Cours Route [PDF]

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Cours de Route I

2013 Chapitre 1 : Généralités

Nehaoua Adel Département de Génie civil - Faculté : TECHNOLOGIE-U.F.A.S

Chapitre1.Généralités

Chapitre1 : Généralités

Contenu 1

2

Introduction ............................................................................................................................. 2 1.1 Préambule

2

1.2

Historique

3

1.3

Construction des chaussées

4

Situation actuelle de L'Algérie et les perspectives futures .................................................. 5 2.1

Schéma directeur routier et autoroutier

5

2.1.1 Première phase 2005-2010 Construction du 1er réseau structurant ........................................................... 5 2.1.2 Deuxième phase 2010-2015 Construction du 2ème réseau structurant ........................................................ 5 2.1.3 Troisième phase 2015-2020 Modernisation des systèmes de gestion et d’intermodalité ....................... 5 2.1.4 Quatrième phase 2020-2025 Construction du 3ème réseau structurant....................................................... 5

3

4

Les caractères de la circulation routière................................................................................ 6 3.1

Notion sur les pneumatiques

6

3.2

Quelques caractéristiques des véhicules

6

3.3

Données statistiques

6

Détermination du niveau de service ...................................................................................... 7 4.1

Définition

7

4.2

Classification des routes

7

4.2.1 Classification d’utilité pratique et de situation ................................................................................................ 7 4.2.2 Classification d’ordre fonctionnel et type d’usage .......................................................................................... 7 4.2.3 Classification d’ordre constructif ........................................................................................................................ 7 4.2.4 Classification faisant état de la nature du trafic............................................................................................... 8 4.2.5 Classification d’ordre administratif et juridique .............................................................................................. 8 4.3

5

Détermination du niveau de service

9

Nomenclature routière ......................................................................................................... 10 5.1.1 Terminologie : ...................................................................................................................................................... 10 5.1.2 Largeur des éléments du profil en travers ...................................................................................................... 11

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Nehaoua Adel 2013

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Chapitre1.Généralités

1

Introduction

1.1 Préambule Le présent cours, dans cette première partie, a pour objectifs de définir tous les éléments et caractéristiques nécessaires à la conception géométrique des routes, compte tenu de l’adaptation du tracé aux besoins de la circulation. Le besoin posé à l’ingénieur chargé d’un projet de route est d’élaborer un tracé rationnel et économique, destiné à relier différents points géométriques fixés préalablement. Les études qui suivent contribueront, on l’espère, à résoudre l’essentiel de cette tâche mais de substantiels compléments tirés de la littérature technique seront indispensables. Jusqu’à la fin du siècle dernier, le choix d’un tracé s’inspirait avant tout de la recherche du plus court chemin, tout en limitant les déclivités à des valeurs compatibles avec la traction animale. L’invention et le rapide développement du véhicule automobile dont les roues sont munies de pneumatiques, introduisirent dans la technique routière des préoccupations relatives à la vitesse, ayant pour conséquence des caractéristiques bien plus évoluées que ce qui avait été adopté jusqu’alors. Puis la progression constante de la circulation automobile posa très rapidement de nouveaux problèmes, qu’il fallut bien résoudre en complément des exigences traditionnelles du tracé. Les solutions trouvées ne sont d’ailleurs que provisoires, car les réseaux routiers doivent être notamment adaptés aux circulations prévisibles dans l’avenir, lesquelles seront un multiple du trafic actuel. Le tracé dépendant notamment du trafic, il est clair qu’avant d’aborder son étude, on doit disposer de données sur le volume actuel et futur de la circulation. Ces données résultent de comptages, d’enquêtes, d’analyses du trafic et d’une technique particulière. Les problèmes de géologie, d’hydrologie et de géotechnique, très importants dans le choix d’un tracé seront aussi pris en considération. Il en est de même des études économiques, dont dépend l’opportunité de construire une route nouvelle et la détermination de sa rentabilité. La deuxième partie du cours traite les problèmes spécifiques aux chaussées  Route II

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1.2 Historique Les premières véritables chaussées furent construites par les Romains pour leurs voies impériales, avec un objectif essentiellement utilitaire, celui de permettre un déplacement rapide des légions en différents points de l’empire, quelles que soient les conditions météorologiques. Les chaussées de cette époque étaient déjà constituées de plusieurs couches de matériaux, parfaitement codifiées, avec de grandes dalles en pierres posées sur un béton de chaux.

Avec l’apparition des véhicules plus lourds et plus nombreux, et le début de la mécanisation des travaux, on voit se développer les structures à base de « hérisson » et de « macadam ». Les chaussées de l’époque étaient composées de blocs de 250 mm environ pour le « hérisson » et de pierres cassées 40/70 mm pour le « macadam », bloquées avec de l’argile.

Les premiers progrès ont été réalisés au niveau de la surface des chaussées quand apparut l’automobile, pour lutter contre la poussière soulevée par les véhicules par temps sec. Par hasard, on découvrit les vertus du goudron produit dans les cokeries d’usine à gaz et de haut fourneaux. Mais très vite, on constata que ce goudron était glissant par temps de pluie et on lui adjoignit des gravillons pour donner naissance à l’enduit superficiel. Mais on s’aperçoit ensuite qu’il ne fallait ni trop, ni trop peu de goudron, et de gravier, qu’il fallait utiliser un gravier dur et anguleux, et un goudron qui ne se ramollisse pas trop l’été. C’est à cette époque qu’apparaissent les premières spécifications relatives tant aux matériaux qu’à la façon de les mettre en œuvre. C’est l’enduit superficiel qui a fait sortir la route d’un artisanat archaïque et conservateur pour l’amener à un niveau industriel et à la mécanisation. Ensuite les enrobés sont apparus et puis le pétrole avec sa fraction dure : le bitume. L’homme étant pour de nombreux travaux remplacé par la machine, les techniques à base de mise en œuvre manuelle furent remplacées par des techniques adaptées aux moyens mécaniques. C’est ainsi que l’on vit apparaître entre 1930 et 1940 en corps de chaussée les matériaux à granulométrie continue et étalée O/D qui remplacèrent peu à peu les matériaux à granulométrie « serrée » d/D, comme la pierre cassée.

Depuis les années 50, avec les nouvelles conditions de trafic, notamment les poids lourds avec son essieu simple de 13 tonnes, les anciennes solutions type empierrement ou macadam se sont avérées insuffisantes, et l’on a été amené à généraliser l’emploi de matériaux agglomérés par un liant tant pour le corps de chaussée que pour la surface.

1.3 Construction des chaussées L’objet premier des constructeurs de routes est la réalisation de chaussées résistantes aux passages des véhicules. La chaussée a donc pour but de permettre la circulation en toute saison et sans autre intervention qu’un simple entretien de sa surface, un deuxième avantage des chaussées est d’offrir aux véhicules des surfaces unies, peu sonores, confortables et sûres. Les procédés de construction doivent être économiques et les matériaux utilisés doivent être bon marché et résistants vu l’importance des surfaces devant être pourvues de chaussées. Les matériaux utilisés sont des matériaux pierreux provenant de roches concassées ou de gisement de graviers. Les chaussées sont constituées par des empilements de couches successives de matériaux auxquelles on a été amené à leur conférer l’imperméabilité et cohésion grâce à deux liants produits à grande échelle :  liants hydrocarbonés (bitume - goudron)  liants hydrauliques (ciment) Concevoir une chaussée, c’est à la fois éditer les normes auxquelles il convient que les matériaux satisfassent et décider de la nature et de l’épaisseur des couches successives à réaliser. Il est toujours possible de concevoir plusieurs types de chaussées techniquement équivalentes, c’est à dire procurant le même service aux usagers et constructibles. Mais ces diverses solutions n’entraînent pas forcément les mêmes dépenses de construction. Il importe donc au stade de l’étude de connaître le coût de chacune des solutions. Le choix de la solution étant fait, il reste à construire la chaussée. Il faut alors réunir le personnel et le matériel apte à réaliser un ouvrage conforme à celui conçu. Et encore, de nombreuses solutions sont possibles. Certaines sont plus économiques, plus sûres, plus rapides. C’est l’une des tâches de l’ingénieur d’entreprise que de définir aussi précisément que possible les opérations à exécuter compte tenu du matériel dont il dispose.

2

Situation actuelle de L'Algérie et les perspectives futures

La route joue un rôle de première importance, car, dans notre pays, 90 % du volume des échanges (de personnes et de marchandises) se font par transport routier. . Cela reflète la prédominance du mode de transport routier par rapport aux autres modes. On comprend, dès lors, tout l’intérêt que représente le développement du réseau routier ainsi que sa sauvegarde. Le réseau routier est constitué de 112 696 Km et 4 910 ouvrages d’arts,

2.1 Schéma directeur routier et autoroutier Le schéma Directeur et Autoroutier (SDRA) 2005/2025 est le référentiel de développement à court, moyen et long terme des infrastructures routière et autoroutière découlant d’une vision globale et d’une planification stratégique à l’horizon 2025, et décliné en trois phases :

2.1.1

Première phase 2005-2010 Construction du 1er réseau structurant •

• • •

2.1.2

Deuxième phase 2010-2015 Construction du 2ème réseau structurant •

• • • •

2.1.3

Engagement du 2ème réseau structurant : o Autoroute des hauts plateaux, o Liaisons autoroutières reliant aux principaux centres urbains des 34 wilayas, ainsi que les aéroports et ports, o Pénétrantes Nord-Sud, o Transformation d’une partie de la transsaharienne en autoroute. Mise à niveau du réseau existant Poursuite du programme de développement du 1er réseau structurant et consolidation et préservation du patrimoine. Engagement des systèmes d’exploitation et de péage Maitrise du système d’inter-modalité

Troisième phase 2015-2020 Modernisation des systèmes de gestion et d’intermodalité •

2.1.4

Engagement du 1er réseau structurant: o Autoroute Est-Ouest, o 2ème rocade autoroutière d’Alger, o Route transsaharienne. Engagement de la mise à niveau aux normes internationales des infrastructures de base (conception, études et réalisations). Parachèvement, construction et développement des infrastructures. Engagement des actions principales d'inter-modalité (Route/Rail /Aéroport/Port).

Préservation des 1er et 2ème réseaux structurants. Modernisation des systèmes de gestion et d’exploitation. Développement des systèmes d’inter- modalité.

Quatrième phase 2020-2025 Construction du 3ème réseau structurant •

Engagement du 3ème réseau structurant

• •

3

Parachèvement du maillage prévu par le schéma directeur à l’horizon 2025 Préparation des conditions au lancement du futur programme projeté à l’horizon 2050.

Les caractères de la circulation routière

3.1 Notion sur les pneumatiques Le pneumatique est l’organe qui relie le véhicule à la chaussée. C’est lui qui transmet les charges, assure une partie du confort, conditionne la tenue de route, le freinage et la stabilité dans les virages.

3.2 Quelques caractéristiques des véhicules Les principes généraux sur les caractéristiques des véhicules admis à circuler sur les routes ont été réglementés dans le code de la route (convention internationale sur la circulation routière- Genève 19/09/1949), mais chaque pays peut établir sa propre réglementation tout en respectant les principes généraux. Pour les véhicules automobiles : • véhicules à deux essieux = 19 tonnes • véhicules à trois essieux = 26 tonnes • véhicules articulés = 38 tonnes  Charge maximum : 13 tonnes par essieu.  Poids total : 5 tonnes / ml de distance entre 2 essieux extrêmes.  Pression de gonflage des pneumatiques ≈ 8 Kg / cm2.  Largeur maximum (toutes saillies comprises) = 2,50 m.  Longueur maximum = 12 m (11m normale) = 15 m (véhicule articulé sans remorque) = 18 m (avec remorque).  Hauteur maximum = 4 m.

3.3 Données statistiques La connaissance de la circulation routière est indispensable tant au planificateur qu’à l’ingénieur routier. Sur le plan de construction routière, l’étude de la circulation sur tout le réseau routier est nécessaire pour élaborer les plans d’aménagement ou transformation de l’infrastructure, déterminer les dimensions à donner aux routes et apprécier l’utilité des travaux projetés. Le recensement en Algérie effectué en 2009 à l'aide des immatriculations réalisées par les wilayate indique la répartition suivante (ONS) Tableau 1 : Répartition du parc National automobile. Genre de véhicules Véhicules de tourisme Camions Camionnettes Autocars-autobus Tracteurs routiers Autres tracteurs Véhicules spéciaux Remorques - semi-remorques Motos TOTAL

Avant 1997 Nombre % 1 599 175 57.68% 290 267 10.47% 589 615 21.27% 28 870 1.04% 46 115 1.66% 116 542 4.20% 2 740 0.10% 90 386 3.26% 8 931 0.32% 2 772 641 100.00%

Au 31/12/2009 T.C.A Nombre % % 2 593 310 62.16% 5.2% 362 257 8.68% 2.1% 821 626 19.69% 3.3% 70 070 1.68% 11.9% 63 417 1.52% 3.1% 130 839 3.14% 1.0% 3 359 0.08% 1.9% 115 972 2.78% 2.4% 10 978 0.26% 1.9% 4 171 828 100.00% 4.2%

Actuellement les campagnes de recensement sont menées régulièrement sur les principaux axes du pays par les Directions des Travaux Publics des wilayas.

La prévision de la circulation future pour un choix rationnel des aménagements routiers nécessite, non seulement la poursuite des études de trafic et l’auscultation des chaussées entreprises par ailleurs, mais également des études complémentaires (statistiques d’accidents, études prospectives du taux de motorisation, etc.....).

4

Détermination du niveau de service

4.1 Définition Le niveau de service Nij d’une route de catégorie Ci se développant dans un environnement Ej, est caractérisé par le respect de seuils relatifs aux critères suivants : - Vitesse du véhicule, - Paramètres physiques fondamentaux du comportement de l’usager (temps de réaction, condition de visibilité, condition de confort). - Paramètres caractéristiques de la dynamique des véhicules (coefficient de frottement pneuschaussées, accélération, décélération, dévers maximal). - Géométrie (largeur des voies, gabarit). - Qualité rendue à l’usager (débit horaire admissible). - Permanence de la liaison - Incidence sur les régions traversées - Critères appréciés de façon qualitative.

4.2 Classification des routes Une classification quelle qu’elle soit est en général conçue à partir d’un certain point de vue, selon une certaine base de jugement c’est à dire selon un critère qui peut être : 1 d’utilité pratique et de situation 2 d’ordre fonctionnel et type d’usage. 3 d’ordre constructif 4 faisant état de la nature du trafic 5 d’ordre administratif et juridique

4.2.1

Classification d’utilité pratique et de situation -

4.2.2

Les routes urbaines ; Les routes interurbaines ; Les routes « de rase campagne », sont une autre dénomination des routes interurbaines ; Les routes forestières, situées en forêt, Les routes de montagnes, soumises à des contraintes particulières d’aménagement et d’entretien.

Classification d’ordre fonctionnel et type d’usage - Les routes réservées à certaines catégories d'usagers (cyclistes ou piétons) ont des dénominations spécifiques : o Le réseau « véloroute et voies vertes » doit en Europe permettre la circulation des vélos à moindre risque. o Les routes ou rues piétonnes ou chemins piétons sont réservées aux piétons.

4.2.3

Classification d’ordre constructif - Mode d’exploitation et financement - Nature du revêtement, le réseau routier est constitué à la fois de routes revêtues et de routes non revêtues. On distingue les routes revêtues des routes en terre. Parmi les routes revêtues, il y a les routes revêtues en enrobés, en enduits superficiels (couche de bitume ou émulsion de bitume et de gravillons) et les routes en béton.

4.2.4

Classification faisant état de la nature du trafic

D’après les campagnes de comptage une classification de réseau algérien a été établie selon la consistance du trafic (RN1, RN5 et RN4 sont les routes les plus chargées)

4.2.5

Classification d’ordre administratif et juridique

Elle est fondée sur les notions de propriétés, de financement et d’entretien, éventuellement aussi sur la question des compétences en matière de planification générale et d’approbation des projets définitifs. Les données relatives aux réseaux routiers de l'Algérie figurent au tableau suivant : Le réseau routier qui irrigue notre pays comporte aujourd’hui, 112.696 km de routes dont 85 360 km sont revêtues soit 77 % du réseau et 4910 ouvrages d’art, ce réseau est formé de : - Routes nationales : 29 280km dont 26 087km revêtus; - Chemins de wilayas : 23 771km dont 22 027km revêtus; - Chemins communaux : 59 645km dont 37 246km revêtus; - 2642 ouvrages d’art sur les routes nationales; - 1302 ouvrages d’art sur chemins de wilayas; - 966 ouvrages d’art sur les chemins communaux;

4.2.5.1 Catégorie de la route

L'ensemble des itinéraires de l'ALGERIE peut être classé en cinq catégories fonctionnelles, correspondant aux finalités économiques et administratives assignées par la politique d'aménagement du territoire 1:

Figure 1 : Classification des routes en Algérie. Catégorie 1 : Liaisons entre les grands centres économiques, les centres d’industrie lourde (A) Liaisons assurant le rabattement des centres d’industrie de transformation (B) sur ce réseau. Catégorie 2 : Liaisons entre les centres d’industrie de transformation (B) Liaisons assurant le rabattement des pôles d’industries légères diversifiées ( C ) sur le réseau précédent (Cat .1.) Catégorie 3 : Liaisons des chefs-lieux de daira et de wilaya (D) non desservis par le réseau précédent, avec le réseau des catégories 1 et 2. Catégorie 4 : Liaisons des centres de vie (E) avec le réseau des catégories 1 et 3. Catégorie 5 : Routes et pistes non comprises dans les catégories précédentes. 1

études générales techniques et économiques des aménagements routiers B 40 normes techniques d'aménagement des routes MTP 10/1977

4.2.5.2 Environnement de la route Ej Caractérisé par : - Dénivelée cumulé moyenne au Km : h / L permettant de mesurer la variation longitudinale du relief avec h : dénivelée totale = ∑ hi = ∑ ρi . li et L : longueur itinéraire. h/L ≤ 1,5% 1,5%4% montagneux

→ → →

terrain plat terrain vallonné terrain

Figure 2 : Variation longitudinale du relief .

ls - Sinuosité moyenne : σ = = longueur des courbes de R ≤ 200m / longueur totale L ls = l1 + ---------+l5 (R ≤ 200m) L = LAB σ ≤ 0,1 → sinuosité faible 0,1< σ ≤ 0,3 → sinuosité moyenne σ > 0,3 → sinuosité forte

Figure 3 : Tracé en plan.

4.2.5.3 Conclusion : Sinuosité Relief Plat Vallonné Montagneux

Faible E1 E2

Moyenne

Forte

E2 E2 E3

E3 E3

4.3 Détermination du niveau de service Figure 4 : Niveau de service des routes Classement de l’itinéraire dans l’une des catégories socio-économique Ci (i=1à5)

Dénivelées Cumulées

Sinuosité

Environnement Ej ( j=1 à 3 )

Détermination du niveau de service Nij objectif dans chaque zone.

Prise en compte des 7 critères caractérisant Nij

5

Nomenclature routière

5.1.1

Terminologie :

5.1.1.1 Eléments géométriques : La route est placée sur le terrain qui est naturel avant tous travaux ou préparé après exécution des terrassements. L’emprise de la route est la surface de terrain appartenant à la collectivité, c’est à dire dans les limites du domaine public. L’assiette de la route est la surface du terrain réellement construite pour créer la route (y compris les talus), c’est à dire dans les limites des terrassements. La plate-forme, entre fossés ou crêtes des talus en remblai, comprend la chaussée, plus les accotements (éventuellement y compris terre - pleins et voies auxiliaires). La chaussée est la partie de la route affectée à la circulation des véhicules. La route peut être à chaussée unique ou à chaussée séparées par un terre-plein central. Une voie est une bande de la chaussée correspondant à une largeur de véhicule et circulée dans un seul sens. Les accotements sont les zones latérales qui bordent extérieurement la chaussée. Ils peuvent être dérasés ou surélevés. Une bande cyclable est une bande faisant partie de la chaussée (largeur environ 1,50 m) réservée de chaque côté de celle-ci pour la circulation des cycles (pas exclusivement). Une piste cyclable est une voie aménagée sur l’accotement, séparée de la chaussée proprement dite par un terreplein ou une bordure. Une voie d’arrêt (bande de stationnement) est une bande auxiliaire adjacente à la chaussée, destinée au freinage et à l’arrêt de véhicules en panne. Les trottoirs sont des accotements spécialement aménagés pour la circulation permanente des piétons ; ils sont généralement séparés de la chaussée par une bordure surélevée. Les bordures sont des dispositifs de séparation ou de limite le long des voies ou chaussées, en béton coffré, pavés, pierre taillée ou béton bitumineux. Elles peuvent être arasées ou surélevées. Les dispositifs appelés fossés, caniveaux et saignées à travers les accotements sont destinés à l’assainissement des chaussées. La banquette ne se pratique plus guère. C’était une surélévation (petite digue de terre) aménagée à la limite extérieure de l’accotement en vue de la sécurité des usagers. Remplacée aujourd’hui par les glissières de sécurité.

Figure 9: Profils types selon le terrain

Profil en travers.

Figure 10 : En remblai.

Figure 11: En déblai

Figure 12 : Profil mixte.

5.1.1.2 Eléments constructifs :.

Figure 13:

5.1.2

≠ types de couches de la superstructure

Largeur des éléments du profil en travers

- Voies de circulation La largeur des voies qui peut varier selon la position de la voie dans le profil en travers et la nature des véhicules susceptibles de l’emprunter, est fonction de l’encombrement de ces véhicules. En alignement, deux voies de 3,50 m assurent le croisement de 2 poids lourds dans des conditions de sécurité satisfaisantes (2 voies de 3,00 m assurent le croisement de 2 VL). En courbe, une surlargeur par voie S(m) =

50 doit être prévue si R < 200 m. R (m)

- Bandes d’arrêt d’urgence La bande d’arrêt d’urgence a pour objet de permettre le stationnement d’urgence d’un véhicule en panne, en gênant le moins possible les véhicules circulant sur la section courante. Le choix de la largeur de la bande d’arrêt éventuelle est un compromis entre le désir d’assurer la sécurité maximale des usagers et le souci de limiter les investissements à des montants raisonnables. Elle est comprise entre 2 m pour les chaussées de 6 m ou 7 m, 2,25 m pour les chaussées de 10,50 m et 2,50 m pour les chaussées de 14 m de largeur. Tableau 3 : largeur des bandes d’arrêt d’urgence Catégorie

1

2

Voie de circulation

3,50m

3,50m

2,00m 2,00m ou 2,25m ou 2,25m ou 2,50m (1) cas de trafic important ou fortement hétérogène Bande d’arrêt

3 3,50m (1) 3,00m 2,00m (1)

4

5

3,00m

3,00m

exceptionnel

-

Cours de Route I

2013 Chapitre 2 : Les études de circulation et de trafic

Nehaoua Adel Département de Génie civil - Faculté : TECHNOLOGIE-U.F.A.S

Chapitre2. Les études de circulation et de trafic

Chapitre2. Les études de circulation et de trafic Contenu 1

2

Étude de trafic d'un projet routier .............................................................................................. 2 1.1

Introduction

2

1.2

Facteurs affectant la conception des routes

2

1.3

Volume de circulation

2

1.4

Vocabulaire

2

1.5

Méthode et mode de comptage

3

1.5.1

Les Comptages Automatiques : ................................................................................................................................ 3

1.5.2

Les Comptages manuelles ........................................................................................................................................ 3

1.5.3

Statistiques, enquêtes, tendances ........................................................................................................................... 3

1.5.4

Trafic induit : ............................................................................................................................................................ 3

Les volumes de circulation ......................................................................................................... 4 2.1

Composition des volumes

4

2.2

Variation cyclique

5

2.2.1

Le modèle journalier ................................................................................................................................................ 5

2.2.2

Le modèle hebdomadaire ........................................................................................................................................ 5

2.2.3

Le modèle mensuel .................................................................................................................................................. 5

3

Capacité d’une route .................................................................................................................. 6

4

Débit de pointe horaire .............................................................................................................. 6

5

La liberté de manœuvre et le confort de conduite ...................................................................... 7

6

Calcul du nombre de voies ......................................................................................................... 7 6.1

Débit horaire admissible

7

6.2

- Nombre de voies du profil en travers

8

7

Capacité pratique de différents types de routes ......................................................................... 8

8

Capacité des routes (B40)........................................................................................................... 8

9

Projection du trafic .................................................................................................................... 8

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Chapitre2. Les études de circulation et de trafic

1

Étude de trafic d'un projet routier

1.1 Introduction La circulation est un phénomène physique (déplacement de personnes) mais aussi un phénomène scientifique. La science de la circulation est celle qui traite la façon de contrôler, d’orienter les mouvements du trafic pour assurer la rapidité, la sécurité et le confort par une conception (design), une éducation et législation adéquates.

1.2 Facteurs affectant la conception des routes Tout d’abord • Le volume de circulation • Les types de véhicules • La composition du flot de véhicules • Les piétons • La vitesse • La sécurité Ensuite • Le type de sol • L’utilisation du sol environnant • Le climat • L’esthétique • Les facteurs sociologiques • Les préférences du public

1.3 Volume de circulation L’étude des volumes de circulation permet une bonne conception des routes. Elle sert aussi à la classification des routes selon leur importance, à la planification routières, à la réglementation, à la signalisation et à la recherche. Les volumes peuvent s’exprimer de différentes façons : volume horaire maximum, volume journalier moyen (jour moyen annuel J.M.A), volume annuel moyen, volume horaire par voie de circulation. Le débit est le volume par unité de temps

1.4 Vocabulaire Dans le domaine de l'étude des trafics, il est nécessaire de fixer les définitions des termes couramment employés : • trafic de transit : origine et destination en dehors de la zone étudiée (important pour décider de la nécessité d'une déviation) ; • trafic d'échange : origine à l'intérieur de la zone étudiée et destination à l'extérieur de la zone d'échange et réciproquement (important pour définir les points d'échange) ; • trafic local : trafic qui se déplace à l'intérieur de la zone étudiée ; • trafic moyen journalier annuel (T.M.J.A.) égal au trafic total de l'année divisé par 365; • unité de véhicule particulier (U.V.P.) exprimé par jour ou par heure, on tient compte de l'impact plus important de certains véhicules, en particulier les poids lourds en leur affectant un coefficient multiplicateur.; Cours .de Routes I-

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Chapitre2. Les études de circulation et de trafic • •

les trafics aux heures de pointe avec les heures de pointe du matin (HPM), et les heures de pointe du soir (HPS) le trafic journalier moyen d'été : important pour les régions estivales.

1.5 Méthode et mode de comptage 1.5.1

Les Comptages Automatiques : Ils ont été effectués au moyen de compteurs automatiques Ils permettent un comptage continu, mais les informations sont moins précises, ces

compteurs peuvent être des câbles pneumatique qui enregistrent à chaque passage d’un véhicule les impulsions d’air qu’il provoque sur le tube pneumatique installé en travers de la chaussée et raccordé à l’appareil, des cellules photoélectriques, des radars, etc. La durée des périodes des comptages dépend du type d’information désirée, du taux de variation des phénomènes et de la précision souhaitée. 1.5.2 Les Comptages manuelles Ils sont réalisés par des enquêteurs qui inscrivent sur fiches le nombre de véhicules qui emprunte la route selon la composition de trafic pour compléter les indicateurs fournies par les comptages automatiques. Cette méthode, permet la comptabilisation des volumes de trafic

(le comptage) en distinguant les différentes catégories. Ils sont souvent utilisés pour quantifier les mouvements directionnels au droit d’un carrefour. 1.5.3

Statistiques, enquêtes, tendances

Pour analyser la circulation, on a aussi recours avantageusement aux 1) Statistique générales, immatriculation des véhicules, productions des véhicules, consommation de carburant, ventes pneumatique, assurances. 2) Enquêtes de circulation (étude Origine – destination) ces enquêtes sont faites sur routes, par téléphone ou par poste. En analysant les volumes de circulation, on note une augmentation moyenne de 4 % par année Comme le nombre de route et des services n’augmente pas aussi rapidement, particulièrement en milieu urbain, les problèmes d’écoulement et de congestion augmentent chaque année. 1.5.4

Trafic induit :

La mise en place d’une infrastructure nouvelle ou l’amélioration d’un carrefour ou la construction d’un viaduc ayant certain nombre de conséquences directes ou indirectes à court, moyen ou long terme sur le système de transport et la vie économique et sociale de la région concernée. L’apparition d’un trafic nouveau appelé trafic induit lors҂ de la mise en service d’une amélioration routièr e a maintes fois été observée. Le trafic induit apparaît dans sa quasi-

totalité au cours des premières années de mise en service et essentiellement sur le trafic des voitures particulières (VP). Cours .de Routes I-

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Chapitre2. Les études de circulation et de trafic

Le pourcentage du trafic induit a pour expression 1: (

)

RTI est le ratio du trafic induit par rapport au trafic prévisible. L est la longueur du tronçon en km d0 et d sont les coûts de circulation respectivement en situation actuelle et en situation projet (exemple d0 =l/70 et d=l/90)

2

Les volumes de circulation

2.1 Composition des volumes Le trafic routier se compose en catégories suivantes : • • •

• • •

P1 P2 P3 P4 P5 P6

Véhicules légers particuliers Véhicules légers utilitaires Bus Camions légers Poids lourds Ensemble articulé Genre de véhicules Véhicules de tourisme Camions Camionnettes Autocars-autobus Tracteurs routiers TOTAL

Avant 1997 Nombre P1 P4 et P5 P2 P3 P6 2 772 641

Au 31/12/2009 Nombre % 2 593 310 62.16% 362 257 8.68% 821 626 19.69% 70 070 1.68% 63 417 1.52% 4 171 828 100.00%

Pour pouvoir effectuer des comparaisons, les véhicules sont agrèges selon 2 variables, TV (tous véhicules) TV = P1+P2+P3+P4+P5+P6 et UVP (unité de véhicules particulier après la transformation de l’encombrement de différentes types de véhicule par un coefficient d’équivalence PL/UVP dont on utilise généralement la formule suivante) : UVP = P1+1.5* P2+2*P3+2.5*(P5+P6)

1

D’après le guide des études de trafic interurbain – Guide méthodologique, SETRA, France, 1992.

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Chapitre2. Les études de circulation et de trafic

2.2 Variation cyclique Les volumes de circulation varient dans le temps. On peut tracer des courbes de ces variations qu’on appelle modèle parce que qu’elles sont représentatives de toutes les routes du même type dans une même région. Le modèle journalier volume en % du trafic quatidien total

2.2.1

8 7 6 5 4 3 2 1 0

Heur moyenne 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

l'heur de la journée

Le modèle hebdomadaire

volume en % du trafic hebdomadaire

2.2.2

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

jour moyen

D

L

M

M

J

V

S

D

le jour de la semaine

2.2.3

Le modèle mensuel volume en % du trafic annuel

11 10 9 8 7

Moyenne

6 5 4 J

F

M

A

M

J

J

A

S

O

N

D

J

le mois de l'année

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Chapitre2. Les études de circulation et de trafic

3

Capacité d’une route

La capacité d’une route est le nombre maximal de véhicule qu’on est en droit de s’attendre à voir circuler dans une section donnée, dans une direction et pendant une période de temps définie(en générale ¼ heure). Elle est fonction du nombre de voies de circulation, de la largeur de ces voies, du dégagement latéral, de la pente, du pourcentage de camions et d’autobus, de la visibilité et du contrôle des accès La capacité pratique est le débit horaire moyen à saturation (congestion significative). C'est le seuil de trafic horaire au-delà duquel le plus petit incident risque d'entraîner la formation de bouchons. La capacité dépend : • • • •

4

des distances de sécurité (ce qui intègre le temps de réaction des conducteurs variables d’une route à l’autre) ; Le type d’usagers habitués ou non à l’itinéraire ; des conditions météorologiques ; des caractéristiques géométriques de la route.

Débit de pointe horaire Débit de pointe horaire normale s’exprime en et UVP (unité de véhicules

particulier) après la transformation de l’encombrement de différentes types de véhicule par un coefficient d’équivalence PL/UVP dont on utilise généralement la formule suivante : UVP = P1+1.5* P2+2*P3+2.5*(P5+P6)

Q : débit de pointe horaire normale (en u.v.p).

Le choix du niveau de ce débit est lié au nombre d’heures de congestion acceptées dans l’année. Sauf études spécifiques, le coefficient 1 / n permettant de calculer le débit de pointe horaire normale sera pris égal à 0,12, quelle que soit la catégorie de la route. 1 = 12 % n

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Chapitre2. Les études de circulation et de trafic

5

La liberté de manœuvre et le confort de conduite

La liberté de manœuvre s’apprécie à partir du temps passé en peloton (véhicules en files l’un derrière). On distingue plusieurs seuils : • Seuil de gêne notable ; • Seuil de circulation dense ; • Seuil de congestion ou Saturation Les débits horaires habituellement retenus en milieu interurbain, pour une route bidirectionnelle à deux voies de 3,50 m de large chacune et sans discontinuité sont données dans le tableau ciaprès

6

Seuil

Débit (UVP/h)

Seuil de gêne notable

750

Seuil de circulation dense

1130

Seuil de risque de congestion

2000

Calcul du nombre de voies

6.1 Débit horaire admissible Qadm = K1 .K2 .C

Qadm = débit horaire maximal accepté par voie, compte tenu du niveau de service visé

c = capacité effective (théorique) par voie, en u.v.p., qu’un profil en travers peut écouler en régime stable. Les coefficients K1 et K2 dépend de l’environnement, de la largeur initiale de chaussée et de la valeur du temps. Environnement E1 : facile E2 : moyen E3 : Difficile

K2 Environnement

E1 : facile E2 : moyen E3 : Difficile

K1 0,75 0,85 0,90-0,95

1 1,00 0,99 0,91

Route 02 voies de 3,50m 03 voies de 3,50m A chaussée séparées Cours .de Routes I-

Catégorie de la route 2 3 4 1,00 1,00 1,00 0,99 0,99 0,98 0,95 0,97 0,98 C 1500 à 2000 uvp/h 2400 à 3200 uvp/h 1500 à 1800 uvp/h/sens

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5 1,00 0,98 0,98

Chapitre2. Les études de circulation et de trafic

6.2 - Nombre de voies du profil en travers Le nombre N de voie du profil en travers est tel que : Cas d’une chaussée bidirectionnel

Cas d’une chaussée unidirectionnelle S : étant un coefficient traduisant la dissymétrie dans la répartition du trafic, en générale égale à 2/3.

7

Capacité pratique de différents types de routes

Ces valeurs sont applicables à des tronçons homogène de routes ou autoroutes • En rase campagne • En terrain plat • Sans carrefours • Avec une répartition du trafic 60/40 pour les voies bidirectionnel Type de la route 2 voies 3 Voies 2 x 2 Voies 2 x 3 Voies

8

Seuil de gène 8500 12000 25000 40000

Seuil de saturation 15000 20000 45000 65000

Capacité des routes (B40)

Capacité des routes en UVP/ Heure Suivant la largeur de la chaussée et les dégagements latéraux Dégagement Deux (2) Largeur de chaussée unique latéral ou chaussées largeur des 2 voies 3 Voies 4Voies Autoroutes accotements (des et Routes 2 cotes de la 4 m 5m 6m 7 m 9m 10.5m 12 m 14 m express chaussée) 3000 3400 1800 1,80 1100 1300 1600 2000 2600 3200 (4500) (5100) (5400) 2950 3300 1750 1,20 1000 1200 1500 1900 2400 3000 (4400) (5000) (5300) 2900 3200 1700 0,60 X 1100 1350 1700 2200 2700 (4300) (4800) (5100) 2650 3000 1500 0,00 X X 1200 1500 2000 2400 (4000) (4500) (4500)

9

Projection du trafic

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2013 Chapitre3. Représentation graphique des routes

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Chapitre3. Représentation graphique des routes

Contenu 1

Introduction: .................................................................................................................. 2

2

Détermination des éléments géométriques : .................................................................. 2 2.1 Tracé en plan

2

2.2 Profil en long

3

2.2.1 Définition .................................................................................................................................. 3 2.2.2 Etablissement de profil en long................................................................................................ 3 2.2.3 Indication du profil en long : .................................................................................................... 4 2.3 Les profils en travers

4

2.3.1 Définition .................................................................................................................................. 4 2.3.2 Détermination des profils en travers : ..................................................................................... 4 2.3.3 Présentation ............................................................................................................................. 4 2.4 Profil en travers type

5

2.4.1 Définition .................................................................................................................................. 5 2.4.2 Présentation ............................................................................................................................. 5 2.4.3 Description générale et terminologie : .................................................................................... 6

3

Présentation de différents dossiers : .............................................................................. 7 3.1 Dossier de l’Avant-Projet Sommaire (APS)

7

3.2 Dossier de l’Avant-Projet Détaille :

7

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Chapitre3. Représentation graphique des routes

1

Introduction:

Une route est représenté par : 1. un tracé en plan ; 2. un profil en long ; 3. des profils en travers ; 4. un profil en travers type ; S’il s’agit d’une route à construire, ces quatre documents seront la base essentielle du projet routier ; S’il s’agit d’une route existante, le service gestionnaire (D.T.P : Direction des Travaux Publics) aura a ce référer à tout moment aux trois premiers pour résoudre au mieux les problèmes d’entretiens et d’exploitation. Tous ces document sont obtenus par les procédés topographique sauf les profils en travers type.

2

Détermination des éléments géométriques :

2.1

Tracé en plan

Le tracé en plan est une pièce topographique résulte de la reproduction à l’échelle réduit (1/500 à 1/2000) d’une projection de la route sur un plan horizontale L’axe de la route est composé d’une série de droites (alignements) raccordées par des arcs de cercle (les courbes) Le tracé en plan est obtenu soit par un levé topographique de tracé implanté « Piqueté » soit par la reproduction de tracé par plan existant (sur une carte topographique) Les caractéristiques techniques qu’il faut prendre en compte pendant le choix de l’axe d’une route est de : •

Ne pas placé les courbes aux entrées des ouvrages d’arts (problème de visibilité) ;

•

Ne pas se faire succédé immédiatement deux courbes de rayons différents

•

Pour la même raison, ne pas placé à la suite, a l’un de l’autre, deux courbes de sens inverse (courbe en S)

•

Il faut séparer les courbes successives par des parties droites, la longueur minimal de cette partie est de telle que (Vr en m/s)

•

Il est recommandé que les parties droites (les alignements) d’un tracé représente entre 40% à 60%

•

En devrait éviter les trop longues lignes qui peut engendre la monotonie relâchant la vigilance des conducteurs, et d’éviter aussi l’éblouissement due aux phares pendant la nuit.

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Chapitre3. Représentation graphique des routes 2.2

Profil en long

2.2.1

Définition

C’est une coupe longitudinale de la route suivant le plan verticale passant par l’axe de tracé, ce document indiquera d’une part le profil longitudinale du terrain naturel (le niveau actuel) et d’autre part le profil en long de projet 2.2.2

Etablissement de profil en long

D’après un plan « Carte », les points du profil en long sont choisis dans ce cas à l’intersection de l’axe de tracé avec les courbes de niveau, Pour la représentation graphique on prend deux échelles différentes : •

Une échelle pour les longueurs (par exemple 1/1000) ou la même échelle que le tracé en plan,

•

Et une échelle plus grande pour les hauteurs (5, 10 ou 20 fois plus grande que l’échelle des longueurs), le facteur 10 étant celui qu’est presque toujours adopté ;

•

L’horizontale de référence est aussi dénommé plan de comparaison dont le cote ronde écrit sur elle

•

Au-dessous de l’horizontale de référence, on dessine des cases de 10 ou 15 mm de hauteur, dont le profil en long comporte les nominations suivantes : o Numéro de profils en travers ; o Altitudes des points du terrain naturel ; o Altitudes du projet de ce même point (ligne rouge) ; o Distances partielles c.-à-d. entre deux points successifs ; o Distance cumulées depuis d’origine de profil en long jusqu’à chaque points ; o Déclivité du projet (pentes et rampes) o Les longueurs des alignements droits et pour les courbes : rayon et longueur

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Chapitre3. Représentation graphique des routes 2.2.3

Indication du profil en long :

Toutes les indications relatives au projet s’inscrivent en rouge (la ligne du projet, les côtes du projet, les déclivités du projet et enfin les alignent et les courbes) ; Pour des dessins sur calque servant à la reproduction, la ligne rouge sera liguée en trait plus épais que le trait naturel. On indique par une teinte jaune les parties en déblai et par une teinte carmin (rouge foncée) les parties en remblai. Ces teintes sont remplacées sur le calque par des hachures de sens inverse.  On appelle un point haut un sommet formé par des déclivités successives de sens contrainte, et inversement les points bas sont des creux.  On appelle profil fictif, le profil situé au point d’intersection de la ligne de terrain naturel et la ligne du projet, son emplacement ayant une influence dans le volume des terrassements (déblais, remblai) 2.3

Les profils en travers

2.3.1

Définition

Les profils en travers sont des coupes transversales selon des plans verticaux passant par l’axe de tracé, ces plans sont perpendiculaires à l’axe de la route projeté. 2.3.2

Détermination des profils en travers :

Il faut faire apparaitre des profils en travers •

à chaque changement de déclivité (profil en long) ;

•

à chaque changement de direction (tracé en plan) ;

•

à chaque point caractéristique de la ligne rouge ;

•

des profils complémentaire au moins chaque 50 m (pour assurer un bon compactage).

2.3.3

Présentation

En générale on adopte le plus souvint pour les profils en travers l’échelle 1/100 ou 1/200 en gardant la même échelle en hauteur et longueur, pour conserver leurs vrais pentes aux talus. Le nombre de profils en travers est assez grand, alors, on regroupe tant de profils en travers dans un carnet de format administrative que l’on appelle « carnet des profils en travers ». Les profils en travers comportent les indications suivantes : o o o o o

l’horizontale de référence (plan de comparaison) Les côtes (altitudes) du terrain naturel ; Les côtes du projet; Distances partielles c.-à-d. entre deux points successifs ; Distance cumulées.

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Chapitre3. Représentation graphique des routes 2.4

Profil en travers type

2.4.1

Définition

Le profil en traves type est déterminé par le projeteur en fonctions des caractéristiques de la route. Les profils types ont pour but de définir avec précision les caractéristiques transversales de la route ; il n’est besoin que d’un seul profil type si la route présente les mêmes caractéristiques transversales sur toute sa longueur, s’il n’est pas le cas, on établira autant des profils en travers type tant qu’il y a présence de tronçon de la route ayant des différentes caractéristiques 2.4.2

Présentation

Sur les profils en travers types le terrain naturel n’est pas figurée que d’une façon arbitraire et comme élément auxiliaire de rattachement Le profil en travers définie : •

Les talus ;

•

Les longueurs et les épaisseurs de chaque couche de chaussée ;

•

La position des différents ouvrages d’assainissement et de drainage ;

•

L’emplacement des plantations éventuelles, des glissières de sécurités ;

•

;

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Chapitre3. Représentation graphique des routes 2.4.3

Description générale et terminologie :

Emprise largeur de terrain appartenant à la collectivité, c’est à dire dans les limites du domaine public. Assiette la surface du terrain réellement occupé par la route (y compris les talus), c’est à dire dans les limites des terrassements. Plate-forme, la surface du terrain comprend la chaussée, plus accotements et éventuellement le terre-plein centrale T.P.C. Chaussée la surface aménagée de la route sur laquelle circule réellement les véhicules. Voie de circulation la partie de la chaussée réservée à un fil de véhicules (largeur de 3 à 3,5 m) Terre-pleins centrale (T.P.C) : une bande de terrain séparant deux chaussées construites sur la même plateforme Accotements une zone latérale qui bordent extérieurement la chaussée, aménagé pour le stationnement en cas de panne, pour la circulation des piétons, les cyclistes, Ils sont dérasés au même niveau de la chaussée. Banquette C’était une surélévation (petite digue de terre) aménagée à la limite extérieure de l’accotement en vue de la sécurité des usagers. Remplacée aujourd’hui par les glissières de sécurité. Fossés il est destiné à recevoir les eaux de ruissellement ou d'infiltration venant du terrain supérieur Talus c’est la ligne d’équilibre de la terre, l’inclinaison moyenne du talus en terre est de : 2/3 pour les remblais et déblais Berme : palier constitué longitudinalement dans un talus pour diminuer son importance

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Chapitre3. Représentation graphique des routes

3

Présentation de différents dossiers : Dossier de l’Avant-Projet Sommaire (APS)

3.1

L’avant-projet sommaire portera sur l'étude d'au moins deux (02) variantes. Il devra permettre au maître de l'ouvrage de prendre une décision sur le choix de la solution, et sur la poursuite des études. Les études d’Avant-projet Sommaire, et de reconnaissance du site doivent comprendre les prestations suivantes : • • • • •

Analyse des données existantes (enquête, visite de site, compagne de comptage,…. etc.). Enquêtes de trafic, et prévisions à 20 ans Recensement des réseaux et établissement d’un plan de contrainte de la route, Etablissement d’une carte du bâti existant, Etablissement des cartes topographiques. afin de permettre d’élaborer des variantes ;

Le dossier complet d’Avant-Projet Sommaire contenant pour chacune des variantes les Plans et les documents suivants : • • • • • •

Un plan de situation à l’échelle 1/50 000 ou 1/100.000, Un plan général (tracé en plan) à l’échelle 1/10 000 ou à une échelle plus grande, profil en long, dont la longueur sera dressée à l’échelle du plan général profils en travers types au 1/100ème ou au 1/200ème, estimation sommaire ; rapport justificatif exposant l’utilité de la route projetée,

Cet avant-projet sommaire devra permettre aux autorités compétentes de prendre une décision sur le choix de la variante, et pour la poursuite de l’étude Dossier de l’Avant-Projet Détaille :

3.2

L’avant-Projet Détaillé, devra préciser définitivement le choix du tracé et la conception technique du projet. Ce choix devra tenir compte du cadre naturel (environnement, topographie, géologie...) et humain (population à desservir) dans lequel s’inscrit le projet. Cette étude sera sanctionnée par la remise des documents ci-après : • • • • • • • • • • • •

Un plan général au 1/25 000ème, Les tracés en plan au 1/1 000ème, Le profil en long au 1/1 000ème et 1/100ème, Les plans de collecte et drainage des eaux pluviales (Bassins versants), Les profils en travers types au 1/50ème, Les profils en travers courants au 1/100ème Une liste des ouvrages d’art, Le listing de piquetage (implantation), Tableau des mouvements des terres Les Métrés (terrassement, assainissement), Devis quantitatif des travaux Un rapport explicatif,

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2013 Chapitre 4 : Les Terrassements

Nehaoua Adel Département de Génie civil - Faculté : TECHNOLOGIE-U.F.A.S

Chapitre 4 : Les terrassements

Chapitre 4 : Les Terrassements Contenu Chapitre 4 : Les Terrassements ................................................................................................... 0 1 Généralité .................................................................................................................................. 2 2 Travaux préparatoires ................................................................................................................ 2 3 Exécution des déblais ................................................................................................................. 3 3.1 Les Dozers

3

3.2 Scrapers (décapeuses)

4

3.3 Les pelles hydrauliques

4

4 Exécution des remblais .............................................................................................................. 5 4.1 Les niveleuses

5

4.2 Les compacteurs

5

4.2.1 . .. . . . .. . .. .Pneumatique .......................................................................................... 5 4.2.2 Compacteurs cylindriques (sur rouleaux lisses en acier) ............................................. 5 .....

Compacteur...... ... ......

(Cylindre à pieds dameurs) ............................................ 6

5 Engin divers ............................................................................................................................... 6 5.1 Les chargeuses

6

5.2 Les camions

7

5.3 Le tombereau (Dumpers)

7

5.4 L’arroseur

7

5.5 Matériels divers

7

6 Les règles de compactage........................................................................................................... 8 7 Contrôle de compactage ............................................................................................................ 8 7.1 Choix de l'engin de compactage :

8

7.2 Mesure de compacité

9

7.2.1 Densitomètre.... . . ... .. ........................................................................................... 9 7.2.2 Essai TROXLER (gamme densimètre) ......................................................................... 10 7.2.3 E) Essai de plaque :..................................................................................................... 11

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1 Généralité La construction d’une route exige la mise en forme de l’assise et de la plateforme qui vont recevoir le corps de chaussée et les équipements y afférents, cette mise en forme nécessite des opérations appelé « Terrassements » Le terrassement consiste, par définition, à modifier la topographie d’un site conformément aux indications prescrites par des plans. Ces modifications peuvent être modestes (excavation requise pour installer les fondations superficielles d’un bâtiment), linéaires (aménagement d’une structure routière, construction d’une digue) ou complexes (construction des approches d’un échangeur routier multiple). On distingue deux opérations majeures dans les activités de terrassement, le déblai et le remblai. • •

Le déblai consiste à retirer et à transporter sur le site du projet ou à l’extérieur de celui-ci (Dépôt), des sols décapés ou excavés. Le remblai consiste à transporter à partir du site du projet ou de l’extérieur de ce dernier (gite d’emprunt), des matériaux conformes à l’usage et aux spécifications techniques

2 Travaux préparatoires Avant d’entamer l’exécution des terrassements, des travaux préparatoires (préalable) doivent être effectué dont les plus importants sont : • • • • • •

......... ...... .... abattages d'arbres et essouchage des souches des arbres ; Décapage de la terre végétale et éventuellement tous les sols organiques ; déplacements éventuels de réseaux existants. installation de chantier. piquetage général (travaux topographiques)

Le débroussaillage consiste à abattre et à retirer les arbustes et la végétation qui se trouvent sur le site des travaux. L’essouchement est l’opération qui permet de retirer de la terre, les souches des arbres abattues. Cette opération peut se faire à l’aide de pousseur si le nombre de souches est important ou avec une pelle hydraulique lorsque le nombre de souches est modeste. Décapage de la terre végétale, Lors de cette opération on retire la couche de sol organique qui se trouve sur le site des travaux de terrassement. Ce sol organique est soit entassé pour servir ultérieurement lors de l’aménagement final, soit transporté à l’extérieur du site des travaux.

Chapitre 4 : Les terrassements

3 Exécution des déblais L’exécution des travaux de terrassement de nature déblais est faite avec des moyens mécanisé, les plus utilisés sont : les Dozers, Scrapers…….

3.1 Les Dozers Les dozers (pousseurs, en français du Canada, ou bouteur) appelés communément « bulldozer », est un tracteur à chenilles, chaînes ou pneus équipé d'au moins une lame orientable et servant à pousser des matériaux ou à démolir Le bulldozer généralement utilisé est un tracteur à chenilles muni d'une lame frontale. L'outil de terrassement est une lame profilée portée par deux bras articulés qu'un mécanisme hydraulique permet de rabaisser ou de relever. Si la lame est en position basse, l'engin fait un terrassement par raclage avec une profondeur de coupe de 20 à 30 centimètres. En mettant la lame en position intermédiaire, on peut régaler des tas de déblais en couches d'épaisseur de 20 à 30 centimètres également. La position haute est une position de transport. Ils peuvent servir à plusieurs opérations de terrassement. Les pousseurs sont utilisés pour le décapage et l’essouchement, pour le refoulement du déblai, pour le régalage initial des remblais et finalement pour assister les décapeuses « scraper » lors de leur chargement. Les pousseurs peuvent également défoncer les roches friables grâce à leurs dents défonceuses « ripper » montées sur à l’arrière de leur chassie. Généralement, les bulldozers sont équipés d'un dispositif de ripage monté à l'arrière de la machine. Il peut être à ripper unique ou à plusieurs rippers. Le nombre de rippers à adopter résulte de l'analyse du sol à traiter : • •

dans un terrain où la pénétration des dents est facile, il y a intérêt à augmenter le nombre de dents. Pour les terrains très durs et compacts, il est généralement indiqué d'utiliser un seul ripper avec le choix d'une machine puissante.

Toutefois, c’est lors des opérations de décapage et de refoulement que le pousseur est le plus souvent utilisé. Dans certains engins, la lame est inclinable par pivotement autour d'articulations horizontales. Ce mouvement est commandé par des bras poussoirs hydrauliques. La puissance de l'engin est caractérisée par celle du tracteur et varie de 25 à 500 chevaux. La longueur de la lame est proportionnelle à la largeur de la machine, elle varie de 1,80 à 6,00 mètres.

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Chapitre 4 : Les terrassements Dans certains bulldozers, la lame est également orientable dans le sens de la marche de l'appareil. Ces engins sont appelés les angledozers. Cet appareil a la possibilité d'aplanir des tas de déblais en les rejetant sur le côté.

3.2 Scrapers (décapeuses) Les décapeuses sont des engins de terrassement utilisées lorsque les sols à déblayer est pulvérulent également lorsque les volumes de déblai sont importants et les distances à parcourir relativement courtes (moins de 5 kms). Les décapeuses se chargent d’elle-même en se déplaçant et en abaissant une lame qui permet au sol de se loger dans leur benne. Certains modèles de décapeuse sont munis d’un deuxième moteur placé vis-à-vis des roues arrières de la benne afin d’augmenter la puissance motrice lors de la phase de chargement. Dans certaines conditions de travail, les décapeuses peuvent nécessiter une poussée additionnelle lors de la phase de chargement. Cette poussée additionnelle est donnée par un ou deux pousseurs « bulldozer ».

3.3 Les pelles hydrauliques Les pelles hydrauliques sont munies de bras articulés et de godets permutables qui permettent l’excavation dans des sols de nature variée. Le plus souvent, les pelles hydrauliques réalisent des travaux d’excavation en mode « rétro (backhoe) » pour des excavations sous le niveau du dessous de la base de la pelle. Il existe deux types de pelles hydrauliques, les pelles sur roues utilisées sur des sols ayant une bonne capacité portante. Pour les sols de faible capacité portante, le cas le plus courant, on utilisera la pelle hydraulique sur chenille. Vu leur plus grande mobilité, les pelles sur roues ont un rendement légèrement supérieur (+/- 15%) à celui des pelles sur chenilles. L’utilisation des pelles hydraulique en mode « frontal (front shovel) » se fait surtout lorsque l’excavation se réalise au-dessus de la base de la pelle. Le haut de la pelle hydraulique est monté sur un plateau qui lui permet d’effectuer des rotations complètes à 360°. Pour maximiser la production de la pelle, on organise le chantier de manière à minimiser l’angle de rotation nécessaire pour le chargement des camions. Une bonne organisation de chantier devrait permettre le chargement des camions avec une rotation de 90°. Cours .de Routes I-

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Chapitre 4 : Les terrassements

4 Exécution des remblais 4.1 Les niveleuses . .. . . ... ... ... . .... . . ........ . .. . ... .... . . .... . . . . . . . .. . .... .. . . .. ... .. . régalage. .. .. . .... .. . .aaaaaaa. .. . . .. .... ... . . ... ... ... . .... ... .. ... .. .... ..... .... ... . ... .... ..... . .. . ... ... . ... . .... ... . .... .. . . ... . .... .... .... . .... .... .... . ... ... . . .. ... ... ..... . . .. ..... ... .... .. . . ..... . .... . ... ..... .... . ...... . .... .. . ... .. . .. . . .... .. . . xxxp.. ... .... . . .... . .. . ... . . .. . ...... . ... . .. ... ... ..... . aaaeeeeee. .. . deeeeee... . . ... . .. . .. .. . .. . .eeeee. ... ... La niveleuse est un des engins de chantiers les plus difficile à manœuvrer lors des opérations de profilage... . ... ...... ... . .. .... . . .. . ...... ... .... . .. . ......... .. . . . . .oo... . ... .... . .. . .... .... . .... . ... .. . .. .. ... . aaa... . ... ... . .. ... ...... .... ..... . ... .. .... .. ... .. .... ...... .

4.2 Les compacteurs . .. ... . .. .. ... . .. ... .. ... .. ... ...... .... .sols... ... .. ..... ... .... ... .. ... .. .... ... .’.. ... ... .. .. ..... .. ..... ... .. .. .... .. ... ... .. .. ... .. .. ... ..... ... ... . .. ... .. .... ... .... .... .. .... .... ... ... .. ... ..... .. La compaction par chocs.... .. .... . . . ... .... ... .. .. .. ... . .. .. .. .... ... .. .. .. ... .... ... ... . ... . .. . .. ... .. .... ...... .. ..aa... .. ... .. . .. . . .. .... ... La compaction par vibration. . .. . . .. .. . .. ...... .. . ..... ... . . . ... .. ..... .. .. . . ..... . ... ... .. . .. . . . ... . . . . .... . ... . ... . .. .. . .. . ... . . ... ... . . ...... ... .. . . . ... . .... . eeeee ee.. . ... . .... .... . eeeuu... . ... .. .. ... .... .... .... ... .... .. .. ... .. . ... .... .... .. .. .... ... ..... . ... .. .. ... ..... .. La compaction par roulage. ... . . ....... . ... .. .... . . .. . . .... . .. . . .. . ... . . . ... .... . .... . .. . ...... .. .... ..... ... ... .... ..... .... .. .. ..... .. ... ... ... ..... . .. . .. .. .. . .. . . ..... ... . .. . .... . .. . .. . . . . ... .. . ... . ... . .. ... . ... . . .. . ... .. . ... .... . .. .. ... .... . . . . . ... . .... ... . ... .. ... . .... .. . . .. . .... .... .... . ... ..... . .. .. .. . .. . ... .... . . . ... ..... ..... .. ... .. .. ... ... .. ... .... .... ........ .. ... .. . ... . . .. .... ... ..... .... ..rrrrr . ... ... 4.2.1 Compacteurs Pneumatique

4.2.2 Compacteurs cylindriques (sur rouleaux lisses en acier) Les compacteurs sur rouleaux lisses en acier sont des engins assez faciles à opérer. Très mobiles ils sont utilisés pour des sols argileux sableux, les graves fines et moyennes Tout lui est autorisé (terrassement, couche forme, chaussée, Cours .de Routes I-

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Chapitre 4 : Les terrassements enrobé…) mais moins efficace que les vibrants Vitesse maxi 6 km/h Vitesse moyenne de travail entre 3.5 et 5 km/h 4.2.3

Compacteur à pied moutons (Cylindre à pieds dameurs) Le cylindre à pieds dameurs comporte à la surface un grand nombre de segments en acier de forme tronconique dont le profil est étudié pour cisailler le sol par pénétration et pour que ces segments puissent se dégager en remontant sans arracher le sol. Il est très important que le sol à compacter ne colmate pas les segments, faute de quoi, le rouleau serait transformé en cylindre lisse.

Ces engins sont biens adaptés sur le sol fins plastiques (surtout n’est pas conçu pour travailler sur les sables propres) et donnent de bons résultats avec une vitesse de travail de l'ordre de 10 à 12 km/h. Précision que ces engins qui possèdent une puissance très élevée sont souvent équipés d'une lame de bouteur. On distingue deux types de compacteurs à pieds dameurs: -Les compacteurs vibrant à pieds dameurs classés selon les mêmes critères que les compacteurs vibrant à cylindres lisses. -Les compacteurs statiques à pieds dameurs avec deux classes selon la charge statique moyenne par unité de longueur du cylindre: .

5 Engin divers Cette brève description des engins de terrassement ne serait pas complète si on omettait autres engins dont leurs rôles sont souvent primordiaux on site quelques engins comme suit :

5.1 Les chargeuses Tout comme les pelles hydrauliques, les chargeuses servent lors du remplissage des bennes des camions le plus souvent avec des matériaux granulaires de remblai comme la pierre concassée tirée des carrières ou encore le sable et gravier extrait des bancs d’emprunt. Compte tenu de leur morphologie et leur faible rendement, les chargeuses sont peu utilisées comme engins d’excavation. Les chargeuses sont disponibles sur roues (pneus) ou sur chenilles. Les chargeuses sur roues récentes sont constituées de deux parties articulées autour d’un pivot et leurs roues sont fixes. Les chargeuses sur roues sont de loin plus performantes (130 à 150%) que les chargeuses sur chenilles.

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Chapitre 4 : Les terrassements

5.2 Les camions Il existe deux catégories de camions, les camions pour la circulation en réseau routier normal qui possèdent 6, 10 ou 12 roues et les camions hors routes « off road » dont les dimensions et leur poids ne leur permettent pas de circuler sur les chemins publics. On retrouve les camions hors routes surtout pour l’exploitation de carrières ou de mines. Les camions 6, 10 ou 12 roues sont fréquemment utilisés sur les chantiers de terrassement. Les camions ont une seule fonction lors des opérations de terrassement, transporter les matériaux de déblai ou de remblais. La production des camions est tribu taire des conditions de chantier, de la grandeur de leur benne, de leur capacité de chargement, des temps fixes, de leur vitesse et des distances à parcourir. Les temps fixes comprennent la durée prévue pour les virages, les accélérations, le déchargement et la mise en place sous la pelle ou la chargeuse pour chacun des cycles du camion. Les temps fixes peuvent s’estimer à l’aide du tableau suivant

5.3 Le tombereau (Dumpers) Le tombereau destiné à transporter un matériau en vrac : terre, paille, fumier, gravats. Sa particularité est que la caisse peut basculer vers l'arrière ou l’avant pour vider le chargement. De là vient le nom, du verbe tomber, au sens ancien de basculer. Le modèle le plus simple est la brouette. On trouve aussi de petits engins, parfois nommés « basculeurs », que l'on rencontre sur les chantiers urbains, en raison de leur petite taille et de leur maniabilité. Leur charge utile varie de quelques centaines de kilogrammes à plusieurs tonnes. Certains d'entre eux sont réversibles, avec un poste de conduite pivotant, ce qui permet de faciliter les manœuvres.

5.4 L’arroseur Utiliser pour humidifier les matériaux mis en remblai par l’arrosage de l’eau

5.5 Matériels divers Compresseur, groupe électrogènes…etc.

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Chapitre 4 : Les terrassements

6 Les règles de compactage 7 Contrôle de compactage Le contrôle de compactage est effectué par un laboratoire (de l'entreprise) et vérifier par un laboratoire agréé désigné par le maitre de l’ouvrage, ce contrôle est faite systématiquement après chaque mise en œuvre d’une couche de remblai, ce contrôle est fait à priori et à posteriori par des essais qui sont : Essai PROCTOR modifié sur les matériaux de remblai. . .

Mesure de la teneur en eau Mesure de la compacité

7.1 Choix de l'engin de compactage : .... ..........

........

... . .... .......................

...... .......

Equivalent de sable.

Type de sol.

.... ... .

Type de compacteur. ..... . ...............

...........

.......

............

..... .

..... ....... ... .. ..... ..... .... ...... .

.......

.

.............. ...................

...........

.

..... .... ...... .

.

............... .....................

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....... .

... ....... ... .... ...... ... .. .

..... .... ................

.......

..... .

.... .... .... ........... ........ . .

........... .......

.......

..... ....... . ... ... . ... . ... .. .

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.

Chapitre 4 : Les terrassements

7.2 Mesure de compacité Le mesure de compactage s’effectue par plusieurs types d’appareils dont on site les plus utilisé : 7.2.1 Densitomètre à membrane Le densitomètre permet la mesure de la masse volumique des sols in situ, la comparaison avec celle de l’essai Proctor (densité optimale), nous donne la compacité, exprimé en pourcentage (exemple 95%)

Mode opératoire du densitomètre à membrane . . . . . . . . . . . .

Vérifier que le densitomètre est plein d’eau. Choisir une surface plane du sol et fixer le densitomètre à l’aide des clous prévus à cet effet. Séparer le densitomètre de sa base carrée. Enlever la plaque circulaire de protection. Remonter le densimètre sur sa base carrée, pousser modérément sur les poignets : Noter le volume V0. Tirer sur les poignets vers le haut pour faire remonter la membrane. Séparer de nouveau le densimètre de sa base carrée et le déposer quelque part (Attention à ne pas perforer la membrane). Creuser un trou d’environ 500 cm3 dans le cercle central et recueillir le matériau dans un bac pour le peser : masse m. Densitomètre Remonter le densimètre sur sa base carrée et pousser de nouveau sur les poignets : Noter le volume V1. Tirer de nouveau sur les poignets vers le haut pour faire remonter la membrane. Détacher l’appareil du sol, le nettoyer et le ranger. Enlèvement de la plaque de protection

Calcul : La masse volumique du sol est donnée par :

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Chapitre 4 : Les terrassements

7.2.2 Essai TROXLER (gamme densimètre) C'est un appareil radioactif, il mesure la compacité sur place, contraient au densitomètre à membrane. Le TOXLER nous donne même capacité des couches en profondeur pas que des couches de surface, il mesure en deux parties. - rétro diffusion pour les couches inférieures à 30 cm. - Transmission directe : pour les couches de 30 cm. . L'essai consiste à contrôler les compacités des couches mises en œuvres et du sol support après introduction d'une densité sèche maximale de l'essai PROCTOR modifié, le TROXLER nous détermine : la densité sèche et humide, la teneur en eau, la compacité de............... .... .... . -Principe de l'essai : Ce contrôle se fait en plusieurs endroits (points) de la couche mise en œuvre tout le long de la chaussée. Avant l'effectuer les mesures on procède au préalable à un étalonnage sur une plateforme en introduisant la correction nécessaire calculée par la formule suivante : . . .

.

K = w étuve - w sonde / w sonde +100.

Avec :. W étuve............... .. . .... ...... ...... . ...... . W sonde......... ..... .. .. .... ......... ..... ... ..

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Chapitre 4 : Les terrassements .

.

7.2.3 E) Essai de plaque : Définition et but de l'essai L'essai consiste à mesurer le déplacement vertical d'un point de la surface du sol situé à l'aplomb du centre de gravité d'un plaque rigide chargée cet essai est destinée au contrôle de compactage.

Principe de l'essai : En un point choisi du sol à contrôler, on procède à l'enfoncement d'une plaque suivante deux cycles de chargements. Appareillage : • • • • •

Une plaque rigide circulaire de 0,30 m, 0,45m, 0,60 de diamètre. Un engin de 12 tonne (camion en général) permettant de réaliser la réaction nécessaire. Un vérin hydraulique qui doit être d'une puissance suffisante pour pouvoir développer la force nécessaire, équipe d'un manomètre. Des compacteurs d'une pression de 1/100 Une poutre triangulaire sur trois appuis légers mais rigides et indéformables.

Mode opératoire : 1. Aplanir l'emplacement sur lequel la plaque doit venir s'appuyer et débarrasser les parties meubles. 2. Parfaire le triangle les appuis de triangle doit être suffisamment éloignés de la plaque et des appuis de la charge de réaction de réaction pour échapper aux mouvements du sol qui se produisent pendant l'essai. 3. Enfoncer la plaque suivant deux cycles de chargement. 4. Mesure l'enfoncement correspondant à chaque ou décharge. 5. Calculer les modules de déformation EV1, EV2 et le coefficient de compactable.

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Cours de Route I

2013 Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

Nehaoua Adel Département de Génie civil - Faculté : TECHNOLOGIE-U.F.A.S

Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres Contenu Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres............................................................................ 0 1 Introduction ............................................................................................................................... 2 2 Calcul des Surface des profils en travers ..................................................................................... 2 3 Calcul des volumes de terrassement : ........................................................................................ 3 3.1 Formule des trois niveaux

3

3.2 Application dans les projets routiers

3

3.3 Foisonnement et tassement

5

4 Mouvement des terres ............................................................................................................... 6 4.1 Généralité

6

4.2 Transport des terres

7

4.2.1 Transports transversaux .............................................................................................. 7 4.2.2 Les transports longitudinaux........................................................................................ 7 4.3 Epure de Lalanne

7

4.3.1 Description ................................................................................................................... 7 4.3.2 distance moyenne de transport ................................................................................... 7 4.4 Etablissement de l’épure de Lalanne

8

4.5 Ligne de répartition des transports

9

4.6 Différents cas envisagés pour la position de la ligne LR

10

4.6.1 1ère Cas: Déblais et Remblais compensés................................................................... 10 4.6.2 2ème Cas : Un dépôt de déblai placé à droite de l'épure ........................................... 10 4.6.3 3ème Cas : Un dépôt de déblai placé à gauche de l'épure ......................................... 10 4.6.4 4ème Cas : Un emprunt unique de remblai à droite de l'épure ................................ 10 4.6.5 5ème Cas : Un emprunt unique de remblai à gauche de l'épure............................... 11 4.6.6 6ème Cas : Un dépôt de déblai placé à l'intérieur de l'épure ..................................... 11 4.6.7 7ème Cas : Un emprunt unique de remblai à l'intérieur de l'épure .......................... 11 5 Exercice N° 01 .......................................................................................................................... 12 6 Exercice N° 02 .......................................................................................................................... 12

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1

Introduction La cubature des terrassements consiste à calculer les volumes de terre à enlever (déblais) et les volumes à apporter (Remblai), pour donner à la route une allure uniforme et homogène pour recevoir un cops de chaussée qui permettre aux véhicules de circuler en toutes sécurité et sérénités à partir de  

Les Surfaces de remblai ou de déblais obtenus par le profil en travers ; Les Distances entre profils en travers, indiquées sur le profil en long.

On peut évaluer les volumes de terrassement

2 Calcul des Surface des profils en travers Le profil en travers permet le calcul de la surface comprise entre la ligne de projet et la ligne du terrain naturel, Pour cela, mis à part les fossés et les banquettes qu’ayant généralement une section constante d’un profil à l’autre, on divise la surface à calculer par des lignes verticales aux surface élémentaires (rectangle triangle ou trapèze) Exemple de calcul de Surface

5

2 2,00

2,00

2,94

1,40

1

3

6

4 5,50

5,50

S1 = ½*1,40*2,00 =1,40 m2 S2 = 0,50 m2 ‘section constant’ S3 = (2,95+1,.40)/2*5,50 =11,96 m S4 =0,50 m2 ‘section constant’ S5 = (2,95+2,00)/2*5,50 =13,61 m2 S6=½*2,20*2,00 =2,20 m2

⇒

2,20

Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

3 Calcul des volumes de terrassement : 3.1 Formule des trois niveaux Cette formule permet de calculer la plupart des volumes complexes. Soit le volume (fig. 1.) tel que :   

les surfaces S, S1 et S2 sont parallèles entre elles ; les surfaces extrêmes S1 et S2 sont distantes de la valeur h hauteur du volume ; la surface S’ est située à la mi-hauteur h/2.

S1 S’ S2

Figure 1

Le volume vaut alors : (

) ①

3.2 Application dans les projets routiers Les hypothèses à prendre en considérations sont :   

Le calcul des volumes s'effectue dans le sens de parcours du projet. Le terrain est supposé régulier entre 2 profils. Plus le nombre des profils en travers seront grand, meilleure sera la précision de calcul des terrassements.

Soit par exemple une partie de terrassement comprise entre les profils en travers P1 e P2 ayant une distance entre eux d1 et Si on suppose que la variation de surface est linéaire c’est-à-dire

②

S2

S4 S3

S1

P1

PF

P2 d1

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d2

P4

P3 d3

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d4 Page 3

Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

Le volume vaut alors :

(

)

entre profil P1 et P2

(

)

entre profil P2 et P3

(

)

entre profil P3 et P4

. . . . (

.Le volume vaut alors :

)

entre profil Pn-1 et Pn

Le volume total V vaut alors : ∑

(

(

)

)

La distance (

(

(

)

)

(

)

(

)③

(

)

④

) est la longueur d’application

Les résultats seront présenté sur un tableau appelé « tableau du métré des terrassements » de type suivant : Tableau du métré des terrassements N° des profils 1

Distance entre profils (m) 25,00

2

Longueur d’application (m)

Déblai

Remblai

12,5

Surface (m2) 8,50

Volume (m3) 106,25

Surface (m2) 0,00

Volume (m3) 0,00

27,50

4,60

126,50

5,20

143,00

35,00

2,30

80,50

7,70

269,50

20,00

1,30

26,00

6,1

122,00

…

…

…

…

…

30,00 3 40,00 4 …. ..

Pour calculer une surface (déblai ou remblai) d’un profil en travers il faut diviser la surface totale en surface élémentaire plus petit comme suit :

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Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres Dans le cas de présence d’un profil fictif le tableau de métré des terrassements sera comme suit : Tableau du métré des terrassements N° des profils 1

Distance entre profils (m) 27,00

2

Longueur d’application (m)

Déblai

Remblai

13,50

Surface (m2) 10,69

Volume (m3) 144,31

Surface (m2) 5,59

Volume (m3) 75,47

35,00

14,80

518,00

2,25

78,75

28,55

3691

1033,78

/

/

12,50

/

/

/

/

20,50

/

/

28,00

572,60

31,00

2,30

71,30

13,60

421,60

16,00

/

/

22,50

360,00

43,00 3 14,10 PF1 10,9 4 30,00 5 32,00 6 Total

157,00

157,00

1787,39

1508,42

Rappelons que le profil fictif est le profil dont il y a une intersection entre la ligne de projet et la ligne de terrain naturel D’après ce tableau on peut conclure qu’il y a un excès de déblai

3.3 Foisonnement et tassement Tous les terrains s’augmente en volume lors de leurs extractions, on dit qu’ils foisonnent. Lorsqu’on les mit en remblais et les compactés, ils tassent. Le volume des terrains des déblais foisonnés Le volume des terrains des remblais tassés Cf : coefficient de foisonnement Ct : coefficient de Tassement Le maitre d’œuvre et le maitre de l’ouvrage ne s’attachent pas à ces coefficients car ce qui les intéresse est le volume initial de déblai à extraire et le volume final remblais a mis en place, par contre les entreprises de réalisation qui transporte les matériaux s’intéressent à ces coefficients pour déterminer ces prises et ces cadences

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Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres A titre indicatif les valeurs de coefficient Cf et Ct sont aux moyennes suivantes : Nature du terrain

Cf

Ct

Terre végétale et sable

10% à 15%

08% à 12%

Gravier

15% à 20%

12% à 15%

Terre argileuse

25% à 30%

17% à 19%

Les argiles

30% à 35 %

19% à 21 %

La marne

35% à 40%

21% à 33%

Argile marneuse très compacte

40% à 55%

23% à 30%

Les éboulis d’oued

30% à 40%

17% à 18%

Tout venant d’oued

40% à 65%

10% à 15%

4 Mouvement des terres 4.1 Généralité Le transport des terres représente une part importante des travaux à effectuer sur un projet routier (40 à 50% du prix total) : une étude soignée doit être réalisée lors des phases de soumission des prix du marché, de préparation du projet, d'exécution des travaux. Les mouvements des terres a pour objet :          

La compensation déblais/remblai sur le long du projet ; L’évacuation des déblais excédentaires aux dépôts ; Emprunt des matériaux sur chantier pour remblaiement lorsqu’il y a un manque ; Recherche de la distance moyenne de transport la plus courte possible ; Exclure le transport en sens contraire qui se croisent ; Choix de matériels de transports de terrassement (Motor Scraper, chargeurcamions…) Calcul du coût réel de terrassement Permet d'évaluer les rendements nécessaires en fonction de la durée prévue du chantier. Permet de choisir le matériel adapté au matériau, aux rendements, aux distances de transport. Permet d'établir le planning général des travaux pour l'ensemble du chantier.

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Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

4.2 Transport des terres 4.2.1 Transports transversaux Dans les profils mixtes, on commence d’utiliser au maximum les déblais à la construction des remblais, on fait ces transports perpendiculairement à l’axe de la route Ces distances sont, généralement courtes et n’interviennent pas dans la distance moyenne de transport 4.2.2 Les transports longitudinaux On ne fait les transports longitudinaux qu’après avoir fait les transports transversaux. La recherche de ces transports les plus économiques est effectuée par une méthode graphique

4.3 Epure de Lalanne 4.3.1 Description L'épure de Lalanne est un graphique inventé par l'ingénieur Léon Lalanne1 au XIXe siècle. Elle sert à optimiser le profil en long pour la construction d'une route et ainsi minimiser la distance de transport moyenne des terres pour les opérations de terrassement qui vont suivre. Il permet :   

D’équilibrer des déblais et remblais longitudinalement, de trouver rapidement un mouvement des terres ayant la distance de transport moyenne minimum. de minimiser les coûts de transport

4.3.2 distance moyenne de transport Les dépenses de transport augmente avec le volume à transportés et la distance parcourus, elles sont proportionnelles au produit de distance par volume appelé Moment de Transport Vi x di. Soit V1, V2, V3, …, Vn les volumes transportés aux distances d1, d2, d3,…, dn, Le volume total sera

∑

Alors la distance moyenne de transport dm sera (

⇒

∑ ∑

1

Léon, Louis Lalanne (de son vrai nom Chrétien-Lalanne) (né à Paris le 3 juillet 1811, décédé dans la même ville le 12 mars 1892) est un ingénieur et homme politique français.

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Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

4.4 Etablissement de l’épure de Lalanne L’épure de Lalanne est un moyen de représentation graphique des terrassements effectués, il s’établit de façon suivante : 

 

On porte sur une droite, dite ligne de terre HH’, ou ligne initiale, les distances entre centres de gravité(les positions des profils en travers). On ne porte pas les profils fictifs. Perpendiculairement à cette ligne, on trace les cubes des déblais et des remblais lus dans le tableau du mouvement des terres. On choisit pour cela une échelle des cubes (par exemple centimètre pour 20 m3 ou pour 50 m3 ou encore pour 100 m3 P1

P3

P2

P4

P5

H 



H’

On porte  .les déblais de bas en haut  les remblais de haut en bas En sautant d'un centre de gravité à l'autre par un échelon horizontal.

Exemple N° des profils

Longueur d’application (m)

1

Volume (m3) Déblai

Volume (m3) Remblai

Excès de déblais

Excès de Remblai

144,31

75,47

68,84

/

518,00

78,75

439,75

/

1053,78

/

1053,78

/

/

572,60

/

572,60

71,30

421,60

/

320,30

27,00 2 43,00 3 25,00 4 30,00 5 32,00

6 Total

/ 1787,39

360,00 1508,42

/ 1561,88

360,00 1282,90

68,84+439,75+1053,78 1561,88-572,60=989,27

=1561,88 68,84+439,75

989,27-320,30=638,97

=508,09

638,97-360,00=278,95

68,84

O H

P1

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P2

P3

P4

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P5

P6

H’ Page 8

Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres Si l'extrémité du cube du dernier profil se trouve : a) sur la ligne de terre Le cube des déblais = le cube des remblais. b) au-dessus de la ligne de terre Le cube des déblais est supérieur au cube des remblais. Il faudra mettre l'excédent en dépôt. c) au- dessous s de la ligne de terre Le cube des déblais est inférieur au cube des remblais. Il faudra faire un ou plusieurs emprunts. La distance entre la ligne de terre et l'extrémité de l'épure doit être, à l'échelle des cubes, égale à la différence des déblais et des remblais.

4.5 Ligne de répartition des transports Sur l'épure, les cubes des déblais, représentés par des segments verticaux ascendants, seront transportés aux remblais, représentés par les segments verticaux descendants qui leur font face. Ou obtient ainsi des rectangles qui représentent les transports. On cherche une ligne de répartition des transports, définit par une ligne horizontale « LR », qui peut être différent de la ligne HH’ pour organiser les transports en faisant en sorte que la somme des surfaces des rectangles soit la plus petite possible.  

La surface de chaque rectangle (cube X distance) représente donc le moment de transport du cube correspondant au côté vertical du rectangle. Les transports se font o évidemment dans le sens déblais vers remblais. o de gauche à droite au-dessus de la ligne de répartition o de droite à gauche au-dessous de la ligne de répartition

L H

R P1

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P2

P3

P4

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P5

H’

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Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

4.6 Différents cas envisagés pour la position de la ligne LR 4.6.1 1ère Cas: Déblais et Remblais compensés Cas exceptionnel qui permet de comprendre la solution des autres cas. Le point final « O » est sur la ligne de terre initiale HH’. 4.6.2 2ème Cas : Un dépôt de déblai placé à droite de l'épure Dépôt

O L

R

H

P1

P2

P3

P4

H’

P5

4.6.3 3ème Cas : Un dépôt de déblai placé à gauche de l'épure

Dépôt O

L

H

P1

P2

P3

P4

R

H’

P5

4.6.4 4ème Cas : Un emprunt unique de remblai à droite de l'épure

L H

R P1

P2

P3

P4

P5

H’ O Emprunte

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Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres 4.6.5 5ème Cas : Un emprunt unique de remblai à gauche de l'épure

H

H’ P3

P2

P1

P5

P4

L

P6 R

O

Emprunte 4.6.6 6ème Cas : Un dépôt de déblai placé à l'intérieur de l'épure Dépôt

L H L

P1

P2

P3

P4

P6

P5 R

P7

O R H’ P8

4.6.7 7ème Cas : Un emprunt unique de remblai à l'intérieur de l'épure

H L

H’ P1

P2

P3

P4

P6

P5 R L

P7

P8 O R

Emprunte

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Chapitre 5 : Cubature et mouvement des terres

5 Exercice N° 01 

Etablir le tableau du mouvement des terres en utilisant les données du tableau suivant :

N° des profils Distance entre profils (m) Volume des déblais (m3) Volume des remblais (m3)

1

2

30

3 50

4 40

5 15

6 45

7 35

8 15

9 27

/

/

20

46

84

52

42

34

23

40

60

45

18

/

/

16

22

30

Le dépôt se trouve à droite de l’épure à une distance de 80 m de profil N°9 

Calculer la distance moyenne minimale de transport en utilisant des brouette à moteur pour des distance qui ne dépasse pas 60m et pour les autres distance on utilise des camions de transport

6 Exercice N° 02 Etablir le tableau du mouvement des terres en utilisant les données du tableau suivant : N° des profils Distance entre profils (m) Volume des déblais (m3) Volume des remblais (m3)

1

2

30

3 50

4 40

5 15

6 45

7 35

8 15

9 27

40

60

45

18

/

/

16

22

30

/

/

20

46

84

52

42

34

23

L’emprunt se trouve à gauche de l’épure à une distance de 80 m de profil N°1 

Calculer la distance moyenne minimale de transport en utilisant des brouette à moteur pour des distance qui ne dépasse pas 60m et pour les autres distance on utilise des camions de transport

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométriques des routes

Nehaoua Adel Département de Génie civil - Faculté : TECHNOLOGIE-U.F.A.S

Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

Caractéristiques géométrique des routes Contenu Caractéristiques géométrique des routes........................................................................................... 0 1

Paramètres fondamentaux des projets routiers: ........................................................................ 2 1.1 Comportement de l’usager

2

1.1.1 Hauteur de l'œil et des obstacles: ....................................................................................... 2 1.1.2 Temps de perception - réaction: .............................................................................................. 2 1.1.3 Accélération verticale admissible:............................................................................................ 3 1.2 Caractéristiques géométriques des véhicules:

3

1.3 Dynamique véhicules

4

1.3.1 Coefficients de frottement longitudinal fL et transversal ft. ................................................... 4 1.3.2 Accélérations et décélérations longitudinales ......................................................................... 4 1.4 Dévers de la chaussée

5

1.5 Débit de pointe horaire

5

1.6 Vitesse de référence

6

1.6.1 Notion de vitesse...................................................................................................................... 6 1.6.2 Comment choisir les vitesses de projet ? ................................................................................. 8 1.7 Récapitulation des paramètres fondamentaux 2

9

Caractéristiques géométrique des routes ................................................................................. 10 2.1 Introduction : Tracé général

10

2.2 Trace en plan

11

2.2.1 Alignements : ......................................................................................................................... 11 2.2.2 Arcs de cercle : ....................................................................................................................... 11 2.2.3 Courbes de raccordement : .................................................................................................... 15 3

PROFIL EN LONG ...................................................................................................................... 27 3.1 Introduction :

27

3.2 Déclivités

28

3.3 Voie supplémentaire pour véhicule lent :

31

3.3.1 Trafic dans les rampes ............................................................................................................ 31 3.3.2 Longueur limite des rampes. .................................................................................................. 31 3.3.3 Voie lente ............................................................................................................................... 31 3.3.4 Voie de dépassement ............................................................................................................. 32 3.4 Raccordements verticaux

33

3.4.1 Raccordements convexes ....................................................................................................... 33 3.4.2 Raccordements concaves ....................................................................................................... 34

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Page 1

1

Paramètres fondamentaux des projets routiers: Niveau de service objectif Nij Critères caractérisant Nij

Choix des paramètres fondamentaux permettant de satisfaire aux 7 critères. Dynamiq Comportement de Calcul ue l’usager économique Géométr véhicules Dévers ie des min Débit de - Conditions de - Coéff véhicule Dévers pointe visibilité frott Vitesse de s max - Temps de - Accél référence réaction. & décelé - Fraction de g Figure 1.1 : Paramètres fondamentaux des projets routiers.

1.1 Comportement de l’usager 1.1.1 Hauteur de l'œil et des obstacles:

1.1.2 Temps de perception - réaction:

Figure 1.2 : Hauteur œil – obstacle.

Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

Temps physiologique moyen de perceptin – réaction 1,3 à 1,5 sec.

Temps mort mécanique Temps d’entrée en action des freins = 0,5 sec.

Temps de perception – réaction 1,8 à 2 sec. Figure 1.3 : Temps perception – réaction.

1.1.3 Accélération verticale admissible: - Catégorie 1-2 : g/40 - Catégorie 3-4-5 : g/30

1.2 Caractéristiques géométriques des véhicules:

Porte-àfaux Arrière

Voie avant

Voie arrière

D

E

1,00

3,10

0,90

1,40

1,40

2,50

1,50

5,50

3,00

1,90

1,90

2,50 2,50 2,50

1,45 1,45

2,70 8,15 -

1,25 2,65 2,65

1,90 1,90 1,90

1,90 1,90 1,90

L

l

5,00

1,80

10,00 5,40 12,40 15,00

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Porte-àfaux avant

C

Largeur

Voiture particulière Camion routier Tracteur + remorque Semiremorque

B

Longueur

Type du véhicule

Empattem ent

Figure 1.4 : Paramètres propres aux véhicules.

A

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

1.3 Dynamique véhicules 1.3.1 Coefficients de frottement longitudinal fL et transversal ft. Tableau 1: Valeurs des coefficients Catégor Vitesse en Km/h ie Coeff. de frottement 1 - 2 Longitudinal fL Transversal ft 3 - 4 - 5 Longitudinal fL Transversal ft

120

100

80

60

40

0,33 0,10 0,36 0,11

0,36 0,11 0,40 0,125

0,39 0,13 0,43 0,15

0,42 0,16 0,46 0,18

0,45 0,20 0,49 0,22

1.3.2 Accélérations et décélérations longitudinales Les valeurs admissibles de l’accélération et de la décélération consciente lors d’une manœuvre de conduite ou d’un changement de voie (véhicules légers), sont données dans le tableau suivant : Tableau 2 : valeurs de l’accélération - décélération Catégor ie

Vitesse en Km/h Accélération Décélération 1 - 2 Accélération (m/s²) Décélération (m/s²) 3 - 4 - 5 Accélération (m/s²) Décélération (m/s²)

120

100

80

60

40

0,5 -1,5 0, 6 -1,6

0,5 -1,5 0,7 -1,7

0,6 -1,6 0,8 -1,8

0,7 -1,7 0,9 -1,9

0,8 -1,8 1,0 -2,0

- Les valeurs admissibles pour l’adaptation de la vitesse aux conditions géométriques de la route sont ramenées à : - accélération  = 0,5 m/s² - décélération  = - 0,8 à - 1,0 m/s²  Caractéristiques dynamiques des poids lourds

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

Le diagramme ci-après donne la variation de la vitesse d’un poids lourd type en fonction de la distance parcourue en rampe ou en pente. Le PL est supposé lancé à 80 Km/h au pied de la rampe, mais toute vitesse initiale intermédiaire peut être prise en compte. On observe qu’en pente la vitesse des PL tend aussi vers la même vitesse d’équilibre qu’en rampe.

Figure 1.5 : Diagramme d’accélération, respectivement de décélération : décélération (pente) : accélération (rampe)

1.4 Dévers de la chaussée Tableau 3 : valeurs du dévers Catégorie Dévers Dévers d.min Dévers d.max

1

2

minimal

2,5 %

maximal

7%

3

4

5

3% 8%*

9%

* dévers dmax à 7 % en environnement E3.

1.5 Débit de pointe horaire - Débit horaire admissible d = k . c d = débit horaire maximal accepté par voie, compte tenu du niveau de service visé c = capacité effective par voie, en u.v.p., qu’un profil en travers peut écouler en régime stable. Le coefficient k résulte de la valeur seuil de d/c à partir de laquelle il convient d’envisager un élargissement de chaussée. Ce coefficient dépend de l’environnement, de la largeur initiale de chaussée et de la valeur du temps.

1 - Débit de pointe horaire normale Q = n TMJA

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes Q : débit de pointe horaire normale (en u.v.p) prévu à l’année horizon, en rase campagne. Le choix du niveau de ce débit est lié au nombre d’heures de congestion acceptées dans l’année. TMJA : trafic moyen journalier annuel de l’année horizon En règle générale, l’année horizon sera la dixième année d’exploitation de la route. Sauf études spécifiques, le coefficient 1 / n permettant de calculer le débit de pointe horaire normale sera pris égal à 0,12, quelle que soit la catégorie de la route.

1  12 % n

- Nombre de voies du profil en travers Le nombre N de voie du profil en travers est tel que : N.dQ

ou

N . kc 

T T soit N  n n  kc

1.6 Vitesse de référence 1.6.1 Notion de vitesse Les caractéristiques des véhicules automobiles modernes permettent des vitesses élevées, dont la limite technique se situe peut-être vers 200-250 km/h aujourd’hui. Construire des routes correspondant à des vitesses de pointe aussi élevée serait une entreprise extrêmement onéreuse, même dans un pays « plat », pour ne satisfaire qu’un faible pourcentage d’utilisateurs. D’ailleurs la majorité des usagers pratiquent une vitesse rationnelle passablement inférieure aux possibilités qu’offrent les voitures particulières. L’expérience montre que la vitesse la plus fréquemment pratiquée se situe entre 90 et 110 km/h. S’inspirant de ces chiffres et leur ajoutant une marge, le constructeur de routes se fixe une vitesse dite « de base » VB. Cette vitesse de base est une vitesse théorique, qui sert à déterminer les valeurs extrêmes des caractéristiques géométriques et autres intervenant dans l’élaboration du tracé d’une route. Ces caractéristiques ou éléments sont :

 Rayon minimum des sinuosités  Déclivité maximum  Distance de visibilité minimum

imax

Rmin dm

Le rayon minimum conduit à la détermination de 3 éléments supplémentaires, soit :  Dévers maximum dans les virages dmax  Paramètre minimum des clothoïdes Amin  Surlageur maximum dans les virages s

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes d max

VB

R min

A min

i max

s max

d min La vitesse de base est dite constante, car on peut l’utiliser sur tout l’itinéraire pour lequel elle a été choisie, avec l’assurance qu’en tout point de celui-ci on a la sécurité et le confort requis. Remarquons d’emblée que cela ne signifie pas que des vitesses plus élevées que la vitesse de base ne puissent pas être pratiquées sur certains tronçons de cet itinéraire, dont le tracé a pu être projeté d’une façon moins rigoureuse, en présence d’une topographie plus facile. Par contre, partout où la topographie a exigé l’emploi de caractéristiques géométriques extrêmes pour réduire le coût de la construction, la vitesse de base ne peut pas être dépassée sans que l’usager empiète sur la sécurité. La même vitesse de base doit être maintenue sur un itinéraire déterminé de caractère constant le plus long possible, plusieurs dizaines de km, plusieurs centaines dans les grands pays. Le choix de VB dépend de :    

Type de route Importance et genre de trafic (volume, structure) Topographie, soit degré de difficulté du terrain Conditions économiques d’exécution et d’exploitation.

Lorsqu’il s’agit d’une autoroute par exemple, c’est le caractère de la topographie qui est largement prépondérant pour le choix de VB. km/h La valeur de VB choisie doit être ratifiée par l’autorité compétente.

Tableau 4 : Gamme de vitesses de base pratiquées dans certains pays . Type de route

Pays

Suisse

France

Valeurs des vitesses de base (hors localités) km/h Routes à grand débit 80 - 120 Routes principales 60 - 120 Routes collectrices 50 - 80 Autoroutes de liaison 140 Idem, topographie très accidentée 100 Grandes routes, topographie très facile 120 Routes ordinaires, topographie peu accidentée 100 Routes ordinaires, topographie accidentée 80 Routes ordinaires, topographie vallonnée 65

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

Milan - Bologne Bologne - Florence ( Apennins ) Italie Florence - Rome Routes de plaine E-U Idem, en topographie accidentée ( AASHO) Routes de montagne

150 100 120 115 95 95

Alors que tous les pays font état de la topographie pour le choix de VB, la Suisse semble ne tenir compte que de l’importance de la route, c’est-à-dire du type de route, mais il faut remarquer que la topographie est implicitement contenue dans la variation des valeurs de VB. Comme on l’a vu plus haut, chaque type de route dispose d’une gamme de vitesses de base, parmi lesquelles celle qui sera choisie le sera en fonction de la topographie. D’autre part, une même vitesse de base, considérée parallèlement dans un pays et dans un autre pays n’implique pas nécessairement les mêmes caractéristiques géométriques, car le calcul de celles-ci fait intervenir des hypothèses qui ne sont pas normalisées sur le plan international. C’est ainsi qu’une autoroute française de VB = 140 km/h a les mêmes caractéristiques géométriques qu’une autoroute suisse avec VB = 120 km/h.

1.6.2 Comment choisir les vitesses de projet ? On les déterminera par le canal du rayon de courbure des sinuosités que l’on peut logiquement introduire dans le tracé, au fur et à mesure que la topographie varie. Le rayon des cercles des virages est en effet l’élément géométrique le plus lié à la vitesse, à cause de l’effet de la force centrifuge. La déclivité est aussi un élément lié à la vitesse, dont on peut tenir compte pour choisir VB. Vitesse de base des véhicules légers VvL et des poids lourds VpL adoptées en Algérie : Les vitesses de base Vvl et Vpl permettant de définir les caractéristiques minimales d'aménagement sont consignées dans le tableau suivant:

Tableau 5 : Valeurs des vitesses de base (Normes B 40). Catégorie Cat . 1 .

Cat . 2 .

Cat . 3 .

Cat . 4 .

Cat . 5 .

VvL

120

120

120

100

80

VpL

40

40

35

30

VVL

100

100

100

80

VpL

35

35

30

25

VVL

80

80

80

60

Eviron -nement E1 E2 E3

60 40

VpL 30 30 25 20 Le choix de VB est finalement un compromis entre le niveau de service satisfaisant et une limitation des investissements ; la vitesse pratiquée est donc en général > VB.

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

1.7 Récapitulation des paramètres fondamentaux Tableau 6 : Paramètres fondamentaux des projets routiers ( B40 ). Catégories Cat.1 Cat.2 Paramètres AIndépendants de l’environnement 1,10 m 1- Manque : œil h0 0,15 m Obstacle h1 1,20 m Obstacle h2 2-Caractéristiques géométriques des véhicules 3-Débit pointe horaire Q 4- Profil en travers

5Dévers

- minimal d.min - maximal d.max

1/n=0,12 2x2v10,5m14m 7m 10,5m7m 2,5% 7%

B- Dépendants de l'environnement 6- VVL - VPL 120-40 7-Temps réaction 1,8s 8- Accn verticale g/40 E1 9- FL - Ft 0,33-0,10 n n 10- Acc - Dec 0,5-1,50

E2

E3

VVL - VPL Temps réaction Accn verticale FL - Ft Accn - Decn VVL - VPL Temps réaction Accn verticale FL - Ft Accn - Decn

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100-35 1,8s g/40 0,36-0,11 0,50-1,50 80-30 1,8s g/40 0,39-0,13 0,60-1,60

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Cat.3

Cat.4

Cat.5

1,10 m 0,20 m 1,20 m voir paragraphe 4 7m-6m

1/n=0,12 6m-4m

6m-4m

3% 8% réduit à 7% en Env.3 120-35 1,8s g/30 0,36-0,11 0,60-1,60 100-30 1,8s g/30 0,40-0,125 0,70-1,70 80-25 1,8s g/30 0,43-0,15 0,80-1,80

100-30 1,8s g/30 0,400,125 0,80-1,80 80-25 1,8s g/30 0,43-0,15 0,90-1,90 60-20 2s 0,46-0,18 1,00-2,00

Page 9

9% 80 1,8s g/30 0,43-0,15 0,95-2,00 60 2s 0,46-0,18 1,10-2,00 40 2s 0,49-0,22 1,25-2,00

Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

2 Caractéristiques géométrique des routes 2.1 Introduction : Tracé général La surface de roulement d’une route est une conception de l’espace, définie géométriquement par trois groupes d’éléments qui sont :  tracé de son axe en situation ou en plan  tracé de cet axe en élévation ou profil en long  profil en travers. Les caractéristiques géométriques de ces éléments doivent correspondre à la solution la meilleure du point de vue économique et satisfaire certaines conditions minimales dictées par :  la nature, plus particulièrement la topographie et la géologie  le trafic futur prévu. Les problèmes relatifs à la topographie proprement dite, c’est à dire ceux que la nature impose, conduiront à la recherche essentielle d’un tracé correspondant aux terrassements minima. Cette étude particulière, dont le « mouvement des terres » est la partie prépondérante sera traitée pour elle-même. Quant au critère « trafic », les conditions à remplir sont les suivantes : 1) Permettre aux véhicules rapides de circuler à grande vitesse, soit à la vitesse maximum de base du type de route considéré. 2) Permettre aux véhicules longs de s’inscrire dans les virages. 3) Permettre aux véhicules lourds de gravir les rampes. Ces trois conditions sont valables pour le cas d’un faible trafic, où les véhicules ne se gênent guère entre eux. En revanche, lorsque la circulation est intense, les mouvements des véhicules sont interdépendants, ce qui conduit à des exigences nouvelles se résumant en ceci : 4) Assurer l’écoulement du débit maximum prévu dans des conditions acceptables. Les problèmes imposés par les trois premières conditions s’adressent plus particulièrement au véhicule circulant isolément ; ils concernent surtout le tracé en plan et en profil en long. La condition 4) du débit conditionne essentiellement la largeur de la chaussée, donc le profil en travers.

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Page 10

Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

2.2 Trace en plan 2.2.1 Alignements : Bien qu’en principe la droite soit l’élément géométrique le plus simple, son emploi dans le tracé des routes modernes est restreint. La longueur minimum = celle qui correspond à un chemin parcouru durant un temps t d’adaptation. Lmin = v. t avec t = 5 secondes. Soit VB : vitesse de base en Km / h. v : vitesse véhicule ( m/s) La longueur maximum = celle qui correspond au chemin parcouru pendant 1 minute à la vitesse v . L max  60".v soit

2.2.2 Arcs de cercle : Trois éléments interviennent pour limiter les courbures :

 Stabilité des véhicules en courbe.  Visibilité en courbe.  Inscription des véhicules longs dans les courbes de rayon faible. 2.2.2.1 Stabilité en courbe : Dans un virage de rayon R, le véhicule subit l’effet de la force centrifuge qui tend à provoquer une instabilité du système. Afin de réduire l’effet de la force centrifuge, on incline la chaussée transversalement vers l’intérieur de la courbe (éviter le phénomène de dérapage) d’une pente dite dévers exprimée par sa tangente. Soit F : résultante des réactions tangentielles F1 et F2. La force centrifuge F’ doit être équilibrée par F (adhérence transversale)  petit  sin  = tg  = d et cos  =1 Equilibre  P.sin  + F1+F2  F’ cos   P . sin  + P.ft  F’ cos   mg ( d+ ft )  m avec v 

v2 R



v2 Rmin  g(f t  d)

V et g = 10 m /s2 3,6 Figure 1:Forces : agissant sur un véhicule dans un virage.

 Exemple Route Catégorie 1ou 2 V=80 km/h  ft=0,13 

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

NB :  d ne doit pas être trop grand (risque de glissement à faible vitesse par temps pluvieux ou par verglas).  d ne doit pas être trop faible pour assurer un bon écoulement des eaux. Ainsi pour chaque V , on définit une série de couples (R, d) :  au dévers maximum (dmax) correspond le rayon minimum absolu RHm. Avec dmax = 7 % cat 1 - 2 =8% cat 3 - 4 =9% cat 5. NB : Aucun rayon  RHm.  Le rayon minimum normal RHN doit permettre à des véhicules dépassant VB de 20 Km/h de rouler en sécurité. Le dévers associé dN = dmax - 2 % dN = 6%

cat 1 à 4 cat 5.

Tableau 7 : valeurs du dévers. Catégorie

Environnement

1 -2 3-4 3-4 5

1-2-3 3 1-2 1-2-3

Dévers ( % ) Max Associé 7 7 8 9

5 5 6 6

C’est donc le RHm de la catégorie supérieure de vitesse : RHN (VB) = RHm (VB + 20)  Au dévers minimum (dmin) correspond le rayon au dévers minimal RH’’ (RHd) avec

RHd 

VB² 127.2.d min

avec

dmin = 2,5% = 3%

cat 1 - 2 cat 3 - 4 - 5.

 Si le rayon est très grand, la route conserve son profil en toit et le dévers est alors négatif pour l’un des sens de circulation. Le rayon minimal qui permet cette disposition est le rayon minimal non déversé RH’ (RHnd) avec RH nd =

VB² 127.0,035

avec f '' = 0,07 Cours .de Routes I-

cat 1 – 2 cat 3

et et

RHnd 

VB² 127(f ' '0,03)

f '' = 0,075

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cat 3 - 4 - 5. cat 4 - 5. Page 12

Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

Le tableau suivant donne les valeurs des différents rayons définis selon les normes ( B40 ). Tableau 8 : Rayons en plan et dévers associés.

Rayon

Symbole (%)

Catégorie 1 - 2

Vr

- mini absolu -mini normal - au d.min - non déversé

RHm (7%) RHN (5%) RHd (2,5%) RHnd (-2,5%)

Catégorie 3

Vr

- mini absolu

Rhm

-mini normal

RHN

- au d.min

RHd (3 %)

- non déversé

RHnd (-3%)

Catégorie 4

Vr

- mini absolu

RHm

-mini normal

RHN

- au d.min

RHd

- non déversé

RHnd

Catégorie 5

Vr

Env . 1 .

Env . 2 .

Env . 3 .

120

100

80

100

80

60

80

60

40

650 1000 2200 3200

450 650 1600 2200

250 450 1000 1400

450 650 1600 2200

250 450 1000 1400

125 250 550 800

250 450 1000 1400

125 250 550 800

50 125 250 350

120

100

80

100

80

60

80

60

40

600 (8%) 850 (6%) 1900 (3%) 2800 (-3%)

375 (8%) 600 (6%) 1300 (3%) 2000 (-3%)

220 (8%) 375 (6%) 800 (3%) 1200 (-3%)

375 (8%) 600 (6%) 1300 (3%) 2000 (-3%)

220 (8%) 375 (6%) 800 (3%) 1200 (-3%)

115 (8%) 220 (6%) 450 (3%) 700 (-3%)

230 (7%) 400 (5%) 800 (3%) 1200 (-3%)

115 (7%) 230 (5%) 450 (3%) 700 (-3%)

40 (7%) 115 (5%) 200 (3%) 300 (-3%)

100

80

60

80

60

40

60

40

375 (8%) 600 (6%) 1300 (3%) 1250 (-3%)

220 (8%) 375 (6%) 800 (3%) 1100 (-3%)

115 (8%) 220 (6%) 450 (3%) 650 (-3%)

220 (8%) 375 (6%) 800 (3%) 1100 (-3%)

115 (8%) 220 (6%) 450 (3%) 650 (-3%)

40 (7%) 115 (5%) 200 (3%) 280 (-3%)

115 (8%) 230 (6%) 450 (3%) 650 (-3%)

40 (7%) 115 (5%) 200 (3%) 280 (-3%)

80

60

40

60

40

-

40

- mini absolu

RHm

210

105

40

105

40

40

-mini normal

RHN

350

210

105

210

105

105

- au d.min

RHd

800

450

200

450

200

200

- non déversé

RHnd

1100

650

280

650

280

280

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

2.2.2.2 Surlargeur : Un long véhicule à deux essieux, circulant dans un virage, balaye en plan une bande de chaussée plus large que celle qui correspond à la largeur de son propre gabarit. Pour éviter qu’une partie de sa carrosserie n’empiète sur la voie adjacente, on donne à la voie parcourue par ce véhicule une surlargeur par rapport à sa largeur normale en alignement. Ce problème, dit de « l’inscription des véhicules » dans les virages, s’adresse aux sinuosités de faibles rayons, généralement inférieur ou égale à 200 m. Le calcul de la surlargeur nécessaire se fait pour le véhicule lui-même et le résultat obtenu s’applique en surlargeur à chacune des deux voies de la route, de façon que la marge de sécurité latérale de véhicule à véhicule, respectivement de véhicule à bord de chaussée, soit équivalente à celle des tronçons en alignement. Le calcul de s se fait pour simplifier au moyen du rayon de l’axe de la route qui est peu différent du rayon extérieur Re du véhicule.

Ri

Figure 2 : Inscription des véhicules dans les virages. R 2  ( R  s)2  L2

avec

s2

0

Le calcul et la construction des surlargeurs sont effectués séparément pour chaque voie de circulation, dans le cas des véhicules différents, le véhicule le plus encombrant circulant à l’intérieur de la courbe.

 Exemple

L=12 m, R=40 m 

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2.2.3 Courbes de raccordement : Ce tracé en plan qui, en première approximation, se compose d’une succession de droites et d’arcs de cercles accuse aux points de tangence une discontinuité de courbure qui n’est plus compatible avec les grandes vitesses pratiquées aujourd’hui. Définition de la courbure :

K

1 R

= C.L

( R = rayon de l’axe du virage)

Un tracé rationnel de route moderne comportera donc nécessairement des alignements, des virages en arcs de cercle et, entre ces deux éléments, des tronçons de raccordement de courbure progressive, passant de la courbure 0 ( R = infini) à l’extrémité de l’alignement à la courbure 1 au début du cercle du virage. R

Pour les sinuosités de rayons supérieurs à : - 1000 m pour les routes principales, 3000 m pour les autoroutes, les conditions dynamiques et de confort ne demandent plus de CR ; mais il est toutefois recommandé de les maintenir pour des raisons d’ordre optique et esthétique. On étudiera surtout dans la suite les courbes de raccordement à variation continue de courbe, mais il est parfaitement possible de concevoir le raccordement d’une droite à un cercle de rayon R au moyen d’un autre cercle de rayon de 2R par exemple ou deux autres cercles de rayon respectifs 4R, puis 2R ( courbure en anse de panier ) Ce procédé est signalé pour mémoire, car le raccordement continu tend à le supplanter aujourd’hui.

2.2.3.1Rôle et nécessité des CR L’emploi des CR se justifie par les quatre conditions suivantes :  Stabilité transversale du véhicule.  Confort des passagers du véhicule.  Transition de la forme de la chaussée.  Tracé élégant, souple, fluide, optiquement et esthétiquement satisfaisant. Cette dernière condition contient une part de subjectivité. On ne retiendra dans la suite que l’exigence technique d’un bon « tracé optique » satisfaisant avant tout le conducteur et les passagers d’un véhicule.  Condition de stabilité : S’il n’y a pas de CR entre l’alignement et le cercle du virage, la force centrifuge fait brusquement son apparition au point de tangence. L’accélération VB2 / R tend subitement à faire dévier le véhicule de sa trajectoire normale. Le conducteur éprouve un sentiment d’insécurité et réagit d’instinct en braquant son volant généralement plus qu’il ne faudrait. Il a tendance d’exagérer et de prendre le virage à la corde. Cours .de Routes I-

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La trajectoire réelle du véhicule n’est alors plus un cercle, mais une autre courbe de rayon certainement progressif. On a donc intérêt pour la sécurité de donner au tracé une forme aussi proche que possible de cette trajectoire réelle.

Figure 3 : Trajectoire réelle du véhicule

 Condition de confort : En passant sans transition d ‘un alignement à un cercle, les passagers d’un véhicule éprouvent une sensation brutale désagréable de déportement vers l’extérieur de la courbe. Quant au conducteur, son comportement vient d’être analysé. Ce n’est pas l’accélération variable qui est essentiellement désagréable, mais sa variation trop rapide. Il s’agit d’un terme en m/s2. L’expérience a fourni une certaine valeur maximum de cette variation au-delà de laquelle les usagers sont désagréablement sollicités. Le remède à cela consiste à donner au véhicule un parcours assez long entre la fin de l’alignement et le début du cercle, afin que la variation de l’accélération radiale soit acceptable. C’est donc tout au long de la CR que s’opérera cette variation, dont la valeur critique déterminera la longueur de la CR.  Transition de la forme superficielle de la chaussée : Un dévers constant doit régner sur toute la partie circulaire du virage ; sur l’alignement il est zéro. Donc, si le cercle succédait sans transition à l’alignement, on serait amené à développer le dévers déjà sur l’alignement, ce qui n’est pas admissible. Il est donc nécessaire de disposer d’un tronçon intermédiaire entre l’alignement et le cercle. Ce tronçon ne peut logiquement qu’être la CR.  Décalage du cercle du virage : Dans le tracé approximatif le cercle du virage est tangent à la droite de l’alignement. Pour pouvoir intercaler une CR, il est indispensable de déplacer ce Cours .de Routes I-

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

cercle vers l’intérieur du virage. Ce décalage ou ripage R du cercle est l’élément essentiel de l’opération, beaucoup plus que la forme de la CR que l’on choisira. Plus R sera grand, plus longue sera la CR. Pour élaborer un tracé moderne, on dispose maintenant de 3 éléments, liés entre eux : R = rayon du virage ( dont le mininum dépend de la vitesse de base ). R = décalage du cercle. L = longueur de la CR. Deux seuls de ces éléments suffisent pour définir la CR. Connaissant par exemple R et R, on peut tracer approximativement une CR.

primitivement

R

4 R

Figure 4 : Décalage du cercle

Données : R et R CR tracée par A-B-C

B

1 2

R

et

Y  4 R

2.2.3.2Types de courbes de raccordement : Parmi les courbes mathématiques connues qui satisfont à la condition désirée d’une variation continue de la courbe, on a retenu les trois courbes suivantes, dont le piquetage sur le terrain est commode :  Parabole cubique.  Lemniscate.  Clothoide Cours .de Routes I-

( Equation générale : y = const .x3 )

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 Parabole cubique : Définition : sa courbure est proportionnelle à l’abscisse mesurée à partir du point d’inflexion sur la tangente en ce point. Sa courbure augmente jusqu’à un maximum (angle de tangente 24 ° ou angle polaire 9°), puis elle diminue, c’est à dire le rayon augmente de nouveau. Cette courbe est d’un emploi limité, vu le maximum de sa courbure vite atteint ; ne convient qu’à des raccordements de très grands rayons ; utilisée dans le tracé des chemins de fer.

Figure 5 : CR – Parabole cubique

 Lemniscate : Définition : sa courbure est proportionnelle à la longueur du rayon vecteur, mesurée à partir du point d’inflexion ou centre de symétrie. Maximum de courbure sur la bissectrice des axes de coordonnées, pour un angle de tangente 135 ° ou un angle polaire de 45 ° Autre définition : Lieu géométrique des points dont le produit de leurs Figure 6 C.R. lemniscate distances à deux points fixes ( foyers ) est constant. Courbe utile pour certains problèmes de tracé de route ( par exemple trèfle d’autoroute ).

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 Clothoïde : Définition : sa courbure est proportionnelle à l’abscisse curviligne ( ou longueur de l’arc), mesurée à partir du point d’inflexion. Variation de courbure continue, dans le même sens, entre la courbure 0 et la courbure infinie ( R = 0 ). Permet le raccordement de deux éléments géométriques du tracé faisant entre eux un angle quelconque. Courbe idéale du point de vue dynamique. Le véhicule dont le conducteur maintient une vitesse constante ( uniforme )et qui tourne son volant de direction à vitesse angulaire constante, décrit une véritable clothoïde. L’arc parcouru ou chemin parcouru L est linéairement proportionnel à la courbure K : K= C.L (C : constante ).

Figure 7 : CR. Clothoide

 Choix entre ces 3 CR : En principe, on peut utiliser l’une ou l’autre de ces CR dans le tracé des routes. Reportées sur un même graphique, les trois courbes citées sont très semblables pour le tronçon voisin de l’origine des coordonnées ; le piquetage sur le terrain d’un tel tronçon ne donnerait que quelques cm de différence entre les trois courbes. Figure 8 : Comparaison des 3 types de CR. La parabole cubique diffère peu de la clothoïde jusqu’à un angle de tangente de 15 °, tandis que pour la lemniscate c’est jusqu’à 30 °. On démontre, qu’on négligeant certains termes des développements en séries et pour des angles polaires faibles ( jusqu’à 4 à 5 ° ), les trois courbes peuvent être définies par la seule équation :

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Y

X3 6RL

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2.2.3.3Clothoïde Etant théoriquement la CR idéale, la clothoïde est la seule courbe qui sera appliquée dans les projets de route. La clothoïde est une spirale, dont le rayon de courbure décroît d’une façon continue dès l’origine (ou point d’inflexion ) où il est infini jusqu’au point asymptotique où il est nul (sur la bissectrice des coordonnées). Elle possède deux branches symétriques par rapport à l’origine. J= point asymptotique de la clothoide ( centre ). La courbure de la clothoide est Figure 9 Courbure de la clothoide linéaire par rapport à la longueur de l’arc. Grâce à cela , si l’on relie par exemple deux cercles différents entre eux par un arc de clothoide aux points de contact, non seulement les tangentes sont confondues, mais également les centres de courbures. Parcourue à vitesse constante, la clothoide maintient constante la variation de l’accélération transversale, ce qui est très avantageux pour le confort des usagers. La variation constante de la courbure de la clothoide correspond pour le conducteur à une rotation constante de son volant ( valable pour R 5 000 m

R

limité à 2,50 m soit

L  7,75 R

 Exemple Route V=80 km/h R= 250 m d=7% Cours .de Routes I-

√

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b ) Condition de confort dynamique : Dans un virage de rayon R et de dévers d, les roues du véhicule sont soumises à des forces de frottement transversal de résultante F. c .stabilité :

P.d  F  F'  F 

mv ²  v²   mg.d  F  m  g.d  R R 

C’est l’introduction trop brutale de la force F qui est dangereuse pour la stabilité du véhicule et inconfortable pour l’usager. La condition de confort dynamique consiste donc à limiter pendant le temps de parcours t du raccordement, la variation, par unité de temps, de l’accélération transversale. Cette variation est limitée à une fraction de l’accélération de pesanteur K .g  soit

v²  g.d g R  t 0,2VB

avec

t 

L v

,v=

V 3,6

et

(

g 0,2VB

g= 9,8 m/s2

)

 Exemple Route Catégorie 1ou 2 V=80 km/h R= 250 m d=7% (

)

c ) Condition de gauchissement Le raccordement doit assurer à la route un aspect satisfaisant dans les zones de variation de dévers. A cet effet on limite la pente relative du profil en long du bord de la chaussée déversée et de son axe, qui consiste à limiter pendant le temps de parcours du raccordement, la variation, par unité de temps, du dévers de la demichaussée extérieure au virage. Cette variation est limitée à 2% par secode

d : différence de dévers en % V : en km/h limité à 100 L : Distance axe de rotation – bord de chaussée

 Exemple

Route V=80 km/h R= 250 m d=7%

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 Formes de clothoïde appliquées au tracé en plan - Cas élémentaire : Clothoïde raccordant un alignement à un arc de cercle. .

-

Figure 10 : Raccordement d’un alignement à un rayon

Cas 1 : Deux alignements et un arc de cercle raccordés par deux branches de clothoïde .

Données : - Changement de direction  - Vitesse de base VB A choisir : - Rayon du cercle R( éventuelleement Rmin en fonction de VB ) - Paramètre A en fonction de VB Calcul : - Longueur de la clothoïde

L

- Décalage du cercle - Ordonnée

A² R R 

Y

L² 24R

L² 6R

Les paramètres des deux branches de clothoïde sont généralement identiques. S’ils étaient différents, ils devraient rester aussi voisins que possible, dans la proportion de 1 : 1,5. Si l’angle  de changement de direction est inférieur à 70° , il y a lieu d’augmenter le rayon minimum donné par la vitesse de base.

Figure 11 : Raccordement de 2 alignements à un rayon

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- Cas particuliers du précédent : Courbe à sommet Si la longueur circulaire diminue, à la limite le cercle se réduit à un point = cercle osculateur de rayon R0. Les deux branches de clothoïde se rejoignent, avec une tangente commune au point de jonction (sommet), situé sur la bissectrice de l’angle entre les deux alignements. On obtient une clothoïde à sommet ou clothoïde de transition. Les deux branches peuvent avoir le même paramètre ou deux paramètres différents, voisins l’un de l’autre. Le rayon R0 du cercle osculateur doit être au moins 1,4 fois plus grand que le rayon minimum dicté par la vitesse de base.

Figure 12 : Raccordement de 2 alignements par 2 branches de clothoïdes

Cas 2 : Courbe en S On élimine tout alignement intermédiaire (raisons d’ordre dynamique et esthétique). On raccorde au moyen d’un seul arc de clothoïde avec un point d’inflexion. Les 2 branches de clothoïde pourraient avoir des paramètres différents et si c’était le cas ils devraient rester dans la proportion 1 : 1,5

Données : R , R , D Calcul : - Paramètre A - Longueur arcs 1

Figure 13 : Raccordement de deux arcs de sens :. contraire par un seul arc de clothoïde

2

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B 2

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Cas 3 : Raccordement de deux arcs de cercle de même sens par une courbe en ovale Cercles de rayons différents, de centres différents, l’un contenant l’autre. Cette disposition de tracé est à proscrire pour une raison d’ordre dynamique. En cas de nécessité :

R1  A  R2 3

R 2  R1

Données : R , R , D Calcul : - Paramètre A - Longueur arcs 1

2

Figure 14 : Raccordement de 2 rayons ( l’un intérieur à l’autre ) par une courbe en ovale.

B 2

Cas 4 : Raccordement de deux arcs de cercle de même sens, les cercles étant extérieurs l’un à l’autre ou sécants : courbe en C. Il est nécessaire d’utiliser un cercle auxiliaire de rayon R3 contenant les deux autres cercles, après quoi on applique deux fois le cas 3 précédent. Ce cas peut rendre service lorsque l’on veut éviter le désagrément d’avoir un court alignement entre deux arcs de cercle de même sens. Données : R , R , D Calcul : - Paramètre A - Longueur arcs 1

Conditions :

2

B 2

R3  A1  R 1 3

Figure 15 : Raccordement de 2 rayons (l’un extérieur à l’autre ) par une courbe en C. R3  A2  R 2 3

A1 et A2 restent dans la proportion 1 :1,5

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Représentation schématique des variations suivantes : Courbure, forme de la chaussée, accélération transversale. a- Tracé en situation.

b- Variation de la courbure.

c- Variation de la forme superficielle de la chaussée.

d- Variation de l’accélération transversale pour la voie extérieure (tourner à gauche ).

Figure 16 : ( a, b ,c ,d ) : Représentation schématique des différentes variations.

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3 PROFIL EN LONG 3.1 Introduction : Le profil en long est une coupe verticale passant par l’axe de la route, développée et représentée sur un plan à une certaine échelle (n’est pas une projection horizontale). Dans le cas des autoroutes, dont les deux chaussées unidirectionnelles sont séparées par un terre-plein central, le profil en long déterminant est une coupe par le milieu du terre-plein (axe de référence). Le niveau de l’autoroute en cet endroit est la moyenne entre les niveaux des bords intérieurs des chaussées. Si les deux chaussées ne sont pas symétriques, on considérera chacune d’elles indépendamment avec son propre profil en long, placé au milieu de chaque chaussée. Une autre conception consiste à considérer le profil en long théorique au droit des bords intérieurs des chaussées unidirectionnelles. L’échelle des longueurs (en abscisse) est en général celle du plan de situation, tandis que l’échelle des hauteurs (en ordonnées) est généralement 10 fois plus grande pour accuser les déclivités qui sans cela seraient presque imperceptibles. Le profil en long est donc une représentation déformée. Eléments géométriques du profil en long : -

Lignes droites (déclivités). Arcs de cercle tangents aux droites, constituant les raccordements verticaux (convexes et concaves). Les droites ascendantes dans le sens du kilométrage sont appelées « Rampes », les descendantes « Pentes ». Rampes et pentes constituent les déclivités, exprimées en .rampes avec signe +, pente avec signe -. Changement de déclivité : m = différence de deux déclivités successives munies de leur signe. Les changements de déclivité sont en réalité très faibles. Ex Rampe + 5% = angle 3° (sur horiz.) Pente - 5% = angle 3° m = 10%

6° Concavité

Convexité

Figure 17 : Eléments géométriques du profil en long

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3.2 Déclivités - Déclivité minimum : Les tronçons de route absolument horizontaux, dits « en palier » sont si possible à éviter, pour la raison de l’écoulement des eaux pluviales. La pente transversale seule de la chaussée ne suffit pas, il faut encore que l’eau accumulée latéralement s’évacue longitudinalement avec facilité par des fossés ou des canalisations ayant une pente suffisante. Déclivité minimum : imin = 0,5 % , de préférence 1 % - Déclivité maximum Du point de vue technique, la déclivité max. dépend de l’adhérence entre pneus et chaussée, ainsi que la réduction des vitesses qu’elle provoque. Le problème de l’adhérence concerne tous les véhicules, tandis que pour la réduction des vitesses ce sont les camions (poids lourds PL) qui sont déterminants, car la plupart des VP ont une grande réserve de puissance. Remarquons encore que les PL modernes sont munis de dispositifs de freinage puissants, leur permettant de descendre des pentes importantes. La seule restriction est que ces pentes ne soient pas trop longues ; (max . 1,5 – 2 km). Par conséquent, on peut se contenter de n’analyser que la question déterminante de la rampe maximum. Dans le cas d’une route à deux voies, dont les deux sens de circulation sont sur la même chaussée, il est évident que l’on n’a pas à distinguer entre rampes et pentes, mais lorsque les sens de circulation sont séparés, comme dans une autoroute, il peut y avoir intérêt à adopter des profils en long différents pour chacune des chaussées à sens unique, en adoucissant les rampes au détriment des pentes. Encore une remarque : Il faut éviter dans la mesure du possible, sur un itinéraire, de consentir une déclivité locale exceptionnellement forte, qui constituerait une sorte de « bouchon » pour les PL et réduirait considérablement la capacité de tout l’itinéraire. Tableau 9 : Valeur de la déclivité maximale ( B40) VB (Km/h) Imax (%)

40 8

60 7

80 6

100 5

120 4

140 4

- Rampe économique Bien que les camions soient capables de gravir des rampes de l’ordre de 10 à 20 %, ils ne le font qu’à très faibles vitesses et moyennant une forte consommation de carburant. L’augmentation excessive d’une rampe a les inconvénients suivants, plus ou moins dépendants les uns des autres : - Effort de traction considérablement accru - Consommation de carburant excessive - Faible vitesse Cours .de Routes I-

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- Coût élevé du transport - Gêne du trafic. La rampe maximum admissible n’est donc plus une simple question technique, c’est un problème économique complexe. On ne peut d’ailleurs pas considérer isolément une rampe, car l’énergie consommée dépend d’une quantité de facteurs (valeur de la rampe, sa longueur, possibilité de lancement du camion, gêne du trafic, profil en fin de rampe, remise en vitesse par gravité, etc..). A chaque type de véhicule correspond une certaine rampe économique, qui dépend de l’effort de traction, de la résistance au roulement et notamment de la longueur de la rampe. La question se pose en fait de la façon suivante : « de combien une rampe donnée renchérit-elle les frais de traction d’un véhicule donné ? L’étude théorique de la rampe économique revient à rechercher un compromis entre le coût de la construction et les frais supplémentaires d’exploitation à long terme. - Déclivités pratiques maxima : Elles résultent de la combinaison des facteurs suivants : -

Conditions d’adhérence les plus défavorables Comportement des PL (vitesse minimum) Conditions économiques (coût des transports, coût de construction).

En ce qui concerne le comportement des PL, les rampes à choisir doivent permettre aux PL de circuler à la vitesse minimum suivante : Sur toutes les routes ordinaires : VMIN = VB /3 Exceptionnellement sur autoroutes à deux voies : VMIN = VB/2 - Déclivités dans les sinuosités : Dans les alignements, la déclivité choisie se rapporte à l’axe de la chaussée. Dans une courbe en plan, il est nécessaire de considérer que le développement de la trajectoire du véhicule qui circule du côté intérieur d’une courbe est, pour les faibles rayons, nettement plus court que celui de l’axe, d’où la rampe réelle plus forte que celle de l’axe, où est situé le profil en long. Il est donc indiqué de réduire la rampe du profil en long dans les sinuosités prononcées, ceci d’autant plus qu’en courbe des sollicitations supplémentaires absorbent une part de l’énergie de traction. Comme règle générale, on fera en sorte qu’au droit de la courbe, le bord intérieur de la route ne dépasse pas la rampe de part et d’autre de la sinuosité (lacet des routes de montagne). Pour les véhicules en descente en outre, une réduction de pente dans un virage serré évitera peut-être de devoir freiner, ce qui réduit le risque de dérapage. Cours .de Routes I-

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Figure 18 : Diagramme de réduction des rampes dans les sinuosités.

- Déclivité de la ligne de plus grande pente En un point d’une chaussée en déclivité, on a deux genres d’inclinaisons : d = pente transversale pour l’écoulement de l’eau, respectivement dévers en courbe, i = déclivité longitudinale La résultante de ces deux inclinaisons est q, dirigée obliquement par rapport à l’axe de la chaussée et déterminant le sens réel de l’écoulement de l’eau. q  i2  d2

La valeur de q est à contrôler, car s’il est trop fort, il y a risque qu’un véhicule glisse dans cette direction (par verglas p.ex). Pour toutes les routes : qmax = 10% ( Allemagne  : qmax = 12.5%) Si q est trop grand, réduire i d’abord et non pas d, de façon que l’eau s’écoule plutôt latéralement et que le véhicule dispose du dévers nécessaire.

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3.3 Voie supplémentaire pour véhicule lent : 3.3.1 Trafic dans les rampes On a vu précédemment que les rampes max. sont à choisir de façon que la vitesse des PL ne descende pas en dessous de certaines limites, afin d’éviter les conséquences suivantes : - Formation de colonnes de véhicules et perte de rendement. - Manœuvre de dépassement dangereux. - Inhomogénéité de l’écoulement du trafic. Mais lorsqu’il s’agit de longues rampes nécessitées par la topographie, l’application de ce principe peut conduire à une trop faible valeur de la rampe. On tourne alors la difficulté en maintenant la rampe adéquate et en éliminant du trafic principal les PL sur une voie lente. Il y a donc deux problèmes à étudier : -

Vérifier que la rampe n’est pas trop longue.

-

Si elle l’est, prévoir une voie lente ou des voies de dépassement.

Pour chacun de ces problèmes, on a besoin de définir les vitesses suivantes : VB = Vitesse de base du projet V r = Vitesse de régime : vitesse la plus élevée que peut maintenir un véhicule sur une rampe constante de longueur illimitée. Dépend du véhicule (type et poids) et de la valeur de la rampe. Les camions sont ici déterminants. Va

= Vitesse d’accès : celle que le véhicule possède lorsqu’il aborde la rampe. Dépend de la déclivité précédant la rampe à étudier.

V min = Vitesse minimum en rampe : celle qui correspond à un débit encore acceptable (possibilité moyenne des camions chargés). Dépend de la classe de la route et de la topographie. V cr = Vitesse critique : celle au-dessous de laquelle les camions ne réduisent pas trop le trafic et doivent être éliminés des voies principales.

3.3.2 Longueur limite des rampes. Le projet prévoyant une certaine longueur pour une rampe de déclivité connue, il s’agit de calculer la vitesse qu’atteindra un camion au sommet de cette rampe, en utilisant les diagrammes de décélération, tenir compte d’une vitesse d’accès au pied de la rampe. Si la vitesse atteinte au haut de la rampe est inférieure à la vitesse minimum Vmin, la longueur de la rampe est acceptable. Si ce n’est pas le cas, la longueur est limitée par la distance jusqu’où Vmin est atteinte. Au-delà de ce point, la rampe doit être réduite (p. ex. Par interposition d'un palier) ou alors une voie lente est à envisager.

3.3.3 Voie lente Définition : Voie supplémentaire amenée dans une rampe, adjacente aux voies principales, destinée aux véhicules lents (camions, cars, VP avec remorque). Elle Cours .de Routes I-

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sert à maintenir sur la voie principale une vitesse rationnelle VCR. On a intérêt à éliminer les véhicules lents assez tôt pour ne pas freiner le trafic, d’où l’adoption de VCR plus grand que Vmin. VCR = Vmin + 10 Km/h La position de la voie lente se détermine au moyen des diagrammes de décélération, respectivement, d’accélération des PL, en tenant compte d’une vitesse d’accès au pied de la rampe. La voie lente commence à l’endroit où le camion qui ralentit atteint la vitesse critique et elle finit lorsque le camion a repris de la vitesse et va dépasser VCR. Aux deux extrémités, la voie lente est munie de biseaux, dont la longueur correspond au parcours en 3 secondes, à la vitesse VCR, soit 30 – 40 m.

Figure 19 : Aménagement d’une voie lente

L’emploi d’une voie lente dépend des facteurs suivants : - valeur de la rampe ; - longueur de la rampe ; - proportion des PL ; - volume du trafic ; - visibilité pour dépasser - possibilité de construction (terrain, financement). Les voies lentes ne doivent pas être appliquées systématiquement ; éviter les voies lentes trop courtes, dangereuses au droit de la réintroduction des PL dans le trafic principal (bonne visibilité vers l’arrière).

3.3.4 Voie de dépassement Les voies lentes se placent à l’extérieur de la chaussée normale.

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

On peut les remplacer par des voies de dépassement placées entre les deux voies d’une route qui s’écarte sur un certain tronçon. Pour les PL, le passage sur la voie lente est obligatoire, tandis que le passage sur la voie de dépassement est libre, son usage est moins impératif, moins réglementé. Les véhicules lents restent sur la voie droite, laissant la voie gauche libre pour les VP qui veulent dépasser, en général avec dépassement interdit aux PL.

Figure 20 : Aménagement d’une voie de dépassement

3.4 Raccordements verticaux Les changements de déclivités se font par l’intermédiaire d’un raccordement circulaire de grand rayon, tangent aux déclivités de part et d’autre. L’emploi pour les raccordements verticaux d’une autre courbe que le cercle n’est pas exclu à priori. Il serait par exemple théoriquement convenable, pour éviter une discontinuité dans l’accélération verticale appliquée au véhicule, d’introduire progressivement la courbure du profil en long, comme on le fait en situation. Mais pratiquement, comme de grands rayons verticaux sont imposés par la condition de visibilité et par l’esthétique, il n’y aurait que de minimes différences entre une clothoïde verticale par exemple et un arc de cercle vertical. On distingue les raccordements verticaux convexes et concaves.

3.4.1 Raccordements convexes Leur rayon RV doit satisfaire deux conditions : -

Condition de confort.

-

Condition de visibilité.

3.4.1.1Condition de confort Lorsque le profil en long comporte une forte courbure convexe, le véhicule est soumis à une accélération verticale importante, qui modifie sa stabilité et gêne les usagers. En faisant état d’une limite empirique encore supportable de cette accélération centripète, on calcule le rayon vertical correspondant ; l’accélération verticale : v² / RV limitée à g / 40 (cat 1 – 2) et à g / 30 (cat 3 – 4 – 5) v² / RV  g / 40  Rvmin = 40 . v² / g avec v = V / 3,6 et g = 10 m/s² Rvmin = 0,3 VB² ( cat 1 – 2 ) Rvmin = 0,23 VB² ( cat 3 – 4 – 5 )

Cours .de Routes I-

Nehaoua Adel 2013

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Chapitre 6. : Caractéristiques géométrique des routes

3.4.1.2Condition de visibilité Un conducteur dont le rayon visuel ras le dos-d’âne doit voir, de l’autre côté, soit un obstacle, soit un véhicule, et cela assez tôt pour disposer d’une distance suffisante, soit pour s’arrêter, soit pour dépasser. Connaissant la longueur de visibilité d, on calculera RV minimum. Les déclivités de part et d’autre du dosd’âne sont données par le projet. Figure 21 : Visibilité en raccordement convexe

d = distance de visibilité nécessaire RV = rayon du cercle de raccordement ha = hauteur de l’œil au-dessus de la chaussée = 1,10m hg = hauteur de l’obstacle = 0,10 – 0,20m ( h1 ) = 1,20m ( h2 ) d = d’ + d’’

3.4.2 Raccordements concaves Ici pas de problème de confort et pas de condition de visibilité de jour ; en revanche : problème de visibilité de nuit pour les routes non éclairées. Principe : les phares du véhicule doivent éclairer un tronçon de longueur telle que le conducteur aperçoive un obstacle assez tôt pour disposer de la distance d’arrêt. La distance de visibilité est ici toujours égale à la distance d’arrêt simple d, les véhicules venant en sens inverse étant bien visible de nuit. d = distance de visibilité = distance d’arrêt dn RV = rayon minimum du cercle de raccordement ha = hauteur des phares au-dessus de la chaussée 0,75m  = demi angle du pinceau lumineux ( env 1° ) m = changement de déclivité m = i1 – i2 ( en % )

Figure 22 : Visibilité en raccordement concave

Cours .de Routes I-

Nehaoua Adel 2013

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Catégorie Environnement

Catégorie 1

Catégorie 2

Catégorie 3

Catégorie 4

Catégorie 5

E1

E2

E3

E1

E2

E3

E1

E2

E3

E1

E2

E3

E1

E2

E3

120

100

80

120

100

80

120

100

80

100

80

60

80

60

40

12 000 18 000

6 000 12 000

2 500 6 000

12 000 18 000

6 000 12 000

2 500 6 000

10 000 15 000

4 500 10 000

2 000 4 500

4 500 10 000

2 000 4 500

800 2 000

2 000 4 500

800 2 000

250 800

20 000 20 000

10 000 10 000

4 500 10 000

20 000 20 000

10 000 10 000

4 500 10 000

16 000 16 000

8 000 16 000

3 500 8 000

8 000 16 000

3 500 8 000

1 300 3 500

3 500 8 000

1 300 3 500

450 1 300

4 200 6 000

3 000 4 200

2 400 3 000

4 200 6 000

3 000 4 200

2 400 3 000

3 500 4 500

2 100 3 500

1 600 2 100

2 100 3 500

1 600 2 100

1 100 1 600

1 600 2 100

1 100 1 600

500 1 100

Rayon assurant la distance de visibilité de dépassement dm ( 3 voies – 2 voies ) RVD

30 000

20 000

11 000

30 000

20 000

11 000

27 000

16 000

9 000

16 000

9 000

5 000

9 000

5 000

2 300

Déclivité maximale imax

4%

5%

6%

4%

5%

6%

5%

6%

7%

6%

7%

8%

6%

7%

8%

40

35

30

40

35

30

35

30

25

30

25

20

-

-

-

Vitesse de base VB ( Km /m)

Rayon En angle Saillant  RV

Unidirectionnelle   ( 4 voies ou 2x2 voies ) - Minimal absolu RVm1 - Minimal normal RVN1 Unidirectionnelle   ( 3 voies ou 2 voies ) - Minimal absolu RVm2 - Minimal normal RVN2

Rayon en angle rentrant R’V 

- Minimal absolu R’Vm - Minimal normal R’VN

Vitesse VPL ( Km /h )

Application – tableau 10 : valeurs des rayons verticaux( B40)