Cours Tracé Routier
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Cours Tracé Routier...
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ROYAUME DU MAROC MINISTERE DE L'EQUIPEMENT ET DU TRANSPORT
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DIRECTION RÉGIONALE DE L’EQUIPEMENT DE RABAT - SALE - ZEMMOUR - ZAER
ROUTES DE RASE CAMPAGNE
TRACE ROUTIER
MR MOHAMED BOUTGARA CERET de Rabat
Janvier 2005
Sommaire
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ROUTES DE RASE CAMPAGNE
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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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. D r 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) Si R < 1400m
====> C P
Si R ≥ 1400m
====> C P ou A D
C. Exp :
ère
1
2
3
Si R < 700m
====> C P
Si R ≥ 700m
====> C P ou A D
Si R < 350m
====> C P
Si R ≥ 350m
====> A D
C:
ème
ème
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
permet d’évaluer rapidement le clothoïde.
0,50 m pour les autoroutes Le ripage est limité à 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
TRACE ROUTIER
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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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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’
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