Préparé par : BANNOUR Abdelilah Doctorant en Génie Civil
Année universitaire : 2013-2014
Tome 1
La route du développement passe par le développement de la route
PLAN
Tome 1
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre I : Evolution de la technique routière Chapitre II : Terminologie routière Chapitre III : Réseau routier national
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Tome 2
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes Chapitre II : Dimensionnement verticale des routes Chapitre III : Expertise des routes
EXÉCUTION DES PROJETS ROUTIERS
Chapitre I : Cycle administratif d’un projet routier Chapitre II : Cycle de gestion d’un projet routier Chapitre III : Contrôle de qualité des travaux
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
A l’échelle internationale Les routes sont apparues avec l’utilisation des premières automobiles. Par la suite, l’industrie du raffinage du pétrole brut a pris une envergure importante afin de produire l’essence requise. La circulation des premiers véhicules sur les routes s’accompagnait d’importants soulèvements de poussière. C’est dans les années 1850 à 1860 à Paris, et par la suite à Londres, que sont réalisés les premiers revêtements routiers bitumineux. Aux États-Unis, un premier mélange est effectué en 1865 pour construire des trottoirs à Brooklyn et à New York. Les premières techniques de recouvrement des chaussées utilisent divers matériaux tels que du goudron, du bitume et des huiles lourdes. Il s’agissait alors de traitements de surface et d’enrobés posés à chaud
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
A l’échelle internationale
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
A l’échelle internationale
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
CHAUSSÉES ANCIENNES
CHAUSSÉES MODERNES
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
De tout temps, on a eu besoin de circuler. Mais, les « routes » ne furent guère que des pistes plus ou moins sommaires permettant de joindre des villes, villages ou hameaux, sans empiéter sur les prairies ou terres cultivées. La route ne différait alors pas tellement des surfaces qui la bordaient. Il est vrai qu’on circulait aisément sur des pistes bien nivelées quand les conditions climatiques étaient favorables, mais en période de pluie, les sols mouillés devenaient glissants ou se transformaient en bourbiers. On entreprit alors d’étaler, aux endroits les plus mauvais, des lits de pierres dont le mérite était d’être moins sensibles à l’eau. L’idée du matelas de pierres a duré de nombreux siècles. Elle s’est développée à l’époque des Romains pour donner naissance à la « chaussée romaine » : le dallage. Plus tard, la route empierrée « macadam » a fait son apparition et avec elle, les premières spécifications pour l’exécution d’une bonne route.
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
Avec le développement des engins lourds au début du Xxe siècle, les premiers problèmes ont surgi : Apparition de nids de poule; Poinçonnement du hérisson et effondrement de la chaussée aux premières pluies. La structure de la chaussée était donc mal adaptée. Une mutation s’imposait pour aboutir à une route moderne.
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
Necessity of Roads ! In the modern world it is well known that apart from social factors such as transport to hospitals, quick access to a fire and emergencies, visiting friends and tourism, a good road system is the backbone for all kinds of economic activity. It is generally acknowledged that global competitiveness requires good road infrastructure. Rural road construction is enormously important and plays a major role in stimulating the economy (farm to market routes). This has been observed in many African countries, where agricultural and mining output increases by an order of magnitude through provision of new road infrastructure. Links to ports are especially important.
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
A l’échelle nationale • •
Structures à squelettes pierreux : 15 à 25 cm de blocage 7 à 15 cm de pierre cassées Structures en tout-venant d ’oued
Avant 1974
Congrès de Tanger (premières spécifications des matériaux routiers GNT)
En 1974
Catalogue de structures des chaussées (Standardisation des structures)
1977
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
A l’échelle nationale
CPC applicables aux travaux routiers
1983
Construction de chaussée en béton de ciment
1990
Manuel de renforcement des chaussées
1992
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
A l’échelle nationale
Introduction des enrobés coulés à froid (ECF)
1993
Introduction de la grave émulsion et grave ciment
1998
Introduction des techniques de retraitement en place des chaussées
1999
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES Chapitre I : Evolution de la technique routière
A l’échelle nationale
Introduction des enrobés à module élevé (EME) et Béton bitumineux très minces (BBTM)
2000
Introduction des bétons bitumineux à module élevé (BBME)
2005
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière
Chaussée et accotement Terre Plein Central
Fossés Plate forme et assiette
Ouvrages d’assainissement
Dévers et talus
Emprise
Remblais et déblais
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière
fossé
fossé
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT
BUSE
RADIER SUBMERSIBLE
DALOT DOUBLE
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière ROUTE EN DEBLAI
DEBLAI dans un terrain rocheux
AUTOROUTE EN DEBLAI
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière ROUTE EN REMBLAI
REMBLAI
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière ROUTE EN PROFIL MIXTE DEBLAI-REMBLAI
DEBLAI
REMBLAI
déblai Remblai
FOSSES
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière TERRE PLEIN CENTRAL ( TPC)
TPC
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre II : Terminologie routière CHAUSSEES-ACCOTEMENTS
EPAULEMENT
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre III : Réseau routier national
APERÇU HISTORIQUE DES ROUTES
Chapitre III : Réseau routier national
Evolution du Liniéaire revêtu en Km 45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0
1956 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 2000 2005 2012 Liniéaire revêtu en Km
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
PROJET ROUTIER
Planification
Etude de la zone du projet
Etude des alternatives de tracé routiers
Conception
Construction
Entretien
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Planification Un projet de route devrait s'inscrit dans le cadre d'une planification qui évalue les besoins en fonction de la demande de trafic. Elle permet de décider de la nécessité de réaliser un projet donné en considérant les contraintes économiques sociales et technologiques. Des études du trafic actuel et de projection de trafic, à la fin de la durée de vie admise au design devront être effectuées. Elles permettront, entre autre, de déterminer la classe de la route à construire, sa vitesse de base, ainsi que ses points de départ et d'arrivée.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Etude de la zone du projet Cette phase consiste en la reconnaissance d'un large corridor susceptible de contenir toutes les alternatives du projet. Cette reconnaissance doit fournir des informations qualitatives et quantitatives sur les facteurs déterminant la localisation du tracé de la route: - l'environnement avant et après la réalisation de la route; - l'utilisation actuelle et potentielle des terrains; - la topographie, le drainage, et la végétation; - la classification et la description des sols; - les zones propices à l'érosion ou aux inondations.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Etude des alternatives de tracé routiers La première partie consiste à déterminer toutes les alternatives possibles de la route. Ces alternatives sont ensuite comparées pour le choix de celle qui aura le moindre coût de construction et d'utilisation tout en restant conforme aux exigences de qualité. Chaque alternative est étudiée comme si elle constituait le projet retenu, en tenant compte des facteurs prépondérants pour la localisation du tracé : - les pentes et les cubatures; - le nombre de voies et leur largeur; - les facteurs limitant la capacité de la route; - les coûts d'expropriation, d'étude, de construction, de maintenance, et d'utilisation.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Conception La conception de la route nécessite des études géométriques et structurales basées sur les caractéristiques propres du site du projet. Les études structurales dépendent des caractéristiques du sol et du type de chaussée à réaliser. Les études géométriques, tant pour les éléments d'implantation des alignements horizontaux et verticaux, et des profils transversaux, que pour la mise en place du tracé et les mouvements de terre, sont fortement tributaires des caractéristiques topographiques de la zone. Ainsi, le choix des pentes de projet, des rayons de courbure, des zones d'emprunt, et tant d'autres paramètres, ne saurait se faire sans études topographiques préalables.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Construction L'implantation de la route sur le terrain se fera sur la base de levés topographiques. C'est également sur cette base que les opérations d'entretien routier seront effectuées. Ils seront déterminants dans le choix du tracé, l'èvaluation des coûts de terrassement et le transport des terres. Ces étapes prennent une importance toute particulière dans les projets de développement des pays africains où. l'on note aujourd'hui une faible densité du réseau de transport et une inégalité de sa répartition sur le territoire.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Entretien On dira que l'entretien des chaussées c'est l'ensemble des travaux réalisés en subdivision, par des actions localisées visant à préserver la sécurité de l'usager et à maintenir en état la surface et la structure des chaussées. On distingue trois volets d’entretien : Consistance Ponctuel Léger Lourd Semi-lourd
Fréquence Courant périodique
Performance Préventif Curatif Progressif
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Caractéristiques géométriques des routes Elles sont définies en fonction du trafic à écouler et du niveau de service que l’on souhaite offrir à l’usager 1. Vitesse de base ( vitesse de référence)
2. Distance d’arrêt
3. Distance de dépassement
4. Distance de visibilité de dépassement
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes 1. Vitesse de base ( vitesse de référence) :
Vitesse pratiquée Vitesse réglementaire
• les vitesses pratiquées sont souvent supérieures à la vitesse de référence • Fixées dans un but de sécurité, et ne différenciant qu’un nombre très restreint de types de situation
Le premier choix est celui de la vitesse de projet une vitesse de référence. C’est la vitesse qui peut être pratiquée en tout point de la section considérée. Elle est donc imposée par les zones dont les caractéristiques géométriques sont les plus contraignantes. Pour éviter tout effet de surprise, la vitesse de référence doit être la même sur de longues sections (50 km ou plus) et la transition entre deux sections de vitesses de référence différentes doit être perceptible. Les cinq valeurs de vitesse de référence retenues par les instructions relatives au réseau national Marocain sont les suivantes :
60,80, 100, 120 km/h.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
2. Distance d’arrêt : La distance d’arrêt en ligne droite d1: Distance de freinage
Temps de réaction
Avec :
f le coefficient de frottement V la vitesse du véhicule
Distance d’arrêt
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
2. Distance d’arrêt : La distance d’arrêt en courbe d2: En courbe, on estime que le freinage ne peut pas être aussi énergique, et la distance d2 prise en compte est obtenue en majorant de 25 % le premier terme dès lors que le rayon en plan R(m) est inférieur à 5 V (km /h). Distances d’arrêt en ligne droite d1 et en courbe d2 à différentes vitesses
140 130 120 100 80 60 40 d1 (m) 330 275 230 160 105 70 40 d2 (m) 390 330 280 180 120 80 45
Coefficient de frottement f à différentes vitesses
140 130 120 100 80 60 40 f 0,3 0,32 0,34 0,38 0,42 0,46 0,46
Il faut insister sur le caractère conventionnel de ces chiffres. Sur mauvais revêtement, en cas de pluie, et s’il y a blocage des roues, l’adhérence effective peut être très inférieure à ces valeurs !
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
3. Distance de dépassement La distance de visibilité de dépassement est celle qui permet, sur une route bidirectionnelle, de terminer le dépassement sans ralentir le véhicule arrivant en sens inverse, la hauteur conventionnelle du véhicule adverse étant de 1,20 m.
Soit : d1 = la distance entre A et B avant le dépassement d2 = la distance entre A et B après le dépassement t1= t = le temps nécessaire pour effectuer le dépassement à la vitesse v1
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Distance de visibilité de dépassement
Dans le cas du Maroc, l’encombrement fréquent des artères principales invite à considérer le cas d’un véhicule en attente derrière un véhicule lent plutôt que celui d’un véhicule qui trouve la voie libre et peut doubler sans arriver à ralentir !
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Distance de visibilité (en pratique) C’est la distance maximum, pour tout point du tracé, telle qu’un observateur, placé en ce point à 1.10 m du sol, puisse voir un objet placé à toute distance inférieure C’est la distance qui permet sur une route bidirectionnelle de terminer le dépassement sans obliger le véhicule arrivant en sens inverse à ralentir. La hauteur conventionnelle du véhicule adverse étant de 1,20 m.(soit une durée de dépassement de 7 à 8 s comme valeur minimale et de 11 à 12 s comme valeur normale) : dd(m) = 4.V (Km/h) : Valeur minimale dD (m) = 6.V (Km/h) : Valeur normale.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
NORMES GÉOMÉTRIQUES DE CONCEPTION • Instruction sur les conditions techniques d’aménagement des autoroutes de liaison ICTAAL
ICTAVRU
• Instruction sur les conditions techniques d’aménagement des voies rapides urbaine
• Routes économiques à faible trafic REFT
• Instruction sur les caractéristiques géométriques des routes en rase campagne ICGRRC
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
CARACTERISTIQUES DE BASE
Tracé en plan • Le tracé en plan est la projection sur un plan horizontal de l’axe de la chaussée. C’est une succession de droites, d’arcs de cercle et de courbes de raccordement
Profil en long • Le profil en long est le développement du cylindre vertical sur lequel est tracé l’axe de la route. Il est constitué de segments de droite raccordés par des arcs de cercle caractérisés par leur rayon. Pour les segments de droite, on parle de pente ou de rampe suivant que la route descend ou monte dans le sens de la marche
Profil en travers • C’est la coupe transversale de la chaussée et de ses dépendances.
Ouvrages d’assainsement • Les premiers dispositifs d'assainissement de la route ont eu pour objet d'éloigner l'eau de la chaussée, tant pour le confort des usagers que pour la pérennité des structures.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Tracé en plan C’est une succession de droites, d’arcs de cercle et de courbes de raccordement. La combinaison de ces éléments, en coordination avec le profil en long, doit en premier lieu permettre de réserver une proportion convenable de zones où la visibilité est suffisante pour permettre le dépassement. Simultanément, on doit éviter l’effet de monotonie et réduire en conduite nocturne le temps d’éblouissement par les phares lié aux grands alignements droits. Pour faire un bon tracé en plan dans les normes on doit respecter certaines recommandations : L’adaptation de tracé en plan au terrain naturel afin d’éviter les terrassements importants;
Le raccordement de nouveau tracé au réseau routier existant; Eviter de passer sur des terrains agricoles et des zones forestières; Eviter au maximum les propriétés privées; Eviter le franchissement des oueds afin d’éviter le maximum d’ouvrages d’arts et cela pour des raisons économiques, si le franchissement est obligatoire essayer d’éviter les ouvrages biais; Eviter les sites qui sont sujets a des problèmes géologiques.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Tracé en plan
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Tracé en plan en 3D
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chemin de fer
RN16
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Variante 01 Variante 03 Variante 02
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan Alignement La longueur des alignements dépend de : 1- La vitesse de base, plus précisément de la durée du parcours rectiligne; 2- Des sinuosités précédentes et suivantes à l’alignement; 3- Du rayon de courbure de ces sinuosités.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 1
Alignement Il existe une longueur minimale d’alignement
Lmin
qui devra séparer deux courbes
circulaires de même sens. Cette longueur sera prise égale à la distance parcourue pendant 5 secondes à la vitesse maximale permise par le plus grand rayon des deux arcs de cercles. Si cette longueur minimale ne peut pas être obtenue, les deux courbes circulaires sont raccordées par une courbe en C. La longueur maximale secondes.
Lmax
est prise égale à la distance parcourue pendant 60
Lmin= 5 V avec V en (m/s)
Lmax = 60 V
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
Trois éléments interviennent pour limiter la courbe : 1- La stabilité des véhicules; 2- L’inscription des véhicules longs dans les courbes de faible rayon; 3- La visibilité dans les tranchées en courbe. Le véhicule subit en courbe une instabilité à l’effet de la force centrifuge, afin de réduire cet effet on incline la chaussée transversalement vers l’intérieur, pour éviter le glissement des véhicules, en fait de fortes inclinaisons et augmenter le rayon. Dans la nécessité de fixer les valeurs de l’inclinaison (dévers) ce qui implique UN RAYON MINIMAL.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle Stabilité d’un véhicule au niveau d’un virage déversé
∑ Ni
δ
∑ Ti
F
Fcosδ
Fsinδ
P P sinδ Pcosδ
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
l’Etude de l’équilibre d’essieux nous donne :
F + P + ∑ Ni + ∑ Ti = 0 Avec
∑ Ti = ∑ft.Pi
et
∑ Pi = P
D’où
P sinδ + ft. (∑Pi) = F cosδ =
P sinδ + ft.P =
cosδ cosδ
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
P sinδ + ft.P =
cosδ
Pour une δ très petite et sachant que cos δ = D’où
R >=
(δ + ft)g
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
D’où
R >=
127(δ + ft)
Avec R : le rayon en plan (en m) vr : la vitesse de référence ( de base) (en m/s) ft : coefficient de frottement δ : le devers en (%)
D’où la notion des rayons minimums (normal et absolu)
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle Rayon horizontal minimal absolu : Vr2 RH min 127 ( ft max )
Ainsi pour chaque Vr on définit une série de couple (R, δ)
Rayon minimal normal : ( Vr 20)2 RHN 127( ft max)
Le rayon minimal normal (RHN) doit permettre à des véhicules dépassant Vr de 20 km/h de rouler en sécurité.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
Rayon au dévers minimal :
C’est le rayon au dévers minimal, au-delà du quel les chaussées sont déversées vers l’intérieur du virage et tel que l’accélération centrifuge résiduelle à la vitesse Vr serait équivalente à celle subite par le véhicule circulant à la même vitesse en alignement droit.
Vr 2 RHd 127 2 min
Rayon minimal non déversé
Si le rayon est très grand, la route conserve son profil en toit et le dévers est négatif pour l’un des sens de circulation ; le rayon min qui permet cette disposition est le rayon min non déversé (Rhnd).
RHnd
Vr 2 127 .0,035
Pour les route de la catégorie 1 et 2
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle Rayon minimal non déversé Vr 2 RHnd 127 ( f ' d min )
Pour les route de la catégorie 3, et hors catégorie
Avec : f’= 0.075
Pour les route de la catégorie 3
f’= 0.07
Pour les route hors catégorie
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
Règles pour l’utilisation des rayons en plan :
Il n’y a aucun rayon inférieur à RHm, on utilise autant des valeurs de rayon >= à RHn que possible. Les rayons compris entre RHm et RHd sont déversés avec un dévers interpolé linéairement en 1/R arrondi à 0,5% prés entre δ max et δ (RHm). Si RHm < R < RHn :
On note que par la suite du cours d = δ
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
Règles pour l’utilisation des rayons en plan :
Entre d (RHn) et dmin si RHn < R< RHd
-
Les rayons compris entre RHd et RHnd sont en dévers minimal dmin; Les rayons supérieurs à RHnd peuvent être déversés s’il n’en résulte aucune dépense notable et notamment aucun perturbation sur le plan de drainage; Un rayon RHm doit être encadré par des RHn.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
Règles pour l’utilisation des rayons en plan : NB
On essaye de choisir le plus grand rayon possible en évitant de descendre en dessous du rayon minimum préconisé.
Sur largeur Un long véhicule à 2 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.
Sur largeur généralement portée par moitié de part et d’autre de l’axe de la route et constante sur toute la longueur de la courbe. Elle sera introduite progressivement en même temps que le dévers.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 2
Arc de cercle
Pour éviter qu’une partie de sa carrosserie n’empiète sur la voie adjacente, on donne à la voie parcourue par ce véhicule une sur largeur par rapport à sa largeur normale en alignement.
L : longueur du véhicule (valeur moyenne L = 10 m). R : rayon de l’axe de la route ≤ 250 m.
R
L Véhicule
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Choix du rayon des virages Le rayon des arcs de cercle et leurs dévers doivent permettre au minimum à un véhicule roulant à la vitesse de référence ( vitesse de base) Vr de ne pas déraper. On doit avoir pour cela, si R est le rayon du virage, δ le dévers, ft le coefficient de frottement transversal, c’est-à-dire l’adhérence transversale maximale mobilisable, et véhicule :
m
la masse du
Soit Le rayon minimal dépend donc des dévers et du frottement mobilisable. Le dévers ne doit pas être trop grand pour éviter le risque de glissement à faible vitesse par temps de verglas. Il est recommandé de le limiter à 7 %. Les valeurs conventionnelles retenues pour ft dépendent de la vitesse.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Une fois dépassée la zone éventuelle de raccordement progressif, le rayon de courbure doit rester constant sur toute la longueur du virage. Un mauvais uni est également un élément défavorable, de même bien entendu qu’un défaut d’adhérence, qui est fréquent dans les zones où le véhicule est fortement sollicité et où l’usure du revêtement est donc plus rapide.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
- Rmin : qui assure la stabilité d’un véhicule dans une courbe déversée à 4%; - Rmax : qui assure la stabilité d’un véhicule dans une courbe déversée à 7%
D’après les Cahiers de normes géométriques :
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements à courbe variable
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements à courbe variable R : Rayon minimal de courbure L : Longueur de la courbe de raccordement A : Paramètre type G : Angle de changement de direction G = L /(2x R)=L²/(2x A²)=A²/(2x R²) ΔR = L²/(24x R) A = (RxL) y = L²/(6x R) = 4 ΔR
R X L = A² Exemple Rayon de courbure R :700 m, Longueur de la courbe de raccordement L : 260 m G= 0,19 rad , ΔR = 4,02 m, A = 426,61 m , y = 16,10 m.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements à courbe variable
En pratique pour le Projeteur :
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements progressifs « CLOTHOΪDE »
Le passage de l’alignement droit au cercle ne peut se faire brutalement, mais progressivement (courbe dont la courbure croit linéairement de R= jusqu’à R=constant), pour assurer : La stabilité transversale de véhicule; Le confort des passagers; La transition de la chaussée; Le tracé élégant, souple, fluide, optiquement et esthétiquement satisfaisant.
Il y a beaucoup des courbes de raccordement Mathématique Pour assurer ce confort. Mais la Clothoïde est la seule courbe qui sera appliquée dans les projets routiers.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements progressifs « CLOTHOΪDE »
Expression de la Clothoïde :
La courbure est linéairement proportionnelle à l’abscisse curviligne L(ou longueur de la Clothoïde).
On pose :
C’est -à- dire que pour le paramètre A choisi, le produit de la longueur L et du rayon R est constant.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements progressifs « CLOTHOΪDE »
Ripage
La clothoïde se définit le déplacement du rayon R par rapport à l’Alignement Droit appelé le ripage ΔR. Le ripage est limité à: 1- 0,50 m pour les autoroutes. 2- 0,25 m pour les autres routes
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements progressifs « CLOTHOΪDE »
L’arc de la clothoïde a les propriétés suivantes : 1- Il passe sensiblement au milieu de ΔR; 2- Il se développe sensiblement en longueur égale de part et d’autre du point du ΔR; 3- Il est unique pour un ΔR donné, associé à un R donné.
Longueur minimale de la clothoïde
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements progressifs « CLOTHOΪDE »
Les éléments de la Clothoïde :
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements progressifs « CLOTHOΪDE »
Les conditions de raccordement :
La longueur de raccordement progressif doit être suffisante pour assurer les conditions suivantes : Condition optique : C’est une condition qui permet d’assurer à l’usager une vue satisfaisante de la route et de ses obstacles éventuels. L’orientation de la tangente doit être supérieure à 3° pour être perceptible à l’œil.
3° soit 1/18 rad. =L/2R 1/18 rad L R/9 soit AR/3. R/3 A R
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Les éléments du Tracé en plan 3
Les raccordements progressifs « CLOTHOΪDE »
Les conditions de raccordement : Pour R1500 R =1m (éventuellement 0.5m) d’ou L= (24 R R) 1/2 Pour 1500 R5000 m =3° c’est-à- dire L= R/9 Pour R 2,666 Km le rayon rencontré doit être > au Rmax de la 1ère catégorie soit 350 m.
Sections de catégories différentes :
Lorsqu’un même itinéraire comporte des sections de catégories d’aménagement différentes, sans que celles-ci soient séparées par une agglomération importante : 2 sections contiguës ne peuvent appartenir qu’à des catégories immédiatement voisines, chacune ayant une longueur correspondant à au moins 5 minutes de temps de parcours à la vitesse de base.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes Une section de transition sera ménagée entre elles et étudiée avec un soin particulier. Cette section devra comporter au moins 2 virages de rayon égal au minimum absolu de la catégorie supérieure. Ces virages devront, pour l’usager venant de la section de la catégorie supérieure, respecter : Règle 1 : annoncée ci –avant. Ils seront espacés, au plus de la distance correspondant à 1 minute de temps de parcours à la vitesse de base de celle –ci.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Raccordement et devers
Passage d’un profil normal - 2,5% et 2,5% à un profil déversé 7%. Avec un taux de 2%/s ou 4%/s (3ème catégorie , HC et REFT).
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Longueur de raccordement Le raccordement hors courbe circulaire en Alignement Droit ou Clothoïde. Le devers est constant en courbe circulaire : 1s t
L = V.t =
2% ( d + 2,5% )
V ( d+2,5) = 3,6 2
t=
( d+2,5) 2
L=
V.( d+2,5) 7,2
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Cas des courbes en S Exemple : Déterminer la longueur du devers 3ème catégorie , introduction de devers de 4%/S
L = L1 +L2 d2 = 4% L2=
V . d2 3,6 . 4
d1 = 7% L1=
V . d1 3,6 . 4
L=
V.( d1+d2) 3,6 . 4
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes Valeurs des Devers en fonction de la catégorie de la route et du rayon de courbure ( en mètre)
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Valeurs Intermédiaires des devers : Les valeurs sont calculées et arrondi au plus proche à 0,5% près : 1 0,33 x 10-3 x R – 0,092 1 d= 0,66 x 10-3 x R – 0,092 1 d= 1,32 x 10-3 x R – 0,092 1 d= 1.11 x 10-3
d=
- 0,2
catégorie exceptionnelle.
- 0,2
1ère catégorie
- 0,2
2ème catégorie
-2
3ème catégorie
Exemples de calcul des devers :
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Profil en long Le profil en long d’une route est une ligne continue obtenue par l’exécution d’une coupe longitudinale fictive. Donc il exprime la variation de l’altitude de l’axe routier en fonction de l’abscisse curviligne. Le but principal du profil en long est d’assurer pour le conducteur une continuité dans l’espace de la route afin de lui permettre de prévoir l’évolution du tracé et une bonne perception des points singuliers. Le profil en long est toujours composé d’éléments de lignes droites raccordés par des paraboles Pente 2 (-)
Parabole Angle Rentrant (+)
Pente 1 (+)
Parabole Angle Saillant (-)
Pente 3 +
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Règles à respecter dans le tracé du profil en long :
Respecter les valeurs des paramètres géométriques préconisés par les règlements en vigueur; Eviter les angles rentrants en déblai, car il faut éviter la stagnation des eaux et assurer leur écoulement; Un profil en long en léger remblai est préférable à un profil en long en léger déblai, qui complique l’évacuation des eaux et isole la route du paysage; Pour assurer un bon écoulement des eaux. On placera les zones des dévers nul dans une pente du profil en long; Recherche un équilibre entre le volume des remblais et les volumes des déblais.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Règles à respecter dans le tracé du profil en long :
Eviter une hauteur excessive en remblai; Assurer une bonne coordination entre le tracé en plan et le profil en long, la combinaison des alignements et des courbes en profil en long doit obéir à des certaines règles notamment; Eviter les lignes brisées constituées par de nombreux segments de pentes voisines, les remplacer par un cercle unique, ou une combinaison de cercles et arcs à courbures progressives de très grand rayon; Remplacer deux cercles voisins de même sens par un cercle unique; Adapter le profil en long aux grandes lignes du paysage
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Détermination de l’altitude d’un point M sur une pente p par interpolation (zb-za)
Z
La pente : p = (xb-xa)
za
A
p M
zm zb
L’altitude du point : zm = za+pd Avec : d = (xm-xa) et p prise algébriquement B
d xa
xm
xb
X
Exemple A(10,457.270) ; B(55,457.270) p= -0.03 M(30,zm) Altitude du point M ? : d= 30-10 = 20,
zm= za+pd = 457.270 – 0,03 x 20 = 456.670
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes Détermination des coordonnées d’un point d’intersection de deux pentes (point fictif) P1 = (zb-za) (xb-xa)
P2 = (zb’-za’) (xb’-xa’)
Z za Zb’ zm zb Za’
Pour la droite AB : zm = p1.(xm-xa) + za Pour la droite A’B’ : zm = p2.(xm-xa’) + za’
A
P1
B’ M
P2
Donc
B
p1.(xm-xa) + za= p2.(xm-xa’) + za’
A’ xa=xa’
xm
xb=xb’
X
Et puisque xa= xa’ d’où xm = xa+((za-za’)/(p2-p1)) et zm = za+p1.(xm-xa)
Exemple Déterminer les coordonnées d’un point fictif M(xm, zm) ? A(264,832) ; B(423,222) p1= - 3,84 et A’ (264,278) ; B’ (423,541) p2= 1,65 xm= 364,90 et zm = 444,90 xm= 364,90
et
zm = 444,90
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes Détermination des coordonnées du point de concours S de deux droites successives
Q’
zq’
S
zs
P2 zq
Q
P1 zp
P
X2
X1 xp=xq’
xs
zs= p1(xs-xp)+zp zs= p2(xs-xq’)+zq’ p1(xs-xp)+zp= p2(xs-xq’)+zq’ xp=xq’ (xs-xp)=(zq’-zp)/(p1-p2) xs= xp+(zq’-zp)/(p1-p2) zq’=zq- p2.(xq-xp) xs=xp+ (zq- p2.(xq-xp) -zp)/(p1-p2) zs=zp+p1.(xs-xp)
xq
Exemple Déterminer les coordonnées du point de concours S de deux droites successives S(xs, zs) ? P(99,251.05) ; Q(1299,247.10) p1= 0,02 p2= -0,03 zq’ = 283,10
xs = 740
zs = 263,87
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Déclivités La construction du profil en long doit tenir compte de plusieurs contraintes. La pente doit être limitée pour des raisons de sécurité (freinage en descente !) et de confort (puissance des véhicules en rampe). Autrement dit la déclivité est la tangente de l’angle que fait le profil en long avec l’horizontal .Elle prend le nom de pente pour les descentes et rampe pour les montées.
Déclivité minimale La stagnation des eaux sur une chaussée étant très préjudiciable à sa conversation et à la sécurité, donc Il est conseillé d’éviter les pentes inférieures à 1% et surtout celle inférieur à 0.5 %, pour éviter la stagnation des eaux.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Déclivité maximale Il est recommandable d’éviter La déclivité maximum qui dépend de : 1- Condition d’adhérence. 2- Vitesse minimum de PL. 3- Condition économique. 4- La pente maximum du projet sera inférieure ou égale à (Imax =6%) dans le franchissement de la côtière
Vr (Km/h) I max %
40 8
60 7
80 6
100 5
120 4
140 4
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Règles particulières Règle 1 : R peut être < Rmn si p1 et p2 > 2%
P1
R
P2
Règle 2 : L’usage de déclivité > à 4% (6% pour 3ème C) est interdit, à moins qu’un calcul de rentabilité en prouve le bien fondé. (pour H.C : 7% et 12%) ; Elles ne peuvent en aucun cas régner sur plus de 2km, et seront, s’il y a lieu séparées par des paliers de 2% de déclivité max.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Changement de déclivités en angle saillant Δq = p2-p1 P1
R
P2
Δq < Δq limite (tableau ci-dessus) comporteront des raccordements assurant la visibilité à la distance de visibilité de dépassement. (Rayons de visibilité Rv)
CATEGORIE Exceptionnelle 1ère 2ème 3ème
CHANGEMENT DE DECLIVITE LIMITE ∆q 3% 2,0 % 1,5 % 1%
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Changement de déclivités Règle 3: Les changements de déclivité de moins de 0,46 % se feront sans courbe en profil en long. Le rayon de visibilité, d’ailleurs aisément calculable, prend les valeurs ci-après, en fonction du changement de déclivités Δq
Δq
RV
> 0,8
28 000 m
= 0,7
26 000 m
= 0,6
22 000 m
= 0,5
12 000 m
= 0,46
4 000 m
0,44
0
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Selon les normes ICGRRC et REFT : Règle 4: Perte de tracé : l’usager perd de vue la route sur une certaine longueur et voit la section suivante (en TP et en PL) Les courbes masquées sont interdites A moins que la distance de visibilité en tout point > 500 m
Règle 5: Routes H.C. et REFT :Assurer la continuité des caractéristiques des routes H.C. et REFT selon l’esprit des dispositions des 4 règles ci-dessus.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Raccordements en profil en long Deux déclivités de sens contraire doivent se raccorder en profil en long par une courbe. Le rayon de raccordement et la courbe choisie doivent assurer le confort des usagers et la visibilité satisfaisante. Et on distingue deux types de raccordements :
Raccordements convexes (angle saillant) : Les rayons minimums admissibles des raccordements paraboliques en angles saillants, sont déterminés à partir de la connaissance de la position de l’œil humain, des obstacles et des distances d’arrêt et de visibilité. Leur conception doit satisfaire à la condition : condition de confort. condition de visibilité.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
AB = Distance de visibilité (Dv) R = Rayon de raccordement P.L. H1 = hauteur de l’œil du conducteur h1 = 1,10 m h2 = hauteur de l’obstacle
AM² = (h1+R)² - R² = h1(h1+2R) ~ 2 h1R BM² = 2 h2R Dv = AM + BM = √2 R (√ h1 + √ h2 )
R=
Dv² 2 ( h1+ h2+ 2√ h1 . h2 )
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Rayons Minimum Normal et Minimum Absolu Les rayons de courbure des raccordements saillants à la distance d’arrêt : * Sur obstacle sans épaisseur avec le Rmin * Sur obstacle de 0,30 m d’épaisseur avec le Rmax
Vb (Km/h 40 60
Rmn (h2=0) 2000
Rma (h2=0,30) 1000 1500
80 100 120
4000 9000 16000
1800 4000 7000
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Condition de confort : Lorsque le profil en long comporte une forte courbure de raccordement, les véhicules sont soumis à une accélération verticale insupportable. le rayon de raccordement à retenir sera donc égal à : v2 Rv
<
g 40
avec g = 10 m
/s2
V et V = 3.6
Tel que : Rv : c’est le rayon vertical (m). V : vitesse de référence (km /h).
Condition de visibilité : Une considération essentielle pour la détermination du profil en long est l’obtention d’une visibilité satisfaisante. Il faut deux véhicules circulant en sens opposés puissent s’apercevoir a une distance double de la distance d’arrêt au minimum.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes Le rayon de raccordement est donné par la formule suivante :
d : Distance de visibilité nécessaire (m) h0 : Hauteur de l’œil (m) h1 : Hauteur de l’obstacle (m)
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Raccordements concaves (angle rentrant) : Dans le cas de raccordement dans les points bas, la visibilité du jour n’est pas déterminante, plutôt c’est pendant la nuit qu’on doit s’assurer que les phares du véhicule devront éclairer un tronçon suffisamment long pour que le conducteur puisse percevoir un obstacle, la visibilité est assurer pour un rayon satisfaisant la relation :
Vb
Except.
1ère C
2ème C
3ème C
H.C.
Rmn
4000
2500
1500
1000
500
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Selon les normes ICTAAL et ICTAVRU : ICTAAL Types Vitesses Déclivité maximale Rayon minimal en angle saillant Rayon minimal en angle rentrant
Types Vitesses Déclivité maximale Rayon minimal en angle saillant Rayon normal en angle saillant Rayon minimal en angle rentrant Rayon normal en angle rentrant
L1 130 5% 12 500 4 200
L2 110 6% 6 000 3 000
ICTAVRU A 80 80 6% 3000 4500 1000
A 100 100 5% 6000 8000 1500
U 60 60 6% 1500 2500 800
U 80 80 6% 3000 4500 1000
2000
3000
1500
2000
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes ICGRRC Exp
1er C
2ème C
3ème C
Vitesses
120
100
80
60
Déclivité maximale
4%
4%
4%
6%
Rayon des raccordements saillants Minimum normal
16 000
9 000
4 000
2 000
Minimum absolu
7 000
4 000
1 800
1 500
1 500
1 000
Rayon des raccordements rentrants Minimum unique
4 000
2 500 REFT
Vitesse Déclivité maximale Maximum normal Maximum absolu Raccordement en angle saillant Minimum normal Raccordement en angle rentrant Minimum unique
40 7% 12% 1 000 500
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Coordination du tracé en plan et profil en long Il faut signaler toute fois et dés maintenant qu’il ne faut pas séparer l’étude de profil en long de celle du tracé en plan. On devra s’assurer que les inflexions en plan et en profil en long se combinent sans porter des perturbations sur la sécurité ou le confort des usagers. pour assurer ces objectifs on respecte les conditions suivantes : 1- Associer un profil en long concave, même légèrement, à un rayon en plan impliquant un dégagement latéral important. 2- Faire coïncider les courbes horizontales et verticales, puis respecter la condition :
Rvertical 6 Rhorizontal pour éviter un défaut d’inflexion. 3- Supprimer les pertes de tracé dans la mesure où une telle disposition n’entraîne pas de coût sensible, lorsqu’elles ne peuvent être évitées, on fait réapparaître la chaussée à une distance de 500 m au moins, créant une perte de tracé suffisamment franche pour prévenir les perceptions trompeuses.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Coordination du tracé en plan et profil en long En angle saillant: Il ne faut pas coïncider le sommet de la parabole (PL) avec l’origine de la courbe en TP. Pour éviter que le virage soit masqué par le sommet de la parabole.
Remède : 1- Coïncider la courbe en plan avec celle du PL dans la mesure du possible. 2- Introduire une clothoïde pour changer l’origine de la courbe en TP.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Angle rentrant
T1 et T2 représentent les points de tangente entre les alignements droits et les arcs de cercle ou clothoïdes.
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Chapitre I : Dimensionnement horizontale des routes
Dégagement de la visibilité à l’intérieur d’un virage: e da R
R
da= distance d’arrêt e = dégagement latéral ou flèche R = rayon de courbure du tracé en plan
e=
R²=(R-e)² + da ² = da²
(da)²
2²
4
R²-R²-e²+2Re= e = Pj minimale la couche de forme n’est pas obligatoire. Dans ce cas on a : Pj
= Sti = Pi
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Chapitre II : Dimensionnement verticale des routes
Les structures de chaussée les structures de chaussées correspondent au couple (TPLi , Pj)
Plusieurs choix de structures sont possibles 6 fiches de structures
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Chapitre II : Dimensionnement verticale des routes
Les structures de chaussée
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Chapitre II : Dimensionnement verticale des routes
Exemple d’application N°1
Date de mise en service Largeur projetée Taux d’accroissement Trafic Durée de vie 1 PL (PTC >1.5 tonnes) est équivalent à Pluviométrie Pas de problème d’instabilité de talus La nappe est profonde Mauvais dispositif de drainage des eaux Largeur projetée > 6.00m Agressivité (TPL6) Accroissement des PL N4
: 2002. : 7 m. : constant. : équilibré dans les deux sens. : 10 ans. : 1.195 essieux de 8.2 T. : 580 mm/an.
=>C1 => C2 => 3= [(1+0.06)10– 1] 0.06 x 0.04/[(1+0.04)10–1] = > C3 N4
= 1. =1. =1.1. =4,4. 103
D’où N (13 tonnes) = 0.5 x 1 x 1 x 1.1 x 4,4. 103x 348 = 8.42 105 => TPL6.
1/ Calcul du taux d ‘accroissement des PL : a = T99/T98 – 1 = 292/275 –1 = 6%. 2/ Trafic actualisé a la date de mise en service : T2002 = T99.(1+0.06) 3 = 348 d’où, un trafic de TPL6 (Première approximation). 3/ Calcul des coefficients correcteurs : TPL6. 4/ Détermination de la portance des sols rencontrés : 4-1/ Classification des sols D’après le tableau (détermination de la portance Sti), on retient ce qui suit : F1 est de catégorie III. F2 est de catégorie II. F3 est de catégorie I. F4 est de catégorie II. F5 est de catégorie II. Comme on dispose des valeurs des CBR des sols on déduit ce qui suit : CBR2 = 8.5 => St1 CBR3 = 4.5 => St1, St0. CBR4 = 9.6 => St1. CBR5 = 11.2 => St2
4-2/Vérification des portances minimales à atteindre (Tableau 2, page 13 du catalogue): Etant donné la classe du trafic (TPL6) et la nature de la chaussée projetée (Souple), la portance minimale à atteindre est de P2. Pour atteindre cette portance, il faut faire intervenir une couche de forme (Tableau 1, page 13 du catalogue) : F1
(St1, TPL6)
10 AC + 25 F1 ou 25 MT
F2
(St1, TPL6)
10 AC + 25 F1 ou 25 MT
F3 F4
(St0, TPL6) (St1, TPL6)
10 AC + 40 F1 ou 40 MT 10 AC + 25 F1 ou 25 MT
F5
(St1, TPL6)
10 AC + 25 F1 ou 25 MT
: Grave Bitume de Base : Grave Non traité de fondation
Fiche 3 =>
Avec : Enduit Bitumineux : Grave Bitume de Fondation
Fiche 5 =>
Avec : Grave Amélioré au Ciment
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Chapitre III : Expertise technique des routes
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée
Les chaussées évoluent et se dégradent sous l'effet généralement combiné de la répétition des charges roulantes (trafic), des agents climatiques et du temps. La connaissance de la nature des dégradations et de leurs modes d'évolution est essentielle pour : - comprendre le mode de fonctionnement des structures de chaussées; - choisir le modèle de calcul adapté à la technique; - ajuster enfin les résultats des calculs pour les aspects mal appréhendés par le modèle mécanique utilisé pour le dimensionnement de la structure de chaussée.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée Concrètement, les charges de trafic sont appliquées sur les chaussées par les pneumatiques qui exercent des efforts sur la surface de contact. La répartition des pressions de contact entre la chaussée et les pneumatiques dépend de plusieurs facteurs parmi lesquels : Intensité de la charge; Pression de gonflage du pneumatique; Type de pneumatique (profil, simple ou jumelés, marques, etc.); Vitesse du véhicule.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée Couche de roulement
Usure due aux efforts tangentiels exercés par les charges roulantes; Orniérage par fluage dans des conditions excessives de température et de sollicitations par le trafic; Fissuration de fatigue par suite d'une mauvaise adhérence de la couche de roulement bitumineuse à l'assise; Fissuration par remontée des fissures des couches d'assise de chaussée; Fissuration par fatigue thermique suite à un vieillissement du bitume.
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Endommagement de la chaussée Couches d’assise traité es
Fissuration de fatigue due à la répétition des efforts de traction par flexion au passage des charges; fissuration de prise et de retrait thermique des graves traitées aux liants hydrauliques; Fissuration due aux gradients thermiques des dalles de béton; Pompage et décalage de dalles dans les couches présentant des fissures de retrait ou des joints, du fait d'une mauvaise qualité du transfert de charge et de l'érodabilité du support; Fissuration par fatigue thermique suite à un vieillissement du bitume.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée Couches d’assise non liées et support de chaussée
Déformations permanentes de la structure (affaissement, orniérage...) dues au cumul de déformations plastiques. Pour chaque type de structure de chaussée, il existe des défauts prépondérants traduisant des modes de fonctionnement particuliers.
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Endommagement de la chaussée Chaussée souple
Sollicitations dues au trafic Les matériaux granulaires non liés, qui constituent l'assise de ces chaussées, ont une faible rigidité qui dépend de celle du sol et de leur épaisseur. Comme la couverture bitumineuse est relativement mince, les efforts verticaux dus au trafic sont transmis au support avec une faible diffusion latérale. Les contraintes verticales élevées engendrent par leur répétition des déformations plastiques du sol ou de la grave qui se répercutent en déformations permanentes en surface de la chaussée. La couverture bitumineuse subit à sa base des efforts répétés de traction-flexion.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée Chaussée souple
Influence de l’environnement La faible rigidité de la structure rend ces chaussées particulièrement sensibles aux variations d'état hydrique des sols supports. Ceci se manifeste notamment par les "effets de bord" : réduction de portance en période humide pouvant conduire à des affaissements de rive et fissuration de retrait hydrique en période de dessiccation.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée Chaussée souple
Evolution du mode de l’endommagement L'évolution la plus fréquente des chaussées souples se manifeste d'abord par l’apparition de déformations permanentes du type orniérage à grand rayon, flaches et affaissements qui détériorent les qualités du profil en travers et du profil en long. Ces déformations croissent avec le trafic cumulé, en gravité (amplitude verticale) et en étendue, selon la qualité moyenne de la structure et la dispersion des caractéristiques mécaniques du corps de chaussée et du sol.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée Chaussée souple
Evolution du mode de l’endommagement Les sollicitations répétées de flexion alternée dans la couverture bitumineuse entraînent une dégradation par fatigue, sous la forme de fissures d'abord isolées puis évoluant peu 6 peu vers un faïençage à maille de faibles dimensions. L'eau s'infiltrant alors plus facilement provoque une accélération des phénomènes : épaufrures aux lèvres des fissures avec départ de matériaux, puis formation de nids de poule. Si la chaussée était alors laissée sans entretien, elle évoluerait très rapidement vers une destruction complète.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Endommagement de la chaussée
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Chapitre III : Expertise technique des routes
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes
Organisation du relevé visuel des dégradations Pour une étude de renforcement, l’ingénieur géotechnicien doit effectuer un relevé visuel des dégradations. Pour cela, il doit parcourir la section à très faible vitesse pour relever les différentes dégradations observables visuellement. Ce relevé comporte : une identification de la dégradation ; une quantification de son importance et de son étendue ; une localisation de la dégradation tant dans le profil en travers que sur le linéaire. Pour la présentation de ce relevé visuel, on utilise un schéma itinéraire.
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Organisation du relevé visuel des dégradations Les dégradations des chaussées, selon le catalogue des dégradations de surface des chaussées peuvent être divisées en quatre familles : les déformations, les fissures, les arrachements, et les remontées. les déformations
les fissures
les arrachements
les remontées
Orniérage
Transversales
Pelade
Ressuage
Affaissement
Longitudinales
Désenrobage
Faïençage
Nids de poule
Fissures transversales
Niveau de sévérité
Faible
Description Rupture du revêtement relativement perpendiculaire à la direction de la route, généralement sur toute la largeur de la chaussée. Causes probables
Moyen
Retrait thermique; Vieillissement et fragilisation du bitume; Remontée de fissures après des travaux de resurfaçage; Joint de construction mal exécuté (arrêt et reprise des travaux de pose d’enrobé); Diminution de la section du revêtement (ex. : vis-à-vis des regards ou des puisards).
Majeur Remèdes Les solutions préconisées sont : l'imperméabilisation localisée du revêtement ou colmatage des fissures (pour les fissures superficielles et les fissures du corps de chaussée) et la réfection localisée du corps de chaussée (en cas de graves fissurations sur le corps de la chaussée). L'application d'un enduit superficiel ou de tapis d'enrobé est aussi une alternative.
Fissures longitudinales
Niveau de sévérité
Faible
Description C'est une famille de dégradations de surface caractérisée par une ligne de rupture apparaissant à la surface de la chaussée sensiblement parallèle à l'axe.
Causes probables
Moyen
Joint de construction mal exécuté le long de la travée adjacente. Ségrégation de l’enrobé à la pose (ex. : centre de l’épandeur). Vieillissement du revêtement.
Majeur Remèdes Les solutions préconisées sont les mêmes que celles de fissures transversales.
faïençage
Niveau de sévérité
Faible
Description Rupture du revêtement sur des superficies plus ou moins étendues, formant un patron de fissuration à petites mailles polygonales dont la dimension moyenne est de l’ordre de 300 mm ou moins.
Causes probables
Moyen
Fatigue (ex. : épaisseur de revêtement insuffisante). Vieillissement de la chaussée (oxydation et fragilisation du bitume dans l’enrobé). Capacité portante insuffisante.
Remèdes Dans le cas où le corps de chaussée n'est pas affecté, les solutions préconisées sont la réfection localisée ou la réalisation d'un enduit superficiel qui permet de rétablir l'imperméabilité de la couche de surface .On peut aussi procéder au décapage de la couche de roulement et à la mise en œuvre d'une couche d'enrobé à chaud (après couche d'accrochage). Dans le cas contraire, il faut se résigner à une reprise de la partie concernée.
Majeur
Fissures en rive
Niveau de sévérité
Faible
Description Rupture en ligne droite ou en arc de cercle, le long de l’accotement ou de la bordure, ou décollement du revêtement le long de la bordure.
Causes probables Manque de support latéral (ex. : accotement étroit et pente de talus abrupte). Discontinuité dans la structure (ex. : élargissement). Apport latéral d’eau de ruissellement dans la structure de la chaussée (milieu urbain). Assèchement du sol support (milieu urbain).
Moyen
Remèdes Des solutions préventives visant à retarder le phénomène doivent être prises durant la mise en œuvre. TI s'agit de veiller au bon compactage des couches mais surtout du sol support notamment dans les accotements. Aussi, une attention particulière doit être accordée à la protection des accotements contre les effets de l'eau particulièrement l'érosion et du trafic. Dans les solutions curatives, on retiendra la réfection localisée du corps de chaussée et la reprise des conditions de drainage ( mise en place de butées).
Majeur
Ornière à faible rayon
Niveau de sévérité
Faible
Description Dépression longitudinale simple, double et parfois triple, de l’ordre de 250 mm de largeur, située dans les pistes de roues. Le profil transversal de ces dépressions est souvent similaire à des traces de pneus simples ou jumelés.
Causes probables Enrobé à stabilité réduite par temps chaud (ex. : bitume trop mou ou surdosage); Enrobé trop faible pour bien résister au trafic lourd (ex. : fluage); Compactage insuffisant de l’enrobé lors de la mise en place (postcompactage); Usure de l’enrobé en surface (abrasion).
Remèdes Les principales techniques d'entretien sont le reprofilage dans les ornières avec des matériaux bitumineux (orniérage inférieur à 5 cm) et le rechargement (orniérage supérieur à 5 cm).
Moyen
Majeur
Ornière à grand rayon
Niveau de sévérité
Faible
Description Dépression longitudinale simple située dans les pistes de roue. La forme transversale de la dépression correspond à celle d’une courbe parabolique très évasée.
Causes probables
Moyen
Vieillissement (accumulation des déformations permanentes). Compactage insuffisant dans les couches de granulaire à la construction; Capacité structurale insuffisante de la chaussée; Mauvais drainage des matériaux granulaires de la chaussée; Usure (milieu urbain ou secteur avec circulation peu canalisée).
Remèdes Même que le cas d’une ornière à faible rayon
Majeur
Affaissement
Niveau de sévérité
Faible
Description Distorsion du profil en bordure de la chaussée ou au voisinage de conduites souterraines.
Causes probables
Moyen
Manque de support latéral et instabilité du remblai. Présence de matériaux inadéquats ou mal compactés. Zone de déblai argileux ou secteurs marécageux. Affouillement ou assèchement du sol support (milieu urbain). Mauvais état des réseaux souterrains (milieu urbain).
Majeur Remèdes Les principales solutions préconisées sont : le déflachage (pour les affaissements de moins de 5 cm) et la réfection localisée du corps de chaussée (pour les affaissements de fortes hauteurs).
Désenrobage et arrachement
Niveau de sévérité
Faible
Description Érosion du mastic et perte des gros granulats en surface produisant une détérioration progressive du revêtement.
Causes probables
Usure par trafic intense; Sous-dosage du bitume ou mauvais enrobage; Utilisation d’agrégats hydrophiles ou bitumophobes; Compactage insuffisant; Surchauffe ou vieillissement de l’enrobé (oxydation et fragilisation); Sollicitations accrues en zone de virage et de freinage (milieu urbain).
Remèdes La solution préconisée est la méthode dite des emplois partiels. Elle permet de traiter aussi bien les plumages que les pelades. Elle consiste, après délimitation et balayage de la zone à traiter, à deux options au choix : L'imperméabilisation; L'application d 'enrobé
Moyen
Majeur
Ressuage
Niveau de sévérité
Faible
Description Remontée de bitume à la surface du revêtement, accentuée dans les pistes de roues.
Causes probables Surdosage du bitume.
Moyen
Effet combiné de la température élevée du revêtement et des sollicitations du trafic. Excès de liant d’accrochage. Formulation d’enrobé inadaptée aux sollicitations.
Remèdes Les solutions préconisées sont: l'application d'un enduit superficiel ou un sablage suivi d'un cylindrage léger. Sablage : est un répandage d'un sable grossier (jusqu'à 6mm) sur la surface et à l'étaler à l'aide d'un balai pour que la surface soit recouverte de manière uniforme, Le cylindrage consiste alors à compacter légèrement la surface ainsi recouverte.
Majeur
Pelade
Niveau de sévérité
Faible
Description Arrachement par plaques de l’enrobé de la couche de surface.
Causes probables Mauvaise adhérence de la couche de surface (ex. : manque
Moyen
de liant d’accrochage, incompatibilité chimique, saleté entre les couches). Épaisseur insuffisante de la couche de surface. Chaussée fortement sollicitée par le trafic
Remèdes Lorsque les surfaces concernées ne sont pas importantes, l'entretien consiste en un bouchage aux enrobés adaptés, précédé d'une couche d'accrochage à l'émulsion. Cependant, si la dégradation se généralise, on procédera par reprofilage en enrobé à chaud avec toujours une couche d'accrochage. Une autre solution consiste en l'application d'enduits superficiels.
Majeur
Nid-de-poule
Niveau de sévérité
Faible
Description Désagrégation localisée du revêtement sur toute son épaisseur formant des trous de forme généralement arrondie, au contour bien défini, de taille et de profondeur variables. Les trous peuvent être comblés par du rapiéçage temporaire.
Moyen Causes probables Faiblesse ponctuelle de la fondation; Épaisseur insuffisante du revêtement; Chaussée fortement sollicitée par le trafic lourd.
Majeur Remèdes La technique d'entretien la plus connue est le bouchage de nids de poule. En plus, quand les nids de poule atteignent certains niveaux de gravité, la réfection localisée du corps de chaussée est plus préconisée.
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ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes
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Chapitre III : Expertise technique des routes
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Chapitre III : Expertise technique des routes
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Chapitre III : Expertise technique des routes
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Chapitre III : Expertise technique des routes
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Chapitre III : Expertise technique des routes
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Chapitre III : Expertise technique des routes
Il reste à déterminer la nature des matériaux à mettre en œuvre et leur épaisseur dans chacun des cas et pour chacune des zones homogènes.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes
Récapitulation d’étude d’expertise I-DONNÉES DU TRAFIC : On s’intéresse ici au trafic cumulé qui va circuler sur la chaussée renforcée au cours de la durée de vie considérée. La durée de vie dans le cas habituel est n= 10 ans.
Ncp = (C1.C2.C3.C4). Np Avec : Np= [(100+tg)/100] (p-i).Ni
: Trafic global à l’année P.
Ni : Nombre de véh/jour dans les deux sens à l’année i (trafic global). tg : Taux d’accroissement du trafic global entre l’année i et l’année p.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes
Exemple d’application N°1 II-DONNÉES GÉNÉRALES : Zone climatique Régime hydraulique Environnement
Type de profil en travers Revêtement et couche supérieure liée Ri.
Classe de déflexion Di et d’homogénéité
Z. aride (*) Z. non aride (**) Bon Mauvais EV0 EV1 EV2 P1 P2 P3 P4 R1 R2 D90=Dm+1.3σ Dm : Def. Moy. par section. σ/Dm
< 250 mm/an > 250 mm/an Pas de nappe, pas d’irrigation Nappe entre 0 et 2m ou/et zone irriguée Aucune instabilité. Des points particuliers limités d’instabilité sont observées Instabilité dominante qui conditionne l’état de la chaussée. Ch. sans élargissement ni épaulement. Ch. sans élargissement. ( xm large) et sans épaulement Ch. sans élargiss. (xm large) et avec épaulement de ym de large. Ch. sans élargissement. et avec épaulement de ym de large. Revêt. en ES ou en enrobés de faible épaiss. (< 8 cm). Revêt. en enrobés sains de plus de 8 cm ou en GB avec enrobés (***) D90 en 1/1000 sur la 150 à < 100 100 à 150 > 200 trace la plus élevée 200 Classe Di D1 D2 D3 D4 On classe les sections à partir de la plus élevées des 2 valeurs mesurées (axe, rive). Si σ/Dm > 0.35 => Augmenter d’une classe : D’=Di+1.
(*) : Pluviométrie < 250 mm/an. (**) : Pluviométrie > 250 mm/an. (***) : Ne sont pas prises en compte, pour le calcul de l’épaiss., les couches d’enrobés désagrégées ou totalement faïencées.
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes III- EVALUATION DE LA COUCHE DE BASE EN PLACE EN PLACE : BI Nature couche de base
Conformité aux prescriptions ou état
T5* T4
T3-
T3+
T2
T1 -
T1+
T0
Bon état GBB
décohésionnée
GNA
CPC
GNB
CPC
GNC GND+(LA+MDE 3.15 1.35 1.80 2.25 2.70 3.15
SN Zone Trafic 8t). N99= 2501 + 1376 + 292 = 4169 V/j ( 2 sens). N2002 = 1.063x 4169 v/j => N2002 = 4965 V/j. Coefficients correcteurs: C1= 1 (Largeur> 6m) C2 = 1 (Np= 4965 > 2000). C3= 40/35 C4 = 1 (6%). D’où Nc2002 =40/30x4965 =5674 V/j => T0-
ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES
Chapitre III : Expertise technique des routes
2- Evaluation de la structure en place : EB = 10 cm => R2. Trafic T0- et couche de base en TV. On suppose que la couche de base est conforme au CPC => Couche de base Non conforme : B2. (T0- , R2) => RCB : Renouvellement de la couche de base (Tab.4). => RFS : Renforcement de la structure (Tab. 6 et 7). Tab.4 => 12 GBB + 5 EB. Tab.6 => Non. Tab.7 => (T0-, D2) => 12 GBB +5.EB.
D’où la structure préconisée est : 12 GBB +5.EB.
Exercice à faire
Conception géométrique des routes via le logiciel Piste
Support de travaux pratiques en conception géométriques de routes
Remarque d’un expert routier sur l’utilisation du logiciel Piste : « Le principal intérêt de Piste c'est qu'il dépend très peu de normes et qu'il peut donc s'adapter à de nombreux projets. De plus, toute liberté est laissée au projeteur de réaliser la conception à sa guise. La contrepartie; c'est que l'application des normes éventuelles relève de la seule volonté de l'utilisateur. Plutôt que de normes utilisées dans Piste, je parlerais donc plutôt de méthodes de conceptions utilisées. Exemple : 1-Pour la conception plane, les courbes de transition sont des clothoïdes. 2-Pour la conception longitudinale, les raccords entre les droites sont réalisés par des paraboles. 3-Pour le calcul des dévers, c'est là que l'utilisation de Piste est la plus proche des normes. En effet, le module de dévers est adapté à la mise en place d'une variation de dévers le long des clothoïdes sur une longueur dépendant uniquement du rayon du cercle et avec un point de rotation des dévers ne se déplaçant pas dans le segment chaussée pendant la variation de dévers. Enfin, pour ce qui concerne les profils en travers, la conception d'accotements différents en déblai et en remblai n'est pas possible automatiquement. »
Références bibliographiques: [1]. Guides de la Valise documentaire édité par le CNER sous la tutelle de la Direction des routes [2]. Guide de conception des routes , CID Maroc Volume A, édition 2005 [3]. Tracé Routier, Cours de Ecole Hassania des Travaux Publics, édition 2010 [4]. Jean BERTHIER, Professeur à l’École Nationale des Ponts et Chaussées, Président du BCEOM, Projet et construction de routes, Collection techniques de l’ingénieur [5]. K.LAHLOU (EHTP) -O.ESSKALI ( Division Technique , DR), Dimensionnement des structure de chaussées - Cours de Ecole Hassania des Travaux Publics [6]. O.ESSKAL, chef service chaussées et développement – Division technique DR , Catalogue des structures types de chaussées neuves (édition 1995) [7]. O.ESSKAL, chef service chaussées et développement – Division technique DR, Dimensionnement des structure de chaussées, cours de Ecole Hassania des Travaux Publics [8]. Guide Technique de conception des structure de chaussées, SETRA, LCPC, édition 1998 [9]. M.HIMMI, Directeur du Centre National d’Etudes et de Recherches routière CNER, Trafic
Routier
Références bibliographiques: [10]. M.ROBERT (J.F.LAFON), cours de routes, Matériaux durabilité des chaussées Master 2 Génie Civil, Tome1 et Tome 2, Université Paul Sabatier, édition 2011 [11]. THE SOUTH AFRICAN NATIONAL ROADS AGENCY LTD, PAVEMENT ENGINEERING MANUAL, edition January 2013 [12]. Mike Mamlouk, Arizona State University, Pavement Distress and Evaluation [13]. Denis St-Laurent, ing. M.Sc , le dimensionnement des structures de chaussées souples Université de Sherbrooke, édition 11 mars 2010
etc.…..
BANNOUR Abdelilah Né le 10/08/1988 à Zagora Titulaire du Master spécialisé en Ingénierie et Conduite de Projets de BTP À la Faculté des sciences semlalia - Université cadi Ayyad Marrakech Maroc .
[email protected] Ce cours expose les principaux volets qui se rapportent à la conception géométrique des routes, ainsi que le dimensionnement des chaussées routières, et ce conformément aux normes applicables en vigueur au contexte Marocain, en se référant à la valise documentaire éditée par le Centre National d’Etudes et de Recherches Routières sous la tutelle de la direction des route. Ainsi qu’une partie détaillée de conception via le logiciel Piste de SETRA.
