Mémoire d'étude d'Un Chemin de fer

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

Ecole Nationale Supérieure des Travaux Publics National School of Built and Ground Works Engineering

Projet de Fin d’Études Pour l'obtention du diplôme d’Ingénieur d’Etat Filière : Travaux Publics Spécialité : Infrastructures de Base

ÉTUDE EN APD DE LA NOUVELLE LIGNE FERROVIAIRE À VOIE UNIQUE TIARET-SAIDA DU PK108+475 AU PK 123+000

Présenté par :

Encadré par :

HENNI Hichem

Mr. CHEHROURI Tahar Salem

Promotion 2015 / 2016 Garidi – Vieux Vieux © ENSTP – Garidi

Kouba

Avant de commencer ce mémoire, je remercie Allah, le tout puissant, qui m’a donné la santé, le courage et la force pour réaliser ce travail. Je tiens à exprimer ma gratitude et mes remerciements pour toutes les personnes qui ont contribué à sa réalisation. En premier lieu Mr. Salem, mon encadreur, pour ses remarques et directives. Je remercie également toute l’équipe de ANESRIF et à sa tête le directeur de projet Mr. BENMEASSOUD Karim pour tous les moyens et documents qu’ils ont mis à ma disposition afin de réussir ce travail. Sans oublier l’équipe de maitrise d’œuvre p our our leur aide et disponibilité. Je présente mes sincères remerciements à l’ensemble des enseignants du Département Infrastructures de Base de l’ENSTP. Mes profonds remerciements pour les membres de jury qui ont accepté d’évaluer ce travail.

Je dédie cet humble travail à toute ma famille, à ma chère mère et mon cher père, qui m’ont tant soutenu et encouragé dans tous les domaines et surtout pour réaliser ce mémoire, À mes très chères grandes mères ‘YEMMA’ et ’MIMA’ pour leur amour et prières. À ma grande famille : Mes sœurs : yasmine, loubna, radjaa, sara. Mes tantes : rahmania, foufa, zohra, fatima, yamina., asia ,noura, khaldia. Mes oncles : abdelkader, moulay, didouche, aziz, taher, mustapha. Mes cousins : les deux aziz. À mes amis : amine, abdesslem, walid, abdelkader, hichem, mourad, lamine, wahheb, omar., basset, toufiq. À tous mes collègues de la promotion 2015-2016 À tous ceux qui m’aiment.

SOMMAIRE Introduction générale .................................................................................................. 1 Transport ferroviaire .................................................................................................... 2 1-Introduction ................................................................................................................................................. 3 2-Aspect économique...................................................................................................................................... 3 2-Aspect technique.......................................................................................................................................... 3 3-Aspect écologique ........................................................................................................................................ 4 4-Réseau ferroviaire en Algérie ....................................................................................................................... 5 4-1-Histoire du réseau ferroviaire national ................................................................................................. 5 4-2-La SNTF coté train ................................................................................................................................. 6 4-3-L’ANESRIF coté rail ................................................................................................................................ 7 4-4-Programme ferroviaire national ........................................................................................................... 7

Présentation du projet ............................................................................................... 10 1-Description générale .................................................................................................................................. 11 2-Les Wilayas concernées par le projet ......................................................................................................... 12 3-Les acteurs de projet .................................................................................................................................. 13 4-Les caractéristiques techniques ................................................................................................................. 14 5-Le tronçon étudié ....................................................................................................................................... 15

Tracé ferroviaire ........................................................................................................ 16 1-Introduction ............................................................................................................................................... 17 2-Tracé en plan .............................................................................................................................................. 17 2-1-Alignement droit ................................................................................................................................. 18 2-2-Courbes circulaires .............................................................................................................................. 1 8 2-3-courbe de raccordement progressif (CRP) .......................................................................................... 22 3-Profil en long .............................................................................................................................................. 24 3-1-les déclivités ........................................................................................................................................ 2 4 3-2-longueur minimale des déclivités ....................................................................................................... 25 3-3-raccordements circulaires de déclivités .............................................................................................. 25

Géologie et géotechnique .......................................................................................... 27 1-Introduction ............................................................................................................................................... 28 2-Cadre géologique ....................................................................................................................................... 28 2-1-Stratigraphie........................................................................................................................................ 28

2-2- Géomorphologie ................................................................................................................................ 29 2-3- Hydrogéologie .................................................................................................................................... 30 2-4-Appréciation générale......................................................................................................................... 3 0 3-Cadre géotechnique ................................................................................................................................... 31 3-1-Reconnaissance des sols ..................................................................................................................... 31 3-2-Identification des formations.............................................................................................................. 33 3-3-Caractéristiques géotechniques.......................................................................................................... 35 3-4-Caractéristiques géomécaniques ........................................................................................................ 35 3-5-Réutilisabilité des matériaux ............................................................................................................... 41 3-6-Vérification de la stabilité des déblais et des remblais ....................................................................... 42

Hydrologie et hydraulique ......................................................................................... 47 1-Introduction ............................................................................................................................................... 48 2-L’étude hydrologique ................................................................................................................................. 48 2-1-Le climat de la zone............................................................................................................................. 48 2-2-Les précipitations ................................................................................................................................ 48 2-3-Les bassin versants.............................................................................................................................. 49 2-4-L’intensité de pluie .................................................................................................................................. 50 2-5-Evaluation des débits de crue ............................................................................................................. 51 3-L’étude hydraulique ................................................................................................................................... 53 3-1- Ouvrages d’assainissement transversaux .......................................................................................... 53 3-2- Ouvrages d’assainissement longitudinaux ......................................................................................... 5 6

Profil en travers ......................................................................................................... 62 1-Introduction ............................................................................................................................................... 63 2-Assise ferroviaire ........................................................................................................................................ 63 2-1-Plate-forme (ou plate-forme de terrassement) .................................................................................. 63 2-2-La sous couche .................................................................................................................................... 66 2-3-Le ballast ............................................................................................................................................. 68 2-4-Dimensionnement des couches d’assise ............................................................................................ 71 3-Gabarits et entraxes ................................................................................................................................... 75 3-1-Gabarits ............................................................................................................................................... 75 3-2-Entraxe ................................................................................................................................................ 75 3-3-Clôtures ............................................................................................................................................... 75

Superstructure de la voie ........................................................................................... 77 1-Introduction ............................................................................................................................................... 78 2-Les rails ....................................................................................................................................................... 78

2-1-Description .......................................................................................................................................... 78 2-2-caractéristiques générales du rail ....................................................................................................... 78 2-3-Soudage des LRS.................................................................................................................................. 80 2-4-Règles d’emploi des LRS ...................................................................................................................... 83 2-5-Avantages et inconvénients des LRS ................................................................................................... 84 2-6-Défauts et usure du rail....................................................................................................................... 84 3-Les traverses............................................................................................................................................... 86 3-1-Description .......................................................................................................................................... 86 3-2- rôle des traverses ............................................................................................................................... 86 3-3-Caractéristiques des traverses ............................................................................................................ 87 3-4-Exigences applicables au traverses ..................................................................................................... 87 4-Les attaches ................................................................................................................................................ 88 4-1-Description .......................................................................................................................................... 88 4-2-l’attache de type NABLA ..................................................................................................................... 88 4-3-rôle d’attache ...................................................................................................................................... 89 5-Les appareils de voie .................................................................................................................................. 89 5-1-Description .......................................................................................................................................... 89 5-2-Types d’appareils de voie .................................................................................................................... 90 5-3-Combinaisons d’appareils de voie ...................................................................................................... 94

Gares de croissement et ouvrages d'art ..................................................................... 95 1-Gares de croisement .................................................................................................................................. 96 2-Ouvrages d’art ............................................................................................................................................ 97 2-1-Ponts-rail ............................................................................................................................................. 97 2-2-Ponts-route ......................................................................................................................................... 98

Signalisation ferroviaire ........................................................................................... 100 1-Introduction ............................................................................................................................................. 101 2-Evolution des systèmes de signalisation .................................................................................................. 101 2-1-Evolution des systèmes de signalisation à blocs ............................................................................... 101 2-2-Les systèmes ATP .............................................................................................................................. 102 2-3-Transition des systèmes ATP vers ETRMS ......................................................................................... 102 3-Conception de la signalisation ................................................................................................................. 105 3-1-Postes de sécurité ............................................................................................................................. 105 3-2-Installations extérieures.................................................................................................................... 106 3-3-Installations ETCS .............................................................................................................................. 109 4-Conception de la télécommunication ...................................................................................................... 109

Devis quantitatif et estimatif ................................................................................... 110 Conclusion générale ................................................................................................. 113 Annexes ................................................................................................................... 114 1-Listing Trace en plan................................................................................................................................. 114 2-Listing Profil en long ................................................................................................................................. 116 3-Cubatures de terrassement...................................................................................................................... 117 4-Qantités des matériaux ............................................................................................................................ 119

Bibliographie ............................................................................................................ 122

LISTE DES FIGURES Figure 01-01 : Répartition des émissions mondiales des GES par mode de transport (source:EUROSTAT) ....... 4 Figure 01-02 : Réseau ferroviaire national en période coloniale ........................................................................ 6 Figure 02-01 : Localisation géographique de ligne de projet ............................................................................ 11 Figure 02-02 : Localisation géographique de ligne de tronçon ......................................................................... 15 Figure 03-01 : le dévers théorique .................................................................................................................... 19 Figure 03-02 : Le gauchissement des rails ......................................................................................................... 22 Figure 03-03 : Valeur de la déclivité en fonction de sa longueur ...................................................................... 25 Figure 03-04 : Schéma du raccordement circulaire........................................................................................... 26 Figure 04-01 : Carte de la situation géographique de la zone de tronçon étudié............................................. 28 Figure 04-02 : Carte hydrogéologique du nord de l'Algérie .............................................................................. 30 Figure 04-03 : La réalisation des sondages ........................................................................................................ 31 Figure 04-04 : Extrait de carotte représentatif de la terre végétale ................................................................. 33 Figure 04-05 : Extrait de carotte représentatif des Alluvions ........................................................................... 34 Figure 04-06 : Extrait de carotte représentatif des Calcaires gréseux .............................................................. 34 Figure 04-07 : Vérification de la stabilité des déblais en condition statique (Fs 1,5) .................................... 44 Figure 04-08 : Vérification de la stabilité des déblais en condition sismique (Fs 1,0) ................................... 45 Figure 04-09 : Vérification de la stabilité des remblais en condition statique (Fs 1,5) ................................. 45 Figure 04-10 : Vérification de la stabilité des remblais en condition sismique (Fs 1,0) ................................ 46 Figure 05-01 : Les bassins versants des cours d’eau traversant le tracé........................................................... 50 Figure 05-02 : Schéma du dalot type 1 .............................................................................................................. 56 Figure 05-03 : Schéma du dalot type 2 .............................................................................................................. 57 Figure 05-04 : Schéma du dalot type 3 .............................................................................................................. 57 Figure 05-05 : Représentation schématique des Ouvrages d’assainissement longitudinaux ........................... 61 Figure 06-01 : Les couches constituant le profil en travers ............................................................................... 63 Figure 06-02 : Détermination du coefficient de dureté DR ............................................................................... 71 Figure 06-03 : Profil en travers type en déblai .................................................................................................. 74 Figure 06-04 : Profil en travers type en remblai................................................................................................ 74 Figure 06-05 : Profil en travers type (mixte) ..................................................................................................... 76 Figure 07-01 : La géométrie du rail UIC 60 E1 ................................................................................................... 79 Figure 07-02 : L’écartement entre les rails ........................................................................................................ 80 Figure 07-03 : Soudure électrique ..................................................................................................................... 80 Figure 07-04 : L'appareil de dilatation ............................................................................................................... 84 Figure 07-05 : Schéma d’une rupture du rail..................................................................................................... 8 5 Figure 07-06 : Schéma des fissures de l’âme et du champignon ...................................................................... 85 Figure 07-07 : Schéma d'une usure ondulatoire du rail .................................................................................... 85 Figure 07-08 : Les dimensions des traverses bi-blocs utilisées ......................................................................... 87 Figure 07-09 : Les constituant de l’attache de type NABLA .............................................................................. 89 Figure 07-10 : Les éléments constitutifs d’un branchement simple ................................................................. 90 Figure 07-11 : Schéma d’un croisement ............................................................................................................ 91 Figure 07-12 : Schéma d’un branchement symétrique ..................................................................................... 92 Figure 07-13 : Schéma d’un branchement double unilatéral ............................................................................ 92 Figure 07-14 : Schéma d’un branchement double bilatéral .............................................................................. 92 Figure 07-15 : Schéma d’une traversée de voie ................................................................................................ 93 Figure 07-16 : Schéma d’une traversée-jonction simple................................................................................... 93

≥ ≥ ≥ ≥

Figure 07-17 : Schéma d’une traversée-jonction double .................................................................................. 94 Figure 07-18 : Schéma de La diagonale ............................................................................................................. 94 Figure 07-19 : Schéma de La bretelle ................................................................................................................ 94 Figure 08-01 : Schéma de la gare de croisement .............................................................................................. 96 Figure 08-02 : Vue en plan du pont-rail ............................................................................................................. 98 Figure 08-03 : Coupe transversale et longitudinale du pont-rail ...................................................................... 98 Figure 08-04 : Vue en plan du pont-route ......................................................................................................... 99 Figure 09-01 : Voie divisée en sections ........................................................................................................... 101 Figure 09-02 : Evolution de la signalisation ..................................................................................................... 102 Figure 09-03 : ETCS niveau 1 ........................................................................................................................... 103 Figure 09-04 : ETCS niveau 2 ........................................................................................................................... 104 Figure 09-05 : ETCS niveau 3 ........................................................................................................................... 104 Figure 09-06 : Compteurs d’essieux ................................................................................................................ 108

LISTE DES TABLEAUX Tableau 03-01 : Valeurs de longueur minimale des alignements droits ........................................................... 18 Tableau 03-02 : Valeurs admissibles de Dmax .................................................................................................. 20 Tableau 03-03 : Valeurs admissibles de Imax .................................................................................................... 21 Tableau 03-04 : Valeurs admissibles de Emax ................................................................................................... 21 Tableau 03-05 : valeurs maximales admissibles de ..................................................................................... 2 3 Tableau 03-06 : Valeurs maximales admissibles de (dI/dt) ............................................................................... 23 Tableau 03-07 : Calcul récapitulatif des éléments géométriques ..................................................................... 23 Tableau 03-08 : Valeurs de la longueur minimale des déclivités ...................................................................... 25 Tableau 03-09 : Valeurs de rayon minimal des raccordements circulaires....................................................... 26 Tableau 04-01 : Résultats de l’essai de la résistance à la compression ............................................................ 33 Tableau 04-03 : Classification des différentes formations selon Bieniawski .................................................... 40 Tableau 04-04 : Les caractéristiques géomécaniques des différentes formations ........................................... 41 Tableau 04-05 : Les types de réutilisations de la Terre végétale avec les pourcentages correspondants ....... 42 Tableau 04-06 : Les types de réutilisations des calcaires gréseux avec les pourcentages correspondants ..... 42 Tableau 05-01 : Pluviométrie moyenne, mensuelle et annuelle dans les wilayas de TIARET et SAIDA ............ 49 Tableau 05-02 : La hauteur de pluie journalière maximale dans les wilayas de TIARET et SAIDA.................... 49 Tableau 05-03 : Calcul des débits de crue centennaux ..................................................................................... 52 Tableau 05-04 : Prédimensionnement des ouvrages d’assainissement transversaux...................................... 54 Tableau 05-05 : Calcul de Rayon hydraulique pour une section circulaire et rectangulaire............................. 55 Tableau 05-06 : La vérification hydraulique des ouvrages d’assainissement transversaux.............................. 55 Tableau 05-07 : Calcul de Rayon hydraulique pour une section trapézoïdale .................................................. 57 Tableau 05-08 : Calcul des débits de saturation des fossés .............................................................................. 58 Tableau 05-09 : Calcul des débits à évacuer dans le cas de remblai et de déblai ............................................. 58 Tableau 06-01 : Classification de la qualité des sols ......................................................................................... 64 Tableau 06-02 : Détermination de la classe de portance de la plate-forme ..................................................... 66 Tableau 06-03 : La granularité du ballast .......................................................................................................... 69 Tableau 06-04 : La teneur en grains fins du ballast ........................................................................................... 69 Tableau 06-05 : La teneur en fines du ballast ................................................................................................... 69 Tableau 06-06 : Le pourcentage de pierres longues ......................................................................................... 70 Tableau 07-01 : Les dimensions géométriques de la rail UIC 60 ....................................................................... 79 Tableau 08-01 : La situation et l’altitude des gares de croisement .................................................................. 96 Tableau 08-02 : Paramètres caractéristiques pour les Ponts-rail ..................................................................... 97 Tableau 08-03 : Paramètres caractéristiques pour les Ponts-route.................................................................. 98

Rp



Introduction générale

Introduction générale Il n’est pas un secret pour personne que le transport ferroviaire de marchandises et de voyageurs à travers toutes les régions d’un pays constitue une condition primordiale pour leur développement. Il permet le transport d’importantes quantités de marchandises, marchandises , les échanges entre les agents économiques et le maintien des populations dans les zones desservies en leur facilitant le déplacement de et vers les villes de l’intérieur ainsi que vers la capitale ou les grandes villes pour diverses raisons (d’ (d’approvisionnement approvisionnement,, de santé, d’enseignement, d’enseignement, etc.). Pour ces avantages le transport ferroviaire se trouve privilégié par rapport aux autres modes de transport. Mais il nécessite une infrastructure particulière appelée appelée « voie ferrée » dont les coûts de réalisation et d’entretien sont élevés en raison de la rigidité et de la complexité techniques. techniques. Restée longtemps en retard pour ce qui est du transport ferroviaire, l’Algérie a commencé à mettre le changement et réalise actuellement actuellement des projets structurants qui vont changer la carte d u réseau national des voies ferrées. Dès l’achèvement de tout le programme pr ogramme ferroviaire national à l’horizon 2020, le linéaire total des voies atteindra les 12 500 km. Du nord au sud et d’est en ouest, le programme ferroviaire national s’articule autour de plusieurs axes de développement : o o o o o

o

Axe 01 : la rocade ferroviaire nord et ses dessertes. Axe 02 : la rocade ferroviaire des hauts plateaux. Axe 03 : ligne minière. Axe 04 : pénétrante ouest. Axe 05 : pénétrante El Gourzi (au nord) – nord) – Hassi Hassi Messaoud (au sud). Axe 07 : boucle sud-ouest.

Notre projet s’inscrit dans le cadre de développement de l’axe de la rocade ferroviaire des hauts plateaux, il consiste à la réalisation de la nouvelle ligne ferroviaire Tiaret-Saida à voie unique (sur 153 Km). En effet, le présent mémoire comporte l’étude d’Avant-Projet d’ Avant-Projet Détaillé (A.P.D) d’un tronçon de ce projet à partir du PK108+475 jusqu’au PK108+475 jusqu’au PK PK 123+000, sur un linéaire d’environ 15 km. km . Ce thème a été proposé par l’Agence Nationale d’Études et de Suivi de la Réalisation des Investissements Ferroviaire (ANESRIF) comme étant le maître maît re d’ouvrage de ce projet. projet .

ENSTP 2016

Page 1 Page 1



CHAPITRE 01 : Transport : Transport ferroviaire

CHAPITRE 01 Transport ferroviaire

ENSTP 2016

Page 2 Page 2



CHAPITRE 01 : Transport : Transport ferroviaire

1-Introduction Le transport ferroviaire est le moyen le plus sûr et l’un des plus performants pour se déplacer d’un point à un autre et pour transporter d’importantes quantités quantités de marchandises et fluidifier la circulation automobile, il existe depuis des siècles, avec comme première locomotive à vapeur celle construite par l’ingénieur Richard Trevithick qui roula le 21 février 1804 au Pays de Galles.

2-Aspect économique 

Coûts d’investissement élevées :

Les coûts de réalisation et d’entretien de l’infrastructure, y compris les équipements nécessaires à l’exploitation du réseau, et les coûts d’acquisition et de maintenance du matériel roulant constituent des coûts importants. La rigidité et la complexité techniques du système ferroviaire ajoutent un facteur de coût supplémentaire. 

Transport collectif :

Le transport ferroviaire est par définition un transport un transport collectif, dont collectif, dont l'exploitation et les horaires ont été dès l'origine très réglementés par l'État, pour lequel s'est imposé très vite la notion de service de service public. D'autre public. D'autre part l'influence sur l'urbanisme l 'urbanisme est important car c'est un facteur essentiel de l'aménagement l 'aménagement du territoire. 

Transport peu coûteux :

Le transport ferroviaire permet d’assurer d’assurer une mobilité, accessible à tout le monde, dans le but de garantir garantir l’unicité de la nation. Il est relativement peu onéreux et donc le plus souvent garantit par le service public. 

Transport intégré :

les liens très étroits imposés par la technique la technique entre la voie et le matériel roulant ont conduit dans la très grande majorité des cas à des entreprises ferroviaires intégrées, c'est-à-dire maîtrisant simultanément la gestion du réseau et l'exploitation des trains. La politique de libéralisation en cours dans l'Union l'Union européenne vise à ouvrir la concurrence la concurrence entre les exploitants en confiant le réseau à des gestionnaires des gestionnaires indépendants de ceux-ci. Il faut aussi assurer l 'interopérabilité des réseaux.

2-Aspect technique 

Transport guidé (par les rails) :

qui n'offre aux véhicules aux véhicules qu'un seul degré seul degré de liberté, en liberté, en avant ou en arrière. Les changements de voie de voie ne peuvent se faire qu'aux aiguillages, qu'aux aiguillages, le le dépassement est possible seulement en certains endroits d'une ligne (gares, voies d’évitements). 

Rapidité et régularité :

Le transport par voies ferrées est souvent plus rapide que par la route (système de guidage et absence d'obstacles).

ENSTP 2016

Page 3 Page 3



CHAPITRE 01 : Transport ferroviaire

Horaires bien planifiés et respect des délais. Adapté pour tout type de marchandises. 

Capacité de transport :

Transporter un grand nombre de voyageurs sur de longues distances Une grande charge de wagons permet de transporter plus de marchandises par une unité de matériel roulant (train). Un wagon couvert peut remplacer 3 camions. 

Sécurité assurée :

Les train ne circulent pas isolément comme sur la route, mais groupés en convoi (transport guidé), et le système d'exploitation repose un système de signalisation strict. Cela procurent au chemin de fer un haut niveau de sécurité.

3-Aspect écologique 

Transport écologique :

En raison de ces faibles émissions de GES (Gaz à effet de serre) dans l’atmosphère, le transport ferroviaire est considéré comme le moyen de transport le moins polluant.

Figure 01-01 : Répartition des émissions mondiales des GES par mode de transport (source:EUROSTAT) 

Rendement énergétique :

Par rapport au trafic acheminé, il possède un rendement énergétique élevé. Ses roues d’acier sur des rails d’acier présentent une faible résistance au roulement et dissipent moins d’énergie dans les frottements que les autres modes de transport. Le transport ferroviaire (trafics de voyageurs et de marchandises confondus) utilise l’énergie trois fois plus efficacement que la route. 

Respect de l’environnement :

Grâce à sa plus grande capacité de transport et sa moindre consommation d’espace à volume transporté égal, le transport ferroviaire est plus respectueux des paysages. (Par voyageur-kilomètre parcouru, les chemins de fer exigent un tiers de moins d’espace que la voiture particulière) .

ENSTP 2016

Page 4




4-Réseau ferroviaire en Algérie Un réseau ferroviaire est l’ensemble de lignes de chemin de fer, de gares et d'installations techniques diverses qui permettent la circulation de convois ferroviaires ou trains dans un pays. Restée longtemps en retard pour ce qui est du transport ferroviaire, l’Algérie veut mettre le changement et réalise actuellement des projets structurants qui vont changer la carte de réseau ferroviaire national. 4-1-Histoire du réseau ferroviaire national Le réseau ferroviaire algérien a été parmi les premiers réseaux installés en Afrique, son développement a pris un siècle. L'histoire des chemins de fer en Algérie commence avec le Décret Impérial (Napoléon III) du 8 Avril 1857 qui autorise la construction de 1357 km de chemins de fer dans la colonie d'Algérie. Le programme prévoyait, au départ, de Constantine à Alger et ensuite vers Oran selon un tracé donnant les bases du parcours par Aumale, Sétif, El Blidah, Orléansville Sainte Barbe du Tlélat. Le premier chantier, démarré le 12 décembre 1859, porte sur la construction de la ligne AlgerBlida dans la Mitidja. Les travaux de construction sont également entrepris pour relier Oran à Saint-Denis du Sig ainsi qu'une liaison avec le port de Philippeville et avec Constantine, mais les problèmes financiers poussent la compagnie à en interrompre les travaux et à développer la ligne d'Alger, qui sera ouverte le 8 septembre 1862. L’objectif des 1 357 km est atteint et même dépassé, avec des tronçons construits représentant 1365 km de voie et touchant presque toutes les villes importantes d'Algérie. Le 18 juillet 1879 une nouvelle campagne d'investissement est lancée à niveau national pour renforcer les lignes "d'intérêt général" avec comme objectif d'ajouter 1747 km au réseau existant. La construction de ces lignes dites "d'intérêt local" est laissée à la charge des investisseurs privés et des collectivités locales. Dans les 30 ans qui suivirent, 2 035 km de ligne chemin de fer vont s'ajouter au réseau, constituant l'armature du futur réseau ferroviaire algérien. Entre 1907 et 1946 une 3ème campagne d'investissement ajoute 1 614 km au réseau. Au début de l'année 1925 on comptait 4724 km de chemins de fer auxquels il faut ajouter 127 km de tramways. A la fin de la Seconde Guerre Mondiale le réseau ferroviaire algérien s'étend sur plus de 5 000 km. Le 30 juin 1959 l'État français signe une convention créant la Société nationale des chemins de fer français en Algérie (SNCFA) et rassemble toutes les lignes exploitées sous la gestion de cette compagne.

ENSTP 2016

Page 5




Figure 01-02 : Réseau ferroviaire national en période coloniale Le même sigle –SNCFA – fut longtemps gardé par l’Algérie indépendante (depuis 1963) mais pour désigner la Société nationale des chemins de fer algériens. Après l’indépendance, de nombreuses lignes ont été abandonnées pour des raisons diverses liées à l’économie désastreuse dans laquelle la France a laissé l’Algérie et à la non -conformité de certaines lignes avec les nouvelles normes mondiales. Tel que en 1999, l’Algérie disposait seulement de 1700 km de voies ferrées disponibles et exploitées. 4-2-La SNTF coté train La Société nationale des Transports Ferroviaires (SNTF) est responsable de la gestion du trafic et des lignes ferroviaires nationales. Elle est issue de la restructuration en 1976 de la SNCFA. Elle change de statut et devient un établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC) par décret exécutif N°90-391 du 1 Décembre1990, sous tutelle du Ministère des Transports. La SNTF, étant l’unique opérateur ferroviaire, elle détient le monopole en ce qui concerne l’exploitation du chemin de fer sur tout le territoire national. Elle est spécialisée dans le transport de voyageurs et de marchandises. Dès 1999, une attention particulière a été accordée au secteur ferroviaire par les pouvoirs publics. De nombreux programmes d’investissements ont été inscrits et lancés depuis. L’ensemble de ces programmes vise le développement et la modernisation du réseau existant et la création des lignes nouvelles. La gestion des projets et l’exploitation étaient toutes deux détenues par la SNTF, il est apparu clair que ce cumul de missions nuisait fortement au rendement de cette entreprise et leur séparation était donc devenue Inévitable. C’est ainsi que le ministère des Transports a créé l’Agence nationale d’études et de suivi des investissements ferroviaires (ANESRIF) et les premiers éléments du personnel ont été transférés de

ENSTP 2016

Page 6




la SNTF vers l’ANESRIF. Cette réorganisation permettra à la SNTF de se concentrer sur ses métiers de base qui sont le transport de voyageurs et de marchandises. Le parc roulant de la SNTF se composait de :       

14 locomotives électriques. 154 locomotives diesels. 59 locomotives de manœuvre. 674 voitures. 13 000 wagons tous types. 17 Autorail dieselhydraulique. 64 Rames Automotrices électrique.

Afin de doper l'activité passagers longues distances la SNTF a commandé en 2015, 17 trains Coradia de dernière génération au constructeur français Alstom2 pour un montant de 2 00 Millions d'Euros, ces derniers sont réputés par leur confort et leur endurance, 4-3-L’ANESRIF coté rail L’Agence Nationale d’Études et de Suivi de la Réalisation des Investissements Ferroviaires, est un Établissement Public à caractère Industriel et Commercial (EPIC), mis en place en 2007 par décret présidentiel N°05-256 du 20 Juillet 2005. l’ANESRIF comme étant le Maître d’Ouvrage délégué au profit du ministère des transports, elle doit accomplir missions suivantes : o o

o o o

Lancer les études et faire mener à terme tous les projets ferroviaires. Sélectionner les partenaires qui auront à réaliser le programme de modernisation des voies ferrées, et étudier les projets. Confectionner et rédiger les avis d’appel d’offres Sélectionner les candidats Suivre et exécuter les projets conformément au code des marchés publics.

Dans le but de l’accomplissement de ses missions, l’Agence rassemble les infrastructures, les moyens techniques et les compétences scientifiques et managériales nécessaires. L’ANESRIF, qui a le statut d’EPIC, assure le suivi d’un portefeuille de projets d’un montant très important. Elle est la plus grande agence en matière de suivi de la réalisation des projets en Algérie et en Afrique. 4-4-Programme ferroviaire national L’ANESRIF prend en charge l’exécution de l’ambitieux programme de développement du réseau ferroviaire En 1999, le linéaire en voies ferrées disponible était de 1700 km. À la réception des projets de réalisations en cours, il sera de l’ordre de 6.000 km. Dès l’achèvement de tout le programme ferroviaire national, avec notamment le maillage de tout le Nord, le linéaire total atteindra les 12.500 km. Du nord au sud et d’est en ouest, le programme ferroviaire national s’articule autour de 7 axes de développement : ENSTP 2016

Page 7




Axe 01 : la rocade ferroviaire nord et ses dessertes Elle desserve les principales villes du nord de l’Algérie et va des frontières Est vers les frontières Ouest. Sur ces 1250 Km, des travaux de modernisation et de dédoublement sont en cours sur 868 km. Il est aussi prévu son électrification totale. 300 km sont déjà réceptionnés : il s’agit de la région algéroise entièrement électrifiées.

Axe 02 : la rocade ferroviaire des hauts plateaux Pour désenclaver les villes des hauts plateaux et l’exploitation économique de cette région, cette rocade sera parallèle à celle du Nord et sera reliée par des dessertes. Longue de 1160 km, elle s’étend elle aussi de l’Est du pays (Tébessa) vers l’Ouest (Moulay Slissen). Sur un linéaire de 412 km les travaux ont déjà été terminés. Les chanti ers concernant 748 km de cette rocade ont été lancés. Axe 03 : ligne minière Appelée ainsi pour être le lien vital avec les mines du Sud Est algérien, cette ligne va de Annaba (port commercial, métallurgie) vers les mines de Djebel Onk, sur un linéaire de 588 km, sa modernisation est en cours de réalisation et l’étude de son dédoublement est en cours. Cette ligne sera étendue vers le Sud du pays, notamment El Oued Et Touggourt.

Axe 04 : pénétrante ouest La ligne Tabia-Béchar, longue de 580 km longe la frontière Ouest de l’Algérie. Elle est opérationnelle depuis plus de 4 ans et permet des vitesses de parcours allant jusqu’à 160 km/h.et une jonction avec Tindouf (950 km plus au Sud) est prévue dans le programme des études.

ENSTP 2016

Page 8




Axe 05 : pénétrante El gourzi (au nord) – Hassi Messaoud (au sud) Cette liaison de 457 km permettra de désenclaver les villes des Oasis et desservira le pôle pétrolier et la ville nouvelle de Hassi Messaoud à une vitesse de 220 km/h.

Axe 06 : Boucle sud-est Un premier tronçon reliera la wilaya de Blida (au Nord) à la ville de K’ser El Boukhari sur un linéaire d’environ 100 Km, Les études de ce tronçon sont en cours. Le deuxième tronçon reliera les villes de K’ser El Boukhari, Djelfa (aux portes du Sahara), Laghouat (plein Sud) sur 290 km est en cours de réalisation. Enfin un 3 ème tronçon (425 km) ira de Laghouat à Hassi Messaoud en passant par Ouargla (Villes du Sud), Les études de cette ligne sont en cours.

Axe 07 : boucle sud-ouest Il s’agit d’une boucle de 1500 km de voies ferrées à réaliser. Elle reliera toutes les villes-oasis du Sud-Ouest en allant de Ghardaïa jusqu’à la jonction avec la ville de Béchar, au Sud-Ouest. Elle traversera les villes de Ménéa, Timimoune, Adrar, Béni Abbès, et une jonction avec In Salah et Tamanrasset (1090 km plus au Sud). Les études de cette boucle dont la vitesse de circulation prévue est de 220 km/h, sont en cours.

ENSTP 2016

Page 9



CHAPITRE 02 : Présentation du projet

CHAPITRE 02 Présentation du projet

ENSTP 2016

Page 10




1-Description générale Notre projet consiste à la réalisation de la nouvelle ligne ferroviaire Tiaret-Saida dans le cadre de développement de l’axe de la rocade ferroviaire des hauts plateaux. La ligne Tiaret-Saida est d’un linéaire de 153 kilomètres en voie unique pour un trafic mixte à une vitesse maximale de 160 km/h pour les trains de voyageurs et de 100 km/h pour les trains de marchandises. Elle comportera quatre gares, dont deux pour voyageurs (à Frenda et Ain Kermès) et deux de marchandises/voyageurs (à Tiaret et Saida) Ainsi que neuf gares de croisement sur toute la ligne. Pour la réalisation de cette ligne, 15 viaducs, 31 ponts rail et 36 ponts route, sont prévus ainsi que la pose de 78 appareils de voie. Le poids total des rails qui seront posées dépasse les 22 600 tonnes. Les travaux de terrassements ont nécessité le déplacement de plus de 8 856 000 tonnes de déblais et de 8 129 000 tonnes de remblais. Un total de 1691 personnes dont 132 cadres algériens et 44 expatriés participent à la réalisation de ce projet d’envergure.

Figure 02-01 : Localisation géographique de ligne de projet Ce projet a pour objectifs : o

Désenclaver les zones semi-arides des Hauts-Plateaux et assurer une croissance économique et sociale équilibrée dans le pays, surtout qu’il fait partie de l’axe de la rocade ferroviaire des hauts plateaux qui viendra d’assurer leur jonction avec le nord du pays.

ENSTP 2016

Page 11



o o o


Diminuer le temps de parcours entre la rocade ouest et le centre du pays. Raccourcir les distances entre les différents points de la région. Ce projet, une fois achevé, contribuera au développement économique et ouvrira une voie de modernité au wilayas concernées (Tiaret et Saida), même les endroits les plus reculées et les plus démunies.

2-Les Wilayas concernées par le projet La Wilaya de SAIDA

La Wilaya de TIARET

Localisation de la wilaya de SAIDA

Localisation de la wilaya de TIARET

La wilaya de Saida est située dans la partie ouest du pays occupant une position centrale, à 800 m d’altitude. Elle est limitée :  Au nord, par la wilaya de Mascara  Au sud, par la wilaya d'El Bayadh  À l'ouest, par la wilaya de Sidi Bel Abbès  À l'est, par la wilaya de Tiaret

La ville de Tiaret est située est située à l'ouest du pays à 1 143 m altitude. Elle est délimitée :  Au nord, par les wilayas de Tissemsilt et de Relizane  Au sud, par les wilayas de Laghouat et de El Bayadh  À l'ouest, par les wilayas de Mascara et de Saïda  À l'est, par la wilaya de Djelfa

Le climat est semi-aride, chaud et sec en été et froid en hiver avec gelées fréquentes.

le climat est continental dont l'hiver est rigoureux et l'été est chaud et sec

Situation géographique (Relief- Climat)

La wilaya compte une population de 318 Situation démographique 717 habitants. (Estimation 2007) avec une superficie totale de 6 764 km2. et superficie

La wilaya compte une population de 839 011 habitants. (Estimation 2007) avec une superficie totale de 20673 km2.

Organisation administrative

- Nombre de Daïras : 6 - Nombre de communes : 16

- Nombre de Daïras : 14 - Nombre de communes : 42

Potentialités économiques

- La wilaya possède 2 zones industrielles. - La production agricole de la wilaya est essentiellement céréalière. - La production animale englobe les viandes rouges, blanches, les œufs, le miel et le lait. - L’industrie quant à elle, produit dans le secteur du papier, le ciment, les chaux, les

- La production végétale est dominée par la production céréalière. - la wilaya dispose d’un cheptel estimé à 1.190.000 têtes ovines et 37.652 têtes ovines et enfin de 115.957 têtes caprines. - Secteur de l’industrie compte un ensemble d’unités de production : - Industrie mécanique SNVI - Unité de batteries automobiles

ENSTP 2016

Page 12



CHAPITRE 02 : Présentation du projet briques, l’eau minérale, la semoule, la farine et le gaz butane et propane.

Infrastructures économiques, administratives et sociales

La wilaya dispose d’importantes infrastructures de base dont notamment : - Un réseau routier de 372 Km de routes nationales, 646 km de chemins de wilaya et 201 Km de chemins communaux. - Le secteur de l’éducation nationale est doté d’un ensemble d’établissements scolaires pour le cycle fondamental 185 écoles, 40 Lycées. - Le secteur de l’enseignement supérieur est doté de 7 instituts avec un effectif de 4388 étudiants. - Le secteur de la santé, quant à lui compte 1 hôpital, 6 polycliniques, 7 centres de santé et 53 salles de soins.

- 1 zone industrielle et 9 zones d’activités

La wilaya dispose d’une infrastructure de base importante dont : - Une zone industrielle et de neuf zones d’activités. - Carrefour des hauts plateaux, la wilaya de Tiaret est traversée par trois importantes voies de communication (RN 23, RN 14 et RN 40) qui assurent les liaisons Nord-Sud et Est-Ouest et dispose d’un aéroport de dimension internationale. - Le secteur de l’enseignement supérieur est doté d’un pôle universitaire de 20.000 places. - Le secteur de la santé compte 6 hôpitaux et 1 EHS en psychiatrie, avec un nombre total de lits estimé à 1534 lits.

3-Les acteurs de projet Les différents intervenants qui participent à l'élaboration et à la réalisation de ce projet sont : 

Maître de l’ouvrage :

Ministère de transport 

Maître de l’ouvrage délégué :

Agence Nationale d’Études et de Suivi de la Réalisation des Investissements Ferroviaires (ANESRIF)



Maîtrise d’œuvre :

Groupement de bureaux : POYRY-SETIRAIL-GETINSA



Entrepreneur :

Groupement d’entreprises : ASTALDI SPA ITALIE-COSIDER TP ALGERIE

ENSTP 2016

Page 13




L’organisation du Chantier se fait en deux lots : Lot COSIDER : (Sur un linéaire de 108,475 km) 

Du pk 0+000 au pk 102+315 traversant le territoire de la wilaya de Tiaret



Du pk 102+315 au pk 108+475 traversant le territoire de la wilaya de Saida

Lot ASTALDI : (Sur un linéaire de 44,68 km) 

Du pk 108+475 au pk 153+160 traversant le territoire de la wilaya de SAIDA

4-Les caractéristiques techniques o

o

Caractéristiques de base : 

Ligne mixte à voie unique.



Caractéristiques géométriques selon les standards UIC.



Ponts-rail et ponts-route et viaducs sont prévus pour double.



Trafic mixte voyageurs et marchandises.



Traction actuellement diesel.



Ligne sans passages à niveau.



Ligne clôturée sur toute la longueur.

Caractéristiques de voie : 

Écartement normal de 1435 mm sans sur écartement dans les courbes.



Gabarit : gabarit GC de l’UIC (celui des lignes à grande vitesse).



L’entraxe des voies est de 4,20 m (la voie unique étant réalisée à son emplacement définitif, l’axe de la deuxième voie sera placé ultérieurement).



L’entraxe des Voies dans les gares de croisement es t de 5,00.



Charges à l’essieu : - Infrastructure : 22,5 T. - Ouvrages d’art : 25 T.



Vitesse maximale : - Vitesse des trains de voyageurs : 160 km/h. - Vitesse des trains de marchandises : 100 km/h. - Vitesses de branchement dans les appareils de voie : 60 km/h.

ENSTP 2016

Page 14



o


Caractéristiques de superstructure : 

Rails : UIC 60 E1



Traverses : bi bloc en béton armé



Attaches : élastiques de type NABLA

o

Système de signalisation : ERTMS/ETCS Niveau 1.

o

Système de télécommunication : GSM-R.

5-Le tronçon étudié Le tronçon étudié dans ce projet de fin d’étude est compris entre le PK 108+475 et le PK 123+000. Il est situé à l’est de Saida, à peu près 20 -30 Km de la ville, entre les villages de Hassasna à l’ouest, Tamesna au sud et de Tircine au nord. ––

Lot de tronçon Localités

Figure 02-02 : Localisation géographique de ligne de tronçon La ligne du tronçon débute par une gare de croisement disposée dans un déblai de plus d’un Kilomètre. Puis elle fait une grande courbe depuis la direction nord-ouest vers l’ouest, et longe la chaîne de montagnes située au sud. La ligne continue à se diriger vers l’ouest, pour obliquer (un peu avant la fin du tronçon) en direction du sud-ouest. La continuité du réseau routier est assuré par des ponts-rail (passage inférieur de la route) et des ponts-route (passage supérieur de la route). Au sein de ce tronçon, plusieurs oueds croisent le tracé et peuvent être guidés dans des buses et dalots sous la ligne.

ENSTP 2016

Page 15



CHAPITRE 03 : Tracé ferroviaire

CHAPITRE 03 Tracé ferroviaire

ENSTP 2016

Page 16




1-Introduction Le tracé est conçu pour une nouvelle ligne de chemin de fer à voie unique sans passages à niveau, qui sera conçue pour accueillir un trafic mixte voyageurs – marchandises. Vitesses de références : le paramètre le plus influencent dans l’étude du tracé la v oie • Vitesse des trains de voyageurs (maximale) :

=160 km/h

• Vitesse des trains de marchandises (minimale) :

=100 km/h

Ce tracé présente des caractéristiques géométriques qui se mesurent sur deux plans : • sur un plan horizontal, la ligne est définie par son « tracé en plan ». • sur un plan vertical, la ligne est définie par son « profil en long ». Remarque : les paramètres géométriques sont déduits à partir des standards UIC et des pratiques de la S.N.T.F et seront conditionnés par une limitation de valeurs afin de respecter les exigences de sécurité, de confort et de tenue de la voie. On distingue les catégories de valeurs limites suivantes : Valeurs normales : ce sont les valeurs qui ne devraient pas être dépassées et qui devraient être largement respectées pour les circulations roulant aux vitesses maximales ou minimales admissibles Valeurs exceptionnelles : c'est des valeurs plus défavorables que les valeurs normales, qui peuvent être utilisées dans des circonstances exceptionnelles.

2-Tracé en plan L’axe de tracé en plan dessine la trajectoire de la ligne vue du dessus. Il se composera de la succession des alignements droits et des courbes circulaires, qu’il faut raccorder entre eux par des courbes de raccordement progressif. La géométrie du tracé en plan d’une voie ferrée est bordée par certaines contraintes physiques et technologiques : o

o

o

Le confort des voyageurs et la stabilité des véhicules. La capacité de réaliser certain nombre de formes géométrique en génie civil et à la maintenir dans le temps. La complexité de l’entretien.

Il y a des règles à respecter dans le trace en plan :     

L’adaptation du tracé en plan au terrain naturel afin d’éviter les terrassements importants. Eviter de passer sur les terrains agricoles, les zones forestières et les propriétés privées Eviter le franchissement des oueds afin de diminuer le nombre d’ouvrages d’arts et cela pour des raisons économiques. Eviter les sites qui sont sujets à des problèmes géologiques et les terrains très plastiques Essayer d’utiliser le maximum d’alignement,

ENSTP 2016

Page 17




Remarque : Afin de permettre l’entretien ultérieur de la ligne, les éléments de tracé « courbes circulaires » et « courbes de raccordement progressif » seront matérialisés par des repères d’entrevoie placés, tous les 10 mètres, à 1 mètre du bord extérieur du rail de chaque voie et les ORP (origine du raccordement progressif) et FRP (fin du raccordement progressif) seront repérées. 2-1-Alignement droit C’est le meilleur tracé en point de vue technique, Les long ueurs minimales des alignements doivent respecter les valeurs ci-après (exprimées en mètres) : Tableau 03-01 : Valeurs de longueur minimale des alignements droits (SNTF : Référentiel technique - Géométrie de la voie) Valeur normale Valeur exceptionnelle

V/2 V/3

V  Vitesse des trains de voyageurs (maximale) N.B : pour notre projet, Lmin = V/2=160/2= 80 m 2-2-Courbes circulaires Sont nécessaires pour raccorder deux alignements droits, elles sont caractérisées par les éléments suivants : 2-2-1-Le rayon minimum La valeur du rayon minimum admissible est limité pour assurer le confort des voyageurs et éviter que les efforts transversaux sur la voie ne soient trop importants. Le rayon minimum sera défini à partir de l'insuffisance de dévers admissible (≤ Imax ) pour les vitesses maximales et à partir de l'excès de dévers admissible ( ≤ max ) pour les vitesses minimales sans que le dévers maximum ne soit dépassé, selon la formule suivante :

E

11.8V2min ≥ Dmax -E

11.8V2max ≥ Dmax +I

Rminm

(SNTF : Référentiel technique - Géométrie de la voie) Avec : R  Rayon de courbe (m) V  Vitesse (km/h) I  Insuffisance de dévers (mm)

Imax =150 mm

E  Excès de dévers (mm)

Emax =110 mm

Dmax  Dévers maximum (mm)

Dmax =160 mm

ENSTP 2016

Page 18




N.B : pour notre projet, le rayon minimum de la courbe circulaire est déterminé comme suit :

Rmin =

11.8V2max

Dmax+Imax

= 974.45 m



Rmin = 975 m

2-2-2-Les dévers 

Devers théorique :

Pour un véhicule roulant avec une vitesse v en courbe, l’accélération centrifuge génère des effets indésirables : o o o

o

Le rejet de véhicule vers le rail extérieur L’inconfort des passagers Le déplacement des marchandises dans les wagons Le risque de renversement des véhicules

Pour empêcher ces effets, le plan de roulement devra être disposé perpendiculairement à la résultante des forces qui agissent sur le train (GD) en surélevant le rail extérieur par rapport au rail intérieur, cette surélévation est appelée dévers théorique . Figure 03-01 : le dévers théorique Tel que, ces forces sont : la force centrifuge (GA) et le poids du véhicule (GB).

2 cosα mV Pour faire équilibrer La composante GC = R de la force centrifuge qui tend à rejeter le

véhicule vers l’extérieur, nous avons la composante GH = P 

mV2 cosα R

Comme : P = m g

sinα

= P sinα

α

et

L’angle étant très petit, on peut prendre : sinα = tanα =

dth

e

et cosα = 1 mV2

donc :

R m/s

et puisque : V

=

g = e

Vkm/h 3.6



dth =

eV2 gR

et e = 1500 mm et g = 9.8 m/s² 

V2

dth = 11.8 (mm) R

(SNCF : Conception du tracé de la voie courante V ≤ 220 km/h.(IN0272)) R  Rayon de courbe (m) V  Vitesse (km/h)

ENSTP 2016

Page 19






Dévers pratique :

d

Le dévers réel qu’on va réaliser dans la voie est compris entre le th correspond à la vitesse maximale et le th correspond à la vitesse minimale, il est appelé dévers pratique .

d

Il permet la circulation (en courbe) d’un trafic mixte voyageurs -marchandises des trains de voyageurs (rapides) et des trains de marchandises (lents) roulant avec des vitesse différentes en tout sécurité et confort, Il est obtenue à partir de selon la formule suivante :

dp =

1000 C R

(mm)

(SNCF : Conception du tracé de la voie courante V ≤ 220 km/h.(IN0272)) R  Rayon de courbe (m) C  coefficient de dévers 

Coefficient de dévers :

C’est un coefficient de proportionnalité entre le

dp et la courbure ( R1 ).

le choix d’un coefficient C constant sur toute la voie, permet de respecter simultanément les valeurs normales (ou exceptionnelles) des paramètres suivants : dévers, insuffisance de dévers et excès de dévers, ce qui ramène un plus pour le confort. la valeurs optimale de coefficient de dévers est :

C = 0.006 V2 (SNCF : Conception du tracé de la voie courante V ≤ 220 km/h.(IN0272)) V  Vitesse des trains de voyageurs (maximale) (km/h) N.B : pour notre projet, C = 0.006*160² = 153.6 

Dévers maximum admissible Dmax :

Le dévers maximum est limité afin de ne pas perturber le confort des voyageurs et d'éviter le déplacement de marchandises lors de l’arrêt impromptu du train fret dans une c ourbe. Tableau 03-02 : Valeurs admissibles de Dmax (UIC 703 R (catégorie II de vitesse)) Valeur normale Valeur maximale Valeur exceptionnelle

120 mm 150 mm 160 mm

N.B : pour notre projet, Dmax = 160 mm 2-2-3-Insuffisance de dévers Lorsque le train les plus rapide emprunte une courbe avec une vitesse plus élevée que la vitesse d’équilibre correspondant au dévers pratique, ce train est soumis à une force centrifuge non

ENSTP 2016

Page 20




compensé. Le dévers de la voie est donc insuffisant et la résultante des forces se déplace vers l’extérieur de la courbe. Cette insuffisance de dévers est calculée comme suit : I=

11.8 V2max R

- dp (mm)

V  Vitesse des trains de voyageurs (maximale) (km/h) R  Rayon de courbe (m) L’insuffisance de dévers est aussi liée à l’accélération transversale non compensée par la formule I suivante: nc = 153 (m/s²)



On limite l'insuffisance de dévers afin d'assurer la sécurité des circulations, le confort des voyageurs et un coût raisonnable de l'entretien de la voie. Tableau 03-03 : Valeurs admissibles de Imax (UIC 703 R (catégorie II de vitesse)) Valeur normale Valeur maximale Valeur exceptionnelle

100 mm 120 mm 150 mm

N.B : pour notre projet, Imax = 150 mm 2-2-4-Excès de dévers Lorsque le train les plus lent emprunte une courbe avec une vitesse plus faible que la vitesse d’équilibre correspondant au dévers pratique, ce train est soumis à une force centripète non compensé. Le dévers de la voie est donc excessif et la résultante des forces se déplace vers l’intérieure de la courbe. Cet excès de dévers est calculé comme suit : E = dp -

11.8 V2min R

(mm)

V  Vitesse des trains de marchandises (minimale) (km/h) R  Rayon de courbe (m) On limite L'excès de dévers pour éviter l'usure prématurée du rail intérieur dans les courbes causées Par les trains de marchandises qui ont des masses par essieu plus élevées. Tableau 03-04 : Valeurs admissibles de Emax (UIC 703 R (catégorie II de vitesse)) Valeur normale Valeur maximale Valeur exceptionnelle

70 mm 90 mm 110 mm

N.B : pour notre projet, Emax = 110 mm

ENSTP 2016

Page 21




2-3-courbe de raccordement progressif (CRP) C’est une courbe à rayon variable assurant variation uniforme de dévers /courbure entre un alignement droit et une courbe circulaire ou bien entre deux courbes circulaires de rayons différents. 2-3-1-La clothoïde Il existe plusieurs types de courbes de raccordement progressif mais La clothoïde est la seule CRP qui sera appliquée dans le tracé de notre projet pour plusieurs raisons : o o

o

C’est la CRP idéale en point de vue dynamique Elle maintient constante la variation de l’accélération transversale, ce qui est très avantageux pour le confort des usagers. Elle satisfait aux exigences d’esthétique et de confort optique

L’expression mathématique de la clothoïde est, en choisissant pour des raisons d’homogénéité A²= LRP . R A  Paramètre de la clothoïde.

LRP  Longueur de clothoïde LRP (m). R  Rayon de courbe (m). 3-3-2-Limite de la variation de dévers par rapport au longueur Le devers varie progressivement dans la clothoïde, cette variation provoque un gauche car les deux files de rail ne sont plus parallèles, ce qui oblige le véhicule à s’inscrire anormalement sur ses quatre points de contact, ce qui est considéré comme un risque majeur pour la circulation des véhicules.

Figure 03-02 : Le gauchissement des rails

dd

Le gauche est défini par taux de variation de dévers par unité de longueur : dl , il est limité par un taux de variation maximal admissible p en (mm/m), afin de garantir une sécurité suffisante contre le déraillement.

R

ENSTP 2016

Page 22




Tableau 03-05 : valeurs maximales admissibles de (SNTF : Référentiel technique - Géométrie de la voie) Valeur maximale normale Valeur maximale exceptionnelle

180/V 216/V

V  Vitesse des trains de voyageurs (maximale) (km/h) N.B : pour notre projet,

Rp=180/V=180/160

 Rp =

= 1,125mm/m

3-3-3-Limite de la variation de dévers par rapport au temps La variation du divers dans le temps est aussi limitée par une valeur maximale. N.B : pour notre projet, (

dd

)

dt max

= 35 mm/s

3-3-4-Limite de la variation d’insuffisance de dévers : Quand le véhicule parcourt la clothoïde, le voyageur ressent progressivement la force centrifuge dI non compensée à cause de la variation de l’insuffisance de dévers dt , cette progression doit être si possible inconsciente pour le voyageur. Tableau 03-06 : Valeurs maximales admissibles de (dI/dt) (SNTF : Référentiel technique - Géométrie de la voie) Valeur maximale normale Valeur maximale exceptionnelle N.B : pour notre projet, (

75mm/s 90mm/s

dI ) = 75 mm/s dt max

3-3-5-la longueur de clothoïde LRP Le choix de la longueur de la clothoïde devra être effectué de telle sorte que les conditions ( 3-3-2) et (3-3-3) et (3-3-4) soient effectuées. Sur cette base, la longueur minimale de clothoïde sera calculée comme suit :

≥

LRP max

dp dd dl max

( )

;

dp *V dd dt max

3.6*( )

;

I*V dI dt max

3.6*( )

V  Vitesse des trains de voyageurs (maximale) (km/h) N.B : pour notre projet, La longueur minimum de clothoïde est de 60 m (pour des raisons de sécurité et confort). Tableau 03-07 : Calcul récapitulatif des éléments géométriques Rayon

dth (v=160)

dth (v=100)

10 000 9000

30.21 33.56

11.80 13.11

ENSTP 2016

dp

I

15.36 14.85 17.07 16.50

E

dp dd ( ) dl max

dp *V dd 3.6*( ) dt max

I*V dI 3.6*( ) dt max

LRP

A

3.56 3.96

14 15

20 22

9 10

60 60

441.642 441.642

Page 23

 8000 3000

CHAPITRE 03 : Tracé ferroviaire 37.76 100.69

14.75 39.33

19.20 18.56 4.45 51.20 49.49 11.87

17 46

24 65

11 29

60 65

441.642 441.642

3-Profil en long Le profil longitudinal sera défini par la projection horizontale de la cote de la file basse des rails des voies sur un plan vertical passant par l'axe du tracé. Le profil en long de la voie est constitué de les déclivités (paliers, pentes et rampes) reliées entre elles par des raccordements circulaires, Pour caler ce profil en long, il faut tenir compte : le relief, la nature des sols, les gabarits routiers et ferroviaires (lorsque le projet coupe des routes ou des voies ferrées), les niveaux des plus hautes eaux pour les zones inondables traversées, etc. 3-1-les déclivités o

o

o

Pour un tronçon de la voie où l’altitude est décroissante dans le sens de circulation, on parle d’une déclivité négative ou pente. Pour un tronçon de la voie où l’altitude est croissante dans le sens de circulation, on parle d’une déclivité positive ou rampe. Pour un tronçon de la voie où l’altitude est constante, on parle de palier.

Le choix des valeurs de déclivité est conditionné par la problématique du démarrage et du freinage qui est liée au capacité du matériel. La valeur admissible à ne pas dépasser pour la déclivité varie en fonction de sa longueur :   

En déclivité de longueur inférieure à 3000 m, elle ne doit pas dépasser 16‰ et exceptionnellement 18‰. En déclivité de longueur comprise entre 3 000 m et 15 000 m, elle diminue graduellement pour passer de 16‰ à 13‰, exceptionnellement de 18‰ à 15‰. En déclivité de longueur supérieure à 15 000 m, la déclivité ne doit pas dépasser 13‰ et exceptionnellement 15‰.

ENSTP 2016

Page 24




Figure 03-03 : Valeur de la déclivité en fonction de sa longueur (SNTF : Référentiel technique - Géométrie de la voie) N.B : pour notre projet : - La déclivité maximale est fixée à 16 ‰ avec une longueur maximale de 3000 m. - La déclivité dans les gares et gares de croisement est fixée à 0 ‰. 3-2-longueur minimale des déclivités Afin d’éviter les sollicitations des véhicules dues aux variations successives des déclivités, une longueur minimale de déclivité est à prévoir. Tableau 03-08 : Valeurs de la longueur minimale des déclivités (SNTF : Référentiel technique - Géométrie de la voie) Valeur minimale normale Valeur minimale exceptionnelle

V/2 V/2.5

V  Vitesse des trains de voyageurs (maximale) N.B : pour notre projet, longueur minimale des déclivités est V/2 = 160/2 = 80m 3-3-raccordements circulaires de déclivités Ce sont des courbes circulaires réalisées aux point de changement de pente entre deux déclivités

ENSTP 2016

Page 25



CHAPITRE 03 : Tracé : Tracé ferroviaire

Figure 03-04 : Schéma du raccordement circulaire Ces courbes circulaires sont définis sans courbes de transition entre les pentes et le raccordement. Cela entraîne une accélération verticale brutale aux extrémités du raccordement, qui provoque une oscillation de la suspension du véhicule et perturbe le confort des voyageurs. Pour restreindre la variation brutale d’accélération d’accélération verticale, on doit limiter le rayon minimum de ces courbes de raccordement. Tableau 03-09 : Valeurs de rayon minimal des raccordements circulaires (SNTF : Référentiel technique - Géométrie de la voie) Valeur minimale normale Valeur minimale exceptionnelle

0.35 V² 0.25 V²

V  Vitesse des trains de voyageurs (maximale) N.B : pour : pour notre projet, Rmin = 0.35*V² = 0.35*160² = 8960m

ENSTP 2016



Rmin= 9000m

Page 26 Page 26



CHAPITRE 04 : Géologie : Géologie et géotechnique

CHAPITRE 04 Géologie et géotechnique

ENSTP 2016

Page 27 Page 27



CHAPITRE 04 : Géologie : Géologie et géotechnique

1-Introduction Ce chapitre illustre les caractéristiques géologiques et géotechniques des matériaux sur lesquels sera réalisée la nouvelle ligne ferroviaire Tiaret-Saida, le long de tronçon entre le PK.108+475 et le PK. 123+000. Initialement, Initialement, on a décrit la stratigraphie, la géomorphologie et l’hydrogéologie des formations géologiques présentes le long du tronçon pour donner une appréciation générale et déterminer leurs propriétés géotechniques et géomécaniques. géomécaniques. Ensuite, on a déterminé le pourcentage des matériaux en provenance des déblais qui sont réutilisables pour : la réalisation des remblais et des couches de forme, et pour la production du béton (la construction de l’ouvrages d’art), conformément aux normes de référence. Enfin, on a vérifié la stabilité des talus des déblais et des remblais pour déterminé les pentes à adopter pour les différentes situations géologiques. géologiques.

2-Cadre géologique L’étude géologique s’est appuyée sur : sur : o

o o

Les cartes géologiques à l’échelle 1:500.000 (Institut Géographique National , Paris: IGN, 1967 ). Les observations directes in-situ. Les données obtenues à partir des différents sondages stratigraphiques.

2-1-Stratigraphie

zone structuro-sédimentaire structuro-sédimentaire des hauts plateaux

Figure 04-01 : Carte de la situation géographique de la zone de tronçon étudié Le tronçon étudié est réalisé dans la zone structuro-sédimentaire des hauts plateaux qui se situe entre les éléments géologiques suivants :

ENSTP 2016

Page 28 Page 28



CHAPITRE 04 : Géologie et géotechnique

 

Au sud, l'Atlas saharien : une chaîne de montagnes d'origine alpine. Au nord, l'Atlas tellien : est une zone complexe constituée de nappes mises en place au Miocène inférieur. Plus précisément, La zone intéressée par le tracé est caractérisée par un vaste plateau formé de calcaires gréseux et dolomies jurassiques à stratification subhorizontale, de compact à très fracturées et karstifié, qui constituent la base aux formations crétacées représentées en général de grès avec des intercalations argileuses et conglomératiques. Au-dessus de ces dernières on retrouve les terrains miocènes et pliocènes (tertiaire), constitués de marnes grises, poudingues, grès et conglomérats avec un degré de cimentation variable. Ces dépôts du sous-couche ont été incisés par une levage tectonique général de la zone qui a formé de vastes vallées remplies des matériels alluviaux (de argileux à sableux). Au sommet on retrouve des dépôts quaternaires formés d’encroûtements grés calcaires blanchâtres et dépôts rougeâtre d’altération superficielle rougeâtres. La stratigraphie peut être schématisée synthétiquement, procédant de haut en bas, comme de suite : o o

o

Terre végétale : Une couche superficielle rougeâtre d’altération. Alluvions : qui remplissent les vastes incisions et les fonds de vallées anciens, constituées de sables brunâtres et argiles sableuses rougeâtres, d’épaisseur maximale de 20 mètres. Calcaires gréseux : avec degré de fracturation et d’altération variable, qui représentent la base de la succession stratigraphique.  

Cf  calcaires gréseux hautement fracturés, altérés et karstiflés à stratification subhorizontale. C  calcaires gréseux durs et compacts, à stratification subhorizontale.

TV All

Cf

C

2-2- Géomorphologie En général, La morphologie de La zone est douce, avec des basses pentes topographiques, les altitudes de terrain naturel traversé par le tracé de tronçon varient entre 1140m et 1020m. Tel que L’altitude maximum est atteinte presqu’au PK.117+000. Entre le PK.108+475 et le PK.117+290, le tracé fait une grande courbe depuis la direction nord – ouest vers l’ouest, et longe la chaîne de montagnes située au sud, passant par un terrain vallonné qui descend d’abord de 1160 m à près de 1130m, pour remonter ensuite doucement puis nettement plus abruptement jusqu’à 1195m, en croisant 12 oueds. Entre le PK.117+290 et le PK.123+000, le tracé continue à se diriger vers l’ouest, pour obliquer env. au PK 123 en direction du sud – ouest avant les chaînes de montagne arrivant au nord, passant par un terrain avec pente descendante. La végétation se compose principalement d’arbres et de buissons, des prés et prairies à utilisation agricole peuvent être rencontrés.

ENSTP 2016

Page 29




2-3- Hydrogéologie Dans les hauts plateaux, le système hydrodynamique est ouvert. Dans l'Atlas saharien (situé au sud) l'étanchéité des réservoirs est l iée à la profondeur. A partir d’une ligne de partage des eaux située dans l'Atlas saharien plissé, les hauteurs potentiométriques baissent en direction des hauts plateaux, où la fermeture des réservoirs témoigne du rôle d'écran joué par l'accident sud -atlasique.

Figure 04-02 : Carte hydrogéologique du nord de l'Algérie Pour ce qui concerne la présence des nappes éventuelles dans le tracé du tronçon, on a observé que la nappe est très profonde dans la première part du tracé tandis que dans la deuxième part elle est située à la profondeur variable entre 5 et 15 métrés du niveau du sol. L’hydrographie superficielle dans la zone est peu développée à cause des terrains très perméables et du climat semi-désertique. Les cours d'eau (Oued) sont à régime hydrologique très irrégulier. Ils tirent leur source des rares et fortes précipitations tandis que dans les saisons chaudes ces sont le plus souvent secs. Le tracé du tronçon est situé dans deux bassins principaux : la ligne comprise entre le début du tracé jusqu’au PK.117+000 est situé dans le bassin de l’Oued Tounkira-Hallouch, tandis que celle comprise entre le PK. 117+000 jusqu’à la fin du tracé se trouve dans le bassin de l’Oued Tifrit -Saida. 2-4-Appréciation générale  La qualité du sous-sol : Bonne qualité avec Pas à peu d’affaissements (conditions propices à la fondation d’ouvrages)  L’érosivité : Le sol comporte des roches avec moyenne à faible érosivité, c’est à dire avec une bonne capacité à résister au processus d'érosion engagé par le vent et en part iculier par l'eau.

ENSTP 2016

Page 30






La sensibilité à l’eau :

Le sol comporte ses roches qui gardent leur rigidité au contact de l’eau et ne ont pas un potentiel de gonflement. 

La nappe phréatique : Le niveau hydrostatique des eaux souterraines subit des variations saisonnières. Au cours de la saison sèche, ce niveau se trouve sur l’ensemble du tracé au-dessous des infrastructures de la voie et des ouvrages d’art. Le niveau s’élève sensiblement pour u n bref délai au cours de la saison des pluies et pour une courte période adjacente. 

L’gressivité au béton de la nappe phréatique au béton :

Les eaux peuvent être agressive au béton dans un certain environnement géologique comme la roche de gypse, la roche pauvre en calcaire ou les régions tourbeuses. Ce qui n’est pas le cas dans la zone d’étude

3-Cadre géotechnique 3-1-Reconnaissance des sols Dans le but de définir les caractéristiques géotechniques des terrains traversés par le tracé du tronçon entre le PK.108+475 et le PK.123+000, une campagne d’investigation géotechnique a été faite par la réalisation des sondages stratigraphiques à carottage continu. Tel que les points de forage sont fixés dans les zones suivantes : o

o

o

Zones pour lesquelles la formation géologique ainsi que la nature et la texture des roches ne peuvent pas être déduites d’une cartographie. Zones pour lesquelles les propriétés géotechniques des sols doivent être déterminées par des tests in-situ et en laboratoire. Zones pour lesquelles des structures importantes du tracé (comme les culées, piles, hauts remblais et les déblais profonds) seront implantées.

Figure 04-03 : La réalisation des sondages

ENSTP 2016

Page 31




Voici la liste des sondages réalisés avec les résultats des essais in-situ ( SPT et les mesures piézométriques) : PK

Ouvrage (Type)

photos

Echantillons prélevés

SPT prof/Nspt

Piézométrie (Niveau)

C1 (2,6 – 3,3 m) 109+000

Déblai

C2 (5,0 – 5,6 m)

0 – 5 m

5 – 10 m

Pont rail

C2 (12,2 – 12,7 m)

0 – 5 m

117+200

sec 15,0 m / R (3 cm)

10 – 15 m

C1 (5,0 – 5,3 m)

/

sec

C1 (2,0 – 2,6 m)

/

sec

C1 (0,5 – 0,7 m)

/

4,9 m

15 – 20 m

Pont route

0 – 5 m

122+000

5 – 10 m

5,0 m / R (2 cm)

10 – 15 m

Déblai

0 – 5 m

119+464

5 – 10 m

13,7 m

10 – 15 m

C1 (5,4 – 5,8 m) 110+624

3,0 m / R (5 cm)

Déblai

5 – 10 m

10 – 15 m

0 – 5 m

ENSTP 2016

Page 32




122+782

Pont route

C1 (2,6 – 2,9 m)

0 – 5 m

5 – 10 m

/

9,8 m

10 – 15 m

De suite on rapport un tableau récapitulatif des résultats de l’essai de la résistance à la compression, effectué sur les échantillons par LCTP (Laboratoire Central des Travaux Publics-Unité régionale de CHLEF) : Tableau 04-01 : Résultats de l’essai de la résistance à la compression PK

échantillons

H (Cm) (cm) Ф

109+000

2.60 - 3.30 5.00 - 5.60 110+624 5.40 - 5.80 12.0 - 12.70 117+200 5.00 - 5.30 119+464 2.00 - 2.60 122+000 0.50 - 0.70 122+782 2.60 - 2.90 Le poids volumique

γn R.C

8.3 8.3 8.3 8.3 7.7 8.3 8.3 8.0

16.2 15.8 15.2 15.0 14.7 16.5 15.8 14.5

Poids (g) 2 240 1 980 2 230 2 150 1 620 1 870 2 200 1 960

γn

(t/m3 ) 2.56 2.32 2.71 2.65 2.37 2.09 2.57 2.69

Charge (Kg)

R.C (bars)

R.C.C (bars)

6 000 78 000 15 000 10 000 6 000 9 000 26 000 32 000

111 1 442 277 185 129 166 481 637

111 1 427 272 181 128 166 476 624

résistance à la compression

R.C.C

résistance à la compression corrigée

3-2-Identification des formations En basant sur les résultats de la campagne d’investigation géotechnique, on peut identifier les différentes formations dans la zone d’étude : 3-2-1-Terre végétale (TV) Une couche superficielle rougeâtre qui dépasse rarement 2 mètres d'épaisseur, elle s'agit de terrains végétaux et matériaux de couverture dérivant de la désagrégation des formations qui se trouvent au-dessous.

Figure 04-04 : Extrait de carotte représentatif de la terre végétale

ENSTP 2016

Page 33




Cette couche de terre végétale sera dégagée totalement lors de l’opération de décapage pendant les travaux de terrassement. 3-2-2-Alluvions (All) Cette couche représente les dépôts alluviaux présents d’une manière irrégulière le long du tracé (à proximité des cours d'eau). Elle est constituée de de sables brunâtres et argiles sableuses rougeâtres. Ces matériaux sont habituellement consolidés à sur-consolidés et présentent une haute plasticité et déformabilité.

Figure 04-05 : Extrait de carotte représentatif des Alluvions 3-3-3- Calcaires gréseux C’est la formation rocheuse, elle est constituée de calcaires gréseux avec degré de fracturation et d’altération variable, qui représentent la base de la succession stratigraphique, on distingue deux catégories : (en haut) Cf : calcaires gréseux hautement fracturés, altérés et karstiflés, parfois avec un aspect brècheux à fragments calcaires. (en bas) C : calcaires gréseux durs et compacts, qui s’intercalent souvent avec un degré faible d'altération. Les dépôts calcaires sont organisés avec une stratification généralement subhorizontale. On observe aussi un degré d'altération et/ou de karstification du massif qui augmente de Saida en direction de Tiaret. Donc nous trouvons des amas rocheux plus compact dans le sondage 122+782 tandis que dans le sondage 19+000 ils se présentent très fracturés, altérés et karstifiés avec un aspect d’une brèche calcaire.

Figure 04-06 : Extrait de carotte représentatif des Calcaires gréseux

ENSTP 2016

Page 34




3-3-Caractéristiques géotechniques La détermination des caractéristiques géotechniques des différentes formations est basée sur les données des essais in situ et des essais en laboratoire effectués sur les sondages stratigraphiques.  Alluvions Granularité : Sur le plan granulométrique cette couche apparait extrêmement hétérogène, constituée de sables brunâtres et argiles sableuses rougeâtres mélangées avec des galets de petites tailles d’origine carbonatée. Poids Volumique :

γn=1,9-2,1 t/m

3

Plasticité : la valeur de la limite de liquidité est 51,7 , avec un indice de plasticité de 21,2%.  Calcaires gréseux Poids Volumique : C

γn=2,3-2,4 t/m

γn=2,2-2,4 t/m

3

Cf 

3

Résistance à la compression : A l’exception d’une haute valeur isolée de résistance à la compression enregistrée dans le sondage 109+000 (entre 5,00 et 5,60 mètres), les résistances à la compression obtenues pour les carottes des sondage du lot en examen se trouvent dans l’intervalle suivant:

≤ ≤

111 RC 624 bars Piézométrie : On peut observer que, dans la première part du tracé, la nappe est très profonde tandis que dans la deuxième part elle est située à la profondeur variable entre 5 et 15 métrés du niveau du sol. 3-4-Caractéristiques géomécaniques Les discontinuités, fractures et joints dans massifs rocheux rendent le comportement mécanique d’un petit échantillon de roche testé en laboratoire largement différent de celui du massif rocheux dont il provient. Alors, pour la détermination des caractéristiques géomécaniques des différentes formations, on va baser sur la méthode de classification demi-empirique de Bieniawski (RMR). 3-4-1-Description synthétique de la méthode de Bieniawski La classification de Bieniawski a été proposée pour la première fois en 1973. Elle part du principe que le comportement d’un massif rocheux est conditionné par les propriétés de la roche intacte et celles des discontinuités. Et elle permet de classifier le massif rocheux avec un indice appelé RMR («Rock Mass Rating» qui traduit «l’évaluation du massif rocheux») qui était calculé à l’origine à partir de 8 paramètres. En 1976 puis en 1989, après quelques années de pratique, Bieniawski a amélioré sa classification et n’a conservé que 5 paramètres et un ajustement : 1 - la résistance à la compression uniaxiale. 2 - l’indice de Fracturation (RQD). ENSTP 2016

Page 35




3 - l’espacement des discontinuités. 4 - la nature des discontinuités. 5 - les venues d’eau. 6 - Un ajustement, fonction de l’orientation des discontinuités. Chaque paramètre reçoit une note (R), et à partir de ces notes on définit L’indice RMR base: RMRbase = R1+R2+R3+R4+R5 Puis, on ajoute un ajustement pour tenir compte de l’orientation des discontinuités : RMRcorrect = (R1+R2+R3+R4+R5) + R6 L’indice RMR, compris entre 0 et 100, et La qualité du massif rocheux se répartit en 5 classes : Tableau 04-02 : Qualité du massif rocheux selon Bieniawski

N° de classe

RMRcorrect

1 2 3 4 5

81 - 100 61 - 80 41 - 60 21 - 40 < 20

La qualité du massif rocheux Très bonne qualité Bonne qualité Moyenne qualité Mauvaise qualité Très mauvaise qualité

3-4-2-Paramètres de classification et notations correspondantes Paramètres

Plages de valeurs Paramètres de calcul de RMRbase

Résistance à la Compr. Uniaxiale Notation

> 250 MPa

100 - 250 MPa

50 - 100 MPa

25 - 50 MPa

15

12

7

4

2

RQD

90% - 100%

75% - 90%

50% - 75%

25% - 50%

< 25%

3

Notation Espacement des discontinuités

20 >2m

17 0.6 - 2m

13 200 - 600 mm

8 60 - 200mm

3 < 60 mm

20

15

10

8

5

Surfaces très rugueuses non continues Epontes en contact Epontes non altérées

Surfaces légèrement rugueuses Epaisseur < 1mm Epontes faiblement altérées

Surfaces légèrement rugueuses Epaisseur < 1mm Epontes fortement altérées

Remplissage < 5mm ou Epaisseur de 1 à 5mm Join continu

Remplissage mou > 5mm ou Epaisseur > 5mm Join continu

30

25

20

10

0

aucun

< 10

10 - 25

25 - 125

> 125

0

< 0.1

0.1 - 0.2

0.2 - 0.5

> 0.5

Complètement sec 15

humide

mouillé

suintant

débitant

10

7

4

0

1

Notation

4

Nature des discontinuités Notation

5

Eau

Débit sur 10m de longueur de tunnel (l/min) Pression eau/contr. Princ. Conditions générales

Notation

ENSTP 2016

5 - 25 MPa 2

1-5 MPa 1

<1 MPa 0

Page 36




Ajustement de la valeur de RMRbase en fonction de l’orientation des discontinuités 6

Direction et pendage Notation

Très favorable

favorable

moyen

défavorable

Très défavorable

0

-5

-20

-50

-60

Paramètre 1 La résistance à la compression uniaxiale : On prend valeurs moyennes de la résistance à la compression uniaxiale déterminée directement au laboratoire par l’essai de compression simple effectué sur les échantillons prélevés dans les sondages. Les données analytiques indiquent les valeurs suivantes : entre 10 et 150 Mpa pour les calcaires gréseux . entre 0 et 20 Mpa pour les alluvions. o formation R1 C 4-8  Les valeurs de R1 obtenues : Cf 2-5 All 0 o

Paramètre 2 L’indice de Fracturation (RQD) : L’Indice R.Q.D. (Rock Quality Designation), il est déterminée en mesurant le pourcentage de récupération de morceaux de carotte de forage dont la longueur est supérieure à 100 mm RQD =

somme de la longueur des échantillons de forage supérieurs à 10 cm longueur totale du forage

∗ 100 %

Les données analytiques indiquent les valeurs suivantes : o o o



entre 50 et 100 % pour les calcaires gréseux C. < 50 % pour les calcaires gréseux Cf. < 75 % pour les alluvions.

Les valeurs de R2 obtenues :

formation C Cf All

R2 13-20 2-8 3-10

Paramètre 3 L’espacement des discontinuités Ce paramètre indique la distance moyenne entre deux discontinuités observées dans les formations en objet. Pour les matériaux rocheux calcaires et gréseux, l’espacement des discontinuités a été obtenu par des reliefs géomécaniques prévus tandis que pour les matériaux argileux et marneux, il a été extrapolé de manière indicative par une vision du matériau carotté. Les données analytiques indiquent les valeurs suivantes : o

De 60 mm jusqu’à >2m pour les calcaires gréseux C.

ENSTP 2016

Page 37



o o


< 600 mm pour les calcaires gréseux Cf. < 60 mm pour les alluvions.

 Les valeurs de

R3 obtenues

formation C Cf All

R2 8-18 3-10 4-10

Paramètre 4 La nature des discontinuités : Ce paramètre est ultérieurement détaillé par cinq autres facteurs : la longueur de la trace des discontinuités, la rugosité des surfaces, l’ouverture de la discontinuité, le matériau de remplissage et l’altération des parois. À chaque coefficient est attribuée une valeur entre 0 et 6 dont la somme donne le paramètre R4.

 Les valeurs de R4 obtenues :

formation C Cf All

R2 5-15 4-15 0-5

Paramètre 5 Les venues d’eau : On considère que le massif rocheux se trouve dans un milieu parfois humide et parfois sec.


formation C Cf All

R2 0-10 0-12 0-10

Paramètre 6 L’orientation des discontinuités : La détermination de ce paramètre indique l’orientation des discontinuités par rapport aux talus des déblais. Il s’agit d’un coefficient qualitatif qui pénalise d’une valeu r comprise entre (0) et (- 60) en rapport si l’orientation est très favorable ou très défavorable. Dans ce cas, le paramètre change entre un minimum pour les calcaires gréseux à stratification et orientation presque favorable, et un maximum pour les alluvions à orientation presque moyenne.


ENSTP 2016

formation C Cf All

R2 -5 -8 -15

Page 38




3-4-3-Calcul de l’indice RMR correct Après avoir les différentes notations correspondantes aux Paramètres de classification, on peut calculer l’indice RMR correct comme suit : RMRcorrect = (R1+R2+R3+R4+R5) + R6 Étant donné que chaque note peut prendre toutes les valeurs possibles à l’intérieur des intervalles identifiés, Donc pour apprécier la valeur de l’indice le plus probable, il était nécessaire d’utiliser la méthode (Monte Carlo) qui extraire la valeur par l’utilisation d’une fonction de distribution de probabilité, et voici les valeurs les plus fréquentes trouvées pour l’indice RMR correct :

Pour les calcaires gréseux C

ENSTP 2016

Page 39




Pour les calcaires gréseux Cf

Pour les alluvions ALL

On faisant la correspondance entre l’indice RMR correct calculé et la classifications de Bieniawski, on trouve : Tableau 04-03 : Classification des différentes formations selon Bieniawski formation RMRcorrect Les catégories prévues par Bieniawsky C 32-62 III-IV Cf 10-38 IV-V All 0-18 V

ENSTP 2016

Page 40




3-4-4-détermination des caractéristiques géomécaniques Plusieurs auteurs ont proposés des relations entre les caractéristiques géomécaniques du massif rocheux et la valeur du l’indice RMRcorrect . On a retenu les relations suivantes qui permettent d'estimer les valeurs de la cohésion, l’angle de frottement et le module d'Young : C (KPa) = 5* RMRcorrect Φ = 5+0.5*RMRcorrect

E (GPa) = 2 RMR – 100 E (GPa) =

– / 

(Beniawski, 1979, cité par Beniawski, 1989) (Trunck & Hônish, 1989, cite par Beniawski, 1989)

(Bieniawski, 1978)

pour RMR > 50

(Serafin et Pereira, 1983)

pour 10 < RMR < 50

En insérant les valeurs ci-dessus rapportées dans une procédure de calcul qui utilise la méthode de (Monte Carlo), on a reconstruit les distributions des valeurs pour les Paramètres de classification, en référence soit aux conditions de pic soit aux condit ions de l’après-rupture. Alors on peut finalement déduire les caractéristiques géomécaniques, qui sont présentés dans le tableau suivant :

Tableau 04-04 : Les caractéristiques géomécaniques des différentes formations formation C Cf All

Les catégories prévues par Bieniawski III-IV IV-V V

Cohésion (KPa) 190 - 340 80 - 230 50 -150

Angle de frottement 23° - 39° 13° - 28° 11° - 20°

module de Young (MPa) 3600-24000 1000-4400 1000-1600

3-5-Réutilisabilité des matériaux Après avoir identifié les différentes formations géologiques et déterminer leurs propriétés géotechniques et géomécaniques, on va spécifier (pour chaque formation) le pourcentage des matériaux en provenance des déblais extraits qui sont réutilisables pour : o

o

La réalisation des remblais et des couches de forme, conformément à la norme NF – P 11.300 et aux conditions de réutilisation des matériaux définis par le GTR (Guide des Terrassement Routiers-SETRA). La production du béton (la construction de l’ouvrages d’art), conformément à la norme NF – P 18.540.



Terre végétale (TV) : Les matériaux rencontrés dans cette couche sont le plus souvent des sols fins de classe A avec un haut contenu de matière organique et végétale, alors ces matériaux sont considérés comme non réutilisables.

ENSTP 2016

Page 41




Tableau 04-05 : Les types de réutilisations de la Terre végétale avec les pourcentages correspondants Réutilisation Réalisation des remblais Production du béton Mise en dépôt définitif

le pourcentage des matériaux réutilisables 0% 0% 100 %



Alluvions (All) : On observe que dans le long du tracé, ces matériaux ne seront jamais intéressés par les extractions des déblais. 

Calcaires gréseux : On peut attribuer ces matériaux rocheux à la classe R2 (Roches carbonatées - Calcaires).

Ces matériaux sont très appropriés pour La réalisation des remblais et des couches de forme, sous les différentes situations météorologiques. Selon ce qui est déterminé par la norme NF – P 18.540, on peut attribuer un pourcentage de 60 – 80% pour les calcaires gréseux C, et de 40 – 60% pour les calcaires gréseux Cf. D’autre coté, pendant l’exécution des extractions des déblais, il faut vérifier au fur et à mesure la réutilisabilité de ces matériaux pour la production du béton avec des essais spécifiques (essai Los Angeles, essai Micro Deval, etc.). Tableau 04-06 : Les types de réutilisations des calcaires gréseux avec les pourcentages correspondants Réutilisation Réalisation des remblais Production du béton Mise en dépôt définitif

le pourcentage des matériaux réutilisables C Cf 90 – 100 % 80 – 100 % 60 – 80% 0 – 10 %

40 – 60% 0 – 20 %

3-6-Vérification de la stabilité des déblais et des remblais En référence à la classification de Bieniawski (RMR) utilisée pour la caractérisation géomécaniques du massif rocheux, on va définir et vérifier les pentes des talus des déblais et des remblais les plus importants que on rencontrera le long du tracé. 

Méthodologie de calcul : L’analyse de la stabilité des talus a été faite en utilisant le logiciel, et le calcul a été exécuté selon la méthode Krey-Bishop conformément aux normes DIN 4084 et DIN 1054 (1976), cette méthode est basée sur la théorie de l'équilibre limite appliqué au terrain instable après l'avoir subdivisé par un nombre fini de bandes.

ENSTP 2016

Page 42




On introduit au logiciel les différentes données concernant : Les caractéristiques géomécaniques des matériaux définies à partir de la méthode de Bieniawski ( cohésion C , angle de frottement Φ et le module d'Young E). o Les actions permanentes (le poids propre) o Les actions sismiques. Les surfaces de glissement critiques ont été cherchées en changeant la position de la grille, et les limites des centres de tangence des surfaces mêmes. o

Le logiciel utilisé fournit le coefficient de sécurité (Fs) pour les surfaces les plus critiques. La vérification consiste à calculer le facteur de sécurité global pour les différentes positions des centres des cercles de rupture : Fs= Tr/Ts (facteur de sécurité global) dans laquelle : Tr : résistance au cisaillement le long le cercle critique Ts : force totale de cisaillement agissante le long le cercle critique. Ensuite, on comparant la valeur obtenue avec le (Fs) minimum : 1.5 pour la stabilité dans les conditions statiques. o 1.0 pour la stabilité dans les conditions sismiques. Remarque : L’intensité de l’action sismique a été déterminée en faisant référence aux Normes parasismiques algériennes (Règles Parasismiques Ouvrages d’Art - R.P.O.A.), en calculant l’action sismique comme une force statique équivalente, constante et proportionnelle au poids propre du terrain. o

Les composantes horizontale et verticale de cette force peuvent s’exprimer comme : Fh=Kh*W et Fv=Kv Avec :

Kh= 0.5 ∙ α ∙S ∙ ST Kv= (+/-) 0.5 Kh

Où : Zone I (séismicité faible) α= 0.15 accélération sismique sur le sous-couche rigide S= 1.20 coefficient d’amplification stratigraphique (Sol de type B) ST = 1.40 coefficient d’amplification topographique Kh= 0.13 coefficient sismique horizontale KV= -0.06 coefficient sismique vertical 

Résultats des analyses de stabilité des déblais Les pentes du talus des déblais les plus appropriées pour la stabilité des déblais sont : 2V;3H avec l’introduction d’une berme de 1.5m chaque 6m de hauteur.

ENSTP 2016

Page 43




Dans le cas des calcaires gréseux et fracturés, altérés et karstiflés, le problème qui se pose est lié à l’accentuation des vides présents dans les conditions naturelles, à cause de l’écoulement des eaux superficielles qui pénètrent dans les fractures du massif rocheux et qui peuvent progressivement produire des instabilités locales avec génération des glissements de blocs. Pour permettre que ces situations, qui pourront se produire avec le temps, n’aient pas d’influence négative, il faut prévoir les mesures de protection des talus ou des sur largeurs en pied pour l’entassement des blocs instables.

1.687

≥

Figure 04-07 : Vérification de la stabilité des déblais en condition statique (Fs 1,5)

ENSTP 2016

Page 44




1.331

≥

Figure 04-08 : Vérification de la stabilité des déblais en condition sismique (Fs 1,0)



Résultats des analyses de stabilité des remblais Les pentes du talus des remblais les plus appropriées pour la stabilité des remblais sont : 2V;3H avec l’introduction des banques de 2m chaque 6m de profondeur.

1,508

≥

Figure 04-09 : Vérification de la stabilité des remblais en condition statique (Fs 1,5)

ENSTP 2016

Page 45




1,243

≥

Figure 04-10 : Vérification de la stabilité des remblais en condition sismique (Fs 1,0)

ENSTP 2016

Page 46



CHAPITRE 05 : Hydrologie et hydraulique

CHAPITRE 05 Hydrologie et hydraulique

ENSTP 2016

Page 47




1-Introduction La voie ferrée est un ouvrage qui se développe linéairement sur le terrain, et qui apporte par ses déblais et remblais des modifications qui perturbent les écoulements d’eau naturels préexistants provenant des précipitations atmosphériques ainsi que des affleurements d’eaux souterraines. Ce chapitre constitue l’étude hydrologique et hydraulique concernant le dimensionnement des ouvrages hydrauliques (ouvrages d’assainissement et de drainage) le long de tronçon entre le PK.108+475 et le PK. 123+000, afin d’assurer la continuité des débits des écoulements d’eau et la protection de la plate-forme ferroviaire. Ce dimensionnement est basé sur les critères suivantes : o o o

o

o o

ne pas modifier la géométrie naturelle des cours d’eau, dans la mesure du possible. protéger la voie ferrée des crues centennales. maintenir une vitesse minimale dans les ouvrages pour réduire les risques de sédimentation. limiter les vitesses maximales afin de réduire les risques d’érosion à l’intérieur des ouvrages. bien gérer les eaux de ruissellement afin de limiter les problèmes d’érosion dans les talus. prévoir des pentes minimales pour les ouvrages afin d’en faciliter le curage.

2-L’étude hydrologique On va étudier les bassins versants des cours d’eau traversant le tracé, et déterminer par la suite les débits de crue des écoulements d’eau dans ces bassins versants. 2-1-Le climat de la zone La zone d’étude est caractérisée par un cli mat de type semi-aride avec des étés lourds et secs et des hivers très froids et humides. 2-2-Les précipitations Les précipitations constituent l’unique source des écoulements d’eau dans les bassins versants, elles sont exprimées généralement en hauteur de précipitation (mm). Et si on rapporte cette hauteur à l'unité de temps, il s'agit d'une intensité de précipitation (mm/h). Tel que 1 mm = 1 L / m² 

Précipitation moyenne mensuelle et annuelle : Le tableau suivant illustre la hauteur des précipitations moyennes mensuelles et annuelles de 1983 à 2005, enregistrée dans les wilayas de TIARET et SAIDA, fournit par le Centre Climatologique National :

ENSTP 2016

Page 48



CHAPITRE 05 : Hydrologie : Hydrologie et hydraulique

Tableau 05-01 : Pluviométrie moyenne, mensuelle et annuelle dans les wilayas de TIARET et SAIDA Jan.

Tiaret Précipitations (mm)

Mars

Avril

Mai

juin

Juil.

Août

Sep.

Oct.

Nov.

Déc.

Ann

min

0.6

0.0

0.0

0.0

1.6

0.0

0.0

0.1

0.5

2.2

5.7

13.9

105.0

max

117.4

152.2

118.6

130

66.6

41.3

29.6

54.9

87.8

85.3

105.8

79.2

543.2

juin

Juil.

Août

Sept

Oct.

Nov.

Déc.

Jan.

Saida Précipitations (mm)

Fév.

Fév.

Mars

Avril

Mai

Ann

min

0.0

0.0

1.1

0.0

0.0

0.1

0.1

0.0

0.1

2.3

0.1

8.2

137.0

max

101.6

134.7

179.7

86.7

101.4

70.4

36.9

45.0

51.5

97.2

139.2

104.6

538.7



Précipitation (pluie) journalière maximale : La plupart des stations météorologiques fournissent des relevés pluviométriques journaliers qui vont permettre par la suite de noter la plus forte précipitation journalière de chaque année.

Le tableau suivant illustre la hauteur de pluie journalière maximale pour différentes périodes de retour, enregistrée dans les wilayas de TIARET et SAIDA, fournit par le Centre Climatologique National : Tableau 05-02 : La hauteur de pluie plui e journalière maximale dans les wilayas de TIARET et SAIDA période de retour 2 ans 5 ans 10 ans 25 ans

Pluie maximale en 24 heures ( mm ) Tiaret Saida 27.00 31.10 36.13 41.10 42.10 47.30 49.70 55.00

2-3-Les bassin versants Le bassin versant est un système hydrologiquement fermé c’est-àc’est -à-dire dire qu’aucun écoulement n’y pénètre de l’extérieur et que tous les excédents de précipitations s’écoulent par une seule section à l’exutoire, il représente l’unité sur laquelle se base l’étude hydrologique. Les caractéristiques caractéristiques principales des bassins versants dans notre projet sont : La surface (A) : c’est l’aire de réception des précipitations p récipitations et d’alimentation des cours d’eau, La délimitation des contours des bassins versants est effectuée sur la base des cartes topographiques et les surfaces sont calculées en utilisant le logiciel AUTOCAD. Dans notre projet, les surfaces des bassins versants oscillent entre 0,01 km² et 80,0 km² environ. Longueur du talweg principal (L) : c’est la longueur du cours d’eau principal du bassin versant. L’altitude maximale (z 1 ) : elle : elle est obtenue directement à partir des cartes topographiques, elle

représente la hauteur du point le plus élevé du bassin versant.

ENSTP 2016

Page 49 Page 49




l’altitude de la section intéressée intéressée (z 2 ) : elle est obtenue directement à partir des cartes

topographiques, elle représente la hauteur du point d’intersection entre le talweg principal et le tracé. Pente moyenne du talweg principal (p) : c’est une caractéristique importante qui renseigne sur la topographie du bassin, elle donne une bonne indication sur le temps de parcours des écoulements d’eau (le temps de concentration) donc elle influence directement le débit de crue lors d'une z1 - z2 averse. Elle est approximée avec le rapport L

Le temps de concentration ( tc) : est : est le temps que qu e mettent des gouttes d’eau non évaporées et non infiltrées dans le Sol de descendre du sommet du bassin versant jusqu’à l’exutoire. Quand ce temps de concentration est atteint, ceci signifie que toutes les régions du bassin versant participent au débit. Le coefficient de ruissellement (Cr ) : Le coefficient de ruissellement indique le pourcentage de l'eau ruisselante sur un sol saturé par des précipitations antérieures, par rapport à la totalité de l’eau de l'averse. Il dépend de : la pente moyenne du talweg principal, la nature du sol (perméabilité) et la couverture végétale du bassin versant. Pour notre projet, Cr = 0.8

Figure 05-01 : Les bassins versants des cours d’eau traversant le tracé

2-4-L’intensité de pluie Ce sont les averses qui génèrent les débits de crue dans les bassins versants, elles sont des pluies fortes et abondantes avec une importante quantité d’eau tombant en peu de temps. L'intensité de pluie est le rapport de la hauteur de pluie de l'averse et la durée de l'averse qui égale au temps de concentration du bassin versant : ENSTP 2016

Page 50 Page 50




IT =

Ptc (T) tc

IT  Intensité de pluie avec une période de retour T (mm/h). Ptc (T)  Hauteur de pluie maximale de durée égale au temps de concentration avec une période de retour T (mm). tc  Temps de concentration du bassin versant (h). Le passage de pluie journalière maximale au pluie maximale de durée égale au temps de concentration du bassin versant est effectué par La relation de « Body » : Ptc (T)= P j (T)

tc b

 24

P j (T)  Hauteur de pluie journalière maximale avec une période de retour T (mm). tc  Temps de concentration du bassin versant (h). b  Coefficient climatique climatique régional, (b= 0,3 pour la région de Saida). Remarque : puisque la zone d’étude est plus proche plus proche de la wilaya de Saida, on va considérer pluie journalière maximale maximale P j (T) de Saida dans les calculs. 2-5-Evaluation des débits de crue En raison de l’importance de projet, le dimensionnement des ouvrages d’assainissement et de drainage est conçu pour des débits de crues dus à des averses centennales (période de retour =100 ans). Afin d’évaluer les débits de crue, on va utiliser : utiliser : 

« La méthode rationnelle » Pour » Pour les bassins versants ayant une surface inférieure à 5 km², C’est une méthode qui utilise un modèle simple de transformation de la pluie décrite par son intensité en un débit de crue de même période de retour : Q T = 0.278 Cr IT A

Q T  Débit de crue correspondant au bassin versant, avec une période de retour T (m³/s). Cr  Coefficient de ruissellement ruissellement

IT  Intensité de pluie avec une période de retour T (mm/h). A  Surface du bassin versant (km²). Mais, une grande incertitude règne sur la valeur de la pluie centennale à cause du nombre relativement réduit d’années d’observations, donc on va rapprocher la valeur des débits centennaux à 2 fois plus grands que q ue la valeur des débits décennaux : P j (10)= (10)= 47.3 mm

ENSTP 2016



10

Ptc ( )= P j (10)

tc b  I10 = 24



Ptc (10) tc



Q 10 = 0.278 Cr I10 A



Q 100 = 2 Q 10

Page 51 Page 51




Tel que : Le temps de concentration du bassin versant est calculé à l'aide de la formule de « VENTURA » : A tc = 0,127 p

1/2

()

tc  Temps de concentration (h) A  Surface du bassin versant (km²) p  Pente moyenne du talweg principal (m/m) 

« Le logiciel HEC-RAS » Pour les bassins versants ayant une surface supérieure à 5 km², (Hydrologic Engineering Center-River Analysis System), C’est un logeciel de modélisation hydraulique destiné à simuler et analyser l'écoulement dans les cours d'eau. Les résultats de calcul des débits de crue centennaux sont présentés dans le tableau suivant : Tableau 05-03 : Calcul des débits de crue centennaux BV

109+ 830 109+ 975 110+ 427 110+ 831 111+ 038 111+ 382 111+ 816 112+ 109 112+ 498 113+ 310 113+ 539 113+ 600 113+ 928 114+ 213 114+ 961 115+ 377

Méthode de calcul

L (m)

z1

(m)

z2

(m)

pente moy

A (km²)

tc

(m)

Cr

Ptc (10) (mm)

I10

(mm/h)

Q 10

Q 100

(m³/s)

(m³/s)

Méthode Rationnelle

500

1143

1106

0.074

0.401

0.296

0.8

12.65

42.78

3.82

7.63


160

1132

1107

0.156

0.038

0.063

0.8

7.94

126.78

1.07

2.14


2000

1154

1092

0.031

1.64

0.924

0.8

17.80

19.27

7.03

14.06


1800

1170

1088

0.046

0.683

0.492

0.8

14.73

29.96

4.55

9.10


910

1141

1086

0.060

0.296

0.281

0.8

12.46

44.32

2.92

5.84


2250

1258

1088

0.076

1.49

0.564

0.8

15.35

27.22

9.02

18.04


340

1108

1090

0.053

0.166

0.225

0.8

11.65

51.81

1.91

3.83


1020

1190

1094

0.094

0.46

0.281

0.8

12.45

44.36

4.54

9.08


900

1193

1090

0.114

0.583

0.287

0.8

12.53

43.72

5.67

11.34


340

1114

1096

0.053

0.105

0.179

0.8

10.88

60.82

1.42

2.84


1600

1258

1090

0.105

1.351

0.456

0.8

14.40

31.61

9.50

19.00

HEC-RAS

8.9

36.7

HEC-RAS

8.2

35.2

HEC-RAS

7.8

33.6

HEC-RAS

5.6

24.7


ENSTP 2016

1760

1152

1114

0.022

1.018

0.872

0.8

17.50

20.06

4.54

9.09

Page 52




115+ 850 116+ 950 118+ 010 118+ 335 118+ 950 120+ 238 120+ 816 120+ 915 121+ 585 122+ 435 122+ 660 122+ 750


250

1150

1120

0.120

1.171

0.397

0.8

13.81

34.82

9.07

18.14


140

1148

1135

0.093

0.109

0.138

0.8

10.05

73.08

1.77

3.54


510

1148

1116

0.063

0.288

0.272

0.8

12.34

45.34

2.90

5.81


350

1136

1111

0.071

0.185

0.204

0.8

11.32

55.40

2.28

4.56


250

1115

1101

0.056

0.369

0.326

0.8

13.02

39.95

3.28

6.56

HEC-RAS

8.8

32.5


980

1112

1085

0.028

0.578

0.582

0.8

15.50

26.64

3.42

6.85


960

1109

1084

0.026

0.416

0.508

0.8

14.87

29.30

2.71

5.42


220

1106

1088

0.082

0.112

0.149

0.8

10.29

69.25

1.72

3.45


1250

1109

1076

0.026

1.023

0.791

0.8

16.99

21.49

4.89

9.78


430

1094

1076

0.042

0.2

0.278

0.8

12.41

44.71

1.99

3.98


280

1086

1076

0.036

0.075

0.184

0.8

10.97

59.62

0.99

1.99

3-L’étude hydraulique Les valeurs des débits de crue retenus lors de l'étude hydrologique vont servir au dimensionnement des ouvrages hydrauliques (ouvrages d’assainissement et de drainage) le long de tronçon. En effet, la bonne exploitation de la voie ferrée et la sécurité de la circulation des trains sur la superstructure sont directement liées à la portance des couches d’assise, qui est elle -même dépend de la qualité d’assainissement et du drainage. 3-1- Ouvrages d’assainissement transversaux Ils permettent le transit, d’un côté à l’autre de la plateforme ferroviaire, des écoulements des eaux des bassins versants. Ils peuvent être constitués de : Buses : ouvrages de sections circulaires, disposés sous le tracé sur les points bas du terrain, d'un diamètre de 1000 à 2000 mm. o Dalots : ouvrages de sections rectangulaires ou carrées, disposés sous le tracé, identifié par la largeur de (B) et la hauteur (H). o Ponts et viaducs. Les ouvrages d’assainissement transversaux doivent véhiculer des débits de crue centennaux, donc les dimensions retenues pour ces ouvrages (présentées dans le tableau ci-dessous) sont celles qui répondent à la condition suivante : o

Q 100 Q 100

≤ Q S

 Débit de crue centennal (débit d’apport) en

m³/s.

Q S  Débit de saturation de l’ouvrage en m³/s.

ENSTP 2016

Page 53




Tableau 05-04 : Prédimensionnement des ouvrages d’assainissement transversaux Débit de crue Q 100 (m³/s)

Ouvrage type

Dimensions retenues (m) Diamètre 1 2

Q 100 < 7

Buse (circulaire)

7 ≤ Q 100 < 15

Dalot Type 2 (rectangulaire)

B / H = 2,5 / 2,5

15 ≤ Q 100 < 25


B/H=3/3

25 ≤ Q 100 < 35


B/H=4/3

35 ≤ Q 100 < 60


B / H = 5 / 3,5

60 ≤ Q 100

Pont et viaduc

≤∅≤

Ce prédimensionnement est vérifié par la suite en calculant Le débit de saturation ( Q ) des ouvrages transversaux par l’utilisation de la formule de « Manning Strickler » sur un écoulement à surface libre en régime uniforme : Q S = V Sm V  Vitesse d'écoulement d’eau (m/s) Sm  Section mouillée de l’ouvrage (m²) Tel que : V = Kst Rh / i1/2 Kst  Coefficient rugosité dépend de la nature des parois internes de l’ouvrage (=70 correspond au béton grossier avec coffrage bois) i  Pente de pose de l’ouvrage (m/m) Rh  Rayon hydraulique (m)

P = Section mouillée /Périmètre mouillé

Rh = Sm / 

m

Pour les dalots, la section et le périmètre mouillés sont calculés pour une hauteur de remplissage égale à : Hr = H-0.5

ENSTP 2016

Page 54






Pour les buses, la section et le périmètre mouillés sont calculés avec l’ouvrage rempli d’eau. Tableau 05-05 : Calcul de Rayon hydraulique pour une section circulaire et rectangulaire Section circulaire π 2 4 π

Section rectangulaire B(H-0.5)

∅ ∅

section mouillée périmètre mouillé

B+2(H-0.5)

La vérification hydraulique de chaque ouvrage est rapportée dans le tableau suivant : Tableau 05-06 : La vérification hydraulique des ouvrages d’assainissement transversaux BV

109+ 830 109+ 975 110+ 427 110+ 831 111+ 038 111+ 382 111+ 816 112+ 109 112+ 498 113+ 310 113+ 539 113+ 600 113+ 928 114+ 213 114+ 961 115+ 377 115+ 850 116+ 950

Q 100 (m³/s)

Ouvrages prévus

7.63

Dalot Type 2 Buse

2.14 14.06 9.10 5.84 18.04 3.83 9.08 11.34 2.84 19.00 36.7 35.2 33.6 24.7 9.09 18.14 3.54

ENSTP 2016

Dalot Type 2 Dalot Type 2 Buse Dalot Type 3 Buse Dalot Type 2 Dalot Type 2 Buse Dalot Type 3 Dalot Type 5 Dalot Type 5 Dalot Type 4 Dalot Type 3 Dalot Type 2 Dalot Type 3 Buse

B

H

2.5

2

1.5

Sm

R

Kst I

V

Q s (m³/s)

Q 100
6.50

5.00

0.77

70

0.003

3.22

16.09

Vérifié

4.71

1.77

0.38

70

0.003

1.99

3.52

Vérifié

2.5

2

6.50

5.00

0.77

70

0.003

3.22

16.09

Vérifié

2.5

2

6.50

5.00

0.77

70

0.003

3.22

16.09

Vérifié

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

8.00

7.50

0.94

70

0.003

3.67

27.54

Vérifié

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

2 3

2.5

2 2.5

2

6.50

5.00

0.77

70

0.003

3.22

16.09

Vérifié

2.5

2

6.50

5.00

0.77

70

0.003

3.22

16.09

Vérifié

4.71

1.77

0.38

70

0.003

1.99

3.52

Vérifié

1.5

2

Pm

3

2.5

8.00

7.50

0.94

70

0.003

3.67

27.54

Vérifié

5

3

11.00

15.00

1.36

70

0.003

4.71

70.72

Vérifié

5

3

11.00

15.00

1.36

70

0.003

4.71

70.72

Vérifié

4

2.5

9.00

10.00

1.11

70

0.003

4.11

41.13

Vérifié

3

2.5

8.00

7.50

0.94

70

0.003

3.67

27.54

Vérifié

2.5

2

6.50

5.00

0.77

70

0.003

3.22

16.09

Vérifié

3

2.5

8.00

7.50

0.94

70

0.003

3.67

27.54

Vérifié

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

Page 55

 118+ 010 118+ 335 118+ 950 120+ 238 120+ 816 120+ 915 121+ 585 122+ 435 122+ 660 122+ 750

CHAPITRE 05 : Hydrologie et hydraulique 5.81

Buse

2

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

4.56

Buse

2

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

6.56

Buse

2

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

32.5

9.00

10.00

1.11

70

0.003

4.11

41.13

Vérifié

6.85

Dalot Type 4 Buse

2

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

5.42

Buse

2

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

3.45

Buse

1.5

4.71

1.77

0.38

70

0.003

1.99

3.52

Vérifié

9.78

6.50

5.00

0.77

70

0.003

3.22

16.09

Vérifié

3.98

Dalot Type 2 Buse

2

6.28

3.14

0.50

70

0.003

2.42

7.59

Vérifié

1.99

Buse

1.5

4.71

1.77

0.38

70

0.003

1.99

3.52

Vérifié

4

2.5

2.5

2

3-2- Ouvrages d’assainissement longitudinaux Ils ont pour but de recevoir et de drainer les eaux de pluie qui s’écoulent sur la plate -forme ferroviaire et les talus ainsi que les eaux interne (eaux infiltrées dans les structures d’assise ou nappe phréatique) afin de garantir la pérennité de la voie. Ils peuvent être constitués de : 3-2-1-fossés : Ils assurent la collecte et l’évacuation des ruissellements superficiels générées par de la plateforme ferroviaire, les bermes et les talus vers les exutoires naturels ou les ouvrages d’assainissement transversaux. Ils sont revêtus de béton coulé en place et implantés en pied de talus en cas de remblai, et de part et d’autre de la plate-forme en cas de déblai ainsi qu’ en crête de déblais pour évacuer les ruissellements superficiels générées par les bassins versant interceptés au droit des déblais. Ils sont répartis en 3 types en fonction de leurs capacités hydrauliques : Figure 05-02 : Schéma du fossé type 1

ENSTP 2016

Page 56




Figure 05-03 : Schéma du fossé type 2

Figure 05-04 : Schéma du fossé type 3

La capacité hydraulique (débit de saturation) de ces fossés est calculée en utilisant selon la formule de « Manning Strickler » sur un écoulement à surface libre : Q S = Kst Rh / i1/2 Sm Kst  Coefficient rugosité dépend de la nature des parois internes de l’ouvrage ( =50 correspond aux fossés stabilisés / revêtement béton grossier) i  Pente longitudinale de l’ouvrage (m/m), égale à 0.002 au minimum Rh  Rayon hydraulique (m)

P = Section mouillée /Périmètre mouillé

Rh = Sm /

m

Tableau 05-07 : Calcul de Rayon hydraulique pour une section trapézoïdale section mouillée périmètre mouillé

b+z .hh b+2 .h . √ 1+z

2

z  la pente des berges

Le débit de saturation de chaque type de fossé est rapporté dans le tableau suivant :

ENSTP 2016

Page 57




Tableau 05-08 : Calcul des débits de saturation des fossés fossé

b

h

z

Sm

Pm

R

Kst

I

V

Q s (m³/s)

Type 1 Type 2 Type 3

0.5 0.7 0.8

0.6 0.7 0.9

3/2 3/2 3/2

0.84 1.225 1.935

2.66 3.22 4.04

0.32 0.38 0.48

50 50 50

0.002 0.002 0.002

1.036 1.173 1.368

0.870 1.437 2.647

Le choix de type de fossé est en fonction débit à évacuer qui est rapporté par la plate-forme, les bermes et les talus : Q a = Q PF + Q b + Q t Le calcul des débits se fait dans le cas le plus défavorable, où il y a un remblai ou un déblai qui s’étend sur une grande longueur avec une hauteur import ante, chaque débit est déterminé en utilisant la méthode rationnelle :

I

Q = 0.278 Cr A Q  Débit de crue correspondant au bassin versant, avec une période de retour T (m³/s). Cr  Coefficient de ruissellement

I

Intensité de pluie (mm/h).



A  Surface du bassin versant considéré : la plate-forme / les bermes / les talus , en (km²). Tel que : Le temps de concentration du bassin versant considéré est calculé à l'aide de la formule de « VENTURA » : A tc = 0,127 p

()

1/2

tc  Temps de concentration (h). A  Surface du bassin versant considéré (km²). p  Pente du bassin versant considéré (m/m). Tableau 05-09 : Calcul des débits à évacuer dans le cas de remblai et de déblai Remblai Le cas le plus défavorable : -longueur = 600 m -largeur de la plate-forme (longue coté) =6.8m -hauteur des talus = 8 m -avec une berme de 2 m

Cr p (m/m) A (m²) tc (h)

ENSTP 2016

Déblai Le cas le plus défavorable : -longueur = 1000 m -largeur de la plate-forme (longue coté) = 6.8m -hauteur = 13 -avec deux bermes de 1.5m

0.4 0.04

0.4 0.04

0..00408 0.041

0.0068 0.052

Page 58



CHAPITRE 05 : Hydrologie et hydraulique plateforme

Ptc (10)

6.97

7.52

I10

171.84

143.71

Q 10

0.078

0.109

Q 100

0.156

0.217

Cr p

0.3 0.04

0.3 0.04

(m/m) A (m²) tc (h) Ptc (10)

0.001 0.022 5.80

0.003 0.035 6.66

I10

263.72

191.37

Q 10

0.026

0.048

Q 100

0.053

0.096

Cr P

0.3 0.67

0.3 0.67

(m/m) A (m²) tc (h) Ptc (10)

0.005 0.011 4.68

0.013 0.018 5.43

I10

435.34

307.17

Q 10

0.174

0.333

Q 100

0.349

0.666

Q PF + Q b + Q t

Q PF + Q b + Q t

(mm)

(mm/h) (m³/s) (m³/s)

les bermes

(mm)

(mm/h) (m³/s) (m³/s)

les talus

(mm)

(mm/h) (m³/s) (m³/s)

Q a en (m³/s)

0.156 + 0.053 + 0.349 = 0.557

0.217 + 0.096 +0.666 = 0.979

En conclusion, les types des fossés adoptés (en respectant la condition Q a

≤ Q ) sont : S

En remblai : en pied de talus  type 1 (Q S =0.870 m³/s ) o En déblai : de part et d’autre de la plate-forme  type 2 (Q S =1.437 m³/s) Ce qui concerne les fossés de crête de déblais, on a choisi le type 3 (pour des raisons de sécurité) loin de 3,5 m au moins de l’arête supérieure du talus, avec un merlon de protection large de 1 m à son sommet et haut de 1 m également. o

3-2-2-Bassins d’infiltration À la sortie des tronçons en déblai, des bassins d’infiltration sont proposés dans la mesure où la typographie du site concerné le permet. Le rôle de ces bassins est de récupérer et stocker puis infiltrer l’eau provenant des fossés de déblais, tel que la capacité du bassin dépend du débit d’eau apporté par ces fossés.

ENSTP 2016

Page 59




Le dimensionnement du bassin d’infiltration à la sortie du tronçon en déblai le plus important considéré précédemment (environ 1000 m) : Les bassins d’infiltration sont dimensionnés pour stocker et infiltrer des quantités d’eau en cas d’averse intense d’une heure (3600 s). Tel que la condition suivante doit être respectée (V / 3600) + Q infil ≥ Q a

Q infil = A*K

avec

V  Volume nécessaire du bassin d’infiltration (m³).

Q a  Débit d’apport (m³/s), on va considérer le débit d’apport dans le cas de déblai calculé précédemment : Q a = 0.979 m³/s Q infil  Débit d’infiltration (m³/s). A  Surface d’infiltration du bassin K  coefficient de Perméabilité ( =1x10-5 m/s ). Tel que : Les bassins d’infiltration sont divisés en 6 types : Type 1 : Largeur : 12,0 m / Longueur : 27,0 m  A = 324,0 m²  V = 500 m³ Type 2 : Largeur : 25,0 m / Longueur : 39,0 m  A = 975,0 m²

 V

Type 3 : Largeur : 35,0 m / Longueur : 56,0 m  A = 1960,0 m²

= 1 500 m³

V

= 3 000 m³

Type 4 : Largeur : 45,0 m / Longueur : 65,0 m  A = 2925,0 m²  V = 4 500 m³ Type 5 : Largeur : 50,1 m / Longueur : 78,0 m  A = 3907,8 m

V

= 6 000 m³

Type 6 : Largeur : 63,0 m / Longueur : 90,0 m  A = 5670,0 m²  V = 8 500 m³ Après calcul, on a trouvé que les bassin type 1 et 2 et 3 ne vérifient par la condition, alors le bassin d’infiltration prévu c’est le type 4 : (V / 3600) + A*K = ( 4500 /3600) + 2925*1x10-5 = 1.279 m³/s ≥ Q a = 0.979 m³/s 3-2-3-conduites de drainage Elles sont constituées par des éléments préfabriqués enterrées (collecteurs drainants) dont la partie inférieure est étanche et la partie supérieure perméable et protégée par un granulat filtrant. Les conduites de drainage sont posées sous les fossés latéraux de la plate-forme, et entre voies dans les gares. La pose se fait à une profondeur faible. Elles collectent et évacuent l’eau du drainage de la plate-forme, et assurent le rabattement des nappes phréatiques en déblais. Ainsi qu’elles sont nécessaires pour l’évacuation des quantités d’eau dans les bassins d’infiltration.

ENSTP 2016

Page 60




Les conduites de drainage ont des diamètres intérieurs de 800 mm à 1800 mm avec une pente longitudinale minimum est de 0.002. Des regards sont installés tous les 50 m (au maximum) aux points hauts et points bas.

Fossés Bassins d’infiltration

conduites de drainage

Figure 05-05 : Représentation schématique des Ouvrages d’assainissement longitudinaux

ENSTP 2016

Page 61



CHAPITRE 06 : Profil en travers

CHAPITRE 06 Profil en travers

ENSTP 2016

Page 62




1-Introduction Le profil en travers correspond à une coupe verticale perpendiculaire à l’axe en plan de le ligne nouvelle. Il précise les dévers appliqués à la voie, et il permet de visualiser : o o o

Les différentes couches constituants l’assise ferroviaire. Les gabarits, entraxes et clôtures. Les dispositifs hydrauliques et les équipements de signalisation et de télécommunications

2-Assise ferroviaire Afin de réaliser une assise correcte pour la superstructure ferroviaire, permettant des vitesses élevées et assurant le confort des circulations, il convient de poser plusieurs couches de matériaux de bonne qualité et d'épaisseur suffisant.

Couche de ballast

Couches Couche de sous-ballast

Plate-forme ferroviaire

Sous couche

d’assise

Couche de fondation

Couche de forme

Plate-forme (ou Plate-forme de terrassement)

Sol support

1m

Partie supérieure de terrassement (PST)

Figure 06-01 : Les couches constituant le profil en travers 2-1-Plate-forme (ou plate-forme de terrassement) Elle est constituée de sol rapporté dans le cas d’un remblai, ou en place dans le cas de déblai. Sa partie supérieure est aménagée en couche de forme, pentée transversalement. Dans le cas d'un remblai, cette couche de forme est constituée soit, du même sol que le corps de remblai, soit d'un sol de qualité meilleure, son taux de compactage est de 95 % de l’OPN (Optimum Proctor Normal), en plus le module de déformation à la plaque de la deuxième charge Ev2 80 MN/m². Parfois, la couche de forme est traitée aux liants hydrauliques.

≥

Dans le cas d'un déblai, la couche de forme est obtenue par compactage du fond de fouille à 95 % OPN Cependant, on peut ici encore prévoir un apport de sol de qualité meilleure ou un traitement aux liants de la couche supérieure du sol en place (c'est le cas notamment lorsque le sol en place est de qualité médiocre et à teneur en eau trop élevée pour permettre le compactage).

ENSTP 2016

Page 63




Pour classer la plateforme, il convient : - tout d’abord d’apprécier la classe de qualité de chaque sol composant la plateforme. - puis d’apprécier la classe de portance de la plateforme complète : couche de forme + sol support. 2-1-1-Classe de qualité des sols pour la plateforme La qualité d’un sol dépend des deux paramètres suivants : o

La nature géotechnique du sol (à partir de l’identification géotechnique) :  La granularité et de contenu organique, Dans le cas des sols meubles.  La dureté et l’altérabilité, Dans le cas des sols rocheux.

Les conditions hydrogéologiques et hydrologiques locales, ces conditions, sont considérées bonnes si :  La couche supérieure du sol considéré est hors de toute nappe naturelle.  La plateforme n’est pas le siège de percolations naturelles transversales, longitudinales ou verticales nocives,  Les eaux de pluie sont évacuées correctement de la plateforme et les dispositifs longitudinaux de drainage sont en bon état de fonctionnement. Selon ces paramètres, on distingue les quatre classes de qualité des sols montrées dans le tableau suivant : o

Tableau 06-01 : Classification de la qualité des sols

ENSTP 2016

Page 64




QS0 : Sols impropres à la réalisation d’une plateforme correcte et nécessitant certaines mesures confortatives, (remplacement du matériau sur une certaine épaisseur, traitement aux liants, utilisation de géotextiles, renforcement par pieux, etc.) QS1 : Sols médiocres acceptables tels quels, dont on doit toujours se préoccuper du bon drainage. Ces sols peuvent, éventuellement, être transformés en sols de meilleure qualité par un traitement approprié, (traitement aux liants). QS2 : Sols moyens. QS3 : Bons sols. 2-1-2-Classe de portance de la plate-forme La portance d’une plateforme dépend de : La classe de qualité du sol support. o La classe de qualité et l’épaisseur de la couche de forme (lorsque cette dernière existe). En fonction de ces paramètres, on distingue les trois classes de portance de plates- forme suivantes : o

o o o

PF1 : Plateforme médiocre. PF2 : Plateforme moyenne. PF3 : Plateforme bonne.

ENSTP 2016

Page 65




Les méthodes pour effectuer ce classement sont diverses. Une de ces méthodes est donnée est donnée dans le tableau suivant : Tableau 06-02 : Détermination de la classe de portance de la plate-forme Classe de qualité du sol support

Classe de portance Envisagée pour la plate-forme

Couche de forme à mettre en œuvre

Pour obtenir cette classe de portance Epaisseur minimale Classe de qualité (m)

PF1 PF2 PF2 PF3

QS1 QS2 QS3 QS3

/ 0.50 0.35 0.50

QS2

PF2 PF3

QS2 QS3

/ 0.35

QS3

PF3

QS3

/

QS1

Remarque : La classe de portance de la plate-forme ne préjuge en rien du comportement futur de la ligne. En effet, on peut obtenir une voie de très bonne qualité sur une plate-forme "médiocre", il suffit pour cela de mettre des couches d'assise de qualité et d'épaisseur suffisantes. 2-2-La sous couche La sous-couche est composée de matériaux grenus (sable ou gravier), bien gradués, qui comporte parfois des tapis de natures diverses : feuilles étanches plastiques (géomembranes), ou feuilles en feutre synthétique anti-contaminant (géotextile). Les rôles de la sous-couche sont multiples : Amélioration de la portance et meilleure répartition des charges transmises, o Contribution à l’amélioration des propriétés vibratoires, o Anticontamination entre la plateforme et la couche de ballast, o Protection contre l’érosion et le gel, Evacuation des eaux de pluies. o La sous-couche est pentée transversalement en toit (4% de chaque coté), vers des dispositifs d'assainissement longitudinaux. Dans les zones de voie à fort dévers, on peut être amené à prévoir une pente transversale unique de la sous-couche, pouvant aller jusqu'à 8%. o

La nature et l'épaisseur de la sous-couche dépendent des : o o o

Caractéristiques des sols de la plate-forme (qualité, portance, sensibilité au gel, etc.). Caractéristiques hydrogéologiques et hydrauliques du site. Conditions climatiques.

ENSTP 2016

Page 66




Trafic (tonnage supporté, charge d’essieu, vitesse). Les tolérances admises pour le niveau fini de la sous couche sont : théorique o

±3 cm par rapport au niveau

La sous-couche, dans sa structure la plus complète, comprend du haut vers le bas : 2-2-1-Sous-ballast La couche sous-ballast est exécuté en grave propre bien graduée, comportant au moins 30% de concassés d'un calibre 0/30 mm. Le degré de compactage de cette couche doit atteindre 100% de l'OPN (Optimum Proctor Normal), en plus le module de déformation à la plaque de la deuxième charge Ev2 120 MN/m².

≥

Les meilleurs sous-produits des carrières ouvertes pour la préparation du ballast, pourront entrer dans la constitution du sous-ballast. Caractéristiques des Matériaux - Fines ≤ 75

 : ≤ 15 %

- Limite de liquidité : ≤ 25 % - Indice de plasticité : ≤ 6 % - Coefficient d'uniformité : Cu =

D60 D10

> 4 (pour obtenir une courbe granulométrie pleine)

Le matériau aura une dureté globale (DRG) de 10 minimum 2-2-2-couche de fondation La couche de fondation est exécutée en grave propre bien gradué. Le degré de compactage de cette couche doit atteindre 95% de l'OPN (Optimum Proctor Normal), en plus le module de déformation à la plaque de la deuxième charge Ev2 120 MN/m².

≥

Cette couche permet la circulation des engins de chantier exclusivement pour la mise en œuvre de la couche de sous ballast. Les matériaux employés sont, soit les sous-produits des carrières de ballast, soit des alluvions d'oued, soit tous autres matériaux équivalents. Caractéristiques des Matériaux a) pour la totalité des matériaux : - Coefficient d'uniformité : Cu =

D60 D10

- Coefficient de courbure : Cu = D

> 4

D230 60

∗D10 compris entre 1 et 3

- Le matériau doit avoir une dureté globale (DRG) de 8 minimums. b) Pour la partie sableuse des matériaux, c'est à dire les éléments plus petits que 2mm dans la courbe granulométrique.

ENSTP 2016

Page 67




- Cu > 6 - Cu compris entre 1 et 3 Remarque : Dn diamètre correspond à un passant de n % sur la courbe granulométrique (n % des particules ont des dimensions inférieures à ce diamètre) La granulométrie du matériau de la couche de fondation doit répondre à la condition de noncontamination par rapport à la couche de forme et à la couche de sous-ballast. Cette condition doit se vérifier par le critère de « Terzaghi », à savoir : D15 < 4*D85 Où D15 est la dimension du tamis laissant passer 15% de la couche composée des éléments les plus gros des matériaux et 85 est la dimension du tamis laissant passer 85% de la couche composée des éléments les plus fins.

D

2-2-3-couche anti-contaminante Elle est en sable propre et complétée si nécessaire par une feuille de feutre synthétique (géotextile), à prévoir seulement sur une plate-forme médiocre PF1. 2-3-Le ballast Le ballast est un granulat utilisé dans la construction de voies ferrées et dont 100 % de la surface des grains est entièrement concassée. Les rôles de ballast sont multiples : Transmettre des efforts engendrés par le passage des trains au sol, sans que celui-ci ne se déforme par tassement. o Encastrer les traverses afin d'assurer une résistance aux déformations longitudinales. o Assure en raison de sa granularité particulière le drainage et l’éva cuation des eaux superficielles. o Joue le rôle d’un amortisseur de vibration très efficace. Le ballast est constitué de pierres rocheuses dures concassées provenant de carrières agrées par la SNTF / ANESRIF. Le ballast utilisé dans le projet est de catégorie « A » de la Norme Européenne : NF EN 13450 o

La granulométrie des pierres concassées variant entre 22,4 mm et 63 mm avec 50% des éléments entre 31,5 mm et 50 mm, on utilise du gravillon fin (10 mm à 35 mm) pour le nivellement. Les éléments du ballast doivent s'imbriquer, de façon à former une masse compacte, mais perméable. La qualité de ballast est exprimée à partir des essais classiques :   

ENSTP 2016

Essai de la résistance à l'usure (les essais Deval sec, Deval humide, Micro Deval). Essai de la résistance à la fragmentation (essai de Los Angles). Essai de la résistance à la compression.

Page 68




2-3-1- Exigences géométriques  Granularité : La granularité du ballast devra respecter les limites mentionnées dans la catégorie « A » de la Norme Européenne NF EN 13450-Granulats pour ballasts de voies ferrées, conformément au tableau suivant : Tableau 06-03 : La granularité du ballast

 La teneur en grains fins : La teneur en grains fins déterminée par tamisage, doit être conforme à la catégorie « A » spécifiée dans le Tableau suivant : Tableau 06-04 : La teneur en grains fins du ballast

 La teneur en fines : La teneur en fines doit être conforme à la catégorie « A » spécifiée dans le Tableau suivant : Tableau 06-05 : La teneur en fines du ballast

ENSTP 2016

Page 69




La propreté du ballast est évaluée à partir de la teneur en fines. Les fines sont considérées comme non nocives si leur teneur totale est inférieure à 0.5%.  La longueur des pierres : La longueur des pierres doit être évaluée par mesure à l'aide de calibres et de jauges. La valeur maximum, en pourcentage de poids, d'éléments de longueur ≥ 100 mm dans un échantillon de 40 kg (±100gr) doit être doit être conforme à la catégorie « A » spécifiée dans le Tableau suivant : Tableau 06-06 : Le pourcentage de pierres longues

2-3-2- Exigences mécaniques  Résistance à la compression simple : Les pierres doivent présenter une résistance à la compression simple ≥ 1200 kg/cm².  Résistance à la fragmentation : La résistance à la fragmentation est évaluée à l’aide de l’essai Los Angeles. En conformité avec la catégorie « A » de la Norme Européenne sur le Ballast, le coefficient Los Angeles ne dépassera pas 15%. D’autre coté, la limite inférieure du coefficient Los Angeles doit 9%. Dureté (DR) : Pour chaque échantillon est déterminé un coefficient de dureté DR calculé à partir de l'abaque ciaprès, en combinant les coefficients Deval sec (DS), Deval humide (DH), Micro Deval en présence d'eau (MDE) et Los Angeles (LA).

ENSTP 2016

Page 70




Figure 06-02 : Détermination du coefficient de dureté DR 

les essais DS, DH et MDE caractérisent la résistance à l'usure de la pierre. Pour l'usage de l'abaque, on retiendra la plus faible des 3 valeurs obtenues pour l'échantillon considéré. La dureté globale (DRG) : La dureté globale est égale à la plus faible des valeurs suivantes :  DR - 0,5 (moyenne – 0,5 écart type).  DR mini + 2 (la plus faible valeur + 2) calculée sur un minimum de 5 échantillons. Les pierres doivent présenter une dureté globale au moins égale à 12. 2-3-3-Propreté Le ballast pour voie ferrée ne doit pas contenir : o o o

de poussières, sable fines et débris (Au besoin, il aura été lavé et dépoussiéré). de fragments de bois, charbons ou autres matières organiques expansives. de métaux ou plastiques.

2-4-Dimensionnement des couches d’assise La formule de calcul de l’épaisseur minimale des couches d’assise est donnée comme suit : e = épaisseur ballast + épaisseur sous couche = E + a + b + c + d + f + g

ENSTP 2016

Page 71




Les paramètres E, a, b, c, d, f et g sont données comme suit :

E a

b c

= 70 cm = 55 cm = 45 cm =0 = -05 cm = -10 cm = -15 cm =0 = (2,50 – L)/2 =0 = -10 cm = -05 cm =0

d

= +05 cm = +12 cm =0

f

= +05 cm

- pour les plates-formes de classe de portance PF1 - pour les plates-formes de classe de portance PF2 - pour les plates-formes de classe de portance PF3 - pour les groupes UIC 1 et 2 (ou lignes à V ≥ 160 km/h quel que soit le groupe UIC) - pour les groupes UIC 3 et 4 - pour les groupes UIC 5, 6 et 7, 8, 9 avec voyageurs - pour les groupes UIC 7, 8, 9 sans voyageur - pour les traverses bois de longueur 2,60 m - avec L est la longueur des traverses (b en m. L en m, b peut être négatif si L > 2,50 m) - pour un dimensionnement normal - à titre exceptionnel pour des opérations difficiles sur les lignes existantes de groupe UIC "7, 8, 9 sans voyageur" - à titre exceptionnel pour des opérations difficiles sur les lignes existantes de groupe UIC autre que"7, 8, 9 sans voyageur" - lorsque la charge maximale d'essieu des véhicules remorqués ne dépasse pas 200 KN - lorsque la charge maximale d'essieu des véhicules remorqués ne dépasse pas 225 KN - lorsque la charge maximale d'essieu des véhicules remorqués ne dépasse pas 250 KN - pour toutes les lignes à V ≤ 1 60 km/h et pour les plates -formes de portance PF3 des lignes à grande vitesse. - pour les plates-formes de classe de portance PF2 des lignes à grande vitesse. - pour les plates-formes de classe de portance PF1 des lignes à grande vitesse

= +10 cm

g

= + géotextile =0

- pas de géotextile

Remarque : L’Union Internationale des Chemins de fer (UIC) a établi une classification des lignes en fonction des charges de trafic supportées par l’infrastructure ainsi que du type de trafic. Ligne de groupes (UIC 1, UIC 2, UIC 3 et UIC 4) ce sont des lignes à grande vitesse supportant un trafic important. o Ligne de groupes (UIC 5 et UIC 6). ce sont des lignes à moyenne vitesse supportant un trafic moyen. o Les lignes faiblement chargées des groupes (UIC 7, UIC 8 et UIC 9) correspondent en général au réseau capillaire, généralement régional, dont le trafic est faible.  Détermination des paramètres : Pour notre projet, les paramètres précédents prennent les valeurs suivantes : o

Paramètre E : En fonction de la classe de qualité du sol en place dans le cas de déblai et le sol rapporté dans le cas de remblai, et en fonction de la classe de qualité et l’épaisseur de la couche de forme (lorsque cette dernière existe), on détermine la classe de portance de la plate-forme, qui permet de calculer la paramètre E.

ENSTP 2016

Page 72




En déblai : Sur la base de l’étude géotechnique dans le tronçon étudié, le sol en place est un massif rocheux fracturé moyennement dur, alors il est considéré équivalent à la classe de qualité QS2 dans la classification UIC 719.  Pour le sol support QS2 et en absence de couche de forme, le UIC 719 prévoie une classe de

portance de la plate-forme équivalente à PF2 : E = 55 cm En remblai : le sol utilisé dans la réalisation des remblais provient essentiellement des déblais extraits et partiellement des carrières, dans tous les cas il est considéré équivalent à la classe de qualité QS2 dans la classification UIC 719.  Pour le sol support QS2 et en absence de couche de forme, le UIC 719 prévoie une classe de

portance de la plate-forme équivalente à PF2 : E = 55 cm  Pour le sol support QS2 et avec une couche de forme QS3 d’épaisseur 35 cm, le UIC 719 prévoie

une classe de portance de la plate-forme équivalente à PF3 : E = 45 cm (c’est le cas prévu) Paramètre a : Ligne de groupe UIC 2 (ligne à grande vitesse) : a = 0 Paramètre b : La longueur de la traverse Bi-Bloc est équivalent à 209.4 cm, donc : b = (250-209.4)/2 -> b = 20 cm Paramètre c : Pour un dimensionnement normal : c = 0 Paramètre d : La charge maximale d'essieu est 225 KN : d = 5 cm Paramètre f : Notre ligne est conçue pour V ≤ 1 60 km/h : f = 0 Paramètre g : L’épaisseur de géotextile est négligeable, mais on prend 1cm en faveur de la sécurité : g = 1 cm  Calcul de l’épaisseur « e » En déblai : (sol support QS2 et en absence de couche de forme) e = E + a + b + c + d + f + g = 55 + 0 + 20 + 0 + 5 + 0 + 1 = 81 cm, on prend: e = 85 cm o o o

Ballast : 30 cm (sous traverses) Sous-ballast : 20 cm Couche de fondation : 35 cm

ENSTP 2016

Page 73




Figure 06-03 : Profil en travers type en déblai En remblai : (sol support QS2 et avec une couche de forme QS3 d’épaisseur 35 cm) e = E + a + b + c + d + f + g = 45 + 0 + 20 + 0 + 5 + 0 + 1 = 71 cm, on prend: e = 75 cm o o o

Ballast : 30 cm (sous traverses) Sous-ballast : 20 cm Couche de fondation : 25 cm

Figure 06-04 : Profil en travers type en remblai

ENSTP 2016

Page 74




3-Gabarits et entraxes 3-1-Gabarits La voie unique repose sur une plate-forme ferroviaire de 8,00 m de largeur. Une zone sera réservée à l'implantation d'équipements de signalisation, de télécommunications, etc. L'axe des poteaux caténaires sera situé au minimum à 3,25 m de l'axe de la voie. Sur les voies à l'air libre, un passage permettant la circulation du personnel a été prévu latéralement d'un seul côté de la voie. La limite de l’emprise est au moins 25 m mesurée à partir du rail extérieur (en chaque côté). 3-2-Entraxe L’entraxe régulier des voies est de 4,20 m : la voie unique étant réalisée à son emplacement définitif, l’axe de la deuxième voie future sera placé ultérieurement à 4,20 m de l’axe de la voie unique. L’entraxe des Voies dans les gares de croisement et les ouvrages d’art est de 5 à 6,5 m. 3-3-Clôtures La ligne sera protégée sur la totalité de son parcours par des clôtures (hauteur 2,0 m) de part et d'autre de la plate-forme. Les clôtures sont implantées à 5,0 m du :   

Fossé de crête de déblai. Pied du talus de remblai. Bord des bassins d’infiltration.

Ces clôtures constituent un élément essentiel vis à vis : o o o

de la sécurité contre les risques accidentels (hommes ou animaux)0 de la régularité des circulations. de l'aspect visuel, notamment aux raccordements aux Ouvrages d'Art.

ENSTP 2016

Page 75




) e t x i m ( e p y t s r e v a r t n e l i f o r P : 5 0 6 0 e r u g i F

ENSTP 2016

Page 76



CHAPITRE 07 : Superstructure de la voie

CHAPITRE 07 Superstructure de la voie

ENSTP 2016

Page 77




1-Introduction La superstructure de la voie se compose de deux files de barres en acier appelés « rails » posées parallèlement sur des supports transversaux en béton qui sont « traverses », Les rails sont fixés sur les traverses par « les attaches ». Et pour permettre la ramification et la jonction des voies, on utilise « les appareils de voie ». Dans ce chapitre on va détailler chacun de ces éléments.

2-Les rails 2-1-Description Les rails sont des barres d’acier profilées, qui mises bout à bout servent à former un chemin de fer. Les rails constituent à la fois une surface de roulement et un support de guidage pour les trains, il jouent également le rôle de conducteur électrique, soit pour le courant de traction des véhicules, soit pour les courants de signalisation. Les rails doivent supporter les différents efforts qu’ils reçoivent, et les transmettre aux autres éléments qui composent l’infrastructure de la voie. Ces efforts peuvent être : 

Des efforts verticaux dus au poids du véhicule avec une répartition hétérogène (charges statiques), le surpoids provoqué par la force centrifuge non-compensée (charges quasi statique) et les surcharges dues à l’action de la masse (charge dynamique).  Des efforts transversaux dus aux mouvements de lacet, et à l’action la force centrifuge et qui agissent sur le rail, soit vers l'intérieur, soit vers l'extérieur de la voie.  Des efforts longitudinaux sont prioritairement d’ordre thermique, mais ils résultent aussi de l’adhérence des roues, soit au moment du démarrage d'un train, soit au moment de freinage brusque. Dans notre projet, la voie est construite en Longs Rails Soudés (LRS) dont La longueur minimale est de 288 m, et ils sont séparés par des appareils de dilatation. Des barres longues (288 m) sont produites en atelier par la soudure par forgeage électrique de rails élémentaires de 36 m, ces barres longues sont ensuite posées et soudées entre elles sur site par soudure aluminothermique pour construire les LRS. 2-2-caractéristiques générales du rail 

Le profil : Le type de rail utilisé est le rail Vignole, c’est un type de rail largement utilisé actuellement. Tel que le profil adopté est le profil UIC 60 E1, ce rail comporte un patin (partie inférieur), un âme (partie intermédiaire) et un champignon (partie supérieur).

ENSTP 2016

Page 78




Figure 07-01 : La géométrie du rail UIC 60 E1 Les dimensions géométriques figurent dans le tableau suivant : Tableau 07-01 : Les dimensions géométriques de la rail UIC 60 Hauteur de rail

Largeur de patin

H

B

(mm)

(mm)

172

150

Largeur de champignon

Largeur de champignon

(mm)

(mm)



72



74.3

Ame (mm)

16.5

Hauteur totale de champignon

Hauteur de champignon

Hauteur de patin

Epaisseur de patin

Surface (mm²)

F

D

(mm)

(mm)

(mm)



(mm)

51

37.5

31.5

11.5



A

Axe Neutre (

7687



80.9



Le poids : La caractérisation du rail est faite par l’expression de son poids par mètre linéaire. Une caractérisation standardisée par l’UIC (Union International des Chemins de fer). Le poids théorique du rail UIC est 60 est 60,34 kg/m, il se divise de la manière suivante, 35 à 40 % du poids pour le champignon, pour l’âme de 22 à 27 % et pour le patin 38 % du poids. 

L’inclinaison du rail :

L’inclinaison du rail représente l’angle entre l’axe de symétrie du profil du rail et la perpendiculaire au plan de roulement. Pour les lignes à la grande vitesse, l’angle d’inclinaison du rail est 1/20e avec une tolérance de réalisation à la mise en service de 0,01. Cette inclinaison assure un meilleur guidage des essieux et a tendance à ramener constamment les trains dans l’axe de la voie, elle permet également de limiter les frottements dans les passages en courbe.

ENSTP 2016

Page 79






L’écartement entre les rails

La voie normale sera construite à écartement normal e = 1435 mm +/- 0,5 mm, mesurée entre les bords intérieurs des champignons des rails et à 14 mm sous le plan de roulement.

Figure 07-02 : L’écartement entre les rails  Résistance à la traction La Résistance à la traction est ≥ 880 N/mm2 avec un allongement ≥ 10 % 2-3-Soudage des LRS La pose historique était en barres normales de longueurs limitées, elle nécessitait l’assemblage des barres par éclissage boulonné qui doit permettre la dilatation des rails. Le coût de maintenance est élevé suite à l’usure du montage imparfait entre les barres. La pose moderne est en LRS, tel que l’assemblage des barres se fait par soudage : 

Soudage par forgeage électrique : Il est réalisé à poste fixe ou à l’aide de machines mobiles. Le matériau à rail est chauffé et soudé par courant électrique, aussi le cordon de soudure est réalisé par le matériau que les rails. Ce type de soudage est pratiqué en atelier pour construire des barres longues. Temps requis : 3min/soudure

Figure 07-03 : Soudure électrique Procédure : -

Dressage et encastrement des extrémités des rails Brulage des extrémités des rails et réchauffement par le passage du courant Réalisation du joint par refoulement (forgeage) Réchauffement supplémentaire avec impulsion de courant, ou refroidissement selon des gradients de température prédéfinis (pour obtenir une structure cristalline optimale) Ebavurage mécanique ENSTP 2016

Page 80




- Meulage du joint de soudure Avantages : o o o o

Absence de matériau étranger Expulsion des impuretés (oxydes) lors du forgeage Répartition uniforme de la dureté grâce à une zone de réchauffement courte (30-40 mm) Procédé de soudage entièrement mécanisé, ce qui résulte un soudage constant et régulier, de bonne qualité et absence de défauts dus à la fatigue ou le manque de concentration du soudeur



Soudage aluminothermique : C’est un processus d’oxydation exothermique de l’aluminium avec du fer ou de l’oxyde ferrique. Des additifs supplémentaires et des matériaux d’alliage spécifiques transforment le fer. Ce type de soudage est pratiqué sur site pour le raccord en voie des barres longues ou des appareils de voie, et il ne nécessite que des moyens légers. Les rails à souder sont alignés en laissant un espace précis entre leurs extrémités. Des moules sont ajustés autour du joint entre deux rails le processus récent fait appel à un creuset jetable. Temps requis : 20min/soudure Procédure : -

Préchauffage : avec un brûleur spécialement conçu. Les moules et les abouts des rails sont préchauffés à 2000°C environ pendant un temps précis pour atteindre la température correcte pour le soudage.

-

Mise en feu : lorsque la température de préchauffage correcte est atteinte, la réaction est amorcée dans le creuset à l’aide d’un tison spécial. L’acier fondu est obtenu par réaction aluminothermique.

ENSTP 2016

Page 81




-

Soudage : au moment adéquat, le bouchon fusible au bas du creuset libère l’acier en fusion dans le moule par le passage prévu.

-

Tranchage du rail : il est réalisé lorsque la soudure a pris et avant qu’elle ne soit refroidie. Le tranchage se fait sur la surface de roulement.

-

Meulage du rail : Immédiatement après le tranchage, un meulage rapide est effectué sur le rail.

ENSTP 2016

Page 82




La finition des soudures est obligatoire afin d’obtenir une continuité parfaite du profilé de rail et elle consiste à éliminer toute les bavures issues de la soudure aluminothermique et cela demande l’emploi de différent appareilles comme l'ébavureuse hydraulique et la meuleuse de profil. Les travaux de pose et de soudage sont suspendus lorsque des conditions atmosphériques anormales surviennent, notamment lorsque la température mesurée au rail dépasse + 45°C. 2-4-Règles d’emploi des LRS Les rails sont soudés à une température ambiante comprise entre 20 °C et 30 °C. Si la température des rails est inférieure, on peut utiliser des tendeurs hydrauliques pour donner au rail la longueur qu'ils auraient à 25 °C. Si la température des rails est supérieure, les travaux de soudage seront suspendus Grâce à ces précautions les contraintes dans les rails restent relativement faibles, ce qui permet d'éviter tout problème de flambement ou de déformation de la voie. Le libre mouvement du métal en fonction de sa température est contraint par sa fixation aux traverses, elles-mêmes ancrées dans le ballast. Les mouvements contrariés du métal se transforment en contraintes de compression (lors de températures élevées) ou de tension (lors de basses températures), qui peuvent atteindre jusqu'à 140 tonnes pour une voie armée de rails UIC 60. Les rails peuvent être soudés sur plusieurs dizaines kilomètres sans appareils de dilatation ces dernières sont utilisés aux extrémités de long rail soudé, ils sont généralement placés : En dehors des courbes de moins de 800 m de rayon. o En dehors des raccordements paraboliques. o Au extrémités des ouvrages d'art. o Dans les zones où le terrain est instable. o À proximité des appareils de voie de telle façon qu'il soit possible de placer entre l’appareils de dilatation et l'appareil de voie un rail de longueur standard de 18 m. L'appareil de dilatation est un dispositif de dilatation, il est constitué de deux rails (aiguilles) taillés en biseau venant se plaquer contre deux autres rails usinés (contre-aiguilles) de manière à ce qu'il n'y ait pas de discontinuité dans la surface de roulement. Le couple aiguille/contre-aiguille est o

ENSTP 2016

Page 83




maintenu en contact par des coussinets (de glissement) interdisant tout déplacement latéral tout en autorisant un libre déplacement longitudinal.

Figure 07-04 : L'appareil de dilatation 2-5-Avantages et inconvénients des LRS Les principaux avantages des LRS sont : Réduction des couts de maintenance. o Réduction des défauts et d’usure de rail. Diminution du bruit et des émission sonores. o Mécanisation plus facile de la pose et de la maintenance de la voie. o Les principaux inconvénients des LRS sont : o

o

o

o

Un risque de déformation par flambement de la voie sous les contraintes de compression excessives lors de périodes de très fortes chaleurs. Un risque plus grand par rapport aux barres normales de rupture de rail lors des périodes de grand froid. Une utilisation de quantités de ballast plus importantes afin de mieux ancrer les traverses.

2-6-Défauts et usure du rail Le rail, comme élément actif de la structure ferroviaire, est soumis à diverses actions provenant du matériel roulant. Ceci provoque des dégâts pouvant donner lieu à sa désactivation par la présence des ruptures et des fissures. Ces défauts des rails entraînent un retrait prématuré de la voie, Leur localisation est très variable, mais, en général, 60 % se situent dans les extrêmes des rails, tandis que les 40 % restants se produisent dans les sections intermédiaires. 

Les ruptures Les ruptures, qui représentent environ 35 - 45 % des défauts du rail, ont lieu dans les extrémités et dans les soudures La cause de la rupture est due à des changements de vitesse provoquant de forts frottements qui élèvent la température du rail, qui lors du refroidissement provoque le décollement de la lame supérieure du champignon. Une partie de ces ruptures est représenté par une fissure transversale du champignon.

ENSTP 2016

Page 84




Ce type de ruptures est très dangereux, et souvent accompagner d'un inévitable déraillement des véhicules.

Figure 07-05 : Schéma d’une rupture du rail 

Les Fissures Les fissures représentent entre 55 et 65 % des défauts graves des rails. Leur localisation est variable, mais sont les fissures fréquentes sont les fissures horizontales et verticales du champignon et les fissures verticales de l'âme. Leur risque est modéré parce qu'elles sont détectables, en partie, par observation directe, électronique ou ultrasonique.

Figure 07-06 : Schéma des fissures de l’âme et du champignon 

Usure normale L'usure normale du rail se produit par l'arrachement de la matière produit par le passage des charges, donnant lieu à une diminution de la section utile et résistante de la tête. 

Usure ondulatoire Il s'agit d'un défaut caractérisé, comme son nom l'indique, par la présence d'une série de déformations de longueur d'onde variable, au niveau du champignon du rail, détectable par la présence de creux brillant intercalé entre des creux de coloration normale.

Figure 07-07 : Schéma d'une usure ondulatoire du rail

ENSTP 2016

Page 85




Il existe deux types d'usure ondulatoire  

La courte, avec des longueurs d'onde 45-60 mm avec amplitudes de 0,4 mm, elle est très fréquente La longue avec des longueurs d'onde variable entre 500 et 2 000 mm et avec amplitudes l'ordre de 5 mm, son incidence sur la circulation est très importante dans le cas de ligne grande vitesse.

3-Les traverses 3-1-Description Le chemin de fer, à ses débuts, utilisait des blocs de pierres comme support de rails, mais rapidement, les chercheurs conclurent qu’ils devaient apportés une solution qui supporte les rails, mais qui, de plus maintient l’écart des rails avec exactitude, tout ceci a donné naissance à la traverse. Depuis le début de l’invention de la traverse, l’objectif était de trouver un matériel capable de résister aux effets du temps, du trafic et des intempéries. Dans les premières années du chemin de fer, la traverse était en bois et avait une vie très courte, toutefois, le traitement du bois avec des produits spéciaux a permis d’augmenter sa durée de v ie. Malgré le succès de ces processus de traitement des traverses en bois, un certain nombre de pays ont débuté leurs tests pour l'emploi des traverses métalliques, lesquelles ont été freinées peu avant la deuxième guerre mondiale. L'expérimentation de traverses en béton a commencé il y a soixante ans, des recherches ont débuté en laboratoire et in situ, avec des traverses en béton, soit simplement armées, soit précontraintes. Le développement des traverses en béton a apporté une vraie concurrence à celles en bois ou en métal, principalement sur les lignes à grande vitesse. Sur les lignes grandes vitesses, les deux types de traverse utilisés sont  Les traverses monobloc sont en béton précontraint.  Les traverses bi-blocs sont en béton armé reliés par une entretoise métallique. Les traverses métalliques ne sont pas utilisables sur ce type de voie car le bruit créé est insupportable pour le voyageur. D’autre part, les traverses en bois ne sont pas employées car leur résistance, aux efforts dynamiques provoqués par un train à grande vitesse, n’est pas suffisante. 3-2- rôle des traverses Les traverses se situent perpendiculairement à l’axe des voies, sur lesquels sont posés les ra ils, elles doivent assurer les fonctions suivantes : o o

o o

Réalisation et maintien de l'écartement normal (1435 mm) des rails. Répartition et transmission des efforts sur la couche de ballast, à savoir : - Charges verticales des essieux. - Forces centrifuges horizontales. - Efforts longitudinaux Permettent l'inclinaison de 1/20e aux rails. Amortissement des vibrations des rails

ENSTP 2016

Page 86




3-3-Caractéristiques des traverses Dans notre projet, les traverses utilisées sont des traverses bi-blocs formées de deux blocs de béton, (blochets) en béton armé reliés par une entretoise métallique. Leurs principales caractéristiques sont : o o o o

Le poids minimum : 185 kg Charge supporté : < 45 000 t/jours Durée d’utilisation espérée : 50 ans Les dimensions : - Longueur totale : 2,24 m - Longueur de blochets : 68 cm - Epaisseur sous rail : 22 cm - Largeur à la base des blochets : 29 cm

Figure 07-08 : Les dimensions des traverses bi-blocs utilisées Ces traverses ne nécessitent pas de maintenance hors surveillance générale et leur durée d’utilisation espérée est de 50 ans. Le travelage (c’est-à-dire le nombre de traverses au kilomètre) sera de 1666 traverses au km avec entraxe entre les traverses de 0,60 m et une tolérance de +/- 2 cm. 3-4-Exigences applicables au traverses 

Matériaux Les traverses en béton subissent des sollicitations dynamiques importantes et sont soumises à une pénétration constante d'humidité. Il convient de sélectionner les matériaux avec le plus grand soin pour assurer la plus grande durabilité. Donc, tous les matériaux doivent être conformes à la norme NF F 51-101 "Traverses et supports pour appareils de voie, en béton". 

Exigences de fabrication - Les armatures sont façonnées de manière à respecter les formes et dimensions prévues - Le démoulage doit être effectué avec précaution, sans choc, de façon à ne provoquer aucune déformation ou fissure du béton. - Il est interdit d'apporter à la traverse après démoulage toute retouche quelle qu'elle soit

ENSTP 2016

Page 87




-

Aucune armature ne doit être apparente, et les épaulements des attaches doivent être propres et parfaitement formés  Résistance à la compression du béton Elle doit correspondre à la classe C50/60 Mpa ou à la classe C45/55 Mpa, et Le Rapport eau/ciment inférieur à 0,45.  Résistance du béton à l'abrasion La traverse doit, après 250 heures de vibrogir, ne pas avoir perdu plus de 3 % de son poids initial.  Résistance électrique Elle est mesurée entre deux morceaux de rails fixés sur une seule traverse. La traverse est arrosée pendant la mesure qui doit être poursuite pendant 10 minutes après l’arrosage. Une résistance eléctrique inferieur à 5 KΩ est recommandée.

4-Les attaches 4-1-Description L’attache est un dispositif sert à fixer le rail sur cette traverse pour empêcher tout déplacement. Le type d’attache à utiliser varient en fonction du type de traverses, du type de rail, du mode de pose de la voie (LRS ou barres normales). On distingue : L’attache rigide : elle manque de souplesse donc elle n'accompagne pas le mouvement vertical du rail lors du passage des roues. Elle assure un bon maintien transversal du rail mais ne garantit en rien son maintien longitudinal, lui permettant ainsi de cheminer, c'est à dire de se déplacer longitudinalement sous les sollicitations de la dilatation ou des forces de freinage ou d'accélération des convois. L’attache élastique : elle peut résister d’une manière élastique aux mouvement vertical du rail, surtout vers le haut, elle continue à assurer assure un bon maintien transversal du rail et elle s'oppose à son cheminement longitudinal et peut être utilisée pour la pose de LRS. 4-2-l’attache de type NABLA Pour notre projet, l'attache utilisée est une attache élastique de type NABLA. L’attache nabla est constitué par un crapaud (lame-ressort) maintenue par un écrou « tirefond » vissé sur une tige filetée dans des encoches accrochées dans le blochet de traverse. Le rail repose généralement sur une semelle cannelée en caoutchouc qui joue le rôle d’un amortisseur. Ce type d’attache est le plus répondu au monde, il convient aux longs rails soudés sur traverses en béton.

ENSTP 2016

Page 88




Figure 07-09 : Les constituant de l’attache de type NABLA 4-3-rôle d’attache L’attache doit remplir les rôles suivants : o

o

o

o

o

o

Assurer le serrage du rail sur la traverse avec un effort tel que la résistance au glissement du rail sur la traverse soit largement supérieure à la résistance au déplacement longitudinal de la traverse dans le ballast Cet effort de serrage ne doit pas trop s'affaiblir en présence des effets vibratoires engendrés à l'approche des charges roulantes, La course du serrage doit avoir une amplitude suffisamment importante pour pallier à un éventuel relâchement du dispositif de fixation. Les caractéristiques élastiques de l'attache doivent rester stables même après plusieurs montages et démontages, Le rendement de l'attache (rapport entre l'effort exercé par l'attache sur le rail et l'effort exercé par le dispositif de serrage de l'attache ancré dans la traverse) doit être aussi élevé que possible. Encaisser les efforts longitudinaux et dynamiques au passage des trains,

5-Les appareils de voie 5-1-Description Les appareils de voie occupent une place particulière dans les chemins de fer : ils sont nécessaires à la création du réseau, et la ramification et à la jonction des voies. Les performances et les vitesses de circulation sont fortement influencées par le nombre et la forme des appareils de voie. Les appareils de voie sont des éléments dont les frés d’investissement et de mai ntenance sont élevés et qui peuvent perturber sensiblement la circulation des véhicules. Ils doivent être disposés et conçus de façon à obtenir un tracé favorable du point de vue de la dynamique. Actuellement, la durée de vie des appareils de voie est d‘environ 30 ans (avec traverses en béton).

ENSTP 2016

Page 89




5-2-Types d’appareils de voie Il y a plusieurs types d’appareil de voie pour résoudre les problèmes liés à la réalisation de plan de voies des nœuds d’un réseau ferroviaire. 5-2-1-Les branchements 

Branchement simple : C’est le type d’appareil de voie utilisé dans le tronçon étudié (dans les gares de croisement qui contiennent une voie principale et une voie d’évitement). Il permet à une voie de ce ramifié en deux.

Figure 07-10 : Les éléments constitutifs d’un branchement simple Les principaux éléments d’un branchement simple et leurs fonctions sont : L’aiguillage

Le sommier : ou « contre-aiguille » est le rail fixe contre lequel s'appuient les lames de l’aiguille. La lame d’aiguille : ou plus simplement « aiguille » est la section de rail mobile qui permet de dédoubler les files de roulement et ainsi de modifier la course des véhicules. Les anciens appareils de voie étaient munis de lames articulées. Ils ne satisfont plus aux exigences de l’exploitation et occasionnent d'importants frais d'entretien. Actuellement les appareils de voie sont à lames flexibles. Remarque : un branchement simple possède deux sommiers contre lesquels s'appuient alternativement les deux aiguilles. Ces dernières sont reliées entre elles par des tringles d’écartement et un système de manœuvre / calage / contrôle / verrouillage qui les empêchent de bouger lors du passage d'un train. Le croisement Le croisement est l’ensemble constitué par un cœur avec deux cont re-rails reliés entre eux par des entretoises de liaisons et deux rails extérieurs.

ENSTP 2016

Page 90




Le cœur : Partie centrale d'un branchement, il est constitué de plusieurs éléments qui peuvent être assemblés ou coulés en une seule pièce (Cœur monobloc). Dans ce cas on utilise de l'acier au manganèse afin de le rendre résistant à l'usure.

Figure 07-11 : Schéma d’un croisement Le cœur est constitué d'une pointe et des pattes de lièvre qui assurent le soutien de la roue lors du passage de la lacune. Une roue roulant de A vers B est supportée : - De a à b par la patte de lièvre uniquement - De b à c par la patte de lièvre et la pointe du cœur - Dés c par la pointe du cœur puis le rail, Le contre-rail : C’est un rail de 3 5 10 m de long qui est placé en face du cœur, Légèrement rehaussé par rapport au plan de roulement. En assurant le guidage de la roue lors de son passage dans la lacune, il évite que l'autre roue ne percute la pointe du cœur el fasse ainsi dérailler le véhicule. L’entretoise : Elle sert à maintenir une distance corrects nommée « Cote de guidage » entre le contre-rail et la pointe du cœur.  Branchement symétrique Sont des branchements comportant deux voies déviées divergentes de même rayon

ENSTP 2016

Page 91




Figure 07-12 : Schéma d’un branchement symétrique 

Branchement double Sont constitués par deux branchements simples intercalés. Ils peuvent être unilatéraux lorsqu’ils permettent deux passages en déviation d'un des côtés de la voie directe, ou bilatéraux lorsqu’ils permettent une déviation de chaque côté de la voie directe. Ils sont utilisés uniquement lorsque la place disponible est limitée.

Figure 07-13 : Schéma d’un branchement double unilatéral

Figure 07-14 : Schéma d’un branchement double bilatéral

ENSTP 2016

Page 92




5-2-2-Les traversées de voie Sont utilisées pour réaliser le croisement de deux voies.

Figure 07-15 : Schéma d’une traversée de voie 5-2-3-Les traversées-jonctions Sont des combinaisons de branchements simples et traversées de voie sur un espace réduit. Elles permettent aux véhicules de passer d’une voie à l‘autre sans interruption du roulement par un croisement. Il y a lieu de distinguer : o

La traversée-jonction simple, qui remplace deux branchements simples et une traversée de voie.

Figure 07-16 : Schéma d’une traversée-jonction simple o

La traversée-jonction double, qui est la combinaison de quatre branchements simples et d'une traversée de voie.

ENSTP 2016

Page 93




Figure 07-17 : Schéma d’une traversée-jonction double Du point de vue constructif, les traversées-jonctions peuvent être à lames intérieures ou extérieures, c’est-à-dire que les lames des voies déviées peuvent être situées soit à l’intérieur du losange de la traversée, soit à l'extérieur suivant la dimension du rayon des voies en déviation. 5-3-Combinaisons d’appareils de voie Des combinaisons d’appareils de voie permettent des relations entre voies parallèles. On distingue : 

La diagonale Elle est constituée de deux branchements et permet selon le sens de circulation le passage d'une des voies sur l’autre. La valeur minimale de l’entraxe « e » des voies ne peut être inférieure à 3,6 m

Figure 07-18 : Schéma de La diagonale 

La bretelle Afin de permettre le passage de n'importe quelle voie sur l'autre, une solution consiste à placer deux diagonales de sens opposés l’une derrière l’autre, La bretelle assure la même fonctionnalité tout en nécessitant moins de place. Par contre, elle impose un croisement supplémentaire aux circulations. Une bretelle est donc constituée de quatre branchements simples et d’une traversée de voie. La valeur minimale de l’entraxe « e » des voies ne peut être inférieure à 4,5 m

Figure 07-19 : Schéma de La bretelle

ENSTP 2016

Page 94



CHAPITRE 08 : Gares de croissement et ouvrages d'art

CHAPITRE 08 Gares de croissement et ouvrages d'art

ENSTP 2016

Page 95




1-Gares de croisement Les villes et villages le long du tracé seront raccordés à la nouvelle ligne de chemin de fer par des gares (gares de voyageurs et gares de marchandises). Mais entre ces gares, d’autres possibilités de croisement des trains sont exigées par les conditions d’exploitation. Alors il est nécessaire de réaliser des gares de croisement, ce qui est le cas dans notre tronçon. Tel qu’il existe deux gares de croisement auront des déclivités longitudinales de 0,0 ‰. Les deux gares de croisement seront toutes construites selon le même schéma de voies : - La voie directe principale (voie A) est prévue pour une vitesse de 160 km/h, la voie d’évitement (voie B) est appropriée pour 60 km/h. Et elles pourront être utilisées dans les deux sens. - Les deux voies sont chacune prévues pour des trains d’une longueur maximale de 7 50 m. - La voie B est reliée à la voie A par deux appareils de voie de type UIC-60 500 - 1:12, dont la vitesse maximale dans ces appareils de voie est de 60 km/h. - L’entraxe des voies est de 5,00 m. La longueur des gares de croisement entre les pointes des appareils de voie sera de 1335 m. Le tableau suivant présente la situation et l’altitude des gares de croisement présentes dans le tronçon étudié : Tableau 08-01 : La situation et l’altitude des gares de croisement Axe de la gare (PK)

Du PK

Au PK

Longueur (Km)

Altitude (m au-dessus de la mer)

109+030

108+475

109+610

1,335

1160,044

116+625

116+078

117+213

1,335

1181,570

1335 m

UIC 60 500 – 1 :12

Voie A

UIC 60 500 – 1 :12

Voie B

Figure 08-01 : Schéma de la gare de croisement

ENSTP 2016

Page 96




2-Ouvrages d’art Dans le cadre de la réalisation de la ligne ferroviaire grandes vitesses TIARET-SAIDA sur un linéaire d’environ 153 km, des ouvrages ont été prévus pour permettre à la voie ferrée de franchir les obstacles naturels (cours d’eau, oueds) et artificiels (routes). Concernant le tronçon étudié : En cas de franchissement des cours d’eau et oueds : aucun pont-rail est nécessaire, conformément à l’étude hydrologique. En cas de croisement avec les routes : des ponts-rail respectivement ponts-route sont projetés. Tous les ouvrages d’art projetés dans le tronçon sont de type « pont cadre » à travée unique avec une dalle en béton armé (pas de précontrainte). La structure de ces ouvrages est en béton armé pour des raisons de simplicité d’exécution et d’économie des ouvrages. 



Pour les paramètres suivants, les ouvrages sont différents : Type de croisement :  Passage inférieur  Passage supérieur o Kilométrage :  Début/Fin du pont (pour les ponts-rail).  Point d'intersection (pour les ponts-route). o Angle de croisement. o Longueur et la largeur du pont. o Hauteur de la superstructure. Remarque : Les ponts-rail, les ponts-route. Ont été dimensionnés pour une extension par une deuxième voie et une électrification ultérieure. o

2-1-Ponts-rail Si la voie se trouve au-dessus de la route (passage inférieur), il s'agit d'un pont-rail. La longueur du pont-rail est indiquée dans le sens du kilométrage de la voie et elle est définie par l'écartement des parois extérieures de la superstructure (dalle) . La largeur du pont-rail est définie par l'écartement des parois extérieures des poutres de rive/corniches sur le pont, mesurée perpendiculairement à l'axe du pont. Tableau 08-02 : Paramètres caractéristiques pour les Ponts-rail La route croisée Route Catégorie 5 Route Catégorie 5

PK Début du pont 110+638.92

PK Fin du pont

Angle de croisement

Longueur du pont

Largeur du pont

110+650.22

90,00°

11,30 m

114+372.24

114+383.54

90,00°

11,30 m

ENSTP 2016

12,36 m

Hauteur de la superstructure (Dalle) 0,90 m

Matériau de construction principal Béton armé

12,36 m

0,90 m

Béton armé

Page 97




L’axe de la

voie ferrée

Figure 08-02 : Vue en plan du pont-rail

Figure 08-03 : Coupe transversale et longitudinale du pont-rail 2-2-Ponts-route Si la voie ferrée se trouve au-dessous de la route (passage supérieur), il s'agit d'un pont-route. Tableau 08-03 : Paramètres caractéristiques pour les Ponts-route La route croisée

PK de point d´intersection

Angle de croisement

Longueur du pont

Largeur du pont

Hauteur de la superstructure (Dalle)

Matériau de construction principal

Route catégorie 5

116+723.76

90,00°

21,80 m

8,50 m

0,80 m

Béton armé

ENSTP 2016

Page 98




Route catégorie 4 - C.W 10 Route catégorie 4 - C.W 9 -

119+484.34

90,00°

21,80 m

9,50 m

0,80 m

Béton armé

122+802.36

80,00°

22.58 m

9,50 m

0,80 m

Béton armé

L’axe de

la route

Figure 08-04 : Vue en plan du pont-route

ENSTP 2016

Page 99



CHAPITRE 09 : Signalisation ferroviaire

CHAPITRE 09 Signalisation ferroviaire

ENSTP 2016

Page 100




1-Introduction La signalisation ferroviaire est définie comme l’ensemble des systèmes destinés à contrôler le trafic ferroviaire d’une façon plus efficace et entièrement sécurisée. Depuis leur naissance, les chemins de fer se doivent de garantir une circulation des trains sure et sans entrave. Des systèmes de commande et de sécurité sont donc nécessaires, et leur développement n’a cessé de croitre. Au fil du temps, la signalisation a évolué des signaux manuels jusqu’aux systèmes de contrôle commande informatisés.

2-Evolution des systèmes de signalisation Tous les systèmes de signalisation ferroviaire qui ont existé depuis l’apparit ion des chemins de fer, incluant les systèmes très sophistiqués utilisés de nos jours, partagent un concept de base : Les trains ne peuvent pas entrer en collision s’ils ne sont pas autorisés à occuper la même section de voie simultanément. Par conséquent, les lignes ferroviaires sont divisées en plusieurs sections (block sections). En mode d’opération normal, un seul train est donc autorisé à circuler au sein de chaque section à la fois.

Figure 09-01 : Voie divisée en sections 2-1-Evolution des systèmes de signalisation à blocs En 1850, les premiers aiguilleurs de trains se tenaient à intervalles (blocs) le long de la ligne avec des chronomètres et utilisaient des signaux manuels pour informer les conducteurs de l’état de circulation, ce processus avait mobilisé considérablement les ressources du personnel Au début du 20ème siècle (1900), les signaux mécaniques fixes ont été introduits. Et grâce à l'invention du télégraphe puis du téléphone quelques années plus tard, il est devenu possible pour les agents d’échanger des messages (d'abord un certain nombre de sonneries sur une cloche, ensuite un appel téléphonique) pour confirmer qu’un train a libéré un bloc spécifique. Vers 1930, les premiers signaux optiques ont vu le jour. L’ensemble du système a été intitulé « système à blocs téléphoniques ». Pendant la même époque, lorsque des signaux mécaniques fixes ont commencé à remplacer les signaux manuels, le bloc semi-automatique est né. Aujourd'hui, la signalisation ferroviaire est basée sur des blocs complétement automatiques, donc ne nécessitant aucune intervention manuelle. Une ligne équipée de blocs automatiques (interlocking) est divisée en plusieurs sections dont la longueur est supérieure à la distance de freinage de train la plus grande.

ENSTP 2016

Page 101




2-2-Les systèmes ATP Au début des années 80, les systèmes de signalisation ferroviaires modernisés ont été introduits afin d’améliorer la sécurité. Les premiers systèmes de protection des trains ATP (Automatic Train Protection) procuraient une indication de la vitesse cible et déclenchaient des alertes sonores pour informer le conducteur en cas de franchissement d'un signal fermé ou de dépassement de la limitation de vitesse. De plus, le système applique un frein automatique si le conducteur ne réagit pas aux avertissements. L’un des principes clés d'un système ATP est le concept de modèle de freinage, un modèle mathématique applicable à tout moyen de transport guidé. L’ATP permet de prédire la vitesse sécuritaire maximale du train, à partir des données suivantes :  Distance but.  Vitesse actuelle.  Les caractéristiques physiques du train. Une fois le modèle de freinage calculé, il est facile de déterminer la vitesse maximale avec laquelle le train peut se déplacer tout en pouvant s’arrêter en toute sécurité avant le point cible. 2-3-Transition des systèmes ATP vers ETRMS Au fil des années, un grand nombre de systèmes ATP différents ont été développés et exploités, selon des exigences nationales, normes techniques et règles d’exploitation variées. Cela engendre de nombreuses incompatibilités techniques entre différents matériels, surtout pour les circulations transnationales. Suite à la décision prise par le ministère des transports Européen en Décembre 1989, l'Union Européen a entrepris un projet pour adresser les problèmes d’interopérabilité liés à la signalisation ferroviaire et au contrôle/commande des trains. À partir de l’année 1990, l’Institut Eu ropéen de la Recherche Ferroviaire (ERRI) a considéré l’idée de développer un système commun aux pays Européens et le système ERTMS (European Railways Traffic Management System) est devenu le standard de la signalisation Européenne.

Figure 09-02 : Evolution de la signalisation L’ERTMS est créé pour mettre en œuvre une plate -forme interopérable commune pour les systèmes de signalisation des chemins de fer, et donc : faciliter le passage des frontières, ouvrir le marché de la signalisation ferroviaire, augmenter les vitesses commerciales, réduire les intervalles entre deux trains, diminuer les coûts de maintenance et assurer une sécurité maximale. L'ERTMS est actuellement la technologie la plus utilisée dans la signalisation des nouvelles lignes ferroviaires en Europe et, de plus en plus, dans le monde entier. ENSTP 2016

Page 102




ERTMS se compose essentiellement du système de contrôle/commande ETCS (European Train Control System) et du système de communication radio GSM-R (Global System for Mobiles – Railways) : ETCS (European Train Control System) Pour rouler en ETCS, un train doit posséder une autorisation de mouvement (Movement Authority), correspondant à une certaine distance sur laquelle la voie est réservée au train. Au fur et à mesure de la progression du train, cette autorisation de mouvement est remise à jour. o

Sur base de cette autorisation de mouvement, l’ordinateur embarqué construit une courbe de vitesse maximale autorisée, et supervise la vitesse du train par rapport à cette courbe, en tenant compte de la position du train, de sa vitesse et de sa capacité de freinage. Cette courbe matérialise la vitesse maximale permise à chaque instant de façon à respecter le profil de vitesse imposé : si le conducteur dépasse cette courbe de vitesse maximale, par exemple en ne freinant pas alors qu'il approche d'une zone à vitesse plus réduite, l'équipement embarqué appliquera un freinage d'urgence pour éviter que le train ne respecte pas le profil de vitesse imposé. ETCS niveau 1 En ETCS niveau 1, le train reçoit son autorisation de mouvement via des balises au sol, cette autorisation de mouvement est calculée par le centre de contrôle en fonction de l'occupation des autres cantons. Les balises récupèrent les indications du signal via des adaptateurs de signaux et les encodeurs LEU (Lineside Electronic Unit) et les transmettent au train sous forme d’une autorisation de mouvement accompagnée des données de l’itinéraire.

Figure 09-03 : ETCS niveau 1 L’ordinateur de bord calcule et surveille en permanence la vitesse maximale et la courbe de freinage à partir des données de gestion de trafic (vitesse autorisée, aiguillages, distance de sécurité entre les trains …). En raison de la transmission ponctuelle à l'aide de balises, le train doit se déplacer au-dessus de la balise pour obtenir l'autorisation de mouvement suivante. ETCS niveau 2 ETCS niveau 2, est un système de signalisation et de sécurité ferroviaire numérique qui repose sur la radiocommunication numérique. L'autorisation de circuler et le signal de marche sont affichés dans la cabine du conducteur. Les installations de signalisation extérieures deviennent donc superflues, à l'exception de quelques indicateurs. Les dispositifs de contrôle de l'état libre des voies et de contrôle de l'intégrité du train restent cependant déployés au sol. Tous les trains signalent

ENSTP 2016

Page 103




automatiquement, à intervalles réguliers, leur position précise et leur sens de marche au poste central RBC (Radio Block Center), qui contrôle en permanence les mouvements des trains.

Figure 09-04 : ETCS niveau 2 L'autorisation de circuler est transmise en permanence au véhicule via GSM-R, avec les données concernant la vitesse et le parcours. Entre deux balises de localisation, le train signale sa position par l'intermédiaire de capteurs d'essieux. Les balises de localisation servent alors de points de référence permettant la correction d'éventuelles erreurs de mesure du parcours. ETCS niveau 3 L’ETCS Niveau 3 fournit une fonctionnalité d’espacement des trains entièrement basée sur la communication radio. La signalisation latérale ainsi que les équipements de voie ne sont plus nécessaires. Comme avec l'ETCS niveau 2, les trains se localisent au moyen de balises de positionnement et via des capteurs et doivent être capables de déterminer l'intégrité du train, au niveau du bord, au plus haut degré de fiabilité. De ce fait, l'ETCS Niveau 3 écarte le fonctionnement classique avec des intervalles fixes et permet de calculer la distance de sécurité entre deux trains qui se suivent.

Figure 09-05 : ETCS niveau 3 Une autorisation de mouvement est indiquée pour une position du train, à base de la distance réelle entre le train et le train le précédant. Cette solution appelée “bloc mobile” (moving block), assure une meilleure exploitation de la capacité de la ligne, car elle réduit la granularité de l'espacement. Le niveau 3 est toujours en phase de développement.

ENSTP 2016

Page 104




GSM-R (Global System for Mobiles – Railways) Le GSM-R est le système de communication radio utilisé exclusivement dans le secteur ferroviaire. Grâce à celui-ci, l'infrastructure ferroviaire est équipée d'un système radio mobile qui peut répondre d'une manière efficace et intégrée à tous les besoins de communication liés aux opérations ferroviaires. o

Le GSM-R permet une communication continue entre la cabine et le sol (communications de service ainsi que la gestion d'urgence) pour l'échange de données entre les équipements au sol et les systèmes embarqués.

3-Conception de la signalisation La ligne Tiaret-Saida sera équipée d’une nouvelle signalisation. Pour ce faire, c’est système ERTMS/ETCS niveau 1 qui sera utilisé. Cela signifie que c’est un système de signalisation classique comprendra :  

Les postes de sécurité Les installations extérieures : les signaux, les moteurs d’appareils de voie et le système de détection de la présence de trains habituels. Et les composants de l’ETCS viendront s’ajouter à ce système de signalisation classique. Les autorisations de mouvement seront transmises au train par des balises implantées dans la voie et s’afficheront devant le mécanicien (conducteur de train). Pour cela, les trains devront disposer d’équipements d’ETCS embarqués. 3-1-Postes de sécurité 

Conception de postes de sécurité La commande et la surveillance des installations de signalisation seront assurées en général par des postes de sécurité. Le système des postes de sécurité se compose ici des centres de relayage (CR) décentralisés et du Poste de Commande Centralisé (PCC) centralisé. Dans chacune des gares, il sera installé un centre de relayage (CR), qui englobe uniquement les modules de puissance et sert pour la connexion de l’installation extérieure. Les centres de relayage seront inoccupés et commandés à distance. Aucune possibilité de commande locale n’est prévue. Dans la mesure du possible, la logique d’enclenchement pour toutes les gares sera installée de façon centrale dans le Poste de Commande Centralisé (PCC). 

Commande des postes de sécurité Dans la gare principale de Tiaret, un poste de commande centralisé (PCC) est prévu, à partir duquel la ligne Tiaret-Saida sera commandé. Ce poste devrait être suffisant, compte tenu de l’occupation relativement faible de cette ligne (en moyenne environ 1,5 trains par heure et par sens). Chaque poste est équipé de six écrans pour la commande des centres de relayage. Ces écrans servent à l’affichage de vues d’ensemble des secteurs, à faire des zooms, à la saisie des instructions et aux annonces système. Deux autres écrans seront utilisés pour la téléphonie de sécurité (téléphone et radio) et le système de messagerie et contrôle à distance (SMC).

ENSTP 2016

Page 105




Tous les CRs et le PCC disposeront d’un système de diagnostic automatique qui transmettra les messages sur l’état de fonctionnement et les messages d’erreurs au PCC. Le personnel d’entretien pourra ainsi établir un diagnostic à distance des défaillances. Le PCC à Tiaret sera relié au poste de commande régional (PCR) d’Oran et au poste de commande national (PCN) d’Alger via le réseau de télécommunication (existant ou nouveau) dont le point de jonction se trouve dans la gare nouvelle de Relizane. 

Type de construction des postes de sécurité Le type de construction choisi pour le système des postes de sécurité sera le « Poste d’Aiguillage Informatisé » (PAI). Le suivi des trains permet à tout moment l’identification d’un train en marche (par son numéro) et le suivi continu du mouvement de ce train. à l’aide de cette information fournie par le système, l’opérateur de sécurité sera en mesure d’établir l’itinéraire pour le train en question. A un stade plus avancé, cela pourra se faire de manière automatique (commande automatique des itinéraires). La commande automatique des itinéraires est un élément de la gestion automatique du trafic. Dans l’ordinateur du système est stocké le tableau de succession de tous les trains réguliers. Identifié par le système à l’aide de son numéro, le train, en occupant une section définie de la voie, déclenche automatiquement la formation de l’itinéraire prévu pour lui. Tous les composants du système des postes de sécurité (installations intérieures et extérieures, câbles) doivent se prêter à une électrification ultérieure de la ligne qui sera électrifiée avec 25 kV/50 Hz.  Système de Cantonnement Entre les gares, la ligne n'est pas découpée en cantons intermédiaires. Comme les distances entre les gares sont assez grandes (7 km au moins) et le débit de la ligne plutôt faible, le système Block Automatique à Permissivité Restreinte (BAPR) sera appliqué.  Codes PCC des gares Pour identifier clairement les éléments de l’ensemble des gares commandés par un PCC, chaque gare se voit dotée d’un code PCC. 

Alimentation en énergie des centres de relayage et du PCC Les CRs et le PCC seront alimentés en énergie électrique (basse tension 400 V / 50 Hz) à partir du réseau de l’entreprise de service public d’électricité. 3-2-Installations extérieures Les installations extérieures de signalisation seront directement placées le long de la voie. Elles servent, à transmettre les autorisations de mouvement (signaux), à établir et protéger les parcours des trains (moteurs d’appareils de voie) et à détecter automatiquement la présence de trains. Les installations extérieures seront reliées au centre de relayage par des câbles

ENSTP 2016

Page 106




3-2-1-Signaux Les signaux sont utilisés pour la transmission lumineuse des autorisations de mouvement aux conducteur de train (signaux principaux, signaux de manœuvre) ou pour annoncer ces autorisat ions de mouvement (signaux d’avertissement). Le système de signalisation sera le système de signalisation lumineuse utilisé à la SNTF, qui est identique au système de signalisation français. Il utilise des feux de couleur rouge, violette, jaune, verte et blanche, quelquefois clignotants, disposés selon différentes configurations sur un panneau. Des signaux complémentaires sont utilisés pour des indications de vitesse (sous forme de panneaux fixes et mobiles) et de direction (sous forme de signaux lumineux). Les indications de signal et leur ordre hiérarchique sont les suivants :            

C ou Cv - Carré (rouge ou violet) S - Sémaphore S - Sémaphore sans arrêt M - Manœuvre réduite M - Manœuvre RR - Rappel de ralentissement 30 RR - Rappel de ralentissement 60 A - Avertissement R - Ralentissement 30 A - Pré-avertissement R - Ralentissement 60 VL - Voie libre

Les optiques des signaux devront être réalisées en ayant recours à la technologie des diodes électroluminescentes (Light Emitting Diode, LED), nécessitant p eu d’entretien. Des diodes électroluminescentes de couleur à grande luminosité seront utilisées à cet effet. Les signaux principaux doivent être visibles à 500 m, les signaux d’avertissement à 300 m. Dans les gares à équiper, outre les signaux principaux, signaux d’avertissement et signaux de manœuvre, des indicateurs de vitesses sous forme de panneaux fixes (TIV fixes) seront en plus utilisés. Les distances des signaux d’avertissement sont fixées individuellement pour chaque gare. Elles sont calculées sur la base des pentes longitudinales de la voie, des vitesses des trains et de la puissance de freinage des trains. 3-2-2-Moteurs d’appareils de voie Les appareils de voie dans les voies principales seront tous équipés de moteurs électriques. En raison de la structure du dispositif d’aiguillage, un mécanisme de commande par aiguille est suffisant. Des contrôleurs de collage des lames d’appareil de voie ou de maintien de position finale permettront de vérifier la position correcte des lames d’appareil de v oie. Ces contrôleurs seront ENSTP 2016

Page 107




intégrés dans les moteurs d’appareil de voie et en fonction du type d’appareil de voie aussi installés au milieu des lames. Les moteurs d’appareil de voie sont de type talonnable, d’une force de maintien moins importante, mais qui n’est pas endommagé en cas de talonnage de l’appareil de voie par inadvertance. 3-2-3-Système de détection de la présence de trains 

Compteurs d’essieux

Pour la détection automatique de la présence des trains, un système de détection d’occupation d’une section de voie déclenché directement par le train, et indiquant l’état libre ou occupé de la voie, est nécessaire. Le système de détection de la présence des trains choisi est celui de la détection par compteurs d’essieux placés à ses extrémités de chaque section de ligne. Un compteur d’essieux permet la détection et le comptage de tous les essieux du matériel roulant circulant sur la section ainsi que leur sens de marche, en utilisant deux capteurs électroniques de roue. En comparant les nombres d’essieux entrants et sortants, il est possible de connaître l'état de la section de voie (libre ou occupé). Soit Ax1 et Ax2 deux compteurs d’essieux et TS1 et TS2 des sections de voie. Tant que le nombre d'essieux comptés par Ax2 ne correspond pas au nombre d’essieux comptés par Ax1, la section TS1 est considérée comme « occupée ».

Figure 09-06 : Compteurs d’essieux Par rapport au système alternatif des circuits de voie, le système de comptage d’essieux présente les avantages suivants : o o o o

Entièrement indépendant du type et de l’état de superstructure. Aucun joint d’isolement de rail n’est nécessaire. Éloignement important du poste de relayage (environ 20 km) est possible. Transmission des signaux au poste de relayage protégée très efficacement contre les parasites, système très fiable nécessitant peu d’entretien et des coûts réduits sur le cycle de vie.



Détecteurs de Boîtes Chaudes et Freins Bloqués (DBC) Le long des voies directes, on implantera tous les 5 à 7 km des détecteurs de boîtes chaudes et de freins bloqués (DBC). Ces dispositifs servent à détecter la surchauffe d’un essieu ou d’un frein bloqué sur un véhicule. Les DBC seront implantés à quelques kilomètres des gares de manière à permettre à un train victime d’une avarie de s’y arrêter et de faire dételer le wagon défectueux. Les installations situées le long de la ligne mesurent la température des essieux et des freins des véhicules et transmettent les données correspondantes au système de messagerie et de contrôle à

ENSTP 2016

Page 108




distance (SMC), auprès de l’opérateur de sécurité concerné, et éventuellement, à d’autres postes. En cas de dépassement des seuils d’alerte déterminés, des alarmes et des mesures techniques de sécurité, sont déclenchées via le système SMC. 3-3-Installations ETCS La ligne Tiaret-Saida sera équipée du système ERTMS/ETCS de niveau 1, et les composants ETCS viendront en complément du système de signalisation classique, dont la fonctionnalité est entièrement maintenue. Les composants ETCS de niveau 1 disposés le long de la ligne seront la Lineside Electronic Unit (LEU) et la balise (fixe ou commutable). Tous les signaux principaux et d’avertissement seront pourvus des LEU. Avec la LEU, l’indication de chaque signal est reprise sur le signal, transformée en télégramme et transmise par câble à la balise commutable de voie correspondante. Grâce à un procédé faisant appel à un transpondeur, les balises disposées au milieu de la voie transmettent aux trains qui passent dessus un télégramme déposé dans la balise. Il existe des balises programmées de manière fixe (balises fixes) transmettant au train des données fixes concernant la ligne (point kilométrique, déclivité, signaux à indication fixe). Ces balises ne nécessitent aucun câblage : l’approvisionnement en énergie est assuré par l’antenne de balise du train lors de son passage. Les balises commutables peuvent transmettre des données variables au train. Il s’agit principalement des signaux à indication variable transmis à la balise au moyen de la LEU et d’un câble de données. Un groupe de balises comprenant entre deux et huit balises (en fonction du volume des informations à transmettre au train) sera toujours disposé au milieu de la voie en amont d’un signal carré ou d’un signal d’avertissement. Toutes les installations ETCS seront réalisées selon les spécifications européennes de l’UNISIG qui sont énumérées dans les Spécification Technique d'Interopérabilité (décision 2006/860/CE de la Commission Européenne).

4-Conception de la télécommunication La ligne Tiaret-Saida sera équipée d’installations de télécommunication afin de garantir les communications pour les besoins du service et de mettre à disposition des moyens de transmission. Le système de communication radio GSM-R (Global System for Mobiles – Railways) sera utilisé. Le GSM-R prendra en charge les fonctions de liaison radio avec les trains, de radio de manœuvre et d’entretien, ainsi que des fonctions du système de téléphonie de sécurité. A cet effet, Le GSM-R sera mis en place sur les postes de travail des opérateurs de sécurité, sur des terminaux mobiles d’usagers et sur des terminaux fixes d’usagers

ENSTP 2016

Page 109



Devis quantitatif et estimatif

Devis quantitatif et estimatif LOT : 01 - INSTALLATION DE CHANTIER ET ETUDES D'EXECTION N° 01-01 01-02 01-03

DESIGNATIONS DES TRAVAUX

UNITE

QUANTITÉ

MONTANT EN DINARS PRIX UNIT. MONTANT 126 114 283.53 126 114 283.53

Etude d'exécution (4% du montant des lots 2, F 1 3, 4, 5 et 6) Expropriation des terrains M2 726250 37.00 Amenée du matériel et installation général du F 1 66 119 412.39 chantier (3% du montant des lots 2, 3 et 4) TOTAL INSTALLATION DE CHANTIERS ET ETUDES D'EXECTION

26 871 250.00 66 119 412.39 219 104 945.92

LOT : 02 - TERRASSEMENTS GENEREAUX N° 02-01 02-02 02-03 02-04 02-05 02-06 02-07 02-08

DESIGNATIONS DES TRAVAUX Décapage de terre végétale Déblais en terrain rocheux rippable, rippage, pour la mise en remblai Déblais en terrain rocheux rippable, rippage, pour la mise en depot definitif Mise en remblai des matériaux issus des déblais Couche de forme Couche de fondation Sous ballast Clôture de la ligne

UNITE

QUANTITÉ

M3 M3

102647.214 999594.846

M3

111066.094

300.38

33 361 477.99

M3

517773.24

648.81

335 936 455.84

29 583.08 675.00 41 456.20 985.23 24 094.70 3 003.75 29050 2 565.20 TOTAL TERRASSEMENTS GENEREAUX

19 968 579.00 40 843 891.93 72 374 455.13 74 519 132.63 1 227 800 284.07

M3 M3 M3 M

MONTANT EN DINARS PRIX UNIT. MONTANT 255.92 26 269 423.68 624.78 624 526 867.88

LOT : 03 - ASSAINISSEMENTS N°


ASSAINISSEMENT TRANSVERSAL 03-01 Buses de tuyaux en béton armé diametre 1500 mm 03-02 Buses de tuyaux en béton armé diametre 2000 mm 03-03 Dalot en béton armé type 2; coupe transversale 2,5/2,5m 03-04 Dalot en béton armé type 3; coupe transversale 3,0/3,0m 03-05 Dalot en béton armé type 4; coupe transversale 4,0/3,0m 03-06 Dalot en béton armé type 5; coupe transversale 5,0/3,5m ASSAINISSEMENT LONGITUDINAL 03-07 Fossé revêtu en béton armé

ENSTP 2016

UNITE

QUANTITÉ

M3

6.64

33 101.33

219 665.51

M3

31.33

33 101.33

1 037 178.12

M3

524.88

33 101.33

17 374 223.47

M3

322.56

33 101.33

10 677 163.39

M3

195.36

33 101.33

6 466 674.85

M3

284.8

33 101.33

9 427 257.36

TOTAL ASSAINISSEMENT TRANSVERSAL

45 202 162.69

M

52 048 547.46

41256.8

MONTANT EN DINARS MONTANT PRIX UNIT.

1 261.58

Page 110

 03-08 03-09 03-10


Semi tuyaux pour bermes Collecteurs drainants DN 800 - 1800 mm bassins d'infiltration (2 BASSINS)

M 7400.4 3 003.75 M 800 24 750.90 M3 9000 2 403.00 TOTAL ASSAINISSEMENT LONGITUDINAL TOTAL ASSAINISSEMENTS

22 228 951.50 19 800 720.00 21 627 000.00 115 705 218.96 160 907 381.65

LOT : 04 - TRAVAUX DE LA VOIE N° TRACE 04-01 04-02 04-03 04-04 04-05 04-06 04-07


Ballastage (voie principale) Fourniture des traverses bi-bloc Fourniture des rails NEUFS UIC 60 (60,34 kg/m) Fourniture des attachés pour rails UIC 60 Pose de la voie Soudage Aluminiothermique Soudage électrique

UNITE

QUANTITÉ

M3 U Tonne

30174.07 24208 1753

U M U U

MONTANT EN DINARS MONTANT PRIX UNIT. 3 376.22 4 721.90 117 446.63

101 874 147.75 114 309 208.13 205 869 487.69

96833 672.84 14525 6 668.33 50 9 449.80 403 9 449.80 TOTAL TRAVAUX DE LA VOIE - TRACE

65 153 340.00 96 857 420.63 476 591.35 3 812 730.80 588 352 926.33

GARES DE CROISEMENT 04-08 Ballastage (voie d'evitement) M3 2324.52 3 376.22 04-09 Fourniture des traverses bi-bloc (voie U 2225 4 721.90 d'evitement) 04-10 Fourniture des rails NEUFS UIC 60 (60,34 Tonne 161 117 446.63 kg/m) (voie d'evitement) 04-11 Fourniture des attachés pour rails UIC 60 U 8900 672.84 04-12 Pose de la voie M 1335 6 668.33 04-13 Fourniture d'un branchement simple UIC 60U 2 10 192 564.80 500-1:12 04-14 Pose d'un appareil de voie simple UIC 60-500 U 2 742 527.00 1:12 04-15 Soudage Aluminiothermique U 5 944 979.75 04-16 Soudage électrique U 37 944 979.75 TOTAL TRAVAUX DE LA VOIE - GARE DE CROISEMENT TOTAL TRAVAUX DE LA VOIE - DEUX GARES DE CROISEMENT TOTAL TRAVAUX DE LA VOIE

7 848 079.29 10 506 216.38 18 921 567.37 5 988 276.00 8 902 213.88 20 385 129.60 1 485 054.00 4 380 374.88 35 042 999.06 113 459 910.46 226 919 820.92 815 272 747.25

LOT : 05 - OUVRAGES D'ART N°


UNITE

04-01 04-02 04-03 04-04 04-05

PONT-RAIL ( PK.110+638.92 - PK.110+650.22) PONT-RAIL (PK.114+372.24 - PK.114+383.54) PONT-ROUTE (PK.116+723.76) PONT-ROUTE (PK.119+484.34) PONT-ROUTE (PK.122+802.36)

F F F F F

ENSTP 2016

QUANTITÉ

MONTANT EN DINARS MONTANT PRIX UNIT. 1 31 169 313.00 31 169 313.00 1 41 810 769.00 41 810 769.00 1 83 336 040.00 83 336 040.00 1 85 367 776.50 85 367 776.50 1 75 170 646.00 75 170 646.00 TOTAL OUVRAGES D'ART 316 854 544.50

Page 111




LOT : 06 - SIGNALISATION ET TÉLÉCOMMUNICATION N°


04-01 04-02 04-03 04-04 04-05 04-06 04-07 04-08 04-09 04-10 04-11 04-12

Installation et protection du chantier Pièces détachées et outils Gares de Croisement : Aiguille motorisée Gares de Croisement: Signal lumineux Gares de Croisement: Compteur d’essieux Gares de Croisement: Groupe électrogène et batterie Gares de Croisement: Câble de signalisation Gares de Croisement: Pose de câble enterrée Gares de Croisement: Local technique préfabriqué PCC Tiaret avec un poste de commande Détecteur de boîte chaude (DBC) Télécommunication

UNITE

QUANTITÉ

F F U U U U

1 1 4 16 18 2

M M U

18.8 6.4 2

U U U

MONTANT EN DINARS MONTANT PRIX UNIT. 114 635.12 114 635.12 197 046.00 197 046.00 6 007.50 24 030.00 7 184.97 114 959.52 4 037.04 72 666.72 9 816.26 19 632.51 1.44 1.69 30 085.56

27.16 10.80 60 171.12

1 222 998.40 1 36 045.00 1 588 490.79 TOTAL SIGNALISATION FERROVIAIRE

222 998.40 36 045.00 588 490.79 1 450 713.13

RECAPITULATION

N°LOT LOT N° 01 LOT N° 02 LOT N° 03 LOT N° 04 LOT N° 05 LOT N° 06

DESIGNATIONS DES LOTS INSTALLATION DE CHANTIER ET ETUDES D'EXECTION TERRASSEMENTS GENEREAUX ASSAINISSEMENTS TRAVAUX DE LA VOIE OUVRAGES D'ART SIGNALISATION ET TÉLÉCOMMUNICATION

MONTANT TOTAL Deux Milliards Sept Cent Quarante et Un Millions Trois Cent Quatre Vingt Dix Mille Six Cent Seize Dinard Cinquante Deux Centimes

ENSTP 2016

MONTANT 219 104 945.92 1 227 800 284.07 160 907 381.65 815 272 747.25 316 854 544.50 1 450 713.13

2 741 390 616.52

Page 112



Conclusion générale

Conclusion générale la couverture de la région des Hauts Plateaux par un réseau ferroviaire est une priorité pour La politique d’aménagement du territoire qui a pour objectif l’amélioration du niveau de vie de la population en luttant contre la marginalisation et l’exclusion et en favorisant l’égalité des chances entre les différentes régions du pays. Dans ce projet, on a fait une étude détaillée de la réalisation de l’infrastructure d’un tronçon de ce réseau. Cette étude a été guidée par les normes et les spécifications techniques adéquates au domaine ferroviaire en prenant en considération la sécurité et le confort des usagers en premier lieu et en second lieu l’aspect économique, tout en essayant de contourner les déférentes contraintes et problèmes rencontrés. Enfin, Ce projet de fin d’étude m’a été très bénéfique, car il m’a aidé à découvrir le métier de l’ingénieur de travaux publics, en mettant en pratique énormément de connaissances théoriques acquises durant les cinq années d’enseignement supérieur, m’a permis d’apprendre de nouvelles techniques et de me perfectionner également dans de nombreuses branches du domaine des travaux publics.

ENSTP 2016

Page 113



Annexes

Annexes Le calcul a été exécuté par le logiciel de simulation et d'analyse CIVIL 3D 2015 + Rail Layout Module

1-Listing Trace en plan voie principale Elément DR1 CLO2

Caractéristiques ANG=335.3306 (gr)

CLO4

CLO6

CLO8

R=10 000

CLO10

ANG=311.7279 (gr)

CLO12

3 687 725.1625

726 999.3152

110+453.47

3 686 043.6295

728 041.8107

110+513.47

3 685 992.6030

728 073.3749

114+160.97

3 682 610.2291

729 383.7053

114+220.97

3 682 551.2554

729 394.7552

115+353.39

3 681 437.9981

729 602.1936

115+413.39

3 681 378.9997

729 613.1108

115+699.41

3 681 096.7737

729 659.4084

115+759.41

3 681 037.3795

729 667.9128

118+785.63

3 678 041.1783

730 093.1084

118+845.63

3 677 981.7642

730 101.4727

119+379.29

3 677 451.2920

730 158.9817

1 978.4717

60

3 647.502

60 1 132.4189

A=692.820 60

XC=3 679 943.0487 YC=721 743.0381 R=8 000

286.013

A=692.820

ANG=308.9744 (gr)

60 3 026.2209

A=734.847 R=9 000

ARC11 (gauche)

108+475.00

A=774.597

R=8 000 DR9

Y

YC=719 558.4543

R=8 000

ARC7 (gauche)

X

XC=3 680 748.9280

R=10 000 DR2

Abscisse

A=774.597 R=10 000

ARC3 (gauche)

Longueur

60

XC=3 676 746.9392 YC=721 186.5858 R=9 000

533.659

A=734.847 R=9 000

ENSTP 2016

60

Page 114



Annexes

DR13 CLO14

ANG=304.7752 (gr)

3 677 391.4658

730 163.5444

122+496.22

3 674 343.1270

730 392.6246

122+561.22

3 674 278.2929

730 397.2615

123+000.00

3 673 839.9165

730,393.3353

Abscisse

X

Y

0

3 687 725.1625

726 999.3152

0+041.57

3 687 n690.7817

727 022.6623

0+041.57

3 687 690.7817

727 022.6623

1+093.52

3 686 796.7096

727 576.9577

0+000.00

3 686 796.7096

727 576.9577

0+041.57

3,686,760.5088

727 597.3690

Abscisse

X

Y

0

3 680 721.9457

729 712.6765

0+041.57

3 680 681.0775

729 720.2206

0+041.57

3 680 681.0775

729 720.2206

1+093.53

3 679 639.5517

729 868.0243

1+093.53

3 679 639.5583

729 868.0243

1+135.10

3 679 598.2048

729 872.1484

3 056.9343

A=441.588 R=3 000

ARC15 (gauche)

119+439.29

65

XC=3 674 085.9004 YC=727 403.4370 R=3 000

438.785

è voie d’évitement Elément

ARC1 (Appareil de voie)

DR2

Caractéristiques XC=3 687 988.6223 YC=727 424.2728 R=500

ANG=335.3306 (gr)


Longueur

41.571

1 051.9545

XC=3 687 023.9686 YC=728 022.3265 R=500

41.571

è voie d’évitement Elément


DR2

Caractéristiques XC=3 680 792.1976 YC=730 207.7166 R=500

ANG=308.9744 (g)


Longueur

41.571

1 051.9610

XC=3 679 668.4567 YC=730 367.1884 R=500

ENSTP 2016

41.571

Page 115



Annexes

2-Listing Profil en long Elément D1 PAR1

Caractéristiques des éléments PENTE= 0.00% S= 109+780.00

PAR2

PAR3

PAR4

PAR5

PAR6

PAR7

PAR8

R = -9 000.000 D9

ENSTP 2016

PENTE= -1.60%

1 095.968

112+163.07

1 096.248

112+277.03

1 095.564

112+607.02

1 097.214

112+811.58

1 100.487

113+259.55

1 100.487

113+373.43

1 098.665

113+821.39

1 098.665

115+192.78

1 120.607

116+632.60

1 132.125

117+322.15

1 132.125

117+466.13

1 130.973

Z=1 104.071 447.967 113.879 Z=1,095.081 447.958 1 371.391 Z=1 132.125 1 439.824

PENTE= 0.00% S= 117+394.14

111+883.07

204.566

R = -9 000.000 D8

1,091.172

329.986

PENTE= 1.60% S= 115+912.64

111+283.56

Z=1 094.574

R = -14 000.000 D7

1 092.612

113.962

PENTE= -1.60% S= 113+597.41

110+923.59

280.002

R = -14 000.000 D6

1 109.757

Z=1 097.088

PENTE= 1.60% S= 113+035.57

109+851.99

599.511

R = -15 000.000 D5

1 110.909

359.965

PENTE= -0.60% S= 112+442.03

109+708.00

Z=1 089.732

R = -20 000.000 D4

1 110.909

1 071.606

PENTE= 0.80% S= 112+023.07

108+475.00

143.981

R = -15 000.000 D3

Z

Z=1 110.909

PENTE= -1.60% S= 111+103.57

Abscisse

1 233.005

R = -9 000.000 D2

Longueur

689.544 Z=1 132.125 143.982 2 601.818

Page 116



Annexes

PAR9

S= 120+247.92

S= 120+927.72

S= 121+412.63

S= 122+390.70

1 088.454

121+182.64

1 090.119

121+642.61

1 088.969

122+315.71

1 079.545

122+465.69

1 078.196

123+000.00

1 076.058

Z=1 092.188 459.965 673.099 Z=1 078.496

R = -15 000.000 D13

120+997.71 184.93

PENTE= -1.40%

PAR12

1 087.684

139.993

R = -20 000.000 D12

120+857.72 Z=1 087.824

PENTE= 0.90%

PAR11

1,086.825

429.815

R = -20 000.000 D11

120+427.91

359.959

PENTE= 0.20%

PAR10

1 089.344

Z=1 086.465

R = -20 000.000 D10

120+067.95

149.98

PENTE= -0.40%

534.312

3-Cubatures de terrassement Abscisse

Surface de déblai (m2)

Vol. déblai (m3)

Vol. déblai Cumulé (m3)

108+475.000

495.51

0

0

Vol. déblai réutilisable Cumulé (90%) (m3) 0

108+600.000

461.78

9501.93

62879.08

108+800.000

405.4

8409.99

109+000.000

512.75

109+200.000

Surface de remblai (m2)

Vol. remblai (m3)

Vol. remblai Cumulé (m3)

0.13

0

0

56591.172

0.09

0.85

5

146410.54

131769.486

0.25

3.88

39.67

9954.34

224347.26

201912.534

0

0

56.33

406.95

8412

329025.55

296122.995

0

0

58.76

109+400.000

174.42

3663.9

384863.72

346377.348

0.07

1.11

64.88

109+600.000

24.48

565.09

402113.57

361902.213

0.01

0.31

69.31

109+800.000

1.92

38.82

403235.71

362912.139

36.26

678.67

2719.15

110+000.000

1.98

39.58

403628.9

363266.01

22.16

455.94

9442.98

110+200.000

1.89

37.72

404028.92

363626.028

49.65

923.12

14975.53

110+400.000

1.92

39.06

404416.11

363974.499

164.53

3190.52

36099.63

110+600.000

3.11

31.07

404949.32

364454.388

133.93

1339.92

66007.31

110+800.000

2.72

25.06

405441.38

364897.242

107.37

1064.92

87015.98

111+000.000

2.68

23.43

405963.38

365367.042

121.2

1143.75

106201.01

111+200.000

2.71

26.14

406475.64

365828.076

62.78

642.53

123303.4

111+400.000

2.51

24.01

407018.54

366316.686

29.42

330.78

129488.07

111+600.000

2.67

24.31

407555.7

366800.13

31.43

303.35

134042.92

ENSTP 2016

Vol. Net Cumulé (m3)

0 56586.172 131729.816 201856.204 296064.235 346312.468 361832.903 360192.989 353823.03 348650.498 327874.869 298447.078 277881.262 259166.032 242524.676 236828.616 232757.21

Page 117



Annexes

111+800.000

2.76

27.15

408096.04

367286.436

63.8

613.31

141260.68

112+000.000

2.62

26.6

408631.98

367768.782

41.46

428.96

152414.15

112+200.000

2.71

28.84

409165.21

368248.689

18.14

205.21

158699.83

112+400.000

2.75

27.3

409707.83

368737.047

37.48

367.1

163151.4

112+600.000

2.93

30.32

410226.63

369203.967

13.62

152.69

172510.76

112+800.000

169.08

1687.67

427439.01

384695.109

0.03

0.45

172746.83

113+000.000

133.89

1333.77

464973.37

418476.033

0.07

0.59

172754.24

113+200.000

29.72

293.51

481908.39

433717.551

0.07

0.45

172772.45

113+400.000

2.73

26.64

483387.36

435048.624

50.77

486.64

177739.31

113+600.000

2.63

27.29

483939.84

435545.856

151.48

1575.39

198635.01

113+800.000

2.82

28.28

484483.15

436034.835

91.95

922.4

220086.7

114+000.000

2.76

27.28

485015.23

436513.707

110.83

1114.96

241622.8

114+200.000

3.08

30

485583.09

437024.781

127.8

1242.89

263160.48

114+400.000

1.71

18.95

485941.68

437347.512

81.32

898.98

283713.83

114+600.000

1.91

39

486314.96

437683.464

73.85

1505.05

294532.84

114+800.000

2.07

41.56

486705.95

438035.355

36.53

637.73

303344.93

115+000.000

2.06

40.17

487162.14

438445.926

120.6

2517.76

324641.76

115+200.000

10.67

137.13

487683.79

438915.411

0.59

56.89

335286.31

115+400.000

2.34

24.36

488379.3

439541.37

119.44

1221.41

352337.81

115+600.000

2.42

25.01

488885.27

439996.743

29.04

303.78

367424.37

115+800.000

8.32

124.74

489468.85

440521.965

0.29

40.74

370432.62

116+000.000

41.44

725.3

493635.07

444271.563

0.08

2.2

370591.05

116+200.000

85.75

1787.36

511675.48

460507.932

0.04

0.68

370592.88

116+400.000

99.53

1929.39

528279.53

475451.577

0.06

1.09

370601.02

116+600.000

157.64

3012.48

553350.53

498015.477

0

0.08

370604.4

116+800.000

309.8

6346.24

609892.99

548903.691

0.04

0.83

370608.44

117+000.000

276.72

5248.99

658825.56

592943.004

0

0.86

370614.63

117+200.000

530.29

10545.19

743651.29

669286.161

0

0.17

370615.59

117+400.000

285.96

6037.65

831817.3

748635.57

0

0

370615.76

117+600.000

22.34

612.12

858323.41

772491.069

0.02

0.52

370616.82

117+800.000

2.14

42.88

859477.06

773529.354

53.7

966.5

374095.79

118+000.000

1.75

34.46

859881.58

773893.422

106.71

2072.22

391063.69

118+200.000

1.93

38.25

860262.94

774236.646

130.35

2601.95

415592.93

118+400.000

1.97

38.56

860629.06

774566.154

87.12

1827.42

438549.95

118+600.000

1.8

35.82

860995.74

774896.166

61.03

1183.15

452131.07

118+800.000

2.48

24.99

861359.12

775223.208

55.27

516.08

461220.69

119+000.000

2.53

25.42

861881.36

775693.224

94.61

967.55

481067.6

119+200.000

2.76

26.96

862398.51

776158.659

27.5

287.08

492156

119+400.000

90.59

870.37

868672.24

781805.016

0.07

0.62

492999.48

119+600.000

231.6

4483.88

900395.22

810355.698

0.12

2.34

493016.77

119+800.000

91.12

1961.43

933409.23

840068.307

0

0.02

493022.29

120+000.000

133.13

2500.92

950024.2

855021.78

0.17

3.15

493036.52

120+200.000

1.94

87.23

965327.95

868795.155

13.3

159.31

493242.83

120+400.000

43.12

698.44

966769.46

870092.514

0.03

0.79

497253.57

ENSTP 2016

226025.756 215354.632 209548.859 205585.647 196693.207 211948.279 245721.793 260945.101 257309.314 236910.846 215948.135 194890.907 173864.301 153633.682 143150.624 134690.425 113804.166 103629.101 87203.56 72572.373 70089.345 73680.513 89915.052 104850.557 127411.077 178295.251 222328.374 298670.571 378019.81 401874.249 399433.564 382829.732 358643.716 336016.204 322765.096 314002.518 294625.624 284002.659 288805.536 317338.928 347046.017 361985.26 375552.325 372838.944

Page 118



Annexes

120+600.000

42.35

870.64

978839.45

880955.505

0.12

2.15

497268.88

120+800.000

1.81

38.4

981119.51

883007.559

20.6

405.29

498818.11

121+000.000

1.9

37.6

981496.23

883346.607

17.07

416.67

504202.04

121+200.000

48.91

1043.98

990109.93

891098.937

0.13

2.57

504542.45

121+400.000

113.97

2349.39

1007369.23

906632.307

0.24

4.84

504580.16

121+600.000

1.95

38.66

1014594.93

913135.437

17.27

379.86

505735.15

121+800.000

100.88

1766.02

1021798.44

919618.596

0.14

1.76

506342.93

122+000.000

207.13

4199.42

1058171.25

952354.125

0.13

3.01

506372.86

122+200.000

26.96

773.04

1088901.66

980011.494

0.02

0.33

506393.53

122+400.000

1.69

35.25

1089755.25

980779.725

18.02

353.47

508290.25

122+600.000

2.86

28.72

1090218.09

981196.281

27.57

272.47

512804.9

122+800.000

2.65

26.62

1090764.1

981687.69

4.39

76.64

517726.88

123+000.000

252.4

2457.73

1110660.94

999594.846

0.08

0.7

517773.24

383686.625 384189.449 379144.567 386556.487 402052.147 407400.287 413275.666 445981.265 473617.964 472489.475 468391.381 463960.81 481821.606

4-Qantités des matériaux Type de matériau

Surface (m2)

Vol. matériau (m3)

Vol. matériau Cumulé (m3)

Ballast

2.07

0

0

sous Ballast

1.66

0

0

Fondation

3.19

0

0

Couche de Forme

0

0

0

Béton Fossés

0.54

0

0

Ballast

2.07

41.32

1084.78

sous Ballast

1.66

33.26

873

Fondation

3.19

63.72

1672.54

Couche de Forme

0

0

0

Béton Fossés

0.54

10.8

283.5

Ballast

2.07

41.32

3151.02

sous Ballast

1.66

33.26

2535.85

Fondation

2.28

45.51

4557.95

Couche de Forme

3.55

71.07

1172.66

Béton Fossés

0.19

3.9

709.65

Ballast

2.09

20.93

5228.22

sous Ballast

1.66

16.63

4173.75

Fondation

3.19

27.31

7131.61

Couche de Forme

3.55

35.54

4672.88

Béton Fossés

0.24

2.18

918.15

Ballast

2.09

20.93

7321.1

Abscisse: 108+475.000

Abscisse: 109+000.000

Abscisse: 110+000.000

Abscisse: 111+000.000

Abscisse: 112+000.000

ENSTP 2016

Page 119



Annexes sous Ballast

1.66

16.63

5836.6

Fondation

3.19

27.31

9862.29

Couche de Forme

3.55

35.54

8226.41

Béton Fossés

0.24

2.18

1135.65

Ballast

2.09

20.93

9413.99

sous Ballast

1.66

16.63

7499.45

Fondation

3.19

31.86

12765.91

Couche de Forme

0

0

10447.36

Béton Fossés

0.48

4.8

1451.7

Ballast

2.09

20.93

11506.87

sous Ballast

1.66

16.63

9162.3

Fondation

3.19

31.86

15951.69

Couche de Forme

3.55

35.54

13094.73

Béton Fossés

0.24

2.4

1752.9

Ballast

2.07

41.32

13574.53

sous Ballast

1.66

33.26

10791.9

Fondation

2.28

45.51

18391.1

Couche de Forme

3.55

71.07

16577.19

Béton Fossés

0.19

3.9

1954.35

Ballast

2.07

41.32

15652.29

sous Ballast

1.66

33.26

12454.75

Fondation

3.19

63.72

20953.38

Couche de Forme

0

0

19739.82

Béton Fossés

0.54

10.8

2213.77

Ballast

2.07

41.32

17718.53

sous Ballast

1.66

33.26

14117.6

Fondation

3.19

63.72

24139.17

Couche de Forme

0

0

19739.82

Béton Fossés

0.54

10.8

2753.77

Ballast

2.07

41.32

19784.78

sous Ballast

1.66

33.26

15780.45

Fondation

2.28

45.51

27024.58

Couche de Forme

3.55

71.07

20912.48

Béton Fossés

0.2

3.9

3179.92

Ballast

2.1

20.96

21856.47

sous Ballast

1.66

16.63

17443.3

Fondation

3.19

31.86

29495.84

Abscisse: 113+000.000

Abscisse: 114+000.000

Abscisse: 115+000.000

Abscisse: 116+000.000

Abscisse: 117+000.000

Abscisse: 118+000.000

Abscisse: 119+000.000

ENSTP 2016

Page 120



Annexes Couche de Forme

3.55

35.54

24466.01

Béton Fossés

0.24

2.4

3384.6

Ballast

2.07

41.32

23934.82

sous Ballast

1.66

33.26

19106.15

Fondation

3.19

63.72

32681.63

Couche de Forme

0

0

25407.69

Béton Fossés

0.54

10.8

3834.9

Ballast

2.07

41.32

26001.07

sous Ballast

1.66

33.26

20769

Fondation

2.28

45.51

35439.61

Couche de Forme

3.55

71.07

27077.85

Béton Fossés

0.19

3.9

4212.75

Ballast

2.07

41.32

28067.31

sous Ballast

1.66

33.26

22431.85

Fondation

3.19

63.72

38488.86

Couche de Forme

0

0

27610.87

Béton Fossés

0.54

10.8

4701

Ballast

2.11

21.19

30174.07

sous Ballast

1.66

16.63

24094.7

Fondation

3.19

31.86

41456.2

Couche de Forme

0

0

29583.08

Béton Fossés

0.48

4.8

5052

Abscisse: 120+000.000

Abscisse: 121+000.000

Abscisse: 122+000.000

Abscisse: 123+000.000

ENSTP 2016

Page 121

Mémoire d'étude d'Un Chemin de fer

Recommend Documents