux routes de catégorie A et B. 3

II

LA VOIRIE

1°/ Définition : La voirie est l’ensemble des voies aménagées dans une agglomération pour supporter la circulation des véhicules particuliers, des transports en commun et des piétons Elle forme une trame structurante dans le tissu urbain et permet la desserte des différentes zones d’activités. En plus de sa fonction première de circulation, elle crée, seule ou avec d’autres espaces publics, l’animation et le caractère de la ville. Elle est : - Un lieu public et de communication sociale (elle constitue un lieu de rencontre et d’échanges) - Un lieu d’activités et d’échanges (l’affection des parcelles bâties ou non, bordant la voirie permet des activités riveraines diverses) - Un élément de la composition urbaine (elle sert de liaison entre les diverses constructions) - Un espace d’implantation des réseaux (c’est dans son emprise que sont implantés les réseaux : Adduction d’eau (A.E) ; Electricité ; Assainissement ; Eclairage public ; Gaz ; Téléphone. - Un support de circulation et de transports : (bien que d’autres moyens voies ferrées ou navigables soient utilisés), elle assure toujours une part importante dans la circulation des personnes et des marchandises. III LA GEOMETRIE ROUTIERE I)

Définition La géométrie routière est l’ensemble des Techniques ou outils mathématiques permettant de définir les caractéristiques de la route, et de la représenter sans ambigüité de façon à assurer aux usagers confort et sécurité. 2)

Représentation d’une route : Pour représenter la route dans la pratique, on utilise : - le tracé en plan - le profil en long et - les profils en travers

a) Le tracé en plan : C’est la projection de la route sur un plan horizontal. Il fournit les renseignements planimétriques. b) Le profil en long : C’est une coupe verticale effectuée suivant l’axe du tracé en plan. Il fournit les informations altimétriques. c) Les profils en travers : Ce sont des coupes verticales effectuées perpendiculairement à l’axe du tracé en plan. Ils permettent de définir en tout point : - la largeur de la chaussée et des accotements - les formes, les dimensions, les pentes des talus et des fossés. - les surlargeurs et les voies spéciales - les dévers de la chaussée et des accotements - les épaisseurs des différentes couches de chaussée

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Chapitre 2 : LES ELEMENTS DE BASE DE LA GEOMETRIE ROUTIERE I- NOTION DE VITESSE DE REFERENCE ET DE VITESSE DE BASE 1) Vitesse de référence En général, les usagers adaptent la vitesse de leur véhicule aux caractéristiques de la route sur laquelle ils circulent pour que la sécurité et le confort leur soient garantis. Le concepteur doit donc donner à une section de route des caractéristiques homogènes qui sont définies à partir d’une vitesse > appelée vitesse de référence. C’est une vitesse > utilisée par le projeteur pour lui permettre de définir les caractéristiques minimales d’aménagement des points singuliers tels que : - les courbes ou les rayons , les dévers en tracé en plan - les sommets ou points hauts, les points bas, les pentes et rampes en profil en long a) Choix de la vitesse de référence Le choix de la vitesse de référence est compromis entre le niveau de service offert à l’usager et le coût d’investissement. Il tient compte du ratio Avantages/Inconvénients. La vitesse de référence est toujours un multiple de 20. On entend par Avantages : le confort, le gain de temps, la sécurité, les retombées économiques. L’inconvénient est le coût du projet. Dans la pratique, c’est le Maître d’ouvrage qui fixe la référence en fonction des différentes catégories de route. b) En Côte d’Ivoire, les vitesses de références fixées par le Maître d’ouvrage qui est le Ministère des Infrastructures Economiques sont les suivantes : • Pour les Autoroutes 100 km/h < VR < 120 km/h • Pour les Routes inter-Urbaines 80 km/h < VR < 100 km/h • En Agglomération (voies urbaines ou traversées villes ou villages) 40 km/h < VR< 80 km/h 2) La vitesse de base La vitesse de base est la vitesse en dessous de laquelle, on admet que pourront circuler normalement en dehors des heures de pointes (bouchons), les véhicules rapides sur une section de route donnée. Cette vitesse est toujours inférieure à la vitesse de référence ; car, en plus des caractéristiques techniques liées à la V.R, il faut tenir compte de l’environnement immédiat et du niveau de dégradation atteint par la route. II - NOTION DE DISTANCE D’ARRET, DE VISIBILITE ET DE DISTANCE DE DEPASSEMENT 1°) Distance d’arrêt (DA) La distance d’arrêt (DA) est la distance nécessaire à un véhicule doté de pneumatiques normalement sculptés, roulant à une vitesse de croisière V de s’arrêter sur une route mouillée propre. Cette distance est composée de : - la distance de perception (Dp) - la distance de freinage (Df) 5

a) La distance de perception (Dp) C’est la distance physiologique de perception nécessaire au conducteur pour apercevoir, regarder, comprendre puis décider d’agir. Cette distance est fonction du temps de perception –réaction du conducteur qui varie de 0,75s à 1,5s. Le temps est lié à la lucidité ou comportement du conducteur. • En attention concentrée DDDD

Dp(m) = V ( m) x0,75(s)

Dp(m)= 0,2V

Dp(m) = v 5

3,6 (s)

• 2,5 En attention diffuse DDDD Dp(m)= V ( m) x 1,5(s) 3,6 (s)

2,5

Dp(m) = 0,4V

Dp(m) = v 2,5

b) La distance de freinage (Df) C’est la distance parcourue pendant le freinage effectif du véhicule sur la chaussée. Elle est liée à la capacité de freinage du véhicule et dépend du temps d’inertie des organes mécaniques du véhicule, c'est-à-dire la durée de la course de pédale et le1/2 temps de la mise en pression du dispositif de freinage. Sa durée est de 5/10s (5/10 secondes).On a : DDDD

Df(m) = 0,01 V2 → Df(m) = V2 100

La distance d’arrêt est donc fonction de la rapidité de perception du conducteur et de la capacité de freinage du véhicule. • En attention concentrée DDDD

DA(m) = 0,2 V + 0,01 V2

DA(m)

= V + V2

5

100

• En attention diffuse DDDD

DA(m) = 0,4 V + 0,01 V2

DA(m) = V + V2

2,5 100 2/° Distance de visibilité : (DV) DA a) Chaussées bidirectionnelles 0,75 La condition de visibilité impose qu’en tout point d’une courbe tracée parallèlement au bord intérieur de la chaussée à une distance de 0,75m, un observateur dont l’œil est placé à 1.00 mètre au dessus de la chaussée : -puisse percevoir un obstacle de 0,25 m de haut, à la distance d’arrêt (en attention diffuse) c'est-à-dire : DDDD DV = DA en attention diffuse -puisse percevoir un obstacle de 1,30m de haut, au double de la distance d’arrêt (en attention concentrée) c'est-à-dire : DDDD DV = 2DA en attention concentrée

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Conclusion L’on dit que la condition de visibilité est vérifiée si la distance de visibilité est respectée en tout point de la route ou du Tracé.

• En attention diffuse (sur obstacle fixe) DV(m) =

V + V2 = 0,4 V + 0,01 V2 2,5 100

• En attention concentrée (sur véhicule adverse)

DV(m) = 2DA = 2 X [ V 5

+

V2 ] = 0,4 V + 0,02 V2 100

b) Chaussées unidirectionnelles Seule, la distance d’arrêt en attention diffuse sur obstacle fixe de 0,25m de haut doit être respectée. DDDD

DV(m) = DA en attention diffuse = 0,4V + 0,01 V2

3°/ Distance de visibilité de dépassement (DVd) C’est la distance nécessaire qu’il faut assurer à un véhicule A pour dépasser un véhicule B, en toute sécurité ; les deux véhicules circulant dans le même sens et sur la même voie. a) Distance de visibilité de dépassement normal (dvD) La durée (td) du dépassement est en général comprise entre 10 et 15 secondes. La distance à assurer est égale à :

3,6

- dVD(m) = 2 X td X V (km/h) 3,6 -

avec: - td = 10,8 s pour V ≤ 90 km/h - td = 10,8 s à 12,6 s pour 90 km/h < V < 140 km/h

b) Distance de visibilité de dépassement minimal (dvd La durée (td) du dépassement est comprise entre 7 secondes et 8 secondes. La distance minimale à assurer est égale à :

3,6

dVd(m) = 2 X td X V (km/h) 3,6

avec : - td = 7,2 s pour V ≤ 100 km/h -7,2s < td < 9s pour 100 km/h < V < 140 km/h

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4°/ Distance de visibilité de manœuvre de dépassement (dMd) La distance (dMd) est la distance minimale séparant deux véhicules circulant en sens inverse. Cette distance permet au véhicule effectuant le dépassement et apercevant le véhicule adverse : - Soit d’abandonner sa manœuvre et de freiner pour se rabattre sur la voie de droite. - Soit de poursuivre sa manœuvre en accélérant pour se rabattre sur la voie de droite. C’ C

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------A B B’ A’ Sens de d1 d2 parcours L

DB

L

dMd

dMd = v1xt =v2xt +(d1+d2) → v1xt-v2xt = d1+d2 → t = d1+d2 V1- v2

3,6

dMd = V1 X ( d1 + d2) v1-v2

ou dMd = DB +2x(d1+L) avec d1= d2 et L= 8m

avec d1 =d2= 0,2v+8

NB : • Pour que le dépassement soit possible, il faut que la différence de vitesse soit supérieure ou égale à 20 Km/h. → (∆V ≥ 20 Km/h). • On prend comme longueur des véhicules l= 8m

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III -

NOTION DE PARAMETRES FONDAMENTAUX DES PROJETS ROUTIERS

Les projets routiers sont régis par un manuel appelé ICTARN (Instructions sur les Conditions Techniques d’Aménagement des Routes Nationales), et par l’ICTAAL (Instructions sur les Conditions Techniques d’Aménagement des Autoroutes de Liaison). Les caractéristiques géométriques minimales des routes dépendent des paramètres fondamentaux caractérisant : - Soient les véhicules - Soit la route - Soient les conducteurs Leur définition passe donc par l’analyse des paramètres physiques des véhicules, de la route et du comportement du conducteur. Les conventions relatives aux hauteurs de l’œil et des obstacles sont les suivantes : h0 = hauteur de l’œil du conducteur au -dessus de la chaussée : h0 = 1.00m h1= hauteur pour un obstacle fixe situé sur la chaussée : h1= 0,25m h2 = hauteur pour un véhicule adverse sur la chaussée : h2= 1,30m Les hauteurs de l’œil et des obstacles sont des paramètres utilisés pour le calcul des distances de visibilité en points hauts et en points bas. Les distances d’arrêt et de dépassement influent sur les conditions de sécurité. Pour la détermination de la distance de visibilité d’arrêt, on prend en compte une hauteur h 1 relative à l’obstacle situé sur la chaussée. Pour la détermination de la distance de visibilité de dépassement, on prend en compte une hauteur h2 relative à un véhicule circulant en sens inverse.

Les facteurs influençant sur le freinage du véhicule

-

-

Ils sont essentiellement liés au coefficient de frottement qui dépend : de la nature des pneumatiques (nature de la gomme et de la sculpture) Ex : pneu lisse → coefficient de frottement faible →adhérence moindre →glissement au freinage. de l’état de la chaussée (rugosité de la surface de la chaussée) et surtout de la présence ou non de l’eau sur la chaussée. de la durée du freinage et de la vitesse du véhicule. de l’état du dispositif de freinage.

9

Chapitre 3 : LES NORMES GEOMETRIQUES UTILISEES EN COTE D’IVOIRE ET LES REGLES D’EMPLOI A/ LES NORMES GEOMETRIQUES UTILISEES EN COTE D’IVOIRE Les normes géométriques utilisées en Côte d’Ivoire pour l’établissement des Projets routiers sont identiques aux Normes Techniques d’aménagement des routes (Normes ICTARN) en vigueur en France, avec quelques modifications pour tenir compte des spécificités en Côte d’Ivoire. Les routes sont classées en (5) cinq catégories caractérisées chacune par une vitesse de référence. a) En tracé en plan Pour chaque catégorie de route, les Normes géométriques en Tracé en plan font apparaître 4 rayons caractéristiques avec le dévers associé. En alignement droit, chaque demi-chaussée est déversée vers l’extérieur selon une pente transversale de 3% pour les routes revêtues et 4% pour les routes non revêtues. - 4% +4% -3% +3% Routes revêtues

Routes non revêtues

Cette disposition est destinée à assurer une évacuation rapide des E.S.R ( eaux superficielles de ruissellement) hors de l’emprise de la chaussée. Dans les courbes en plan de petits rayons, la chaussée est habituellement déversée vers l’intérieur de la courbe. Ce qui signifie qu’elle présente une pente transversale (d), constante sur toute la largeur de la chaussée. d% d%

Chaussée déversée Ce dévers (d%) est destiné à contrebalancer une partie de la force ou réaction centrifuge supportée par le véhicule circulant le long de la côte : RC = 3,6

MV2 R

Les 4 rayons caractéristiques en plan sont dans l’ordre : - le rayon minimal absolu RHM avec le dévers associé δM = 7% .C’est le rayon en-dessous duquel, il ne faut jamais descendre pour une vitesse de référence donnée. - le rayon minimal normal RHN avec le dévers associé δ = 5% ou 4% selon la VR. C’est le rayon endessous duquel normalement, il ne faut pas descendre. - le rayon de dévers minimum RH“ avec le dévers associé δ = 3% ,qui est le dévers couramment employé pour les Alignements Droits (A.D.).Il correspond au rayon pour lequel, seule la chaussée extérieure de la courbe est déversée pour prendre le dévers de la chaussée intérieure au virage.C’est le rayon en dessous duquel il faut nécessairement déverser la chaussée. - le rayon non déversé RH‘. C’est le rayon à partir duquel, il n’est pas nécessaire de déverser la chaussée pour assurer l’équilibre du véhicule. La chaussée conserve alors le profil en toit de l’Alignement Droit (A.D.). En conclusion : • Si R > RH“ → on ne déverse pas la chaussée • Si R < RH“ → il faut nécessairement déverser la chaussée. 10

b) En profil en long • Pour chaque catégorie de route, les Normes géométriques fixent : - les valeurs des rayons minimaux absolus  en Angle saillant RVm1 et RVm2  en Angle rentrant RVm‘. - les valeurs des rayons minimaux normaux : • en Angle saillant : RVN1 et RVN2 • en Angle rentrant : RVN‘ - les valeurs des déclivités maximales des pentes et rampes. NB : En aucun cas, les rayons des raccordements ne devraient être inférieurs à ces valeurs. Dans le tableau des Normes ICTARN, une distinction est faite entre les chaussées unidirectionnelles et bidirectionnelles afin de s’adapter aux contraintes de visibilité pour des rayons de raccordement en Angle saillant. c) En profil en travers En Alignement Droit(A.D) En A.D.,la chaussée n’est pas déversée ;cela signifie que chaque demie-chaussée est déversée à 3% vers l’extérieure de la route. Quant aux accotements, ils sont déversés à 5% vers l’extérieur . accot ½chaussée ½chaussée 3% 3% 5%

accot 5%

En courbe déversée Accotement intérieur  L’accotement intérieur est déversé à 5% vers l’intérieur de la courbe lorsque le dévers(d) de la ½ chaussée intérieure est inférieur ou égal à 5%.  L’accotement intérieur est déversé au dévers de la ½ chaussée intérieure lorsque celui-ci est supérieur ou égal à 5%. Acct ext d acct. ext=5%

1/2chssée ext 1/2chssée int Acct int d ch. ext≤3% d ch.int≤5% d acct. int =5%

dacctext=(8% - d)

dch. ext>3% d ch.int>5%

d acct. int=dch int

Accotement extérieur  L’accotement extérieur est toujours déversé vers l’extérieur de la courbe. Il est égal à 5% lorsque le dévers de la ½ chaussée extérieure est inférieur ou égal à 3% ;  Il est égal à (8% - d) lorsque le dévers de la ½ chaussée extérieure est supérieur à 3%.

III

REGLES D’EMPLOI DES NORMES ICTARN

Une fois la vitesse de référence (VR) choisie, le projeteur dispose de nombreuses solutions pour faire son tracé routier sous réserve de respecter les Normes ci-dessus énumérées. Il lui appartiendra de choisir en particulier, des courbes en Tracé en plan et en profil en long, lui permettant de réduire les coûts de construction (essentiellement en réduisant les volumes de terrassement). En déhors de cette règle générale, il devra respecter un certain nombre de règles d’emploie qui interviennent au niveau de la sécurité. 11

1/ EN TRACE EN PLAN a) Une même section doit rester homogène c'est-à-dire que tous les points singuliers de cette section doivent être aménagés pour la même vitesse de référence. Un changement de vitesse de référence ne doit être fait que lorsqu’il y a modification importante de l’environnement ( passages en agglomération ou bien passages dans une zone de relief accidenté) perceptible par l’usager et lui permettant de comprendre les raisons de la modification de la Vitesse de Référence. b) Lorsqu’on se trouve dans l’obligation de changer de VR, ce changement ne doit pas être brusque ; les écarts de VR entre deux sections consécutives doivent être limités à 20km/h. En conséquence, si l’on a étudié le début de la route avec VR = 100 km/h, et qu’un passage accidenté nous oblige à prévoir le tracé dans cette zone pour VR= 60km/h, il faudra aménager une zone conçue pour VR= 80km/h. Cette zone s’appelle une zone de Transition. Exemple :

R=RHN=665 R=1000=RHN VR=100km/h VR=120 Km/h Section principale

Zone de transition

VR=120 km/h

Zone accidentée

VR= 100 Km/h

VR= 80 Km/h

NB : A la jonction entre deux tronçons, l’un conçu pour VR et l’autre pour VR - 20Km/h, il est conseillé de placer des rayons RHm de VR qui est également le rayon RHN de VR-20 Km/h. c) A l’extrémité d’un alignement droit de grande longueur c'est-à-dire > 400 m ou d’un tronçon de route ne comportant pas de courbe de rayon inférieur à RH’, la vitesse des véhicules peut atteindre couramment VR + 40 Km/h, (valeur limitée à 120km/h en Côte d’Ivoire). En conséquence, on ne descendra aucun rayon en dessous du rayon minimum absolu (RHm) correspondant à une vitesse égale à VR + 40 Km/h. Exemple : VR = 80km/h après un grand A.D. On mettra de rayon que 665m c’est-à-dire le rayon minimum absolu (RHm) de 120km/h. Cette courbe sera déversée au dévers minimum de 3%.

VR= 80 Km/h AD > 400 m

R=RHm de VR+40Km/h = RHm de 120 km/h R= 665 m

d) Les courbes circulaires ont un rayon unique et le dévers associé à ce rayon doit être constant tout au long de la courbe. On ne peut donc pas faire succéder directement deux arcs de courbes circulaires tournant dans le même sens et ayant des rayons différents. En conséquence, entre deux courbes tournant dans le même sens, il faut obligatoirement intercaler un alignement droit de longueur LA = distance parcourue en 5s par le véhicule circulant sur la courbe de plus grand rayon.

S1

R1

La

S2 R2

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Valeurs de (La) pour RHm et RH’ RHm VR ( Km/h)

RH’

R

La (m)

R

La(m)

40

40

55

400

105

60

120

85

600

120

80

240

110

900

135

100

425

140

1300

155

120

665

170

1800

180

Application 1/ Sur une route prévue pour VR=100 km/h , nous avons deux courbes R1=700m et R2=1100m qui tournent dans le même sens. Calculer la longueur d’alignement droit La à placer entre ces deux courbes pour assurer la sécurité des usagers. 2/ VR= 80km/h ; R1= 875m et R2=245m. Calculer La. Solutions 1/ Ici, R2 > R1 On choisit R2 pour le calcul 425 < R2=1100 < 1300 La(425) =140 < La(R2) < ∆R(425 à 1300) = 875 ∆La(140 à 155) = 15 ∆R’(425 à 1100) = 675 ∆La’=675x15 = 11,57 875 2/

La(1300) =155

∆La’= ? La = 140+11,57 = 151,57

La = 134,05

e) On peut utiliser un rayon en plan aussi grand qu’on veut. Mais, on ne doit jamais utiliser un rayon inférieur au rayon minimal absolu RHm. f) Dans un projet routier, on ne doit pas utiliser de rayon inférieur à RHn. Mais, dans certains cas particuliers, on pourra être amené à choisir un rayon en plan compris entre RHn et RHm. Mais ceci ne pourra être fait qu’après justifications technique et économique. g) Le long d’une courbe en plan déversé, le dévers associé à la courbe doit être constant. Ceci entraîne que la correction de dévers pour passer du profil en toit de l’AD au profil déversé à la courbe doit se faire hors de la courbe en plan. h) Les alignements droits trop longs sont gênants pour les conducteurs. On cherchera à leur substituer des courbes de grands rayons. Les proportions habituelles d’alignements droits sont de 40 à 60 % de la longueur totale d’un trajet routier. 13

i) Toutes les courbes horizontales de rayon supérieur ou égal au rayon non déversé RH’ sont non déversées, c’est-a-dire que le profil en travers de la chaussée est identique à celui adopté en A.D (chaque demi-chaussée étant déversée à 3% vers le bord extérieur de la route). 7%

4 ou 5%

3%

7%

- 3%

4 ou 5%

R= RHm

+ 3%

3%

R=RHn

R= RH’’

R≥ RH’

j) Pour RHm < R < RHn, le dévers associé à R varie linéairement de ∆m = 7 % à ∆ = 5 ou 4%. k) Pour RHn < R < RH’’, le dévers varie linéairement de ∆ = 5 ou 4% jusqu’au dévers minimum égal à 3%. l) Pour RH’’ < R d > 4% 550−425 ) ou 665−425

𝑑 = 7% − (7 − 4) = (

Dd

665−550 )) 665−425

d= 4% + (7 - 4 ) (

d= 5,5%

Dd

d= 5,5%

NB : Le dévers calculé pour un rayon R donné est arrondi au 0,5% le plus proche. 2) VR = 80 km/h R = 600m → d = ? RHN < R < RH’’ 425 < 600 < 650 ↓ ↓ 5% > d > 3% 650−600

d = 3 + (5― 3) (650−425)= 3,44 3,50% Dd → dd== 3,50 % 3) VR = 80km/h R= 800m → d = ? RH’’ < R < RH’ 650 < 800 < 900 ↓ ↓ }→ Dd 3% 3%

d= 3 %

4) VR = 120km/h → R = 600 m →d = ? Pour VR = 120 km/h, RHm = 665m. On ne doit jamais descendre en dessous de RHm, donc impossible de prendre R= 600 m.

14

2/ En Profil en Long a) • Aucun rayon de raccordement en profil en long en Angle saillant ou en Angle rentrant ne doit être inférieur au rayon minimal absolu correspondant. b)• En règle générale, il conviendra d’utiliser des rayons de raccordement supérieurs ou égaux aux rayons minimaux normaux qui sont : - RVN1 Pour chaussée unidirectionnelle en Angle saillant - RVN2 ’ ‘’ bidirectionnelle en Angle saillant et RVN’ en Angle rentrant. c)•Dans le cas de chaussée bidirectionnelle, au moins 50% du tracé doit permettre le dépassement. Ceci peut conduire à aménager des raccordements en angle saillant avec un rayon R supérieur ou égal à RVD (rayon assurant la distance de visibilité de dépassement minimal (dd )). d)•Pour des raisons de coordination du Tracé en Plan et du Profil en long, les développements unitaires des paraboles de raccordement devront être d’une longueur minimum de 200m. d) Enfin, en règle générale, il est préférable lorsque le projet passe dans une zone de reliefs très réguliers, de passer la route en léger remblais pour améliorer les conditions de visibilité et de drainage.

15

Chapitre 4 :

LE TRACE EN PLAN GENERALITES

Le Tracé en Plan d’une route peut être constitué d’une succession d’alignements droits reliés entre eux par des arcs de courbes circulaires uniquement ; On parle alors de tracé de base. Lorsqu’il est constitué de succession d’alignements droits, d’arcs de courbes circulaires auxquels on adjoint des raccordements progressifs appelés CLOTHOÏDES, on parle dans ce cas de tracé définitif. La méthode à suivre pour établir un tracé en plan est la suivante : a) - Construire la polygonale dans laquelle les courbes doivent se loger b) – Inscrire les arcs de courbes circulaires c) – Calculer les angles et les longueurs des segments de droite d) – Calculer les éléments des arcs de cercle e) –Calculer la longueur développée du tracé de base f) – Eventuellement, on définira les clothoïdes à utiliser en raccordement progressif entre ADS et arcs de cercle. g) – Calculer les éléments relatifs aux raccordements progressifs h) –Calculer enfin la longueur développée du tracé définitif A/ LE TRACE DROITES-CERCLES OU TRACE DE BASE Le tracé de base est le tracé en plan de la route constitué d’une succession d’alignements droits reliés entre eux par des arcs de courbes circulaires uniquement. Les alignements droits ou (AD) successifs forment la polygonale du tracé de base. Les points d’intersection de deux A.D successifs s’appellent les sommets de la polygonale. L’étude du Tracé en plan impose au préalable l’étude de l’axe de la polygonale du Tracé de base. S1

Y+

Y+

Y+ oc1 G1

Fc1 G2 R1

ą1

G3 oc2

R2

ą2

A

B

fc2 S2

I/ LES DROITES OU LES ALIGNEMENTS DROITS 1/ Repérage des droites Le tracé en plan est dessiné sur un fond de plan altimétrique sur lequel figurent les coordonnées géographiques du site. Celles-ci sont représentées par un système d’axes de coordonnées X et Y :  les X positifs étant dirigés vers l’EST  les Y positifs dirigés vers le NORD. Dans ce système de coordonnées rectangulaires, les droites peuvent être repérées : - soit par 2 points A et B situés sur l’A.D - soit par 1 point A situé sur l’AD et une orientation ou une direction

Dans le second cas, la direction de l’AD est caractérisée par son gisement G qui est la valeur de l’angle orienté, mesuré dans le sens des aiguilles d’une montre entre l’axe des ordonnées (Y) correspondant au Nord géographique et l’alignement droit (AD) parcouru en allant de l’origine vers l’extrémité du projet. 16

Y+ ( NORD)

Y+ (NORD) G

YB

(AD)

(AD) B

YA

Vers S1

A

A (1)

(Origine)

YA (2) EST

XA

XB

X

EST X

XA

- Le gisement G d’une droite est donc un angle orienté, supérieur à zéro et qui est compris entre 0 et 400 grades. 0Gr < G < 400Gr → G = 0Gr ou G=400Gr quand l’AD est dirigé vers le Nord (Y > 0) → G =100Gr quand l’AD est dirigé vers l’Est (X > 0) → G =200Gr quand l’AD est dirigé vers le Sud (Y < 0) → G = 300Gr quand l’AD est dirigé vers l’Ouest (X < 0) b) Selon son sens de parcours d’une droite, elle peut avoir deux gisements G ou G’ dont les valeurs diffèrent de 200 grades. G’ = G ± 200Gr Y+

Y+

G G

G’

G’

G’= G+200Gr

G’+ G-200Gr

c) Pour chaque AD de la polygonale, la connaissance de son gisement G ne sera obtenue qu’après avoir déterminé le sens de parcours de l’AD. 2/ Mise en équation des droites a) Cas de droite repérée par deux points Dans le système de coordonnées géographiques utilisé par les fonds de plan routiers, tous les points du plan sont repérés selon un système de coordonnées X et Y. Si une droite est définie par 2 points M1 et M2 repérés dans le système de coordonnées par M1 X1 et M2 X2 Y1 Y2 Tout point M de coordonnées X situé sur la droite (M1M2) devra satisfaire à la relation suivante: Y Y−Y1

Y2−Y1

Y−Y2

Y2−Y1

= X2−X1 ou = X−X1 X−X2 X2−X1

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⇒ Y − Y1 =

Y2−Y1

(X – X1) ⇒ Y =

X1−X2

Y2−Y1 X2−X1

(X – X1) + Y1

A X − X1 X2 − X1 = Y − Y1 Y2 − Y1

ou

Y= AX + B

B

Ou encore : 𝑋 − 𝑋2 X2 − X1 = Y − Y2 Y2 − Y1

X2 − X1 (Y − Y1) + X1Dd⇒ Y2 − Y1

⇒𝑋=

X

Dd→

X= A’Y + B’

b) Cas de droite repérée par 1 point et une direction Y+

Y+

Y+

Y+ Y+

∆y

YA

A G

G

∝ ∆x

A

∝

∝

YA G’

XA

X

XA

X

X

Si la droite est définie par un point et une direction, ce point soit A est repéré par ses coordonnées XA et YA et la direction peut être repérée : ∆Y - soit par la pente de la droite représentant ∆ X - soit par l’angle d’intersection entre la droite et l’axe des X (angle trigonométrique) - soit par le gisement G de la droite NB : les droites sont orientées positivement dans le sens des abscisses curvilignes croissantes. ∆Y

π

Pente = ∆X = tg ∝ = Cotg G = tg ( 2 − 𝐺) ∆Y

Sur les droites, le rapport ∆X est constant et est égal à la tangente de l’angle ∝ qui est le complément de l’angle G. Pour tout point M de coordonnées X et Y situé sur une des droites on aura : Y−Y1 X−X1

π

Cotg G = tg ( 2 − G )

ou encore

X−X1 Y−Y1

= tg G

3/ Calcul des sommets de la polygonale La polygonale du tracé en plan étant constituée d’une succession d’AD, les sommets sont les intersections entre 2 AD successifs. On connaît les 2 AD successifs soit AD1 et AD2 et on veut chercher les coordonnées de xs et ys du sommet S1. Pour déterminer les coordonnées de S1 , on procède selon les deux méthodes suivantes : a) AD1 → Eq : → y1 = a1x + b1 AD2 → Eq : → y2 = a2x + b2 on résoud y1 = y2 et on tire xs puis, on calcule ys sur AD1 et ys sur AD2 (en guise de vérification) b) AD1 → Eq : → x = a1 y+ b1 AD2 → Eq : → x = a2y + b2

on résoud comme précédemment. 18

NB : Pour la précision des résultats, les coordonnées définitives de tous les points du Tracé en plan sont exprimées en (m) et doivent être arrondies au cm le plus proche. Pour cela, il est recommandé de mener tous les calculs partiels de façon homogène c’est-à-dire avec un nombre de décimales constant qu’on pourra choisir égal à 4 ou 6 jusqu’au calcul définitif des coordonnées des points recherchés. Ce n’est qu’au résultat définitif qu’on arrondi au cm. La distance entre sommets s’obtient en appliquant la formule donnant la distance entre les deux points : Soit distance entre M1 et M2 : d = √(𝑥2 − 𝑥1)² + (𝑦2 − 𝑦1)² •Les angles sont obtenus à partir des arctangentes . 1 = arctg ą1 2

= arctg ą2

Ŝ = 200 – (arctg ą1 + arctg ą2)

4°) Détermination des gisements des AD de la polygonale Les coordonnées des sommets de la polygonale sont connues ainsi que les coordonnées de l’origine et de l’extrémité du projet. Par définition, les ADs de la polygonale sont réputés parcourus en allant de l’origine vers l’extrémité du projet routier. Dans notre exemple ici, - Le gisement G1 de l’AD1 est le gisement du vecteur A ⃗⃗⃗⃗ 𝑆1 - “ “ “ G2 de l’AD2 est “ “ “ “ “ “ ⃗⃗⃗⃗ 𝑆1S2 ⃗⃗⃗⃗ S3 - “ “ “ G3 de l’AD3 est “ “ “ “ “ “ 𝑆2 ⃗⃗⃗⃗ B - “ “ “ G4 de l’AD4 est “ “ “ “ “ “ 𝑆3 • Longueur des ADs de la polygonale AS1 = √∆𝑥 2 + ∆𝑦 2 avec ∆x = xs1 – xA ∆y = ys1 – yA 5/ Détermination des angles au sommet (Ŝ) et au centre (Ô) • Par définition, l’angle au sommet noté Ŝ entre deux ADs successifs est l’angle de valeur inférieure à 200 Gr à l’intérieur duquel est logé l’arc de courbes circulaire assurant le changement de direction entre les deux ADs. Cet angle est donné en valeur absolue. Il est toujours exprimé en valeur absolue et a pour valeur :

Ŝ = 200 – |Ô| • L’angle au centre Ô est l’angle orienté correspondant au changement de direction entre deux ADs successifs de gisement respectif G1 et G2. Cet angle orienté a pour valeur Ô = G2 – G1 avec |Ô| < 200Gr . Si Ô > 0, le changement de direction entre les deux ADs se fait par rotation dans le sens des aiguilles d’une montre c’est-à-dire dans le sens des gisements positifs et l’arc de cercle de raccordement tourne à droite. . Si Ô < 0, le changement de direction entre les deux ADs successifs se fait par rotation en sens inverse des aiguilles d’une montre et l’arc de raccordement tourne à gauche. * Dans les deux cas, l’angle au sommet Ŝ est égal à Ŝ = 200 – |Ô| avec Ŝ < 200Gr et |Ô|< 200Gr * Lorsque |G2 – G1| < 200Gr → Ô = G2 – G1 * Lorsque |G2 – G1| > 200Gr → (Ô = (G2 + 400)– G1 𝑜𝑢 Ô = G2– (G1 + 400 )) 19

NB : L’angle au sommet Ŝ et l’angle au centre Ô du raccordement circulaire sont des angles supplémentaires c’est-à-dire que Ŝ + |Ô| = 200Gr. II/ LES CERCLES OU LES RACCORDEMENTS CIRCULAIRES 1°) Objectifs du raccordement circulaire Les arcs de courbes s’inscrivent dans la polygonale du tracé en plan. Ils relient deux ADs successifs et leur sont tangents. L’introduction des arcs de courbes est rendue nécessaire pour les raisons suivantes : a) l’adaptation au site qui impose d’éviter ou de dévier les obstacles à savoir les zones marécageuses, les zones construites, les zones rocheuses, les sites protégés, les plantations, etc.…… b) les alignements droits trop longs (> 2 kms) sont dangereux, car conduisent à la monotonie, à l’éblouissement des conducteurs de nuit, puis à la torpeur. c) une route rectiligne est inesthétique (condition d’environnement) 2°) Choix des cercles MV2 Dans un virage, le véhicule est soumis à la force centrifuge d’intensité R qui tente de le projeter hors de la route. Cette intensité croît inversement au rayon c’est-à-dire que lorsque le rayon est petit, l’intensité de la force centrifuge est grande. Une fois que la vitesse de référence est choisie, le choix de la valeur du cercle peut être opéré en fonction des conditions suivantes au nombre de trois :  la condition de stabilité du véhicule dans le virage  la condition de visibilité dans les virages  la condition d’inscription des véhicules longs dans les virages (surlargeurs). A/

La condition de stabilité dans les virages Condition d’équilibre ou de stabilité : mv2 R

Pd(%)= mg.sin(d%) Pft d%

d%

P = mg

F=0

Pft + mv2 + mg.sin(d%) = 0 R En négligeant les forces de frottement, on obtient : mv2 - mg.sin(d%) = 0 R Comme d(%) est très petit, alors sin(d%) sera très très petit ; donc le sin peut être Négligé.L’équation devient alors : mv2 - mg. (d%) = 0 R 2 V – gd(%) = 0 R Avec v = vitesse de référence g = pesanteur R= rayon de la courbe d = dévers

L’équilibre ou la stabilité du véhicule dans la courbe s’obtient en agissant sur deux facteurs : 20

 Le dévers Il faut donner une pente transversale (inclinaison) à la chaussée pour fractionner le poids du véhicule de sorte à compenser la force centrifuge.  Le rayon Il faut prendre un rayon suffisant (grand) pour atténuer les effets de la force centrifuge. a-1 / Notion de dévers a-1-1) Définitions Le dévers est la pente transversale ou inclinaison donnée à la chaussée et en général à tous les éléments de la plateforme ou de l’assiette. Il varie avec les rayons du tracé en plan et s’exprime en pourcentage(%). En alignement droit comme en courbe, le dévers joue des rôles importants.  Dévers en A.D. En A.D.,le dévers est destiné à assurer l’évacuation des E.S.R(eaux superficielles de ruissellement) de la chaussée. Pour des chaussées exécutées dans de bonnes conditions, les valeurs suivantes ont été adoptées :  2% pour les chaussées en béton (rigide)  2,5% pour les chaussées en bitume (souple)  3 % pour les chaussées revêtues et 4% pour les chaussées en terre afin de tenir compte des conditions climatiques en Côte d’Ivoire.  Dévers en courbe En courbe, le dévers permet de :  Assurer un bon écoulement des E.S.R.  Compenser une partie de la force centrifuge en vue d’assurer la stabilité dynamique des véhicules  Améliorer le guidage optique N.B : Le dévers minimal (d) nécessaire à l’écoulement des eaux dans les courbes est le même que celui préconisé en A.D., c'est-à-dire d = 3%. Quant au dévers maximal admissible dans les courbes, il est limité par les conditions de stabilité des véhicules lents à l’arrêt, dans les conditions climatiques exceptionnelles. a-1-2) Valeurs retenues pour les dévers  En A.D., le dévers est pris égal à :  3% pour les chaussées revêtues et  4% pour les chaussées en terre Cela signifie que chaque ½ chaussée est déversée à 3% ou à 4%, vers l’extérieur de la route selon sa catégorie. - 3%

+ 3%

Chaussée revêtue

- 4%

+ 4%

chaussée en terre

21

 Pour les courbes en plan et pour chaque vitesse de référence, les Normes géométriques font apparaître quatre rayons caractéristiques associés à des dévers caractéristiques qui sont par ordre croissant :  Le rayon minimal absolu (Rhm) associé à Šm= 7%  Le rayon minimal normal (Rhn) associé au dévers normal de :  5% pour des Vr ≤ 80 km/h  4% pour des Vr ≥ 100 km/h  Le rayon de dévers minimal (Rh‘’) associé au dévers minimal de (d=3%)  Le rayon non déversé (Rh’) pour lequel le profil en travers de la chaussée est le profil en toit adopté en A.D.. a-2/ Les rayons de raccordement  Le rayon minimal absolu (Rhm) : Il est associé au dévers maximal absolu de 7%. C’est le rayon en dessous duquel, il ne faut jamais descendre pour une vitesse de référence donnée.  Le rayon minimal normal (Rhn) : Il est associé au dévers normal de 5% ou 4% en fonction des Vr. C’est le rayon en dessous duquel normalement, il ne faut pas descendre pour une vitesse de référence donnée.   Le rayon au dévers minimal (Rh’’) : Il est associé au dévers minimal de 3% qui est le dévers courant employé pour les A.D..Il correspond au rayon pour lequel, seule la chaussée extérieure de la courbe est déversée pour prendre le dévers de la ½ chaussée intérieure au virage.  Le rayon non déversé(Rh’’) : C’est le rayon pour lequel, l’on n’a pas besoin de déverser la chaussée pour assurer l’équilibre ou la stabilité des véhicules. La chaussée conserve le profil en toit de l’A.D..

a-3) Diagramme de variation des dévers Dévers (%)

+7% Dévers chaussée intérieure +4% ou 5%

+3%

Dévers intermédiaire

±0 Rayon Rhm -3%

Rhn

Rh‘’

Rh’ Dévers chaussée extérieure

22

B/ La condition de visibilité dans les virages

DA DA : distance d’arrêt 0,75 La condition de visibilité doit être vérifiée en tout point d’une courbe tracée parallèlement au bord intérieur de la chaussée à une distance égale à 0,75m.

C/ La condition d’inscription des véhicules longs dans les virages L L/2

L/2

Bord extérieur chaussée

S R

R

Bord intérieur chaussée

(L/2)2 +R2 = (R+S)2 L2/4+R2 = R2+ 2RS+ S2 → S O) - Soit G1 – 100 gr lorsque le cercle tourne à gauche (c’est-à-dire Ô p2

En cas de 2 pentes de sens contraire: L=h/|p1|+|p2| Exemple de calcul d’entrées en terre

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Solutions .Altitude du point A ZA=201,25+2,25x0,70/7,50=201,46 hA=204,29-201,46=2,83 lA=2,83/((2/3)+(2,25/7,50))=2,93 Altitudes talus(Entée en terre côté gauche) .Zprojet=204,29-2,93x2/3=202,34 .ZTN=201,25+2,25x(0,70+2,93)/7,50=202,34 Altitude du point B ZB=202,05+((200,60-202,05)/12)x3,2=201,66 hB=204,29-201,66=2,63 lB=2,63/((2/3)-(1,45/12))=4,82 Altitudes talus (entrée en terre coté droit) Zprojet=204,29-4,82x2/3=201,08 ZTN=202,05-1,45x(3,20+4,82)/12=201,08 Largeur de décapage ld Ld=2,93+5,70+5,70+4,82=19,15 m Calcul de la section de remblais 1/ Altitudes des différents points de changement de pente Z1=204,29+0,70x0,05=204,325 Z2=201,25+0,80x1,30/7,50=201,39 Z3=201,25+0,80x5,00/7,50=201,78 Z4=204,50-2,50x0,03=204,425 Z5=202,05-1,45x1,20/12=201,905 2/ section de remblais S1=2,93x2,83/2=4,1460 m2 S2=0,70x(2,83+3,075)/2=2,0668 m2 S3=1,30x(3,075+3,00)/2=3,9487 m2 S4=3,70x(3,00+2,72)/2=10,5820 m2 S5=2,50x(2,72+2,375)/2=6,3688 m2 S6=1,20x(2,375+2,485)/2=2,9160 m2 S7=2,00x(2,485+2,63)/2=5,1150 m2 S8=4,82x2,63/2=6,3383 m2 Ld=19,15 m

SR=41,4816 m2

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II-3/ Calcul de la largeur de revêtement de talus de remblais en terre végétale. La largeur de revêtement de talus de remblais est la longueur développée ,mesurée le long du talus de remblais , entre l’entrée en terre (c'est-à-dire l’intersection du talus de remblais avec le TN non décapé) et le bord extérieur de l’accotement.

∆z/L=p=2/3 → ∆z=2/3L=pL Lr=√(L2+∆z2)=√(L2+(2/3L)2)=√((9L2+4L2)/9)=√(13L2/9) Lr=L/3√13 Dans le cas où il y a Lr sur les deux bords de chaussée. Lr=(L1+L2/3)√13 II-4/

Longueur d’application des profils en travers

L’examen des profils en travers a permis de définir pour chacun d’eux: -la large de décapage -la largeur de revêtement des talus de remblais -la section des déblais -la section des remblais Mais les quantités à déterminer dans le détail estimatif sont respectivement: -la surface de décapage -La surface de revêtementdes talus de remblais -Le volume des terrassemets en déblais -Le volume des terrassements en remblais Pour déterminer ces dernières quantités , on fait le calcul en considérant que les différents valeurs trouvées lors de l’examen d’un profil en travers sont constantes le long d’un tronçon de projet de longueur égale à la longueur du profil en travers . Cette longueur d’application est égale à la demisomme des longueurséparant le profil en travers examiné des profil en travers qui l’encadrent immédiatement . Exemple: La longueur d’application du profil en travers n°5 est égale à la longueur entre PK n°4 et n°5 + longueur entre P5 et P6 le tout divisé par deux. 59

Pour le profil n°1 (PK 0,00),la longueur d’application est égale à la longueur entre P1 et P2 divisé par deux. De la même manière, pour le profil Pn situé à l’ extrémité du projet, la longueur d’application est égale à la longueur entre Pn-1 et Pn divisé par deux. →La surface ou le volume de terrassement d’un profil en travers est obtenu(e) en multipliant la largeur ou la section de terrassement du P.T par sa longueur d’application LA →Les calculs de toutes les surfaces et de tous les volumes de terrassement se font sur un imprimé spécial appelé bordereau de cubature. II-5/ Le bordereau de cubature C’est un document sur lequel sont repertoriés: -Les profils en travers -Leur PK -Leur longueur d’application -Les section de déblais et de remblais -Les volumes des terrassements (déblais et remblais) Exemple de bordereau de cubature sur imprmé.

60

61

CHAPITRE 9:

I/

DIMENSIONNEMENT DES LARGEURS DES CHAUSSEES (PROFILS EN TRAVERS)

DIFFERENTS TYPES D’AMENAGEMENT

La route ayant pour rôle d’assurer en toute sécurité et dans le confort, la circulation des différents moyens de transport, son aménagement doit être adapté à l’évolution des trafics pour tenir compte des contraintes budgétaires de l’Etat. Déterminer la largeur d’une chaussée revient à déterminer le nombre de voies de circulation que devra supporter la chaussée. Ce qui nous conduit à envisager trois étapes d’aménagement :

1/

L’aménagement immédiat

C’est l’aménagement qui répond au minimum aux besoins de la circulation actuelle (tel qu’il résulte des comptages faits sur la route).

2/

L’aménagement normal : (Cas de la Côte d’Ivoire)

Il donne à la liaison des caractéristiques adaptées à la circulation dans une quinzaine d’années c'est-à-dire soit environ 10 ans après la mise en exploitation de la route.

3/

L’aménagement futur

Il répond à la circulation dont les caractéristiques de la route sont envisageables dans un avenir lointain (par exemple 30 ans ou plus).

II/

DETERMINATION DU NOMBRE DE VOIES DE CIRCULATION

Le dimensionnement en largeur de la chaussée revient à déterminer le nombre de voies de circulation. La détermination de ce nombre de voies fait intervenir plusieurs paramètres :

1/

Le trafic équivalent (Te)

C’est le trafic envisagé (escompté) à l’année horizon. Il est exprimé en unité de voitures particulières équivalentes (U.V.P). La présence de véhicules lourds réduit d’autant plus le débit des routes lorsque le profil en long de celles-ci est plus accentué. L’encombrement d’un véhicule lourd est évalué comme l’équivalent de voitures particulières (p). Ce coefficient (p) varie selon la nature des terrains : - 2 à 4 UVP en terrains plats - 4 à 6 UVP en terrains vallonnés - 8 à 12 UVP en terrains montagneux Ces chiffres peuvent être majorés de 50 à 100% sur des routes étroites ou accidentées ou à visibilité très réduite.

2/

Evaluation de la demande Q

Les études d’aménagement routier comportent la prévision des circulations futures dans deux cas différents : a) Itinéraire existant Les compactages périodiques ou permanents, les enquêtes de circulation, les mesures de vitesses et le poids total permettent de définir le volume de circulation et la nature du trafic sur l’itinéraire considéré et l’évolution de ces facteurs pendant la période d’observations. 62

Ce qui permet de prévoir la circulation future tout en tenant compte des caractéristiques initiales, du développement escompté de la circulation et des circonstances particulières à la liaison routière. b) Itinéraire nouveau Certain es données de base peuvent résulter d’enquêtes mettant en évidence les besoins des usagers connus, et d’études économiques. Dans les deux cas, la prévision de circulation future tiendra compte des taux de développement (urbanisation et emploi) des zones intéressées par le trafic, des générations des trafics issus de cette zone, et de leurs distributions. Le trafic obtenu à partir de ces enquêtes comportent des variations horaires, journalières et saisonnières importantes. Ce trafic est généralement mesuré par un indicateur : le TMJA (Trafic Moyen Journalier Annuel) qui est exprimé en véhicules/jours. On estimera le TMJA à l’année horizon par la formule suivante :

TMJA = T [1 + (n – 1) i]

Avec :

T = Trafic relevé lors de l’enquête I = Taux de croissance du trafic n = Durée de vie de la route en année. La demande à l’année horizon est exprimée en Trafic équivalent à partir du Trafic futur TMJA à l’aide de la formule suivante :

Te = [(1 – Z) + pZ] x TMJA

Avec :

Te = Trafic équivalent en UVP / j Z = % (pourcentage) de poids lourds (%PL) p = Coefficient d’équivalence des poids lourds.

Application Soit un TMJA de 1000 véh/j dont 10% de PL et p = 3. Calculer Te Te = [(1 – 0,10) + 3 x 0,1] x 1000 = 1200 UVP/j Le dimensionnement de l’aménagement n’est pas assuré à partir du trafic équivalent, mais d’un débit Q (débit de pointe horaire normale). C’est la valeur de Q qui sert à définir les caractéristiques de la route. Ce débit de point horaire normale est déterminé après analyse des courbes de débits horaires classés. Ceci revient à admettre que l’infrastructure écoulera avec un niveau de service satisfaisant la demande de trafic pendant la majeure partie de l’année ou de la journée. Le débit de pointe horaire normale Q correspond à une fraction du TMJA.

Q = 1/n TMJA

Où

n = nombre d’heures de circulation dans la journée. Les valeurs de n varient de - 6 à 8 en rase campagne - 10 à 15 en zone urbaine Exemple : Pour l’exercice précédent, en prenant n = 7, on a : Q = 1/7 x 1200 = 171 UVP/heure 63

3/

Evaluation de l’offre (d) et de la capacité (C) de la route

Le débit horaire admissible d d’une route est fonction de la capacité théorique de la route Co et du niveau de service prévu à l’année horizon. Il s’obtient par la formule : d=K x Co avec: . K =coefficient de niveau de service visé à l’année horizon A saturation K= 1.Mais pour les calculs de dimensionnement , on admet K compris entre 0,7 et 0,8 à la discième année de mise en service de la route . .Co = Capacité théoriène du profil en travers en UVP/h et en régime stable. Les capacités réelles ou effectives(C) de la route dépendent essentiellement de la géométrie de la route et de la composition du trafic . Elles peuvent atteindre 75% de la capacité théorique du profil en travers avec es accotements supérieurs (≥) ou égaux à 1,80m (≥ 1,80), dans des conditions idéales de géométrie et de composition de trafic. C= K x Co avec 0,75 ≤ K ≤ 1 Les études expérimentales menées aux USA et figurant dans le HIGH WAY CAPACITY MANUAL donnent les capacités théoriques suivantes: -1600 UVP/h pour des routes de 6.00 m de large soit (2 x 3.00 m ) -2000 UVP/h pour des routes de 7.00 m de large soit (2 x 3,50 m ) -3200 UVP/h pour des routes de 10,50 m de large soit (3 x 3,50 m -1800 UVP/h pour des routes à chaussées séparées (1800 UVP/h pour chaque voie de circulation ). Application: Soit un TMJA = 4000 véh/j; p = 4; Z = 15% n= 6 et K = 0,7 Quelle capacité offre cette route si on admet que les conditions géométriques sont excellentes? Solution .Détermination du trafic équivalent: Te Te = [ ( 1-0,15) + 4 x 0,15 ] x 4000 = 5800 UVP/h .Détermination du débit de pointe horaire normale . Q =1/n TMJA (Te) Q= 1/6 x 5800 = 967 UVP/h .Capacité effective du profil en travers ( C) d= K . C  C= d/K Comme d= Q , alors C = 967/0,7 = 1381 UVP/h 1381UVP/h étant proche de 1600UVP/h , la route aura 6 m de large soit ( 2 x 3.00 m ) 4/ Détermination du nombre de voies Le nombre de voies à prévoir dans le profil en Travers est calculé à partir des valeurs suivantes: - le débit de pointe horaire normal Q à l’année horizon dans les deux sens de circulation. - de la disymétrie éventuelle du Trafic pour une route à chaussées séparées . Elle est représentée par un coefficient s représentant le rapport entre le débit le plus élevé dans un sens de circulation et le débit total sur la route . On prend habituellement s = 2/3 a/ Cas d’une chaussée bidirectionnelle On compare le débit de pointe horaire Q au débit admissible d , et on adopte le profil en Travers qui correspond à la valeur de d la plus proche de Q . Dans certains cas , Q dépassera légèrement d au détriement du niveau de service visé pendant quelques heures par an . 64

b/ Chaussée unidirectionnelle La capacité théorique d’une voie unitaire est Co = 1800 UVP/h. Les conditions de géométrie étant bonnes, la capacité effective C d’une voie unitaire peut être prise égale à 1800UVP/h. Le débit admissible do par voie de circulation est dans ces conditions: do = K. Co Si s est le coefficient de disymétrie c’set à dire le % de Trafic écoulé dans le sens le plus chargé, la demande horaire sur la chaussée la plus chargée sera: q= s.Q Le nombre de voies à retenir pour chaque chaussée est le nombre entier le plus voisin du rapport: s.Q/do Nombre de voies = s.Q/do Application: Une voie rapide en zone urbaine doit écouler à l’année horizon un Trafic de 27000 V/J . La proportion de poids lourds est Z=10% . Le coefficient d’équivalence dans PL est p=2. N = 10 et K=0,7. Déterminer le nombre de voies . Solution. Trafic équivalent: Te Te = [ (1-Z)+P.Z ] TMJA Te = [ (1-0,1) + 2 x 0,1 ] x 27000 =29700UVP/J .Débit de pointe horaire Q Q = 1/n (Te) = 1/10 x 29700 = 2970 UVP/h

.1 route de 2 x 3,50 m .1 route de 3 x 3,50 m

Co =2000 UVP/h  trop petit

Co =3200 UVP/h  d =3200 x K. d=3200 x 0,7 = 2240 UVP/h. trop petit car < 2970 UVP/h

 Autoroute 2 x (2 x 3,50 m ) ou 2 x (3 x 3,50 m )) ? Demande horaire sur la chaussée la plus chargée: q = s.Q = 2/3 x 2970 = 1980UVP/h d’où do = K.Co = 0,7 x 1800 = 1260 UVP/h. Nombre de voies: N= s.Q/do = 1980/1260 = 1,57≅ 2 C’est une autoroute de 2 x 2 voies de 3,50 m 65

CHAPITRE 10: DIMENSIONNEMENT DES CHAUSSEES EN EPAISSEUR.

I−/

GENERALITES

La chaussée est la partie de la aménagée pour supporter la circulation des différents moyens de transport. La largeur de la chaussée est égale à la somme des voies unitaires de circulation. Par extension , la chaussée est l’ensemble des couches de matériaux disposés à supporter la circulation des véhicules sur l’assise des terrassements. Les structures habituelles en côte d’Ivoire en partant du dessus de la route sont les suivantes: -La couche de roulement ou la couche de surface. Elle a pour objet essentiel de permettre l’absorption des efforts de cisaillement importants provoqués par la circulation dans la partie haute de la chaussée. Elle assure en outre l’imperméabilité de la chaussée, et offre une surface roulante résistante à l’issu et anti dérapante. -La couche de base et la couche de fondation. Elles ont pour rôle de résister aux charges verticales et de repartir convenablement sur le terrain les pressions qui en résultent. La couche de base qui supporte les efforts plus importants que la couche de fondation s’obtient par une technique plus élaborée. A ces trois de chaussée, on peut ajouter la couche de forme ou sous-couhe. Cette couche de forme est constituée de matériaux sélectionnés, choisit parmi les déblais ou pris sur emprunt. Cette couche de forme sert à remplacer le fond de forme existant dans des zones de déblai lorsque le sol en place est de mauvaise qualité. La couche de forme est donc exécutée sous la couche de fondation, et elle permet d’augmenter la portance du fond de forme lorsque celle-ci est insuffisante et par voie de conséquence, elle permet de conserver la structure type de la route tout le long du projet même dans les zones où la portance du sol est faible. II/ DETERMINATION DES EPAISSEURS DES CHAUSSEES En COTE D’IVOIRE, le choix des structures des chaussées se fait au moyen du catalogue du LBTP qui donne différentes structures dépendants de la région où est construite la route et de la classe du trafic supportée par la route. Le catalogue du LBTP définit sept (07) régions présentant chacune des caractéristiques homogènes. 

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La région R1 (région du littoral) Bande côtière de Sassandra à la frontière du GHANA. C’est une région pauvre en graveleux et en roches massives. Le matériaux principal est le sable. On utilise ce sable non traité en fondation et on le traite au ciment, au bitume ou à l’émulsion pour les couches de base. La région R2 (sud-est) [Région forestière des plaines]. Elle s’étend pratiquement jusqu’à Bondoukou et dans le centre de la Cote d’Ivoire jusque vers Dimbokro. C’est une région riche en graveleux quartziques de type G2 et G3 et riche en schisteuses de qualité médiocre et à teneur en eau élevée. On emploie du graveleux naturel en fondation, du graveleux traitée au ciment en couche de base et du Sand-asphalte en couche de roulement. La région R3 (Sud-ouest) Région forestière des plaines du Sud-ouest. Elle s’étend entre Gagnoa et la frontière du LIBERIA. C’est une région riche en graveleux plastiques de type G2 et G3. On y trouve aussi de nombreuses 66

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roches granitiques avec quelques passages schisteux. Présence également d’arènes profondes à teneur en eau élevée. [Arène = zone de dépôt des particules de roche mère provenant de la décomposition et entraînées par l’érosion]. Les structures types de chaussée sont les mêmes qu’en R2. Pour les chaussées de qualité, on peut du tout-venant granitique de concassage en couche de base. La région R4 (Centre-sud) Elle s’étend de Sassandra à Daloa. Elle est une région riche en graveleux de qualité (G1, G2) dans la moitié Nord et en graveleux plus plastique dans la moitié Sud (G2, G3). Les fondations sont faites en graveleux naturels (G.N) ; les couches de base sont faites en G.N ou en graveleux traité au ciment (G.C) pour les graveleux plastiques. Dans les zones d’affleurement granitique, on peut aussi utiliser du tout-venant de concassage pour les C.B.

 La région R5 (centre et nord) Elle s’étend de TOUMODI jusqu’à la frontière Nord et du BOUNA jusqu’à ODIENNE. C’est une région riche en latérite ou graveleux (G1 ,G2) et en socle granitique avec passage schisteux ; nombreuses arènes sableuses, roches granitiques , présence de carapaces ferrugineuses. Les sols meubles sont peu profonds et érodablés . Les couches de chaussées seront souvent faites en G.N et parfois en tout venant de concassage pour la couche de base (C.B)  La région R6 (Nord-Est) Pratiquement même type de matériaux qu’en R5 et même structure de chaussée qu’en R5.  La région R7 (Ouest et Nord-Ouest) Relief montagneux. C’est une région riche en roche massives granitiques et également en graveleux plastiques dans le Nord de la zone. Présence d’arène sableuse érodable. Les couches de chaussées seront faites en graveleux naturel, en graveleux traités au ciment et également en tout venant de concassage. III- DETRMINATION DE LA CLASSE DE TRAFIC On distingue (5) cinq classes de trafic de la route, classées en catégorie T1 à T5 . Ces classes couvrent toute la gamme de trafic susceptible de circuler sur le réseau pendant les 15 ou 20 prochaines années. Ces classes de trafic peuvent être exprimées de trois (03) différentes façons : 1/ Trafic estimé en nombre de véhicules par jour. C’est le mode d’estimation le plus simple mais le moins représentatif. On détermine le nombre moyen de véhicules circulant en une journée et ceci sur toue la période de vie de la chaussée de l’ordre de 15 ans environs, et toutes classes de véhicules confondus. T1 T2 T3 T4 T5

100 à 300 véh/j 300 à 1000 véh/j 1000 à 3000 véh/j 3000 à 6000 véh/j 6000 à 12000 véh/j

T1 : Inclut des routes de très faibles trafic pour lesquelles, le bitumage a cependant été décidé. T5 : Correspondant à des chaussées de types autoroutiers à 2x2voies ou 2x3voies de circulation. 67

2/ Trafic estimé en nombre total de poids lourds Il s’agit d’estimer le nombre total de poids lourds (véhicules de poids>3t) qui circuleront sur la route pendant la durée de vie de celle-ci. La durée de service prise en compte pour la route sera : -10 ans si le % de poids lourds dans le trafic 20