Cours Tracé Routier

ROYAUME DU MAROC

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ROUTES DE RASE CAMPAGNE

TRACE ROUTIER (ETTOUMY)

2007

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TRACE ROUTIER

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SOMMAIRE

CHAPITRE I : TERMINOLOGIE ROUTIERE………………………………………...3 CHAPITRE II : CHOIX DES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES………………..5 CHAPITRE III : PARAMETRES FONDAMENTAUX DES PROJETS ROUTIERS…………………………………………7 CHAPITRE IV : CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES………………………....11 CHAPITRE V : ROUTES HORS CATEGORIES…………………………………..32 CHAPITRE VI : REGLES DE CONTINUITE……………………………………….36 CHAPITRE VII : METHODOLOGIE DE TRACE ROUTIER…………………………40 CHAPITRE VIII : RATIOS POUR ESTIMATION DES PROJETS ROUTIERS AU MAROC………………………………………..42

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CHAPITRE I : TERMINOLOGIE ROUTIERE

I.1. Chaussée : C’est la surface revêtue de la route sur laquelle circulent normalement les véhicules.

I.2. Accotements : Ce sont deux bandes latérales qui encadrent la chaussée, ils peuvent être dérasés ou surélevés. Ils assurent une butée aux couches constituant la chaussée ils permettent d’assurer le stationnement des véhicules et le passage occasionnel lors des dépassements.

I.3. Plateforme : C’est l’ensemble : chaussée, accotements y/c éventuellement les terres pleines centrales (TPC) et les pistes cyclables.

Emprise Assiette Plate - forme Talus de déblai Accotement Chaussée

TPC

Chaussée

Accotement Talus du remblai

Fossé

Clôture ou limite du terrain affecté à la route

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I.4. Fossés : Ce sont les excavations aménagées de part et d’autre de la plateforme. Ils sont destinés à assainir la plateforme en collectant les eaux de ruissellement et drainées par la chaussée et les accotements.

I.5. Devers : C’est l’inclinaison transversale de la route en alignement droit. Il est destiné à évacuer les eaux superficielles. En courbe, les devers permettent à la fois d’évacuer les eaux de ruissellement et de compenser une partie de la force centrifuge.

I.6. Assiette : C’est la surface du terrain réellement occupée par la route et ses annexes. (Plateforme + fossés + talus + toute dépendance et ouvrages affectés au Domaine Public)

I.7. Emprise : C’est la partie du terrain affectée à la route ainsi qu’à ses dépendances.

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CHAPITRE II : CHOIX DES CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES

Le problème du choix des caractéristiques du projet est fondamental, c’est de ce choix que dépend : -

Le coût des travaux ; Les avantages procurés aux usagers.

Selon que les caractéristiques de base sont bien ou mal adaptées aux conditions naturelles et au trafic, le projet sera justifié ou injustifié du point de vue économique.

II.1. Critères de base : Les critères de base qui guident pour le choix des caractéristiques techniques sont : -

La fonction de la route : => classification ; Le trafic ; L’environnement de la route : (Topo, Géologie, hydrologie,…).

Ces données sont fondamentales pour fixer en particulier les caractéristiques du Tracé en Plan (TP), Profil en Long (PL) ainsi que celles des ouvrages d’art (OA). Le choix des caractéristiques doit donc résulter d’une analyse économique prenant en considération les données du terrain et du trafic. Il est toutefois indispensable, en vue de l’homogénéité du réseau d’introduire une certaine normalisation. C’est la raison d’être des catégories de route qui vont être définies. On considère 4 catégories de routes et des routes hors catégories. Ces dernières sont formées des routes de montagne ou des routes très peu circulées.

Catégorie

Exceptionnelle

1ère Catégorie

2ème Catégorie

3ème Catégorie

Hors Catégorie

Vb (Km/h)

120

100

80

60

40

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5

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II.2. Caractéristiques de base : • •

•

Profil en travers ¾ Largeur de la chaussée, largeur de la plateforme, pente des talus.

Profil en Long ¾ Déclivités maximales ¾ Rayons de raccordement saillant et rentrant

Tracé en Plan ¾ Rayons de courbure en plan

•

Ouvrages d’assainissement et dispositifs de drainage ¾ Buses, dalots, radiers, OA ¾ Tranchées drainantes, drains en arrête de poisson, tapis drainants,…

•

Structure de chaussée

Couche de surface Corps de chaussée

Couche de roulement Couche de liaison Couche de base Couche de fondation Sous couche Couche de forme Sol support

Coupe type d'une chaussée

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CHAPITRE III : PARAMETRES FONDAMENTAUX DES PROJETS ROUTIERS

III.1. Vitesse de base : C’est la vitesse maximale qui peut être pratiquée dans les conditions normales de sécurité sur une certaine longueur de la route par un véhicule en circulation libre. C’est un paramètre de calcul qui permet de définir les caractéristiques minimales des points particuliers. Catégorie

Exceptionnelle

1ère Catégorie

2ème Catégorie

3ème Catégorie

Hors Catégorie

Vb (Km/h)

120

100

80

60

40

III.2. Distance de freinage : C’est la distance que parcourt le véhicule pendant le temps de freinage qui annule totalement sa vitesse initiale supposée Vb. Pour obtenir le freinage il faut détruire la force vive du véhicule en lui opposant un travail engendré le long d’un certain parcours. Ce parcours est précisément la distance de freinage que l’on cherche. Soit m la masse d’un véhicule de poids P. (P = m.g) Le théorème des forces vives permet d’écrire : E = ½ m V2 = P f d’ 2

2

½ P/g V = P f d’

=>

V d′ = b 2gf

avec : f : le coefficient de frottement => f = 0,4 V : vitesse en m/s =

V km/h 3,6

g : l’accélération = 9,81 m/s2

==>

d′ =

V2 100

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V (km/h)

40

60

80

100

120

140

d’ (m)

16

36

64

100

144

196

Si la route monte ou descend, i étant la déclivité, la formule s’écrit : ½ P/g V2 = P f d’ ± P i d’

=>

d′ =

V2 1 × 100 1 ± 2,5 i

III.3. Distance d’arrêt : C’est la distance de freinage ajoutée à la distance parcourue pendant le temps perception - réaction avant le début de freinage. Le temps perception – réaction est l’intervalle qui s’écoule entre l’instant où devient perceptible l’obstacle et le temps de freinage. On admet un temps de réaction de 3/4 de seconde quand l’attention du conducteur est concentrée. Ce temps est porté à 1,5 s quand l’attention du conducteur est diffuse. Pendant le temps de perception réaction, le véhicule parcourt un espace e tel que : e en mètres e = V.t

avec

V : vitesse en m/s =

V km/h 3,6

t en secondes

pour t = 3/4 s pour t = 1.5 s

Nous obtenant :

, ,

e = 0,2 V e = 0,4 V

Par conséquent, la distance d’arrêt peut s’écrire : dad = 0,01 V2 + 0,4 V dac = 0,01 V2 + 0,2 V

/ /

Att. Diffuse Att. Concentrée

V (km/h)

60

80

100

120

dad

60

96

140

192

dac

48

80

120

168

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III.4. Distance de dépassement :

V2 x t

A

B

B

d1

A d2

D = V1 x t t : temps de dépassement d1, d2 : distances de sécurité entre 2 véhicules V1 x t = D = V2.t + d1 + d2

==>

Posons d1 = d2 =

==>

D=

V1 ( d 1 + d 2 ) V1 − V2

V + L = 0,2 V + 8 5

D=

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2V1 ( 0,2V1 + 8) ∆V

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III.5. Distance de visibilité de dépassement :

V2 x t

A

E'=V3xt

B

B

d1

C

A d2

E = V1 x t

Dvd = E + E’

Dvd =

V (d + d 2 ) V1 (d 1 + d 2 ) + 3 1 V1 - V2 V1 - V2

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 avoir à ralentir. Dvd = 500 m

avec V=80km/h et V = 50km/h

NB : Obligatoire : permettre à l’usager la visibilité à la distance d’arrêt. Souhaitable : permettre à l’usager la visibilité à la distance de dépassement.

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CHAPITRE IV : CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES

IV.1. Tracé en plan :

Courb

Z.

A

e

Z. Tr an

sition

A. Dr oit

n itio s an Tr

it ro D .

IV.1.1. Rayon de courbure en plan Les forces en présence qui équilibrent le véhicule dans une courbe relevée à l’inclinaison α se présentent suivant le schéma ci-dessous :

mV² F= R mg α

P.ft

α

P=mg

Soit : P : le poids du véhicule (P=mg) F : la force centrifuge produite lors du déplacement de la masse m du véhicule à la vitesse V sur la trajectoire circulaire de rayon R.

2

(F = m V ) R

α : l’angle que fait le plan de roulement par rapport à l’horizontal (devers). ft : la réaction transversale qui maintient la véhicule sur sa trajectoire. Page précédente

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L’équilibre est acquis si le frottement transversal s’oppose au dérapage : P sinα + P ft ≥ F cosα α étant petit : sinα ≈ α et cosα ≈ 1 D’où :

m g α + m g ft ≥

m V2 V2 => R ≥ R 13 g (α + ft)

R≥

V2 127 (α + ft)

V en Km/h et α en %.

Pour les Normes Marocaines, on a définit pour chaque catégorie 2 valeurs limites du rayon : - RMN : qui assure la stabilité d’un véhicule dans une courbe déversée à 4 %. - RMA : qui assure la stabilité d’un véhicule dans une courbe déversée à 7 %. Vb / C

120 / Exp

100 / 1ère C

80 / 2ème C

60 / 3ème C

40 / H.C

RMN

1000

500

250

125

30

RMA

700

350

175

75

15

IV.1.2. Raccordement et Devers Les tracés routiers se composent en première approximation d’alignements droits et de courbes circulaires. Deux courbes de même sens ou de sens contraire étant obligatoirement séparées par un alignement droit de longueur appropriée. Dans les alignements droits : Les chaussées ont un profil en travers constitué : - soit de 2 versants plans à 2,5 % de pente vers l’extérieur avec un raccordement parabolique central de 1m de largeur. - soit d’un versant plan unique à 2,5 % (disposition réservée en principe aux chaussées unidirectionnelles). Dans les courbes : Dans les courbes, le profil en travers présente un versant plan de pente uniforme vers l’intérieur de la courbe, dit devers.

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Longueur de raccordement devers : Pour des raisons de conforme, le devers est introduit à raison de 2% par seconde de temps de parcours à la vitesse de base de la catégorie considérée. Ce taux de variation peut être porté à 4% pour les routes de 3ème Catégorie et Hors catégorie. Le raccordement s’effectue toujours en dehors de la courbe circulaire dont le devers est constant. Le raccordement s’effectue donc soit sur les alignements droits, soit sur des courbes de raccordement à courbure progressive disposées de part et d’autre des courbes circulaires. En général, la cote de l’axe sera conservée et le profil pivotera autour de l’axe le long de la section du raccordement devers jusqu’à ce que le versant extérieur atteint la pente du versant intérieur, l’ensemble continue à pivoter autour de l’axe pour atteindre le devers d.

P1

P2

P3

P4

P5

P6t d=7%

R= 35

0

l

t=0 P1

t=1s 2.5%

-2.5%

1s

3.5%

P3

1.5% 2.5%

t=5s 7%

P5

P6t

⇒ t=

=> l = V . t =

t=2s

5.5%

2%

ts

-0.5%

t=4s

t=3s P4

P2

2.5%

(d + 2,5) 2

(d + 2,5) %

V d + 2,5 ( ) 3,6 2

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=> l =

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V(d + 2,5) 7,2 Page suivante

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Cas des courbes en S - 3ème Catégorie - Introduction à 4%

R= 7

5m

Exemple :

d1=7% d2=4% R= 12 5m

l

En T1 :

l1 =

7%

, en T2 :

V d1 ⋅ 3,6 4 =>

l2 =

4%

l=

V d1 + d 2 ⋅ 3,6 4

V d2 ⋅ 3,6 4

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Valeurs des devers

1ère C

Excp

2ème C

3ème C

R

d%

R

d%

R

d%

R

d%

700

7%

350

7%

175

7%

75

7%

750

6%

375

6%

200

5.5%

80

6.5%

800

5.5%

400

5.5%

225

4.5%

90

6%

850

5%

425

5%

250

4%

100

5%

900

4.5%

450

4.5%

275

3.5%

110

4.5%

950

4.5%

475

4.5%

300

3%

120

4%

1000

4%

500

4%

325

3%

125

4%

1050

3.5%

525

3.5%

350

2.5%

130

4%

1100

3.5%

550

3.5%

>350

Prof. Normal

140

3.5%

1150

3.5%

575

3.5%

150

3%

1200

3%

600

3%

160

3%

1250

3%

625

3%

170

2.5%

1300

3%

650

3%

175

2.5%

1350

2.5%

675

2.5%

>175

Prof. Normal

1400 à 2000

2.5%

700 à 1000

2.5%

>2000

Prof. Normal

>1000

Prof. Normal

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Valeurs intermédiaires : Les valeurs intermédiaires sont calculées à partir des formules d’interpolation ci-après, et arrondi au plus proche à 0,5% près :

d=

1 − 0,2 0,33.10 . R − 0,092

pour C. Exceptionnelle

d=

1 − 0,2 0,66.10 . R − 0,092

pour 1ère C

d=

1 − 0,2 1,32.10 . R − 0,092

pour 2ème C

d=

1 −2 1,11.10 . R ± 0,028

pour 3ème C

−3

−3

−3

−3

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IV.1.3. Règles : (ICGRRC) R1 :

Pour : C. Exp + 1ère C 2ème C + 3ème C

si R > 2 RMN si R > 1,4 RMN

=> Le profil en alignement droit est conservé (Profil non déversé)

Catégorie

Excp

1ère C

2ème C

3ème C

Rayon non déversé

2000

1000

350

175

R2 :

Pour les routes de : C. Exp, 1ère C et 2ème C, la section de raccordement devers sera obligatoirement une courbe de raccordement à courbure progressive. Sauf si :

R ≥ 1,4 RMN ( C. Exp, 1ère C) => Raccordement en alignement droit.

3ème C et H.C. => - Courbes de raccordement à courbure progressive que lorsque se sera nécessaire pour respecter les conditions de variation des dévers. - Les courbes de rayon R < 30m ÎÎ Clothoïdes interdites

R3 : Pour les routes susceptibles d’être enneigées ou verglacées, le devers sera limité à 5 %.

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IV.1.4. Raccordements à courbure progressive (C P)

C. Exp :

ère

1

2

3

C:

ème

ème

Si R < 1400m

====> C P

Si R ≥ 1400m

====> C P ou A D

Si R < 700m

====> C P

Si R ≥ 700m

====> C P ou A D

Si R < 350m

====> C P

Si R ≥ 350m

====> A D

C:

C P facultatif C: Si R < 30m

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====> Clothoïdes interdites

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IV.1.5. Clothoïde

C

R L

Fin

CL

τ

A.D Origine

La loi de formation du raccordement progressive « Clothoïde » est simple :

R . L = A2

= constante

Avec : A = paramètre – type L = longueur curviligne R = rayon du cercle

τ=

L 2R

Avec τ : angle du point de tangente cercle – clothoïde.

On schématise le tracé par : 1- la position d’alignement droit (AD) ; 2- la position d’un cercle de rayon R par rapport à l’AD.

Dans le cas où les deux éléments seraient tangents ou sécants, il n’y a pas de clothïde.

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Notion de ripage

R

C

CL

A.D

4∆R

∆R

L 2

α< π/3 #1rad

L 2

La clothoïde se définit par le déplacement du rayon R par rapport à l’AD : c’est ce qu’on appelle le ripage ∆R.

La formule ∆R =

L2 24R

Le ripage est limité à

permet d’évaluer rapidement le clothoïde.

0,50 m pour les autoroutes 0,25 m pour les autres routes

L’Arc de la clothoïde a les propriétés suivantes : - il passe sensiblement au milieu de ∆R; - il se développe sensiblement en longueur égale de part et d’autre du point de ∆R; - il est unique pour un ∆R donné, associé à un R donné.

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Longueur min. de la clothoïde

D cercle ≥

L1 2

L1 : longueur de la clothoïde Dcercle : longueur curviligne du cercle

A. D

D A.

CL

L1

CL

C

L2

D

Les Courbes à sommet sont interdites (clothoïde – clothoïde) Paramètre - type (A) Catégorie

Paramètres - type (A)

Excp

360 m

1ère C

220 m

2ème C

140 m

3ème C

80 m

H. C.

40 m (peut être ramené à 1,25R pour les plus petits rayons)

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IV.1.6. Coordination du Tracé en Plan et du Profil en Long

En angle saillant ● Règle : Il ne faut pas coïncider le sommet de la parabole (PL) avec l’origine de la courbe en TP. ● Objectif : Eviter que le virage soit masqué par le sommet de la parabole.

S PL

Déconseillé O

TP

● Remèdes : 1 : Coïncider la courbe en plan avec celle du PL dans la mesure du possible.

S PL

Conseillé

TP

2 : Introduire une clothoïde pour changer l’origine de la courbe en TP.

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En angle rentrant

TP T2

TP

T1

Déconseillé

PL T1

PL

T2

T2

T1

Conseillé T2

TP

T1

PL T2

T1

T1 et T2 représentent les points de tangente entre les alignements droits et des arcs de cercle ou de clothoïde.

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IV.1.7. Visibilité à l’intérieur d’un virage

Ax e

e

de la

cha uss ée

e Chaussée

Accot.

Fossé

Dégagement de la visibilité :

e=

(da)2 8R

Avec : da = distance d’arrêt e = distance du talus à l’axe de la chaussée (flèche)

Pour attention diffuse : Catégorie

Excep.

1ère C

2ème C

3ème C

H.C

Flèche e

4608 R

2450 R

1152 R

450 R

128 R

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IV.1.8. Calcul des éléments d’un Tracé en Plan

T

A

T'

B D

T

T'

R α

200 − A 2 T = T ′ = R tgα 1 B=R ( − 1) = R 2 + T 2 − R cosα πRα D= 100

α=

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α

α et A : en grad

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IV.2. Profil en Long IV.2.1. Angles saillants

B

M

A

L

h1

h2

A'

B'

R β

α

AM2 = (h1 + R)² - R² = h1 (h1 + 2R) ≈ 2 h1 R BM2 = 2 h2 R => Dv = AM + BM =

=> R =

2 R ( h1 + h2 )

Dv 2 2 (h1 + h2 + 2 h1 ⋅ h2 )

Pour h1 = 1.10 m : Vb (km/h)

RMN (h2=0)

RMA (h2=0,3)

40

-

1.000

60

2.000

1.500

80

4.000

1.800

100

9.000

4.000

120

16.000

7.000

Les rayons de courbure des raccordements saillants donnent la visibilité à la distance d’arrêt : • •

Sur obstacle sans épaisseur avec le RMN Sur obstacle de 0,30 m avec le RMA

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IV.2.2. Angles rentrants Pour des raisons de confort, la valeur du rayon est fixée de manière à limiter l’accélération normale à g/30.

g V2 < R 30

γN =

=>

R>

30 V 2 g

Avec : V : vitesse en m/s = V km/h 3,6 g : l’accélération = 9,81 m/s2

R>

D’où :

30 V 2 127

Vb

Except.

1ère C

2ème C

3ème C

H.C

RMN

4.000

2.500

1.500

1.000

500

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ROUTES DE RASE CAMPAGNE

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IV.2.3. Règles particulières R1 : Il ne peut être fait usage de raccordement saillant d’un R < RMN que si la déclivité de part et d’autre est en pente descendante en s’éloignant du sommet d’au moins 2%. R2 : 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.

Changements de déclivité (∆q) Catégorie

Except.

1ère C

2ème C

3ème C

Changement de déclivité limite ∆q

3%

2%

1.5%

1%

(en angle saillant) ∆q < ∆qlimte (tableau ci-dessus)ÎÎÎÎÎÎ comporteront des raccordements assurant la visibilité à la distance de visibilité de dépassement. (Rayons de visibilité Rv)

Le rayon de visibilité prend les valeurs ci-après, en fonction de ∆q :

∆q

≥0,8%

=0,7%

=0,6%

=0,5%

=0,46%

0,44%

Rv

28.000

26.500

22.200

12.000

4.000

0

R3 : Les changements de déclivité de moins de 0,46% se feront sans courbes de raccordement en profil en long (∆q < 0,46% => R=0).

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CERET RABAT - JANVIER 2005

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IV.2.4. Raccordement en profil en long Données :

- Valeurs des déclivités p et p’ - Valeur du rayon de la courbe de raccordement R

Conventions de signe : - Rayon : R0 si raccordement concave (angle rentrant) - Déclivités : Rampe (montée) p>0 Pente (descente) p’