CAHIER DES TRAVAUX DIRIGES
Jamel NEJI DGC Février 2014 ___________________________________________________________________________ ENIT BP 37 Le belvédère 1002 Tunis Tél. : (216) 71 874 700 Fax : (216) 71 872 729
I- RESEAU ROUTIER TUNISIEN I-1 Quelles sont les catégories administratives des routes en Tunisie. Comment l’usager les reconnaît ? I-2 Présenter les particularités d’évolution du réseau routier tunisien par rapport à l’évolution du parc de véhicules ?
II- ETUDE DE LA CIRCULATION ROUTIERE II-1 De quel type de comptage on a besoin pour étudier un carrefour ? Appuyer votre réponse par un schéma. II-2 Pour étudier la circulation de A vers B, un sondeur se place au point X (prés de la borne) les 30 jours d’octobre de 10h à 11h30 et de 15h à 16h30. Il rapporte enfin une Moyenne Journaliè re Annuelle MJA de 2000 UVP. Commenter cette opération.
II-3 Etablir la courbe débit-vitesse pour une voie. Commenter cette courbe (surtout les 3 points particuliers). Placer sur cette courbe les 6 niveaux de service qui reflètent le degré satisfaction de l’usager. Quels sont les 3 paramètres qui caractérisent ces niveaux de service ? II-4 Développer la relation entre la courbe de la question II-3 et le profil en travers d’une route ? II-5 Un comptage de la circulation sur une route à voie unique par sens a montré que le débit horaire fluctue entre 1500 UVP et 1800 UVP. Commenter cette situation. Que proposez-vous ? II-6 Quelles sont les différences entre une matrice Origine - Destination en MJA et celle en heure de pointe ? Donnez des exemples. II-7 La figure suivante montre la disposition des 4 agglomérations A, B, C, et D :
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I- RESEAU ROUTIER TUNISIEN I-1 Quelles sont les catégories administratives des routes en Tunisie. Comment l’usager les reconnaît ? I-2 Présenter les particularités d’évolution du réseau routier tunisien par rapport à l’évolution du parc de véhicules ?
II- ETUDE DE LA CIRCULATION ROUTIERE II-1 De quel type de comptage on a besoin pour étudier un carrefour ? Appuyer votre réponse par un schéma. II-2 Pour étudier la circulation de A vers B, un sondeur se place au point X (prés de la borne) les 30 jours d’octobre de 10h à 11h30 et de 15h à 16h30. Il rapporte enfin une Moyenne Journaliè re Annuelle MJA de 2000 UVP. Commenter cette opération.
II-3 Etablir la courbe débit-vitesse pour une voie. Commenter cette courbe (surtout les 3 points particuliers). Placer sur cette courbe les 6 niveaux de service qui reflètent le degré satisfaction de l’usager. Quels sont les 3 paramètres qui caractérisent ces niveaux de service ? II-4 Développer la relation entre la courbe de la question II-3 et le profil en travers d’une route ? II-5 Un comptage de la circulation sur une route à voie unique par sens a montré que le débit horaire fluctue entre 1500 UVP et 1800 UVP. Commenter cette situation. Que proposez-vous ? II-6 Quelles sont les différences entre une matrice Origine - Destination en MJA et celle en heure de pointe ? Donnez des exemples. II-7 La figure suivante montre la disposition des 4 agglomérations A, B, C, et D :
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Une route nationale RN traverse les 3 agglomérations A, B, et D. La liaison entre B et C est assurée par une route régionale RR. Il s’agit dans cette question d’étudier l’opportunité de crée un nouveau itinéraire entre A et D. Présenter et développer la démarche à suivre. Expliquer à l’aide d’exemples.
II-8 On adopte dans cette question la même configuration présentée au II-7. Un comptage et une prévision de la circulation vous indiquent qu'à la mise en exploitation de l’itinéraire A-D, la matrice O/D (UVP/h) en heure de pointe du matin est la suivante. A B C D 900 750 350 A 300 650 1550 B 550 650 1550 C 400 3100 D 2350 Compléter cette matrice. Dessiner le profil en travers de cet itinéraire.
II-9 On adopte dans cette question la même configuration présentée au II-7. On suppose que la population de B est de 5000 habitants. Sur la route nationale RN, on a comptabilisé une moyenne journalière annuelle MJA de 14000 UVP en A en 2012. Le taux de croissance annuel du trafic est pris forfaitairement égal à 5%. Une enquête par « papillons » a été réalisée un jour ouvrable d’avril 2012. Les papillons étaient collés sur 900 véhicules légers (VL) et 100 poids lourds (PL) partant de A. On a observé en C au total 300 VL et 30 PL dont 180 VL et 20 PL portaient des papillons. On a observé en D au total 900 VL et 100 PL dont 600 VL et 75 PL portaient des papillons. Traduire ces résultats sous forme de matrices origine/destination (O/D) en distinguant les circulations légères et lourdes. Les valeurs manquantes peuvent être appréciées par une observation du contexte local, ou à défaut, en utilisant le graphe suivant en l’appliquant au plus faible des flux issus de B. Construire la matrice origine/destination (O/D) en MJA à l’horizon 2018.
% du trafic de transit en fonction f onction du logarithme de la population de l’agglomération traversée
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III-
ETUDE DU TRACE
Vitesse de référence : III-1 Quelle est la vitesse de référence Vr d’un projet routier et comment la choisir ? Quelle est la différence entre cette vitesse et la vitesse d’approche ou « de projet ». III-2 A partir de Vr les normes permettent de calculer les caractéristiques minimales des points particuliers d’un projet routier. Enumérer 6 exemples de caractérist iques minimales. III-3 Le taux de croissance annuel du trafic est pris forfaitairement égal à 8% et pendant les heures de point le débit horaire est de l’ordre de 1500 véhicules par heure. Le site étant non très accidenté. Le projeteur hésitait entre 80km/h et 100km/h pour la valeur de la vitesse de référence. Quel choix auriez vous pris ? Justifiez votre réponse en s’appuyant sur ELECTRE III. Tracé en plan : III-4 Dans la conception du tracé en plan d’une route, l’ingénieur doit gérer des contraintes. Expliquer.
III-5 Un virage à droite doit précéder, coïncider ou succéder à un point haut. Justifier votre réponse. III-6 La vitesse de référence choisie est 60 km/h. Nous proposons le tracé suivant. Commenter cette proposition (points positifs et négatifs). L’axe en vert est une variante de rectifi cation, commenter.
III-7 Estimer en partant du schéma suivant -en indiquant dans quels cas il faut faire- la distance de visibilité minimale nécessaire pour entreprendre une manœuvre de dépassement ou l’interrompre en toute sécurité. Pendant cette manœuvre le véhicule A utilise ses réserves maximales d’accélération et de décélération, les véhicules B et C sont à vitesse constante égale à la vitesse de projet.
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Raccordement progressif : III-9 La courbe d’équation R L = A² est une courbe de raccordement progressif. Quelle est son utilité ? Quand elle n’est pas nécessaire ? Comment déterminer son paramètre ? III-10 L’axe en plan du tracé ci-dessous est celui d'un tronçon d'une route nationale dimensionnée avec la vitesse de référence Vr = 60 km/h (f t = k = 0.13 et d = 5%).
a) b) c) d) e) f) g) h)
De quoi est composé cet axe ? Commentaires. Choisir les courbes de raccordement et déterminer leurs paramètres. Déterminer les caractéristiques de ces courbes (X, Y, , …). Calculer t1 et t2 et les longueurs brutes des arcs de cercles Lc (avant introduction des courbes de raccordement) Calculer les longueurs nettes des arcs de cercles lc (après introduction des courbes de raccordement) Calculer les longueurs résiduelles des alignements droits (après introduction des courbes de raccordement) Repérer les points singuliers (sommets, points de tangence, points de raccordement, …) A l’aide de ces points, reproduire à l’échelle cet axe en plan sur un papier millimétré.
Profil en long :
III-11 Estimer la valeur du rayon minimal absolu R v du parabole de raccordement en point haut en fonction de la vitesse du projet et des données du problème : Voir figure ci dessus.
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III-12 Quels sont les principaux critères de conception du profil en long d’une route. Enumérez au moins cinq de ces critères.
III-13 Commenter un projet routier comportant une succession périodique de « point haut-point bas ». Justifier votre réponse.
III-14 Estimer la valeur du rayon minimal absolu R v du parabole de raccordement en point bas en fonction de la vitesse du projet et des données du problème :
: Demi angle du faisceau lumineux ha : hauteur des phares au dessus de la chaussée. Rv : Rayon vertical du parabole de raccordement S : Distance de visibilité nécessaire m : Changement de déclivité en %
Coordination entre les éléments d’un projet : III-15 Trois aberrations (au moins) sont à relever sur le projet de la figure suivante. Lesquelles ? Quelles alternatives proposez-vous ?
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Profil en travers : III-16 Citer les principaux éléments d’un profil en travers d’un projet routier. III-17 Présentez 5 situations où l’on doit changer de profil en travers type dans un dossier d’exécution d’une route. Carrefours et échangeurs :
III-18 Quels sont les conflits élémentaires dans un carrefour. Justifier votre réponse par des schémas. III-19 Quels sont les carrefours à niveau et les carrefours dénivelés. Justifier votre réponse par des schémas.
III-20 Discuter la faisabilité de la bretelle d’accès à l’autoroute suivante. Concevoir cette bretelle et calculer ses caractéristiques.
III-21 Chargé de l’aménagement à 2 x 2 voies de la route nationale RN 1 entre Sousse et Sfax, on est amené à étudier la déviation d’El Jem, et en particulier, l’aménagement du carrefour nord avec l’ancienne RN 1. La disposition des lieux est la suivante :
a) Pour étudier l’intérêt de cette déviation et esquisser l’aménagement du carrefour, il convient de déterminer le trafic futur de cette déviation. Quel type d’enquête proposez-vous ? Décrire en donnant les principales caractéristiques (moyens, durée, fréquence, précautions, …). b) Pour le carrefour nord, l’enquête nous a fourni les matrices origines destinations (O/D) suivantes en heure de pointe du soir (HPS) et en moyenne journalière annuelle (MJA). Le trafic poids lourds (PL) représente 15 % du trafic total sur la RN 1 et 10% sur la RR87. On propose les 6 variantes d’aménagement suivantes. Commenter ces propositions en dégageant les points positifs et négatifs. Retenez-vous une variante? (Consulter ICTARN Principes généraux d’aménagement des carrefours)
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Variante 1
Variante 2
Variante 3
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Variante 4
Variante 5
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Variante 6
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IV-
LE DRAINAGE ROUTIER
IV-1 Présenter la procédure d’étude du drainage routier. Etayez votre présentation par des schémas. IV-2 Indiquer les sources d’attaque de l’eau sur la chaussée. Quelles sont les conséquences ? Etayez votre présentation par des schémas. IV-3 Quelle est la relation entre le choix de la période de retour et les dimensions des ouvrages hydrauliques routiers.
V- GEOTECHNIQUE ROUTIERE ET TERRASSEMENTS V-1 Indiquer 3 moyens de contrôle de la compacité in situ. Expliquer votre réponse par un schéma. V-2 Le « G.T.R. » peut être considéré comme un outil d’aide à la décision pour un ingénieur routier. Expliquez et donnez des exemples. V-3 Expliquer l’utilité de l’emploi des géotextiles en technique routière en insistant sur les
quatre propriétés essentielles des géotextiles. V-4 Il s’agit de l’étudie géotechnique et des terrassements d’un tronçon d’une route régionale de 973,20 m de longueur. La ligne projet de terrassement montre l’existence de déblais et de remblais : voir profil en long ci joint. Le profil 19 montre les profils en travers en déblais et le profil 39 renseigne sur les profils en travers en remblai. a) Calculer les volumes des déblais et des remblais de ce tronçon à l’aide de la méthode de la moyenne des aires et en utilisant la simplification indiquée pour la détermination des surfaces de déblais et de remblais. On se propose d’étudier la possibilité d’utiliser les sols des déblais en remblais. Pour cela des sondages ont été effectués. Les résultats d’identification des sols extraits des sondages S100 et S101 du profil 19 sont donnés à titre d’exemple. Le technicien ayant suivi les sondages, a relevé scrupuleusement sur les fiches jointes la nature visuelle des couches de terrain rencontrées en fonction de leur profondeur. Les résultats des essais géotechniques réalisés sur des échantillons prélevés ont été reportés dans les colonnes correspondantes sur les mêmes fiches en regard de la couche de sol correspondante. b) Déterminer les appellations géotechniques des sols rencontrés en utilisant la Classification Universelle (ou LPC) et le diagramme de plasticité. c) Reconstituer les différentes couches de terrain sur le profil 19. d) Déterminez la classification selon le GTR des différents sols en place. e) Proposez les conditions de mise en œuvre en remblai de chacun de ces sols si le chantier de terrassement est prévu pendant la saison estivale (juin à septembre) et si les compacteurs utilisés par l’entreprise sont de type VP4. f) Même question si les compacteurs utilisés par l’entreprise sont de type VP1.
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VI-
MATERIAUX ROUTIERS
VI-1 Quelles sont les différents matériaux utilisés en technique routière. Leurs particularités ? VI-2 Quelle est la démarche de formulation d’un enrobé bitumineux ? VI-3 Quelles sont les particularités du comportement mécanique de l’enrobé bitumineux ? VI-4 Le comportement mécanique de l’enrobé bitumineux peut être schématisé par le comportement du modèle suivant :
k
K Ressort Amortisseur Etablir l’équation différentielle qui régit le comportement de ce modèle. Résoudre cette équation en supposant que la contrainte appliquée est de la forme sin (t). Commenter ce résultat.
VII- DIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES DE CHAUSSEES VII-1 Quels sont les différents types de structures de chaussées. Présenter leurs particularités et leurs différences. VII-2 Le dimensionnement des structures de chaussées dépend de 4 paramètres essentiels. Quels sont ces paramètres ? VII-3 Quel est l’essieu de référence ? Expliquez la méthode avec laquelle on estime le nombre total équivalent d’essieux de référence à partir de l’histogramme des poids lourds. VII-4 Comment prendre en compte les particularités du comportement mécanique de l’enrobé bitumineux dans le dimensionnement des structures de chaussées ? VII-5 Quelles sont les différences entre les structures de chaussées en largeur roulable et en accotement. Citer au moins trois de ces différences en expliquant leurs causes. VII-6 Présenter la méthode tunisienne de dimensionnement des structures de chaussées basée sur le catalogue. VII-7 Il s’agit de dimensionner la structure de chaussée d’un tronçon de route nationale située dans la région de Tunis. La mise en service est prévue pour janvier 2017. La durée de vie projetée de la chaussée est de 15 ans avec un taux de croissance annuel de 6 %. Un comptage de la circulation effectué en 2010 a donné les valeurs suivantes : Type de PL MJA (1 sens)
F1 200
F2 150
G1 40
G2 30
H 125
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Une campagne géotechnique a montré que les CBR à l’état naturel et après 4 jours d’imbibition étaient respectivement de 16 et 5. Une centrale de produits noirs ainsi que deux carrières ne sont pas loin du site. a) Déterminez le nombre cumulé Ne d’essieux de 13t susceptibles de parcourir la chaussée durant toute sa durée de vie. b) Déterminez les classes du trafic et du sol. c) En déduire la structure de chaussée en utilisant le catalogue de la DGPC (1984). d) Le nombre Ne d’essieux de 13t est déjà calculé en a). La loi de cumul des déformations pour les matériaux non traités (y compris sol) est de la forme : z = a N –b avec : z = déformation verticale a = 0.021 b = -0.24
Cette déformation étant la déformation admissible pour le trafic donné. Les déformations effectives sont calculées par le logiciel ALIZE. La structure adoptée est la suivante : Couche de roulement : 5 cm de béton bitumineux Module E = 6000 MPa Couche de base : de 15 à 33 cm de Grave TV 0/20 Module E = 600 MPa Couche de Fondation : 20 cm de Grave TV 0/31.5 Module E = 200MPa Sol support : plate-forme de Module E = 70 MPa Tous les coefficients de Poisson sont de 0.25. En faisant varier l’épaisseur de la couche de base de 15 cm jusqu’à 33 cm, calculer sept variantes de structure de chaussée. Présenter les résultats sur courbe (Excel). Discuter et proposez une structure admissible.
Coefficient d’équivalence à l’essieu de 13t des PL Catégorie Aq 13 tonnes
F1 + H 0,24
F2 + G1 + G2 0,92
I 0,07
Définition des classes de trafic Classe T1 T2 T3 T4 T5
Nombre de passage cumulés de l’essieu de 13t (en million) 2-4 1-2 0,5-1 0,18-0,5 0,09-0,18 Définition des classes du sol CBR caractéristique (%) Classe de sol
S1 S2 S3 S4
5-8 8 - 12 12 - 20 > 20
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