Rapport PFE Siliana

Université de Tunis El Manar

Département de Génie Civil

P r o j e t d e F i n d’ E t u d e s Présenté par

Wajdi KHALFAOUI Pour obtenir le

Diplôme National d’Ingénieur en

Génie Civil

Etude de la rocade de la ville de Siliana Sujet proposé par :

INGECOTEC

Soutenu le :

11 Juin 2014

Devant le Jury : Président

: Mr. Ridha MAHJOUB

Rapporteur

: Mr. Jamel NEJI

Membre permanent

: Mr. Zied SAADA

Encadreur ENIT

: Mr. Amara Loulizi

Encadreur INGECOTEC

: Mme.Yasmine Mansouri

Invité

: Mr. Mahran Ben Marzouk

Année Universitaire : 2013 - 2014

Dédicaces

Toutes les lettres ne sauraient trouver les mots qu’il faut… Tous les mots ne sauraient exprimer la gratitude, l’amour, le respect, la reconnaissance… Aussi, c’est tout simplement que je dédie ce projet de fin d’étude…

A mes chers parents : Mustapha et Nazek Autant de phrases et d’expressions aussi éloquentes soient-elles ne sauraient exprimer ma gratitude et ma reconnaissance. Vous avez su m’inculquer le sens de la responsabilité, de l’optimisme et de la confiance en soi face aux difficultés de la vie. Vos conseils ont toujours guidé mes pas vers la réussite. Votre patience sans fin, votre compréhension et votre encouragement sont pour moi le soutien indispensable que vous avez toujours su m’apporter. Je vous dois ce que je suis aujourd’hui et ce que je serai demain et je ferai toujours de mon mieux pour rester votre fierté et ne jamais vous décevoir. Que Dieu, le tout puissant, vous préserve, vous accorde santé, bonheur, quiétude de l’esprit et vous protège de tout mal. A mes adorables sœurs : Awatef et Wejdène Merci d’être toujours à mes côtés, par votre présence, par votre amour dévoué et votre tendresse, pour donner du goût et du sens à ma vie. En témoignage de mon amour et de ma grande affection, je vous prie de trouver dans ce travail l’expression de mon estime et mon sincère attachement. Je prie Dieu, le tout puissant, pour qu’il vous donne bonheur et prospérité. A mes chères amis : Salem, Hamza, Walid, Issam et Med Amine Votre aide et votre encouragement m’ont donné l’espoir et la persévérance d’achever ce travail. Que Dieu le tout glorieux vos donne santé, joie et réussite. Wajdi

i

Remerciements Mes plus vifs remerciements vont à tous ceux qui ont participé à m’encadrer durant ce projet de fin d’études et en particulier à : Monsieur Amara Loulizi pour sa contribution bénéfique et efficace à ma formation, pour sa patience et sérieux, sa rigueur et son conseil ainsi que pour son encouragement. Monsieur Mahran Ben Marzouk, chef service à la direction des études techniques au ministère de l’équipement, à qui je suis particulièrement redevable du grand honneur qu’il m’a fait en m’affectant à ce projet. Madame Yasmine Mansouri, ingénieur routier au Bureau d’Etudes (INGECOTEC), pour son aide appréciable et ses directives judicieuses. Mon profond respect est dirigé à ses qualités morales et scientifiques qui resteront un modèle à suivre et susciteront toujours ma grande admiration. Finalement et avec beaucoup d'égard, je ne manquerai pas de remercier toute personne qui a participé de près ou de loin à l'élaboration de ce travail en particulier Monsieur Lotfi Ben Amor le directeur des travaux de la commune de la Goulette.

ii

Sommaire Introduction .............................................................................................................................. 1 Chapitre I : Présentation du projet ........................................................................................ 2 I.1 Situation ................................................................................................................................ 3 I.2 Infrastructures de transport ................................................................................................... 3 I.3 milieu physique ..................................................................................................................... 4 I.3.1 Relief .......................................................................................................................... 4 I.3.2 Conditions climatiques ............................................................................................... 4 I.3.3 Sol et conditions édaphiques ...................................................................................... 5 I.4 Données et objectif du projet ................................................................................................ 6 Chapitre II : Etude de trafic.................................................................................................... 7 II.1 Introduction ......................................................................................................................... 8 II.2

Les données de trafic existantes ...................................................................................... 8

II.3

Les comptages du MEH .................................................................................................. 9

II.4

L’enquête O/D ............................................................................................................... 11 II.4.1.Résultats des comptages en section courante .......................................................... 11

II.5

Prévisions du trafic sur la rocade de Siliana ................................................................. 14

II.6

Niveau d’aménagement ................................................................................................. 15

Chapitre III : Conception géométrique de la route ............................................................ 17 III.1 Introduction ...................................................................................................................... 18 III.2 Normes géométriques ....................................................................................................... 18 III.2.1 Tracé en plan .......................................................................................................... 19 III.2.2 Profil en long.......................................................................................................... 20 III.2.3 Profil en travers type .............................................................................................. 22 Chapitre IV : Dimensionnement de la structure de chaussée ............................................ 24 IV.1 Introduction ...................................................................................................................... 25 IV.2 Trafic de dimensionnement .............................................................................................. 25 IV.3 Etude géotechnique .......................................................................................................... 27 IV.3.1 Programme d’investigation .................................................................................... 27 IV.3.2 Classe du sol support ............................................................................................. 27 IV.4 Structure de la chaussée ................................................................................................... 29 Vérification de la structure de chaussée (Alizé) ............................................................... 30

iii

Chapitre V : Etude hydrologique et hydraulique ............................................................... 35 V.1 Introduction ....................................................................................................................... 36 V.2 Données climatiques de base ............................................................................................. 36 V.2.1 Les températures ..................................................................................................... 37 V.2.2 La pluviométrie ....................................................................................................... 37 V.2.3 Intensité de la pluie ................................................................................................. 38 V.3 Caractéristiques physiques des bassins versants étudiés ................................................... 39 V.3.1 Délimitation et superficies des bassins versants ..................................................... 39 V.3.2 Bassin versant de l’Oued Massouj .......................................................................... 40 V.4 Evaluation des débits de crues ........................................................................................... 41 V.4.1 Méthode rationnelle ................................................................................................ 41 V.4.2 Méthode Ghorbel .................................................................................................... 42 V.4.3 Méthode de Francou – Rodier ................................................................................. 43 V.4.4 Les débits retenus .................................................................................................... 44 V.5 Dimensionnement des ouvrages hydrauliques .................................................................. 45 V.5.1 Méthodologie de calcul ........................................................................................... 45 V.5.2 Débit de projet ......................................................................................................... 45 V.5.3 Dimensionnement des ouvrages transversaux ........................................................ 45 V.5.4 Dimensionnement des ouvrages longitudinaux ...................................................... 46 Chapitre VI : Carrefour et signalisation .............................................................................. 49 VI.1 Carrefour (Intersection de la RN4 avec la RR73) ............................................................ 50 VI.1.1 Introduction ............................................................................................................ 50 VI.1.2 Structure du carrefour giratoire.............................................................................. 50 VI.2 Signalisation ..................................................................................................................... 55 VI.2.1 Introduction ............................................................................................................ 55 VI.2.2 Signalisation horizontale ....................................................................................... 56 VI.2.3 Signalisation verticale ............................................................................................ 56 VI.2.4 Signalisation du carrefour giratoire ....................................................................... 58 Chapitre VII : Estimation des coûts ..................................................................................... 60 VII.1 Introduction..................................................................................................................... 61 VII.2 Estimation des coûts ....................................................................................................... 61 CONCLUSION ....................................................................................................................... 63 REFERENCES ....................................................................................................................... 64

iv

Liste des figures

Figure 1. Emplacement du gouvernorat de Siliana et la situation actuelle du site .......................... 4 Figure 2. Température moyenne mensuelle .................................................................................... 5 Figure 3. Localisation des postes de comptage ............................................................................... 8 Figure 4. Comparaison du trafic entre les deux sections ............................................................... 10 Figure 5. Découpage en zones de l’aire d’étude ........................................................................... 13 Figure 6. Evolution de trafic TJMA .............................................................................................. 16 Figure 7. Statistiques du tracé en plan ........................................................................................... 20 Figure 8. Statistiques du profil en long ......................................................................................... 22 Figure 9. Profil en travers type ..................................................................................................... 23 Figure 10. Structure de chaussée pour S1 et T3 ............................................................................ 30 Figure 11. Introduction de la structure de chaussée adoptée ........................................................ 32 Figure 12. Contraintes et déformations dans les différentes couches ........................................... 33 Figure 13. Déformations admissibles ............................................................................................ 34 Figure 14. Températures mensuelles ............................................................................................. 37 Figure 15. Pluviométries mensuelles............................................................................................. 37 Figure 16. Courbe IDF (Station de Bouarada) .............................................................................. 39 Figure 17. Délimitation des bassins versants ................................................................................ 40 Figure 18. Fossé triangulaire non revêtu ....................................................................................... 48 Figure 19. Composantes d’un carrefour giratoire ........................................................................ 51 Figure 20. Construction des ilots séparateurs sur les branches des giratoires (Rg) ≥ 15 m .......... 53 Figure 21. Les éléments géométriques d’un carrefour giratoire ................................................... 54 Figure 22. Carrefour giratoire reliant Kairouan, Bargou et Siliana ............................................... 55 Figure 23. Panneaux de signalisation ............................................................................................ 56 Figure 24. Balise directionnelle lumineuse et balise de virage ..................................................... 57 Figure 25. Borne kilométrique ...................................................................................................... 58 Figure 26. Signalisation au niveau du giratoire ............................................................................. 59 Figure 27. Les pourcentages des coûts .......................................................................................... 62

v

Liste des tableaux

Tableau 1:Trafic Moyen Journalier Annuel (TJMA) 2007............................................................. 9 Tableau 2 : Comptage sur la RN4 (entre 7h-19h) - jour ouvrable (J.O) Février 2013 ................. 11 Tableau 3 : Trafic journalier sur la RN4 (J.O Février 2013) ........................................................ 12 Tableau 4 : Matrice O/D sur la RN4 (J.O – Février 2013) ........................................................... 13 Tableau 5 : Evolution du trafic sur la rocade de Siliana(en uvp/jour) .......................................... 15 Tableau 6 : Caractéristiques géométriques à satisfaire pour le tracé en plan [1] .......................... 18 Tableau 7 : Caractéristiques géométriques à satisfaire pour le profil en long [1] ........................ 18 Tableau 8 : Caractéristiques de l'axe ............................................................................................. 19 Tableau 9 : Caractéristiques des éléments de la ligne rouge ........................................................ 21 Tableau 10 : Définition de Classe de Trafic [3] ............................................................................ 27 Tableau 11 : Coefficients de pondération en fonction des régions climatiques [4] ...................... 28 Tableau 12 : Classes de sol en fonction de CBR [4]..................................................................... 28 Tableau 13 : Classe de Sol ............................................................................................................ 29 Tableau 14 : ε6 en fonction de matériaux [6] ............................................................................... 31 Tableau 15 : Les modules en fonction des matériaux [6] ............................................................. 32 Tableau 16 : Coefficients d’ajustement ........................................................................................ 38 Tableau 17 : Valeurs de Kr [7] ..................................................................................................... 41 Tableau 18 : Valeurs de Ka [7] ..................................................................................................... 41 Tableau 19 : Valeurs de R(T) [7] .................................................................................................. 42 Tableau 20 : Valeurs de K ............................................................................................................ 43 Tableau 21 : Caractéristiques des bassins versants et débits retenus ............................................ 44 Tableau 22 : Caractéristiques des ouvrages hydrauliques ............................................................ 46 Tableau 23 : Calcul des débits longitudinaux ............................................................................... 47 Tableau 24 : Caractéristiques du fossé triangulaire ...................................................................... 48 Tableau 25 : Paramètres de construction des voies d'entrée et de sortie [9] ................................. 52 Tableau 26 : Récapitulatif des différents paramètres de construction des îlots séparateurs [9] ... 53 Tableau 27 : Dimensions des Panneaux les plus courants (en mm) ............................................. 57 Tableau 28 : Estimation des coûts par poste ................................................................................. 61

vi

INTRODUCTION Le présent travail s’inscrit dans le cadre d’un projet de fin d’études, proposé par le bureau d’étude INGECOTEC, consacré à l’étude de déviation de la route nationale 4 autour de la ville de Siliana. Dans le but d’améliorer le réseau routier de cette région et la décongestion du trafic routier le long de la traversé de la ville, la réalisation d’une rocade s’avère un périphérique indispensable : en effet, celle-ci permettra une meilleure desserte de la ville et développera des échanges inter et intra urbains. Le présent rapport concerne la première étape de l’étude du projet. Il a pour objet de concevoir et étudier l’aménagement choisi. Ce rapport comporte sept chapitres principaux : Le premier et le deuxième seront consacrés à la présentation générale du projet et à l’étude du trafic. Le troisième, le quatrième et le cinquième traiteront respectivement la conception géométrique, le dimensionnement de la structure de chaussée et l’étude hydrologique et hydraulique. Le sixième est consacré à la conception d’un carrefour giratoire ainsi que sa signalisation. Dans le septième chapitre, le coût total du projet est présenté.

1

Chapitre I : Présentation du projet

2

I.1 Situation Le gouvernorat de Siliana se situe en plein cœur de la Tunisie, dans la région du Tell supérieur du Nord-Ouest de la Tunisie et jouit d’un emplacement géographique spécifique. En effet, la région est une zone de passage entre les gouvernorats du Nord-Ouest et le centre du pays. De plus, elle occupe une position centrale limitrophe à sept gouvernorats : Kairouan à l’Est, Béja et Jendouba au Nord, le Kef et Kasserine à l’Ouest et Sidi Bouzid au Sud. La ville de Siliana est située à 127 km au Sud de Tunis, la liaison de la ville avec son environnement régional et national est assurée par : - Au Nord-Ouest par RR73 vers Gaâfour et Tebersouk - Au Sud-Est par la RN4 vers Tunis passant par le pont du Fahs - Au Sud-Ouest par RR73 vers El Oueslatia - Au Nord-Est la RN4 vers Makthar et RR80 vers Sers (rejoignant RN 12)

I.2 Infrastructures de transport L’infrastructure de transport du gouvernorat de Siliana se caractérise par deux réseaux Réseau ferroviaire : Le réseau ferroviaire du gouvernorat est constitué de 95 km. - La ligne 6 : Tunis – Kasserine par Bouarada, Gaâfour et Sidi Bourouis Réseau routier : Le réseau routier du gouvernorat est constitué de 1483 km dont 711 km de pistes agricoles, 221 km de routes locales et 354 km de routes régionales et 197 km de routes nationales.

3

La Figure 1 montre l’emplacement du gouvernorat de Siliana et la situation actuelle du site.

Figure 1. Emplacement du gouvernorat de Siliana et la situation actuelle du site

I.3 milieu physique I.3.1 Relief Le site de la ville appartient au bassin de l'oued Siliana prolongement de l'Oued Oussafa et affluent de la Medjerbah. La plaine de Siliana est composée principalement d'alluvions du quaternaire (argilles, caillots, calcaires et argiles sableux). Cette plaine est caractérisée par un relief, assez plat (600 mètres d'altitude) dominé par la présence des jbels de la dorsale (bargou, essarj) et les hauts plateaux de Makthar. I.3.2 Conditions climatiques Le climat de la plaine de Siliana est de type continental caractérisé, selon l’Institut National de la Météorologie, par : -

Une pluviométrie moyenne annuelle de 426 mm

-

Une température moyenne annuelle évaluée à 18°C

-

Des vents dominants de direction Nord-Ouest. 4

La figure 2 montre l’évolution de la température moyenne mensuelle pour la ville de Siliana.

30

Température (°C)

25 20 15 10 5 0

Mois

Figure 2. Température moyenne mensuelle

Cette figure montre que la moyenne annuelle des températures est de 18°C, la moyenne des minima du mois le plus froid est de 9°C et celle des maxima du mois le plus chaud est de 28°C. I.3.3 Sol et conditions édaphiques Tous les sols du site de Siliana, de texture fine, ce sont des sols lourds avec la présence de charge caillouteuse. Sols à haut rendement des céréales et très aptes à l'arboriculture. Le profit de ces sols se présente comme suit : 0-20 cm : argilo-Iimoneux structure polyédrique subangulaire à grenu, sec cohérent poreux et présence de racine. 20-30 cm : Argilo-limoneux structure polyédrique subangulaire sec cohérent et peu de racine. 30cm : Marco-calcaire altéré

5

I.4 Données et objectif du projet Le présent projet consiste à faire une déviation autour de la ville de Siliana afin de fluidifier le trafic routier le long de la traversée de l’agglomération urbaine de la ville et pour éviter la congestion du trafic au niveau du centre-ville de Siliana. L’étude de ce projet a été réalisée sur la base des documents disponibles chez le bureau d’étude INGECOTEC. Les principaux documents consultés et exploités sont : -

Les cartes d’Etat-Major à l’échelle du 1/25000éme

-

Les levés topographiques à l’échelle 1/1000éme

-

Les résultats de la campagne géotechnique

-

Les recensements généraux de la circulation.

6

Chapitre II : Etude de trafic

7

II.1 Introduction L’étude de trafic présente une étape préliminaire et importante dans la conception d’un projet routier. Pour le présent projet, l’étude de trafic consiste à analyser le trafic antérieur issu des statistiques officielles de la Ministre de l'Equipement et de l'Habitat (MEH) sur la RN4 (de part et d’autre de la ville de Siliana) et de faire des prévisions du trafic sur la rocade afin de déterminer le niveau d’aménagement et la structure de chaussée de la déviation de Siliana.

II.2 Les données de trafic existantes Les données de trafic qui ont été recueillies ont concerné :  Toutes les statistiques disponibles du MEH relatives aux différentes campagnes de comptages réalisées sur le tronçon routier suivant : 

La RN4 de part et d’autre de la ville de Siliana

 Une enquête O/D, faite par le bureau d’étude INGECOTEC Février 2013, par relevé des numéros des plaques minéralogiques des véhicules, doublée de comptages manuels en section courante, au niveau des deux principaux postes d’accès à la ville situés sur la RN4 (de part et d’autre de la ville de Siliana). L’emplacement de ces postes a été choisi de manière à intercepter tout le trafic de transit par la ville passant par la route nationale numéro 4 et susceptible d’emprunter la nouvelle route de déviation. La localisation de ces postes est donnée par la Figure 3.

Figure 3. Localisation des postes de comptage

8

II.3 Les comptages du MEH Les comptages réalisés régulièrement par le MEH, concernent la RN4 (PK62 et PK70). Le Trafic Moyen Journalier Annuel observé au niveau de ces postes concernés, se présente, par type de véhicules, dans le tableau 1. La dernière colonne présente le total par unité de voiture particulière (uvp) qui a été obtenue moyennant les taux de conversion suivants : 

1 véhicule léger : 1 uvp



1 poids lourd : 2 uvp



1 deux roues (2R) = 0,5 uvp

Tableau 1:Trafic Moyen Journalier Annuel (TJMA) 2007 Type de véhicules Total véhicules Poste

Axe

RN4

RN4

VL

PK

PK62

PK70

PL

2 Roues

Type de véhicules

Avec 2R

7416

7519

Nombre

6945

471

Sans 2 R

93.6 %

6.4 %

Avec 2 R

92.4 %

6.3 %

1.4 %

98.6 %

100 %

Nombre

4377

196

101

4573

4674

Sans 2 R

95.7 %

4.3 %

Avec 2 R

93.6 %

4.2 %

9

103

Sans 2R

Total uvp

7924

100 %

100 % 2.2 %

97.8 %

100 %

4808

La figure 4 montre la variation du trafic des véhicules légers et lourds au niveau des deux sections 1 et 2. 9000 S1

trafic journalier (No/J)

8000

S2

7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 VL

PL

total

TMJA UVP/J

Type Figure 4. Comparaison du trafic entre les deux sections

Il ressort des résultats présentés dans le tableau 1 et la figure 4 les renseignements suivants : -

Le trafic au niveau du 1er tronçon (accès à Siliana coté Est) est nettement plus élevé que celui du côté Ouest (respectivement 7416 et 4573 véhicules par jour) ;

-

Le trafic journalier (en uvp) varie, en conséquence, de 4808 au niveau de la 2éme section à 7924 au niveau de la 1ére section ;

-

Ces résultats montrent l’importance de la ville de Siliana en tant que pôle d’émission et d’attraction des échanges de trafic et aussi du trafic de transit par celle-ci en direction de l’ouest (vers Makther, Sers, Kef, Dahmani, Djerissa, etc.) ;

-

La structure du trafic est pratiquement homogène pour les deux tronçons : la part des véhicules légers dans le trafic total est de 94% à 96% et celle des véhicules lourds est par conséquent de 4% à 6% ;

-

Le trafic des deux roues est très faible au niveau des 2 sections considérées (1.4% à 2.2% du trafic total y compris 2R).

10

II.4 L’enquête O/D On présentera, dans ce qui suit, tout d’abord les résultats des comptages manuels en section courante, puis ceux de l’enquête O/D. II.4.1.Résultats des comptages en section courante Les résultats des comptages manuels en section courante réalisés pendant la période d’enquête O/D (7h-19h) d’une journée ouvrable du mois de février de l’année 2013, au niveau des deux sections de la RN4 concernées par le présent projet, sont récapitulés dans le tableau 2.

Tableau 2 : Comptage sur la RN4 (entre 7h-19h) - jour ouvrable (J.O) Février 2013 Type de véhicules Poste

VP

VL

PL

Total VL

Axe

PK

Part

PL

2744

2975

471

5719

471

6191

44.3 %

48.1 %

7.6 %

92.4 %

7.6 %

100 %

2217

1574

282

3765

282

4046

54.8 %

38.2 %

7%

93 %

7%

100 %

PK62 Nombre

RN4 (coté Ouest)

Total

Type de véhicules Nombre

RN4 (coté Est)

Total

Part PK70

11

En majorant ce trafic d’environ 30% pour tenir compte du trafic de nuit (de 19h à 7h), le trafic à la journée sera comme indiqué dans le tableau 3. Tableau 3 : Trafic journalier sur la RN4 (J.O Février 2013) Type de véhicules Poste

VP

VL

PL

Total VL

Axe

PK

Part

PL

3920

4250

673

8170

673

8844

44.3 %

48.1 %

7.6 %

92.4 %

7.6 %

100 %

3168

2210

403

5378

403

5781

54.8 %

38.2 %

7%

93 %

7%

100 %

PK62 Nombre

RN4 (coté Ouest)

Total

Type de véhicules Nombre

RN4 (coté Est)

Total

Part PK70

Taux d’échantillonnage L’enquete O/D a touché un échantillon de 2189 véhicules sur 10237 véhicules comptés pendant la période s’étalant entre 7h et 19h, ce qui correspond à un taux d’échtillonnage moyen de 21.4%.

12

Echanges de flux Vers Bouaradah

Vers Gaâfour et Tebersouk

Tunis passant par le pont du Fahs

Vers Sers Vers El Oueslatia Vers Makthar

Figure 5. Découpage en zones de l’aire d’étude

Les échanges de flux à l’HPM qui découlent de l’enquête O/D faite par le bureau d’étude INGECOTEC, se présentent (sous forme de matrice O/D), comme suit. Tableau 4 : Matrice O/D sur la RN4 (J.O – Février 2013)

O/D

1

1

2

3

4

5

6

7

Total

561

1250

387

452

321

691

3662

337

187

337

187

262

1871

104

417

260

521

2889

108

108

215

1109

125

200

1639

20

1021

2

561

3

1250

337

4

387

187

104

5

452

337

417

108

6

321

187

260

108

125

7

691

262

521

215

200

20

1871

2889

1109

1639

1021

Total 3662

13

1909 1909

14100

L’enquête O/D par relevé des numéros des plaques minéralogiques, a permis de déterminer la typologie du trafic qui est considérée comme la principale information à obtenir pour les besoins de la phase diagnostic de la présente étude. En effet, deux types de trafic doivent être considérés :  Le trafic de transit, qui traverse actuellement la ville de Siliana et qui est un trafic gênant pour la circulation (trafic parasite), concerne :  le trafic d’échange entre l’Est et l’Ouest (à travers la RN4)  Le trafic d’échange entre la ville de Siliana et l’extérieur, qui est au fait le trafic utile à la ville, puisqu’il l’intéresse directement.

II.5 Prévisions du trafic sur la rocade de Siliana Les résultats issus des enquêtes de trafic, militent donc en faveur de l’accélération de la réalisation de la déviation de la ville de Siliana afin de réduire au strict minimum le trafic de transit. L’estimation du trafic sur la future route de déviation a été réalisée sur la base des hypothèses suivantes :  l’année de mise en service du projet serait 2016  le trafic dévié sur la rocade projetée serait donc équivalent au trafic de transit dont la valeur ressort des résultats de l’enquête, extrapolée à l’année 2016 moyennant un taux d’évolution moyen de 5% par an  le trafic induit par le développement de l’urbanisation dans la zone d’influence du projet, représenterait environ 30% du trafic de transit  le trafic total sur la rocade projetée évoluerait globalement de 4,7% par an au cours de la période 2016-2021, de 6.2% par an entre 2021 et 2026 et de 4.2% par an entre 20262031.

14

Sur la base de ces hypothèses, le trafic estimé en TJMA sur la rocade projetée se présente dans le tableau 5 :

Tableau 5 : Evolution du trafic sur la rocade de Siliana (en uvp/jour)

Taux d’accroissement annuel

Année

Tronçon

Trafic TJMA (2 sens)

2016

2021

2026

2031

5496

6907

9349

11485 4.7 %

uvp/j

Trafic PL (2 sens)

2016- 20212021 2026

412

539

758

6.2 %

20262031

4.2 %

932

II.6 Niveau d’aménagement

Le niveau d’aménagement de cette nouvelle infrastructure devrait s’apparenter à celui des routes ayant de bonnes caractéristiques géométriques afin d’assurer la fluidité continue et sécurisée du trafic. A l’horizon de l’année 2016, le trafic moyen journalier est de 5496 uvp/jour. Selon les valeurs du seuil de gène et de saturation de Michel Faure l’aménagement sera en 2 voies [1].

15

La figure 6 montre le seuil de gène et le seuil de saturation de cette route ainsi que l’évolution de trafic TJMA à l’horizon de l’année 2016 et après 15 ans de sa mise en service.

16000 14000

TJMA uvp/j

12000 10000 8000

TJMA seuil de saturation seuil de gène

6000 4000 2000 0 2015

2020

2025

2030

2035

Année Figure 6. Evolution de trafic TJMA

D’après la figure 6, la route atteindra le seuil de gène en 2024 et n’atteindra jamais le seuil de saturation de 15000 uvp/j, ce qui montre que l’aménagement en route bidirectionnelle en section courante de la déviation est justifié et suffisant.

16

Chapitre III : Conception géométrique de la route

17

III.1 Introduction Ce chapitre a pour objectif d’examiner la variante retenue de déviation de la route RN4 et de définir les dispositions techniques pour réaliser les solutions proposées et les limites de leur application.

III.2 Normes géométriques Le choix des caractéristiques géométriques tant pour le tracé en plan et le profil en long est basé sur des normes géométriques afin d’assurer les conditions de sécurité et de confort. Les règles techniques se référent à un type de route qui définit les dispositions minimales à respecter [2]. Les tableaux 6 et 7 présentent les caractéristiques du tracé en plan et du profil en long, associés à la catégorie de route R80 pour l’ensemble de l’itinéraire. Tableau 6 : Caractéristiques géométriques à satisfaire pour le tracé en plan [2]

Rayon en plan RH(m)

R80

Rayon Minimal absolu RHM (Dévers associé 7%)

240 m

Rayon Minimal Normal RHN (Dévers associé 5%)

425 m

Rayon au dévers minimal RH’’ (Dévers associé 2,5%)

625 m

Rayon non déversé RH’ (Dévers en toit de ±2.5 %)

900 m

Tableau 7 : Caractéristiques géométriques à satisfaire pour le profil en long [2]

Désignation

R80

Déclivité maximale en rampe (%)

6

Rayon minimal absolu en angle rentrant (m)

2200

Rayon minimal normal en angle rentrant (m)

3000

Rayon minimal absolu en angle saillant (m)

4500

Rayon minimal normal en angle saillant (m)

10000

18

III.2.1 Tracé en plan Le tracé en plan est une projection de la route sur un plan horizontal, il est constitué d'une succession de courbes et d'alignements droits séparés ou pas par des raccordements progressifs. Il vise à assurer de bonnes conditions de sécurité et de confort tout en s'intégrant au mieux dans la topographie du site [3]. La conception du tracé en plan est faite à l’aide du module conception plane du logiciel piste [4], ce tracé est la succession des droites, des clothoïdes et des cercles dont les caractéristiques sont présentées dans le tableau 8. Tableau 8 : Caractéristiques de l'axe

ELEMENT

D1

L100

CARACTERISTIQUES

ANG = 49.155°

A=

162.652

Rf=

400.000

L=

66.139

LONGUEUR

ABSCISSE

X

Y

0.000

8364.452

46096.533

340.217

8586.961

46353.899

406.356

8628.810

46405.089

853.104

8659.210

46827.885

919.243

8625.115

46884.536

2281.814

7890.597

48032.178

340.217

XC= 8305.649 YC= 46640.816

D2

R=

400.000

L=

446.748

Rd=

400.000

A=

162.652

L=

66.139

ANG = 122.620°

579.026

1362.571

19

L’axe en plan est définit par des alignements droits et des virages dont les pourcentages sont indiqués dans la figure 7.

21% Alignement droit Virage 79%

Figure 7. Statistiques du tracé en plan

Les caractéristiques de tous les éléments de l’axe complet sont mentionnées dans l’annexe (A.1).

III.2.2 Profil en long Le profil en long est profondément marqué par la valeur très faible des pentes et des rampes, qu’on peut donner à la route pour assurer des vitesses de circulations convenables et par des problèmes de visibilité nécessaire à une conduite non dangereuse. Etant donné que la catégorie de la route est R80, les valeurs des pentes et des rampes des droites ne peuvent pas dépasser un certain maximum fixé à 6%. D’autre part, on n’emploie normalement jamais de pente nulle de façon à ce que l’écoulement des eaux s’effectue facilement [3]. Le profil en long doit être conçue de façon à :  Assurer la mise hors d’eau de la chaussée.  Respecter les côtes de chaussée existante de la RN4 au début et à la fin de projet.  Garantir le bon calage des ouvrages hydrauliques.  Respecter les normes correspondantes à la catégorie de route R80 de façon à assurer la sécurité ainsi que le confort des usagers.

20

La conception du profil en long est faite à l’aide du module conception longitudinale du logiciel piste. Le tableau 9 présente les caractéristiques des éléments d’un tronçon de la ligne du projet.

Tableau 9 : Caractéristiques des éléments de la ligne rouge

ELEMENT

CARACTERISTIQUES

LONGUEUR

ABSCISSE

Z

0.000

419.341

124.970

421.840

404.430

423.525

583.891

423.709

702.000

424.890

802.000

426.390

817.692

426.704

947.692

428.459

1000.000

428.825

1130.000

430.580

DES ELEMENTS

D1

PA1

PENTE=

2.000 %

124.970

S= 324.9700 Z= 423.8403 R = -10000.00

PA2

279.460

S= 483.8906 Z= 423.2089 R = 10000.00

D31

PA3

PENTE=

179.460

1.000 %

118.109

S= 602.0000 Z= 424.3900 R = 10000.00

D38

PA4

PENTE=

100.000

2.000 %

15.692

S= 1017.6923 Z= 428.7038 R = -10000.00

D46

PA5

PENTE=

130.000

0.700 %

52.308

S= 930.0000 Z= 428.5800 R = 10000.00

130.000

21

La pente minimale adoptée dans la conception du profil en long est 0.2 % alors que la pente maximale est de 2 %. Le profil en long est définit par des alignements et des raccordements dont les pourcentages sont donnés dans la figure 8.

10% Alignement Raccordement 90%

Figure 8. Statistiques du profil en long

Le profil en long et le tracé en plan de ce projet sont présentés dans le dossier des plans. Les caractéristiques des éléments du profil en long ainsi que la tabulation sont présentées dans l’annexe (A.2 et A.3) III.2.3 Profil en travers type Le profil en travers d’une route est représenté par une coupe perpendiculaire à l’axe de la route, il permet de définir les caractéristiques de la chaussée, les accotements, les fossés et l’emplacement des équipements [3].

La plate-forme du profil en travers type de la déviation projetée est de 13.10 m de largeur totale, composée par une chaussée bidirectionnelle de 7.6 m de largeur roulable avec deux accotements de 2.75 m de largeur chacun.

La figure 9 montre le profil en travers type adopté pour ce projet ainsi que les différents éléments et leurs détails. Un exemple de profils en travers courants est mentionné dans l’annexe(A.4).

22

Figure 9. Profil en travers type

23

Chapitre IV : Dimensionnement de la structure de chaussée

24

IV.1 Introduction La chaussée de la route se compose de différentes couches de matériaux disposés pour supporter la circulation des véhicules. Elle est généralement constituée de trois couches qui sont de bas en haut la couche de fondation, la couche de base et la couche de roulement. Afin de déterminer la structure de la chaussée, autrement sa composition ainsi que l’épaisseur de chacune de ces couches selon l’approche pratique Tunisienne [5], on a besoin de deux caractéristiques qui sont la classe du trafic (T) et la classe du sol (S).

IV.2 Trafic de dimensionnement Afin de déterminer le trafic cumulé équivalent Neq, qui correspond au nombre de répétitions de la charge de l’essieu de référence (13 tonnes) qu’aura supporté la chaussée durant toute sa vie, on prendra en considération les hypothèses suivantes : 

Année de mise en service : 2016



Durée de vie de la chaussée : 15 ans



Trafic des PL en 2016-2021 (2 sens) : 412



Trafic des PL en 2021-2026 (2 sens) : 539



Trafic des PL en 2026-2031 (2 sens) : 758



Taux d'accroissement annuel PL : 4.7 % entre 2016-2021 6.2 % entre 2021-2026 4.2 % entre 2026-2031

Neq est donné par a formule suivante [1] : N eq  365  MJA 

(1   ) D  1



 Aq

Avec : MJA : Moyenne Journalière Annuelle en poids lourds. (Cette moyenne doit être divisée par 2 puisque la route est en 2 voies) τ : taux de croissance annuel du trafic poids lourds. D : durée de vie souhaitée en années. Aq : coefficient d’équivalence globale des poids lourds, pris égal 0.36 dans cette étude.

25

Le trafic cumulé calculé sur 15 ans est : Neq  Neq1  Neq 2  Neq 3 Neq1 est le trafic cumulé équivalent sur les 5 premières années, Neq2 est celui des 5 années suivantes et Neq3 est celui des 5 années restantes. 

Entre 2016 et 2021 :

N eq1  365 

412 (1  0.047)5  1   0.36 2 0.047

→ Neq1 = 0.14×106 d’essieu de 13T 

Entre 2021-2026 :

N eq1  365 

539 (1  0.062)5  1   0.36 2 0.062

→ Neq1 = 0.2×106 d’essieu de 13T 

Entre 2026-2031 :

N eq1  365 

758 (1  0.042)5  1   0.36 2 0.042

→ Neq1 = 0.27×106 d’essieu de 13T Le trafic cumulé calculé sur 15 ans est : Neq  Neq1  Neq 2  Neq 3 = 0.61×106 d’essieu de 13 t.

26

Le Tableau 10 extrait du Catalogue 1984 donne la classe de trafic en fonction de nombre de passage cumulés de l’essieu de référence.

Tableau 10 : Définition de Classe de Trafic [3]

Classes de trafic

Nombre de passage cumulés de l’essieu de référence 13 t (x 106) sens le plus chargé

T0

>4

T1

4

-

2

T2

2

-

1

T3

1

-

0.5

T4

0.5

-

0.18

T5

0.18

-

0.09

→ La valeur du trafic cumulé équivalent est égale à 0.62 (×106), la classe du trafic est donc T3.

IV.3 Etude géotechnique IV.3.1 Programme d’investigation La campagne géotechnique réalisée dans le cadre du projet comporte : 

Dix fouilles à ciel ouvert de profondeur 1.8m avec prélèvement d’un échantillon de sol support par fouille. Ces échantillons font l’objet d’essais et analyses de laboratoire en vue de l’identification complète et la détermination de la portance de ces matériaux.

IV.3.2 Classe du sol support On commence par la détermination du CBR pondéré du sol support qui est définie par la formule suivante [3] :

CBR  CBRimm   CBRimb  p 

27



Avec : CBR p : indice portant pondéré. CBR imm : indice portant immédiat. CBR imb : indice portant après imbibition de 4 jours.

 et  : coefficients de pondération régionale qui dépendent du nombre de mois secs et de mois humide de l’année. Le choix de α et β dépend des régions climatiques (A, B et C), le tableau 11 présente les différentes valeurs de α et β. Tableau 11 : Coefficients de pondération en fonction des régions climatiques [3]

Région climatiques

Nombre de mois

Coefficient de pondération

Humides

Secs

Α

Β

A

6

6

0.5

0.5

B

4

8

0.67

0.33

C

2

10

0.83

0.17

On note que la zone d’étude se situe dans la région A (voir annexe B.1). A partir de la valeur du CBR, on détermine la classe du sol selon le tableau 12 :

Tableau 12 : Classes de sol en fonction de CBR [3]

Classes de sol

CBR

S1

5 - 8

S2

8 - 10

S3

12 - 20

S4

>20

28

Les résultats de calcul sont regroupés dans le tableau 13 : Tableau 13 : Classe de Sol

Désignation

CBR imm

CBR imb

CBR p

Classe du sol

F1

15

5

8,66

S2

F2

13

5

8

S1

F3

14

6

9,17

S2

F4

13

4

7,21

S1

F5

14

6

9,17

S2

F6

16

4

8

S1

F7

12

5

7,75

S1

F8

9

2

5

S1

F9

8

3

5

S1

F10

9

2

5

S1

Les résultats de la campagne géotechnique montrent que la classe du sol en place est S1, hormis les fouilles N° 1, 3 et 5, dont la classe du sol est S2. → On considère que le sol support est de classe S1.

IV.4 Structure de la chaussée D’après le catalogue Tunisien [5], pour une classe du sol S1 et une classe du trafic T3, la structure de chaussé est composée de :

6 cm Béton Bitumineux (BB)

: Couche de roulement

16 cm Grave Bitume 0/20 (GV)

: Couche de base

40 cm Grave Concassé 0/31.5 (GC) : Couche de fondation

29

6 cm BB

16 cm GB

40 cm GC

Figure 10. Structure de chaussée pour S1 et T3

Vérification de la structure de chaussée (Alizé) Le logiciel Alizé III est un programme qui a été mis au point par le laboratoire central des ponts et chaussées (LCPC) français [6]. Il permet de dimensionner les structures de chaussée par des données du trafic bien précises et d’optimiser les épaisseurs de chaussée au maximum selon une méthode rationnelle de calcul et de comparer les contraintes σ et les déformations ε obtenues aux contraintes et déformations admissibles par les matériaux utilisés. La déformation verticale (εz) admissible doit vérifier la relation suivante [6] :

 Z   Z adm Elle est déterminée en fonction de nombre d’essieux de dimensionnement, selon la formule suivante [6] :

 Z adm  aN  b (μm/m) Avec : b = 0.222 a = 16000 pour un faible trafic a = 12000 pour un fort trafic

30

La déformation tangentielle (εT) admissible doit vérifier la relation suivante [6] :

T  T adm Elle est calculée selon la formule suivante [6] :

T  k1  k2  kr  kc  ks   6 Avec : • ε6 est la déformation limite à 106 cycles à 10°C et 25Hz. Les valeurs de ε6 pour le GB et le BB sont présentées dans le tableau 14 :

Tableau 14 : ε6 en fonction de matériaux [6]

Matériaux

ε6 à10°C et 25 Hz (µm/m)

Béton bitumineux

150

Grave bitume

90

• K1 est un coefficient lié au nombre de cycles supporté par la chaussée. Il est donné par l’équation suivante [6] :

b  106    1.1 k1    N eq    b = pente de la courbe de fatigue ; b = 0.2 • K2 est un coefficient lié à la température de dimensionnement (θ). Il est donné par l’équation suivante [6] : E10 𝑘2 = √ = 1.4 Eθ

E10 = module à 10°C Eθ = module à θ°C

31

Ces valeurs sont présentées dans le tableau 15 :

Tableau 15 : Les modules en fonction des matériaux [6]

Modules en MPa à 10 Hz et θ°C 0 °C

10°C

20°C

30°C

40°C

BB

12000

7200

3600

1300

1000

GB

18800

12300

6300

2700

1000

• kr est lié au risque supporté par la chaussée : kr = 0.8 • kc est le coefficient de calage : kc = 1.1 • ks est le coefficient de défaut de portance : ks = 0.9

Pour déterminer les déformations dans la structure, on commence par introduire la structure de chaussée choisie selon le catalogue Tunisien [5]. La Figure 11 montre les propriétés de chaque couche de la structure.

Figure 11. Introduction de la structure de chaussée adoptée

32

En générant le calcul, le logiciel renvoie un tableau illustrant les différentes contraintes et déformations au niveau des couches. Vu qu’on a adopté une structure bitumineuse, on s’intéresse aux valeurs de la déformation transversale dans la couche bitumineuse et celles de la déformation verticale dans le sol et la couche de fondation. D’après la Figure 12 qui illustre les différents résultats renvoyés par le logiciel, on retient les valeurs suivantes: t = 102.8 µm/m : déformation transversale dans la couche bitumineuse. z = 214.6 µm/m : déformation verticale dans la couche de fondation.

Déformation

Déformation

Transversale

Verticale

Figure 12. Contraintes et déformations dans les différentes couches

L’étape suivante consiste à déterminer les déformations admissibles dans la couche bitumineuse et dans la couche du sol et de fondation.

33

Déformations Admissibles

Figure 13. Déformations admissibles

Pour la couche bitumineuse, on trouve une déformation admissible : t adm = 103.1 µm/m. La déformation admissible est bien supérieure à la déformation dans la couche bitumineuse donc la structure de chaussée est vérifié. Pour la couche de fondation, on trouve une déformation admissible : εz adm = 831.8.6 µm/m. La déformation admissible et bien supérieur à la déformation dans le sol de fondation donc le sol support résiste aux efforts transmis.

Conclusion : La structure de chaussée da la rocade est bien la structure déterminée auparavant qui corresponde à une classe T3, S1 comprendra :

6 cm BB

: Couche de roulement

16 cm GB 0/20

: Couche de base

40 cm GC 0/31.5 : Couche de fondation

34

Chapitre V : Etude hydrologique et hydraulique

35

V.1 Introduction Le présent chapitre porte sur l’étude hydrologique et hydraulique relative à la rocade de Siliana. Cette étude consiste à définir et étudier les caractéristiques hydrologiques des différents écoulements traversés par la route ainsi que de concevoir et dimensionner les ouvrages hydrauliques de franchissement et de drainage nécessaires pour sa mise hors d’eau et sa protection.

V.2 Données climatiques de base Le gouvernorat de Siliana occupe une position charnière entre les régions naturelles des Telles au nord et des Steppes au sud. Du fait de son éloignement de la mer d’une part et de son étalement selon la direction nord / sud d’autre part. Nous distinguons les étages bioclimatiques suivants : - Le subhumide à hiver frais qui occupe des micro-zones des hautes altitudes telles que Djebel Bargou, Djebel Serj et Djebel Ghazwen. - Le semi-aride à hivers frais supérieur (48 %), moyen (34,6 %) et inférieur (11 %) sont les plus répandus dans le gouvernorat. - L’aride supérieur et moyen couvre 3,8 %, il affecte l’extrémité Sud-Est de la délégation de Rouhia du coté d’El Hbabsa La pluviométrie au niveau du gouvernorat de Siliana est de moyenne annuelle compris entre 380mm et 480mm. Elle se caractérise par une variabilité spatiale très importante. Il existe deux gradients pluviométriques de direction Ouest/Est pour le premier et Sud/Nord pour le second. En effet, la pluviométrie moyenne annuelle augmente lorsqu’on se déplace du sud vers le nord du gouvernorat et de même lorsqu’on se déplace de l’ouest vers l’est du gouvernorat. Les vents les plus fréquents et les plus dominants soufflent généralement du Nord-Ouest pendant 10 mois. Les journées de siroccos sont plus fréquentes au sud de la dorsale.

Nous rappelons ici, les principales caractéristiques climatiques de la région, en se référant aux données d’observations effectuées à la station météorologique de Bouarada.

36

V.2.1 Les températures La figure 14 présente les moyennes mensuelles de températures journalières et extrêmes données par la Météorologie Nationale et enregistrées sur la période 1980 – 1990.

Temperature moyenne( °C )

40

TEMP MOY MIN °C

TEMP MOY MAX°C

TEMP MOY°C

35 30 25 20 15 10 5 0

Figure 14. Températures mensuelles

V.2.2 La pluviométrie Les pluviométries mensuelles, enregistrées sur la période 1968 – 1990 dans la station de référence de Bouarada sont présentées dans la Figure 15 :

Pluviométrie ( mm )

60 50 40 30 20 10 0 J

F

M

A

M

J

J

A

Mois

Figure 15. Pluviométries mensuelles

37

S

O

N

D

V.2.3 Intensité de la pluie L’analyse des intensités pluviométriques observées à la station, météorologique de Bouarada, a été effectuée en 1991 par l’Institut Nationale de la Météorologie. L’intensité de la pluie est déterminée à l’aide des courbes intensité-durée-fréquence (IDF). Elle est exprimée par la relation suivante [7] : I(t)  a  tc 

b

Avec I : Intensité moyenne en mm/h. T : période de retour (ans) tc : Durée de l’averse (en mn) Les valeurs des coefficients a et b pour la station la plus proche de la zone d’étude de Bouarada sont présentées dans le tableau 16 :

Tableau 16 : Coefficients d’ajustement

T(ans)

a(T)

b(T)

10

367,9

0,673

20

451,9

0,668

50

582,6

0,662

100

692,6

0,656

La courbe Intensité-Durée-Fréquence permet de déterminer l’intensité de pluie (en mm/h) en fonction de temps (en h). Elle est représentée par des droites affines décroissantes dans un repère logarithmique.

38

La Figure 16 présente les courbes IDF pour la zone d’étude.

intensité (mm/h)

1000 T=10ans

T=20ans

T=50ans

T=100ans

100

10

1 0.01

0.1

1

10

durée (h) Figure 16. Courbe IDF (Station de Bouarada)

V.3 Caractéristiques physiques des bassins versants étudiés V.3.1 Délimitation et superficies des bassins versants Un bassin versant est un espace géographique et topographique recevant des précipitations dont les excès des eaux sont drainés vers un unique point caractéristique qui est son exutoire. La délimitation des bassins versants est effectuée sur la base des cartes topographiques au 1/25000ème et des levés au 1/1000ème. La délimitation de la surface totale de ruissèlement a consisté à :

-

Repérer l’exutoire ;

-

Repérer sur les cartes topographiques, les points hauts puis les courbes de niveau autour de ces points hauts ;

-

Tracer les lignes de partage des eaux en suivant les lignes de crête jusqu’à l’exutoire final en tenant compte des contraintes réelles du terrain.

39

La configuration générale des différents bassins versants et réseaux hydrographiques est donnée dans la Figure 17.

Les caractéristiques des bassins versants étudiés sont consignées dans le tableau 21.

BV1

BV3

BV2

Figure 17. Délimitation des bassins versants

V.3.2 Bassin versant de l’Oued Massouj L’Oued Massouj est le principal écoulement traversant la route étudiée. Issus des petites collines au Sud-Ouest de la ville de Siliana, l’Oued Massouj se dirige vers l’Est, et passe à la limite Sud-Est de la ville, où il traverse la RR80 puis la RN4. Le bassin versant de l’Oued Massouj est relativement étalé et compacte et son amont est présenté par le sommet du Djebel Massouj, cet Oued est caractérisé aussi par une pente moyenne relativement faible. 40

V.4 Evaluation des débits de crues Dans la zone étudiée, les bassins versants traversés par la route sont de taille réduite et à caractère rurale, sauf l’Oued Massouj, qui draine un bassin de superficie notable. Nous avons recours à différentes méthodes hydro-pluviométriques et régionales, déjà utilisées en Tunisie, pour l’évaluation des débits maximaux des crues, ayant une période de retour très longue. Nous utilisons trois méthodes : rationnelle, Ghorbel pour les bassins courants et Francou Rodier particulièrement pour le bassin de l'Oued Massouj. Une analyse critique des résultats, permet de retenir les valeurs les plus vraisemblables sans prendre des marges de sécurité trop importantes ni sous évaluer les risques encourus.

V.4.1 Méthode rationnelle Le débit maximum de crue de période de retour T est donné par la relation suivante [7] :

Q (T) =

 

K r  K a  I (T)  S m 3 s 3,6

Avec : 

Kr : coefficient de ruissellement qui est en fonction du période de retour (tableau 17).



Ka : coefficient d’abattement, en fonction de la surface du bassin (tableau 18).



I (T) : intensité en mm/heure de la pluie de durée tc en heure et de période de retour T



S : superficie du bassin versant (km²).

Tableau 17 : Valeurs de Kr [7]

T (en an) Kr

5

10

20

50

0.2 - 0.4

0.4 - 0.6

0.5 - 0.7

0.6 - 0.8

100 0.7 - 0.9

Tableau 18 : Valeurs de Ka [7]

S (en km²) Ka

< 25 1 41

25 - 50

50-100

0.95

0.9

Le temps de concentration est déterminé par la formule de PASSINI [7] : 3

tc = 1.1

S* L I

Avec : 

S : Superficie du bassin versant en km².



l : Longueur de l’oued en km



I: Pente du thalweg principale en cm/m



tc : exprimé en heures

V.4.2 Méthode Ghorbel A partir d’une analyse statistique des débits maximas observés dans la région du centre, du Sud Tunisien et du Sahel de Sfax, l’auteur a établi la relation régionale donnant le débit de crue, qui s’écrit comme suit [7] :

Q (T) = R (T) Q max (moy) (m 3 /s)

Avec : 

R(T) : est un paramètre régional.

Pour la région de Siliana qui fait partie de la zone 3 (Zone 3: le Méliane, le Merguellil, la branche nord du Zéroud), nous retenons les valeurs de R(T) données dans le tableau 19 :

Tableau 19 : Valeurs de R(T) [7]

Q max (moy)

T en ans

10

20

50

100

R(T) Zone 3

2.34

3.52

5.68

7.93

: Le débit maximum moyen en m3/s, peut être exprimé par la relation suivante [7] :

Q

max (moy)



 S0.8 1.075





PH/L / Kc - 0.232

42



Avec : 

P : pluviométrie moyenne annuelle sur le bassin, en m.



∆H : différence entre l’altitude de la médiane et l’altitude de l’exutoire, en m.



L : longueur du cours d’eau principal, en km.



Kc : Coefficient de compacité.

Le coefficient de compacité Kc caractérise la forme d’un bassin versant, il est déterminé par la formule suivante [7] :

K c  0,28

P S

Avec : 

P : périmètre du bassin versant, en km.



S : superficie du bassin versant en km².

V.4.3 Méthode de Francou – Rodier Elle est établie sur la base des observations des crues maximales dans le monde. Elle ne s’applique qu’à des bassins versants importants de superficie supérieure à 100km² et à des périodes de retour supérieures à 10 ans. Ainsi, cette méthode sera appliquée pour l’Oued Massouj. Le débit maximal de crue est donné par la formule suivante [7] : 1-

Q Q o = (S So )

kT 10

Avec : 

Q : débit maximal en m3/s



Qo : coefficient pris égal à 106



S : superficie du bassin versant



So : coefficient égal à 108



K : coefficient régional

Pour la Tunisie, K prend les valeurs suivantes du tableau 20. Tableau 20 : Valeurs de K

T (ans)

10

20

50

100

K

3.80

3.85

3.98

4.15

43

V.4.4 Les débits retenus Les débits sont calculés en utilisant une période de retour de 100 ans pour tous les bassins. Les résultats obtenus appellent à faire les remarques suivantes :  Pour les bassins versants 1 et 2, les débits calculés par la méthode rationnelle conduit à des valeurs qui apparaît plus appropriée pour la zone d'étude ;  La méthode Ghorbel conduit à des débits de crue largement sous estimés. Ce qui peut s'expliquer par la mauvaise adaptation des coefficients R(T,Q) pour l’Oued de Massouj ;  Pour l'oued de Massouj, le débit retenu est celui obtenu par la méthode de Francou – Rodier qui restent en cohérence avec les valeurs observées dans la région. Le tableau 21 récapitule, pour les différents bassins versants étudiés, les débits de crue évalués par les différentes méthodes.

Tableau 21 : Caractéristiques des bassins versants et débits retenus

Méthode BV

Caractéristiques physiques

Méthode rationnelle

Méthode Ghorbel

FrancouRodier

S (km2)

P (km)

Pente

tc (min) i (mm/h)

Q (m3/s) R(T) Qmax

Q (m3/s)

Q (m3/s)

moyenne(%) BV1

15.73

19.26

3.87

173.3

24

83.9

7.93

7.2

57

113.26

BV2

25.9

32.9

3.85

171.8

23

125.75

7.93

8.5

67.4

151.25

BV3

100.9

45.72

2.48

510.3

14

282.52

7.93

27.8

220.45

332.85

44

V.5 Dimensionnement des ouvrages hydrauliques V.5.1 Méthodologie de calcul Le calcul hydraulique et le choix de l’ouvrage convenable dépendent des caractéristiques hydrauliques et géométriques des cours d’eau (conditions amont et aval et situation vis-à-vis de l’écoulement au niveau de l’ouvrage), mais aussi des caractéristiques de la route projetée. V.5.2 Débit de projet Le choix de la période de retour des débits de projet, servant pour le dimensionnement des ouvrages hydrauliques nécessaires pour la mise hors d'eau de la route, est fixé en tenant compte du niveau d'aménagement préconisé pour la route étudiée, mais aussi de l’importance des écoulements et des considérations économiques. Ainsi, pour la route étudiée et pour tous les bassins versants nous retenons la période de retour suivante : - Grand dalot et pont : T = 100 ans V.5.3 Dimensionnement des ouvrages transversaux Régime d’écoulement uniforme Le débit de l’ouvrage vérifie la formule de Manning Strickler suivante [7] : 2

1

Q = K × S × R3 × I 2 (m3 /s ) Avec : 

K : coefficient de rugosité (K = 70 pour ouvrages en béton ; K = 30 pour ouvrages en terre)



S : section d’écoulement, en m²



R : rayon hydraulique, R = section mouillée / périmètre mouillé



I : pente du fil d’eau en m/m

Régime d’écoulement sur seuil Le débit peut être exprimé par la formule du seuil suivante [7] : Q =1,6  b  H3/2(m3/s)

Avec : 

b : largeur du seuil, en m



H : charge à l’amont du seuil, en m 45

Cette formule est applicable pour les conditions suivantes : - la pente du fil d’eau est supérieure à la pente critique - le seuil est dénoyé à l’aval, si H1 / H < 0,75 (H1 est la charge à l’aval, en m) - L'écoulement est noyé et contrôlé à l'aval si H1/H>0,75.

Les caractéristiques des différents ouvrages hydrauliques sont consignées dans le tableau 22.

Tableau 22 : Caractéristiques des ouvrages hydrauliques

N° OH

PK de

N° BV

Débit (m3/s)

l’ouvrage

Ouvrages retenus

OH1

0+125

BV1

83.9

5(2×1)

OH2

2+050

BV2

125.75

2(4×4)

Ouvrage d’art

4+200

BV3

332.85

Pont à poutres en BA

V.5.4 Dimensionnement des ouvrages longitudinaux Les ouvrages de drainage superficiel ont pour rôle principal la collecte et le transit jusqu’à l’exutoire des eaux de ruissellement et doivent présenter une sécurité suffisante aux usagers de la route. Le drainage longitudinal consiste à faire évacuer les eaux de ruissellement recueillis de la plate-forme et ses abords immédiats.

Calcul des débits Les débits des eaux de ruissellement de la plate-forme sont calculés en utilisant la formule rationnelle suivante [8] : Q=

1 C  i  A (m 3 /s) 360

Avec : 

A : Surface en ha



i : intensité maximal sera déterminée graphiquement d’après les courbes IDF, en prenant une durée d’averse (tc) égale à une demi-heure (tc = 30min).

46



C : Coefficient de ruissellement pris égal à :

 0.9 pour les partis revêtus.  0.7 pour les accotements non revêtus.  0.6 pour les talus des remblais.

Le coefficient de ruissellement équivalent est calculé par la formule suivante [8] :

Ceq 

 CiAi  C1 A1  C2 A2  C3 A3 A1  A2  A3  Ai

Où 

A1 : surface des talus



A2 : surface des accotements



A3 : surface de la partie revêtue

En prenant une durée d’averse tc = 30 mn. D’après les courbes IDF de la zone d’étude et pour une période de retour de 100 ans, l’intensité maximale de pluie i = 74.38 mm/h.

Les résultats de calcul sont donnés par le tableau 23 :

Tableau 23 : Calcul des débits longitudinaux

N°

Du PK au PK

Longueur

A1 (ha)

A2 (ha)

A3 (ha)

(m)

A =∑ 𝑨𝒊

Céq

Q (m3/s)

(ha)

1

0+194 à 0+273

79

0,01659

0,021725

0,03002

0,068335

0,76

0,01

2

2+515 à 2+575

60

0,0126

0,0165

0,0228

0,0519

0,76

0,008

3

5+209 à 5+7232

23

0,00483

0,006325

0,00874

0,019895

0,76

0,003

47

On choisit des fossés triangulaires non revêtus dont les caractéristiques sont représentées dans le tableau 24 et la figure 18 :

Tableau 24 : Caractéristiques du fossé triangulaire

Caractéristiques H

L

S

P

0.5

1.25

0.3

1.67

Figure 18. Fossé triangulaire non revêtu

On a :

KQ = 3.05

KV = 9.8 [3]

Vitesse d'écoulement V = Q / S = 0.01/0.3 = 0.03 m/s

Q 0.01   0.06  K Q  3.05 i 0.025

V i



0.03 0.025

Vérifié

 0.19  K V  9.8

Vérifié

La section du fossé triangulaire non revêtue choisie est capable d’évacuer les eaux ruisselées.

48

Chapitre VI : Carrefour et signalisation

49

VI.1 Carrefour (Intersection de la RN4 avec la RR73) VI.1.1 Introduction Le but principal de l’aménagement des carrefours est de permettre l’écoulement des débits de circulation dans des conditions normales de sécurité, de commodité et d’améliorer au mieux la fluidité de la circulation dans les différentes directions par des dispositions convenables de la chaussée et de ses abords. Les données essentielles de base à considérer, en vue de l’aménagement d’un carrefour, sont les suivantes : -

L’importance des itinéraires et la nature des trafics qui les empruntent.

-

Les vitesses d’approche pratiquées par les véhicules sur les différentes voies.

-

Les conditions topographiques, notamment la visibilité en plan et en profil en long.

La conception du carrefour N°1 situé au PK 64+800 de la RN4, l’intersection de la RN4 avec la RR73 et reliant Kairouan, Bargou et Siliana, a été faite en respectant les normes pour les différents paramètres de construction d’un carrefour giratoire.

VI.1.2 Structure du carrefour giratoire Un giratoire se compose essentiellement de quatre éléments : -

Ilot central : caractérisé par un diamètre nommé diamètre intérieur.

-

Anneau de circulation : caractérisé par son nombre de voie.

-

Branches : ce sont les voies de circulation convergeant vers l’ilot central.

-

Ilot séparateur : ilot aménagé sur une branche d’approche, entre les voies d’entrée et de sortie.

Un giratoire est caractérisé essentiellement par son diamètre extérieur, on utilise aussi la notation Rg qui représente le rayon extérieur du giratoire.

50

La figure 19 indique d’une manière générale les composantes d’un giratoire.

Figure 19. Composantes d’un carrefour giratoire

Les composantes d’un carrefour giratoire doivent obéir à des règles et des principes de conception pour obtenir simultanément un bon niveau de sécurité et l'adéquation aux caractéristiques des trafics.

Les tableaux 25 et 26 récapitulent les paramètres de construction des giratoires [9].

51

Tableau 25 : Paramètres de construction des voies d'entrée et de sortie [9]

Rayon du

Notations

Paramétrage

Valeurs courantes (en m)

Rg

1 2 m ≤ Rg ≤ 25 m

Rg = 12

Rg = 15

Rg = 20

Rg = 25

la

6 m ≤ l a≤ 9 m

7

7

7

8

slf

1,5 m si Rg ≤ 15 m

1.5

1.5

-

-

Ri

Rg - la - slf

3.5

6.5

13

18

Re

10 m ≤ Re ≤ 15 m et

12

15

15

15

giratoire Largeur de l’anneau Surlargeur franchissable Rayon intérieur Rayon

≤ Rg

d’entrée Largeur de la

le

le = 4 m

4

4

4

4

Rs

15 m ≤ Rs ≤ 30 m et

15

20

20

20

voie entrante Rayon de

≥ Ri

sortie Largeur de la

ls

4 m ≤ ls ≤ 5 m

4

4

4.5

5

Rr

Rr = 4 Rg

48

60

80

100

voie sortante Rayon de raccordement

52

Tableau 26 : Récapitulatif des différents paramètres de construction des ilots séparateurs [9]

Paramétrage

Valeurs courantes en (m)

Rayon giratoire

Rg

Rg

Rg