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Bruno Morel Architecte Diplômé Par Le Gouvernement -Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat

Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 1 -

E.N.T.P.E 2002-2003

Département

Transports

Et

Génie civil

PROJET DE ROUTES

Liaison RD 13 - A 89

" Barreau des Olmes »

Bruno Morel Architecte Diplômé Par Le Gouvernement -Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat

Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 2 -

Sommaire :

I Géométrie :------------------------------------------------ 3 II Règles de conception de l'axe en plan :------------- 4

2.1 Le tracé en plan---------------------------------------------------------------------- 4

2.2 Le profil en long--------------------------------------------------------------------- 7

2.3 Le profil en travers------------------------------------------------------------------ 8

2.4 La perception du tracé-------------------------------------------------------------- 9

III Chaussée :----------------------------------------------- 9

3.1 Détermination de la catégorie de la voie----------------------------------------- 10

3.2 Détermination de la classe de trafic-----------------------------------------------10

IV Géotechnique et mouvement de terre :----------- 13

4.1 Les caractéristiques des matériaux rencontrés---------------------------------- 13

4.2 les conditions d'extraction des matériaux--------------------------------------- 14

4.3 Les conditions de réemploi des matériaux-------------------------------------- 15

4.4 Mouvement des terre cubatures et explications-------------------------------- 17

V Détermination de la structure de chaussée :------18

5.1 Détermination de la classe de plate forme support de chaussée------------- 18

5.2 La structure------------------------------------------------------------------------- 20

5.3 La couche de surface-------------------------------------------------------------- 21

5.4 La vérification au gel-------------------------------------------------------------- 21

VI L'assainissement :-------------------------------------22

6.1 La collecte et l'évacuation des eaux superficielles----------------------------- 23

6.2 Les eaux internes-------------------------------------------------------------------- 25

6.3 Le rétablissement des écoulements naturels-------------------------------------26

6.4 Les équipements à prévoir--------------------------------------------------------- 26

VII Les voiries existantes :-------------------------------26

7.1 Le rétablissement des écoulements naturels-------------------------------------26

7.2 Les échanges-------------------------------------------------------------------------26

VIII Les équipements de la route :---------------------27

8.1 Les dispositifs de retenue-----------------------------------------------------------27

8.2 Signalisation horizontale-----------------------------------------------------------28

8.3 Tête de sécurité----------------------------------------------------------------------29

8.4 Les murs anti-bruit------------------------------------------------------------------29

IX Etude de prix :-----------------------------------------30

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I Géométrie

1.1 Choix et justification du type de route et de son profil en travers

Suite à notre étude de trafic, nous avions conclu sur le choix de notre type de route et de son profil en travers. Nous y revenons ici pour expliquer les raisons de ce choix. La liaison RD13 - A89 se situe dans la campagne - certes cultivée - et permet de réduire la circulation sur la RD 38, RN 7 ainsi que d'établir la liaison entre les axes RN7 et l'autoroute A89, axes très circulés.

Cette liaison a pour objectifs :

- le déchargement des Olmes, - la possibilité d'une meilleure desserte d'une future zone d'activité, - la réduction des temps de parcours pour la liaison RD 13 / RN 7 / A89. Le choix du type de route vise à assurer l'adéquation de la route aux fonctions que l'on veut assurer ou privilégier. Un tel choix s'opère à l'échelle d'une liaison et non du projet. Il est important en effet d'assurer une certaine homogénéité des principaux éléments de la route tout au long d'une liaison pour éviter que la lecture de la route, pour les usagers qui effectuent des déplacements

à moyenne distance, soit perturbée.

A l'intérieur de chaque type de route, on distingue quelques catégories entre lesquelles il existe des différences qui concernent principalement les caractéristiques techniques minimales du tracé en plan et du profil en long. Ces différences de caractéristiques techniques engendrent des niveaux de confort légèrement différents, principalement pour les aspects dynamiques du confort en section courante hors agglomération. La route sera donc (en rase campagne de type multifonctionnelle) de type R. Reste à expliquer le choix de la R60. La notion de catégorie - R60 ou R80 - correspond à un niveau de confort, dépendant lui-même des caractéristiques techniques du tracé en plan et en long. Le choix à l'intérieur d'un même type de route permet surtout de tenir compte de la contrainte topographique et de ses implications financières, en modulant les caractéristiques géométriques minimales. Ainsi, la catégorie R60, en relief vallonné, permet généralement de réaliser un bon compromis entre les coûts et le confort, alors que la catégorie R80 est généralement bien adaptée lorsque les contraintes de relief sont faibles. La capacité pratique des différentes types de routes en terme de nombre de voie fait référence à des valeurs de référence applicables à des tronçons homogènes de route en rase campagne avec les conditions suivantes : sans carrefours et en terrain plat.

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Capacité de différentes types de routes :

Type de voie Seuil de gêne

(UVP / J)Seuil de saturation (UVP / J)

2 voies 8 500 15 000

3 voies 12 000 20 000

2 x 2 voies 25 000 45 000

2 x 3 voies 40 000 65 000

Ces valeurs de seuils de gêne et de saturations sont des valeurs concernant les deux sens de circulation.

Trafic en fonction des différentes variantes

Etude de trafic Trafic prévu en 2030

(UVP/J / sens)Choix du type de route

Etude n°1 6 603 3 voies

Etude n°2 7 188 3 voies

Etude n°3 8 141 3 voies

Etude n°4 8 726 3 voies

Le nombre de voies de la route, au regard des différentes études de trafic en

2030, est une route à 3 voies. Il faudra cependant tenir compte des

aménagements externes à la zone d'étude afin d'envisager de façon plus globale le réseau routier.

II Règles de conception de l'axe en plan :

2.1 Le tracé en plan :

notre route est entièrement neuve et constituée d'alignements droits, de courbes en plan et de clothoïdes (courbes à raccordement progressif). En fonction de la catégorie de route choisie, on détermine les minima. Le tableau ci-après donne les valeurs des paramètres et du rayon pour la gamme des vitesses retenues pour l'aménagement des routes.

V en km/h

60 80 100

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Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 5 - dévers0,07 0,07 0,07

Rayon minimum

m120 240 425 Les normes prévoient trois niveaux de rayon minimum en plan : - le rayon minimum : les dévers maxi dépendent du type de la route, et de sa catégorie au sein du type. catégorie

R60 R80

Dévers maxi7 % 7 %

Rayon mini120 m 240 m

- le rayon au dévers minimal : Rdm est calculé de la manière que le rayon minimum, pour un dévers de 2,5 %, et pour des vitesses plus élevées que les vitesses de référence.

Catégorie

R60 R80

Rayon au dévers mini450 m 650 m

Les courbes de rayon inférieur à Rdm sont déversées vers l'intérieur du virage avec une pente transversale dont la valeur est fixée par interpolation linéaire en fonction de 1/R entre 2,5 % pour Rdm et 7 % pour Rm. - le rayon non déversé : Rnd est le rayon au dessus duquel la chaussée n'a pas à être déversée dans le sen correspondant à la courbure en plan ; la chaussée présente alors une ou plusieurs pentes transversales comme en section courante (le plus souvent 2,5 % vers l'extérieur de la route). catégorie

R60 R80

Rayon non déversé600 m 900 m

Pour une telle route, on peut prendre aussi :

Valeur du rayon Sens du dévers Valeur du dévers %

240 mVers l'intérieur du

virage7 %

Compris entre 240 et 450 mVers l'intérieur du

virage0,86 + 736,4/R

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450 mVers l'intérieur du

virage2,5 %

Compris entre 450 et 600 mVers l'intérieur du

virage2,5 %

600 m ou plusEn toit 2,5 %

Sur notre projet, nous avons comme dévers et rayons :

Rayons (m) Dévers (%)

150 7
200 7

250 3,8

300 3,3

450 2,5

Il faut à tout prix éviter l'utilisation fréquent ou systématique de grands rayons sur une route R60. En effet, de grands rayons ont pour conséquences : - la limitation des possibilités de dépassement sûrs, - l'encouragement à pratiquer une vitesse continûment élevée, - une accoutumance à la vitesse, - une diminution de la vigilance. Sur les routes de type R, pour les rayons en plan inférieurs à 500m, nous veillerons à respecter la relation suivante :

5,1 21 67,0

R R Parmi les courbes susceptibles de satisfaire à cette condition de variation continue du rayon de courbure, c'est la clothoïde qui a été retenue en matière de R1 R2

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Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 7 - tracé routier. Il est important de limiter la longueur des clothoïdes pour permettre une meilleure perception de la courbure réelle des courbes en plan. C'est pour cette raison que le document " aménagement des routes principales » donne des règles plus simples qui permettent de calculer la longueur des raccordements progressifs à appliquer aux routes principales non autoroutières. Le tableau donne les longueurs de raccordement en fonction du nombre de voies :

Profil en travers Longueur de clothoïde

Route à 2 voies L = 6 R^0,4

Routes à 3 voies L = 9 R ^0,4

Ces valeurs peuvent être écrêtées sans inconvénient au niveau de 67 m ( routes à deux voies) et 100 m (routes à trois voies). Dans notre projet, nous avons les valeurs suivantes : Valeur du rayon en m Longueur maximale de clothoïde en m

450 m 100 m

300 m 88 m

225 m 78 m

150 m 67 m

2.2 le profil en long

La déclivité maximale en rampe et en pente est fixée à partir des caractéristiques dynamiques, des véhicules (poids lourds notamment) et du niveau de service affecté à chaque type et chaque catégorie de route :

Catégorie

R60 R80

Déclivité maximale7 % 6%

Pour une route R 60 , on a les valeurs suivantes pour les angles saillants et rentrants :

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Rayon minimum en angle saillant 1500 m

Rayon minimum en angle rentrant 1500 m

On respecte bien cette condition minimum pour avoir une bonne visibilité et une bonne lisibilité de la route. Rayon utilisé en angle saillant Rayon utilisé en angle rentrant

1 500 5000

5000 2500

Au niveau du profil en long, nous nous sommes imposés des profils au niveau de certains éléments clés : comme par exemple, au niveau des intersections avec d'autres voiries, nous avons imposés sur un profil (garder la même altitude).

2.3 le profil en travers :

Pour la bonne compréhension du profil en travers, quatre précisions doivent être apportées : - La chaussée, au sens géométrique du terme, est limitée par le bord interne du marquage de rive (et ne comprend pas les sur largeurs de structure de chaussée portant le marquage de rive), - La largeur de voie comprend une part du marquage de délimitation des voies, - L'accotement comprend une bande dérasée, constituée d'une sur largeur de chaussée supportant le marquage de rive et d'une bande stabilisée ou revêtue et la berne. - La bande dérasée de gauche est une zone dégagée de tout obstacle, située à gauche des chaussées unidirectionnelles. Elle supporte le marquage de rive ; elle peut être d'une structure plus légère que la chaussée.

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Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 9 - Le nombre de voie est déterminé après des études préalables prenant en compte des données de trafic, des objectifs de niveau de service et des éléments économiques et politiques. La largeur des voies de circulation en rase de campagne est normalement de 3,75 m. Sur les routes neuves de type R, la largeur peut être réduite à 3 m en cas de contrainte de site, ou lorsque le trafic total et le trafic lourd sont jugés peu importants. Dans le cas des courbes de rayon inférieur à 200 m, une sur largeur est introduite dans les virages. Elle vaut normalement, par voie de circulation, 50/R en mètres, R étant le rayon exprimé en mètres. L'accotement comprend une partie dégagée de tout obstacle appelée bande dérasée, généralement bordée à l'extérieur d'une berne engazonné. Sur l'accotement et au-delà, dans une zone dite " zone de sécurité », il est primordial d'exclure tout obstacle agressif et d'éviter les fossés profonds. La largeur de cette zone de sécurité vaut à compter du bord de chaussée 7 m en aménagement neuf des routes de type T ou R. Pour les routes de ce même type, la bande dérasée est constituée à partir du bord géométrique de la chaussée : - sur largeur de chaussée d'une largeur de 0,25 m qui porte le marquage de rive, - partie stabilisée ou revêtue.

La berne, située à l'extérieur de la bande dérasée ou de la BAU est généralement

engazonnée. Elle supporte d'éventuels panneaux de signalisation et équipements. Elle a une largeur de 0,75 m éventuellement portée, en présence de dispositifs de retenue, à une valeur de 1 m ou davantage selon le dispositif de retenue mis en oeuvre. ĺ La pente transversale des versants de la chaussée est de 2,5 % orientée vers l'extérieur de la route. ĺ la sur largeur de chaussée a la même pente que le versant de la chaussée ĺ la bande stabilisée présente une pente de 4% dans le même sens que le versant de la chaussée qu'elle longe. ĺ la bande dérasée revêtue présente une pente de 4% dans le même sens que le versant de la chaussée adjacente. ĺ la berne a une pente de 8% orientée vers l'extérieur de la route.

2.4 La perception du tracé :

Afin d'assurer une bonne coordination entre le profil en long et le tracé en plan, il est nécessaire de respecter : - les conditions de visibilité, - les distances d'arrêt permettent à l'usager de s'arrêter en cas de surprise et d'éviter les points hauts masquant une courbe.

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Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 10 - Pour faire coïncider les courbes du tracé en plan avec celle du profil en long, nous avons pris des rayons verticaux importants par rapport aux rayons horizontaux.

III Chaussée

La structure de la chaussée est choisie en utilisant le catalogue des structures types de chaussée neuves 1998. Ce catalogue prévu pour les voiries du réseau national permet de dimensionner les voiries départementales avec de bonnes conditions de confort, de sécurité et de continuité des aménagements.

3.1 - Détermination de la catégorie de la voie.

On a considéré qu'il s'agissait d'une route de type 4 (autre route nationale) selon la circulaire de décembre 1991. La liaison est définie comme une R60, elle est donc considérée comme une voie du réseau non structurant tel que défini dans le catalogue 1998, il ne s'agit ni d'une autoroute ni d'une route express. Cette donc une voie VNRS. Le calcul de dimensionnement se fera donc sur 20 ans.

3.2 - Détermination de la classe de trafic.

Il est nécessaire pour déterminer la classe de trafic de calculer le nombre cumulé de poids lourds sur la voie selon la formule : TCi 20 = 365*T*C ; avec T le trafic poids lourd à l'année de mise en service et C = d + t*d*(d-1)/2, d étant la durée de dimensionnement initiale de la chaussée, t le taux de croissance annuelle du trafic poids lourd. En association avec la réalisation de l'autoroute A89 et à l'intérieur de la zone dynamisée au plan socio-économique, la traduction des perspectives socio- économiques et d'aménagement du territoire en terme d'accroissement du trafic routier sur les itinéraires à l'étude est la suivante : - période de 2000-2010 : o tous trafics : + 2 % linéaire par an, base 2000 - période de 2010 - 2020 : o tous trafics : + 3 % linéaire par an, base 2010 - période de 2020 - 2030 : o tous trafics : + 1 % linéaire par an, base 2020. Les études sur le trafic à prendre en compte pour cette liaison conduisent aux résultats suivants : - trafic journalier moyen prévu pour l'année de mise en service - trafic équilibré dans les deux sens

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Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 11 - - trafic composé de 10 % de poids lourds de charge utile supérieure ou égale à 5 tonnes, soit 12,5 % de PL de PTAC (poids total autorisé en charge)

3,5 tonnes,

- taux de croissance prévisible pour les poids lourds : ci-dessus, - durée de vie prise en compte pour la chaussée : 20 ans. Le trafic poids lourds par voie et par jour à la mise en service de la liaison (2010) est de 337 PL/jour/voie.

tstructurannon réseau lepour retenueement dimensionn de durée lasur PLM 07,3TCi PL 749 066 32)110(*10*01,010*438*3652)110(*10*03,010*337*365

2020
TCi

Classe TC1

20 TC2 20 TC3 20 TC4 20 TC5 20 TC6 20 TC7 20 TC8 20

Borne sup0,2 0,5 1,5 2,5 6,5 17,5 43,5

Le tableau ci-dessus du catalogue indique les seuils délimitant les classes de trafic en million de PL. Nous avons sur la liaison RD13-A89 3,07 MPL sur la durée de dimensionnement retenue pour le VNRS.

2,5 < TC5

20 < 6,5 d'où la classe TC5 20

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Boris Metral ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Cotin Florent Ingénieur des Travaux Publics de l'Etat Etude technique du projet route : Liaison RD 13 - A89 - 12 - Présentation de la démarche de détermination d'une structure de chaussée

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Etudes préalables

Ressources en matériaux Géologie Géotechnique

Détermination de la

catégorie de la voieclimatTrafic

Détermination de la

classe de traficDétermination de la classe de plate forme

Choix d'une ou plusieurs structures

Choix de composition de la couche de surface

Vérification au gelVérification négative

Vérification positive

Etablissement de la coupe transversale

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IV Géotechnique et mouvement de terre

Une étude géologique et géotechnique, réalisée à la demande du Département Etudes et Projets du CETE de Lyon a pour but de recenser les difficultés liées à l'exécution des terrassements sur les différents tracés. Sur le site, l'étude a montré l'existence de plusieurs types de sols : - sols meubles, alluvions récentes (graves ou sables argileux saturés d'eau avec une couverture limoneuse), - les roches dures : métavolcanites, - les roches tendres ou fragilisées.

4.1 les caractéristiques des matériaux rencontrés :

Les matériaux rencontrés sont principalement de type A2, B5 et R d'après la classification GTR (guide des terrassements routiers). a) Matériaux A2 : Les matériaux A2 appartiennent à la classe des sols fins. L'IP est compris entre

12 et 25 ou le VBS entre 2,5 et 6. Les matériaux A2 sont des sables fins

argileux, limons, argiles et marnes peu plastiques,... Le caractère moyen de cette sous classe fait qu'ils se prêtent à l'emploi de la plus large gamme des terrassements (si la teneur en eau n'est pas trop élevée). Or les sables argileux sont saturés en eau. Nous avons donc des sols de type A2th. b) Matériau B5 : Les matériaux B5 appartiennent à la classe des sols sableux et graveleux avec des fines. Le tamisât à µm est compris entre 12 et 35 %, le VBS <1,5 ou l'IP <12. Le proportion de fines et la faible plasticité de ces dernières rapprochent beaucoup le comportement de ces sols de celui des sols A1. Leur emploi en couche de forme sans traitement avec des liants hydrauliques nécessite la mesure de leur résistance mécanique (Los Angeles et/ou Micro Deval en présence d'eau). c) Matériaux rocheux : On retiendra qu'il existe six sous-classes basées sur la nature pétrographique de la roche ( craie, calcaire, marnes, granite, basalte,...) et ses caractéristiques mécaniques, notamment de résistance aux chocs avec l'essai de Los Angeles (LA) et de résistance à l'attrition avec l'essai Micro Deval en présence d'eau (MDE). Or sur le site, il y a surtout des roches de types magmatiques et métamorphiques. Ce type de roche comprend les granites, les basaltes, les schistes. On a donc des roches de type R6.

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4.2 Les conditions d'extraction des matériaux

La première étape consiste à décaper la couche de terre végétale sur une hauteur de 0,20 m environ. Pour cela, on va utiliser un tracteur à chenilles avec un équipement de lame ou bien un bulldozer. On peut également utiliser une décapeuse (scrap). La terre végétale devra être stockée en vue de la re- végétalisation des talus. a) Matériau A2 : Ces matériaux sont des sables argileux et limoneux, donc sont meubles. De plus, on les trouve ici sous l'état hydrique très humide (th). Pour les extraire, il va falloir faire un drainage de la zone sur plusieurs mois (cela permettrait de les ramener à l'état hydrique humide), puis procéder par extraction en couches minces (0,10 à 0,30 m) pour bénéficier de l'évaporation. On peut aussi envisager la scarification avant extraction. On pourra utiliser un bulldozer, un chargeur, un ripper ou une pelle mécanique. On a une très large palette d'engins de terrassements pour ce type de sol. b) Matériau B5 : Ce sont les sables que l'on trouve ici sous l'état hydrique h. si nous devions en extraire, nous utiliserions les mêmes engins de terrassements que précédemment. Le terrassier peut cependant même avec ces sols dits meubles rencontrer des coûts d'extraction très différents. Entre un sable propre sans cohésion qui s'extrait à la décapeuse sans pousseur et une argile à silex compacte qui nécessite deux pousseurs et détruit de nombreux pneus de décapeuse, les différences de coûts sont importantes. c) Matériau rocheux (R6): Mais ces différences restent hors de proportion avec celles que l'on rencontre dans les bancs rocheux les plus compacts, qui ne peuvent être extraits qu'après dislocation à l'explosif. Il existe deux moyens d'extraction de banc rocheux : - défonceuse (ripper), - explosif.

Nature du banc rocheux

Vitesse de son mesure par sondage

sismique

DéfonçageV< 1500 m/sec

Difficilement défonçage (rippable)1 500 m/sec < V < 2 500 m/sec

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