Tracés et Normes Géométriques 1. Problème 3- dimensionnel –Dimensions en x, y, & z 2 De Kilarski.

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1 Tracés et Normes Géométriques 1

2 Problème 3- dimensionnel –Dimensions en x, y, & z 2 De Kilarski

3 Conception en 3-D est difficile Problème réduit à des problèmes d’alignement en 2-D –x, z → Alignement horizontal (tracé en plan) –s, y → Alignement vertical (profil en long) –z’, y → Profil en travers 3

4 Définitions Tracé en plan: projection de la route sur un plan horizontal Profil en long: développement de l’intersection de la surface de la route avec le cylindre à génératrice verticale passant par l’axe de celle-ci Profil en travers: coupe suivant un plan vertical perpendiculaire à l’axe 4

5 Tracé en plan Profil en long 5

6 Tracé en plan 6

7 7

8 Profil en long 8

9 9

10 Profil en travers (Déblai) 10

11 Profil en travers (Remblai) 11

12 Type de routesInstructions ou recommandations RL, RR, RN (routes principales) ICTARN : Instructions pour la Conception Techniques d’Aménagement des Routes Nationales (Jusqu’à 1994) => 1994 : Recommandations techniques pour la conception générale et la géométrie de la Route – Aménagement des Routes Principales (Sauf les autoroutes et les routes express à 2 chaussées) Normes géométrique 12

13 Type de routesInstructions ou recommandations Voies Rapides urbaines (Route Express) ICTAVRU Instruction sur les Conditions Techniques d’Aménagement des Voies Rapides Urbaines AutoroutesICTAAL Instruction sur les Conditions Techniques D’Aménagement des Autoroutes de Liaison 13

14 Vitesse de référence Vitesse d'un véhicule isolé permettant de définir les caractéristiques minimales d'aménagement des points particuliers d'une section de route pour lesquels les contraintes géométriques sont les plus astreignantes pour l'usager. Vitesse théorique la plus élevé à laquelle la section de route considéré peut être parcourue avec sécurité et confort, lorsque ses facteurs ne dépendent que de la géométrie de la route. 14

15 Vitesse de référence Vitesse choisie par l’auteur du projet routier en tenant compte des critères suivants: –Caractéristiques topographiques –Importance de la route dans le réseau –Conditions économiques –Volume et structuration du trafic 15

16 Catégorie4 ème 3 ème 2 ème 1 ère Exceptionnelle V r (km/h)406080100120 CatégorieL80L100L120 V r (km/h)80100120 Classification des itinéraires en fonction de V r Routes Nationales Autoroutes 16

17 Classification des itinéraires en fonction de V r CatégorieU60U80A80A100 V r (km/h)6080 100 Voies rapides urbaines (VRU) Type U: VRU à caractéristiques non autoroutières Type A: VRU à caractéristiques autoroutières 17

18 18 Types de routes R (routes multifonctionnelles)T (transit)L (Liaison) RoutesArtères interurbains Routes express Autoroutes Nombre de chaussées1 chaussée2 chaussées1 chaussée2 chaussées Carrefours Plan ordinaires ou giratoires Giratoires, ou plans sans traversée du TPC Dénivelés AccèsSelon le cas, sans accès, ou accès possibles Si accès, pas de traversée du TPC Sans accès riverains Limitation de vitesse hors agglomérations 90 km/h90 ou 110 km/h90 km/h130 ou 110 km/h Traversée d’agglomérations Oui, éventuellementNon Catégories possiblesR60 ou R80T80 ou T100L100 ou L120 (L80) Typologie des routes interurbaines (1994)

19 19 90 Type R (R60 ou R80) Type T (R80 ou T100) Type L (L100 ou L120) Figures de Mr. Lionel PATTE, ENPC

20 20 Tracé en plan

21 Eléments du tracé en plan Sommets Droites Liaisons dans les virages –Arc de cercle –Clothoïde + arc de cercle + clothoïde 21

22 Contexte 1 alignement droit r1 = Mg  Contexte 2 virage à gauche de rayon R r2 = Mg  MV 2 /R = M ( g  +V 2 /R) Contexte 3 virage à gauche de rayon R r3 = -Mg  MV 2 /R M (V 2 /R-g  ) Déversement de la chaussée en virage   r1 Mg r3 Mg r2 Mg Contexte 3: Poids du véhicule joue un rôle actif. Sa composante parallèle au plan de la chaussée vient compenser partiellement la force centrifuge 22

23 ≈ 23 T2T2  T1T1 Rayon, R N1N1 N2N2 F P 

24 24 Equations d’équilibre

25 V (km/h)406080100120140 ft0.250.160.140.1150.100.09 25

26 Rayons Caractéristiques Rayon minimum absolu: calculé pour le dévers maximum (7%) V (km/h)406080100120 R ma (m) 40120240425665 V (km/h)406080100120 R dm (  =5%) 120240425 R dm (  =4%) 6651000 Rayon au dévers normal 26

27 Rayons Caractéristiques Rayon non-déversé: Rayon au dessus duquel la chaussée n’a pas à être déversé V (km/h)406080100120 R nd (m) 40060090013001800 27 Rayon au dévers minimal V (km/h)406080100120 R dm (  =2.5%) 2504506509001500 R dm (  =2.0%) 30050070010001600

28 28 Vr (km/h)406080100120 Rayon minimum Absolu (m) 40120240425665 Rayon au dévers normal (m) 1202404256651000 Dévers normal (%) 55544 Rayon au dévers minimum de 2,5% (m) 2504506509001500 Rayon au dévers minimum de 2,0% (m) 30050070010001600 Rayon Non déversé (m) 40060090013001800 Tableau récapitulatif

29 29 Calcul des dévers (ICTARN)

30 R60 Valeur du rayonSens du déversValeur du dévers 120 m Vers l’intérieur du virage 7 % 120 < R < 450 ײ 0.86 + 736.4/R 450 ײ 2.5 % 450 < R < 600 ײ 2.5 % > 600 En toit2.5 % 30 Calcul des dévers (ARP)

31 Valeur du rayonSens du déversValeur du dévers 240 m Vers l’intérieur du virage 7 % 240 < R < 650 ײ -0.13 + 1712.2/R 650 ײ 2.5 % 650 < R < 900 ײ 2.5 % > 900 En toit2.5 % 31 R80 – T80 Calcul des dévers (ARP)

32 Valeur du rayonSens du déversValeur du dévers 425 m Vers l’intérieur du virage 7 % 425 < R < 900 ײ -1.53 + 3623.7/R 900 ײ 2.5 % 900 < R < 1300 ײ 2.5 % > 1300 En toit2.5 % 32 T100 Calcul des dévers (ARP)

33 Exemple Le rayon d’un cercle de raccordement horizontal existant est de 230 m. Le devers est de 7%. La vitesse réglementaire dans ce tronçon de route est de 110 km/h. Est-ce que cette configuration est dangereuse? Si oui, proposer 2 solutions possibles pour régler la situation. 33

34 Exemple Solution 1: Reconstruire le virage avec R = 535m Solution 2: Panneau de signalisation avec vitesse limite en virage: 34

35 Géométrie  PC PT PI E M T R R L C 35

36 36

37 Exemple 37 A (0, 0); B (1000, 500); C (1500, 250); R=500 A (0, 0) C (1500, 250) B (1000, 500)

38 Raccordement progressif : La clothoïde 38 Pas de clotho ï de Avec clotho ï de

39 39 Confort optique : vue satisfaisante de la route et de son tracé pour l’usager sécurité de la conduite Confort dynamique : courbure et accélération transversale introduites progressivement stabilité des véhicules Zone de variation de dévers Gauchissement Raccordement progressif : La clothoïde

40 Pas de clotho ï de AASHTO: A Policy on Geometric Design of Highways and Streets 2001 Raccordement progressif : La clothoïde Avec clotho ï de 40

41   RcRc  XmXm X Y E Raccordement progressif : La clothoïde 41

42 42 Raccordement progressif : La clothoïde Courbure proportionnelle à s comptée à partir du point de courbure nulle

43 43 Raccordement progressif : La clothoïde Au début du cercle, on a R=R c, s=L, et  = 

44 - Condition de confort optique : - Condition de gauchissement : 44 Longueur de la clothoïde Limitation de la variation du dévers à 2% par seconde de parcours à la vitesse de référence de calcul de l'itinéraire

45 - Condition de confort dynamique : Les normes limitent la variation d'accélération transversale à  0 = g/50 m/s 2 /s pour les autoroutes et a g /(0.2v) avec v en km/h pour les autres routes. L = sup(L 1, L 2, L 3 ) 45 Longueur de la clothoïde

46 46 Profil en traversLongueur de clothoïde Routes à 2 voiesINF(6 R 0.4, 67m) Routes à 3 voiesINF(9 R 0.4, 100m) Routes à 2x2 voies (de type R)INF(12 R 0.4, 133m) Longueur de la clothoïde (ARP)

47 Exemple 47 A (0; 0) - B (260,455; 218,548) C (750; 218,548) R=320 V r = 60km/h A C B

48 48 Visibilité en courbe RvRv ΔaΔa Obstacle MsMs DaDa

49 49 Visibilité en courbe RvRv ΔaΔa Obstacle MsMs DaDa MsMs 2

50 50 Vitesse (km/h)406080100120 Distance d’arrêt en alignement (m)4070105160230 Distance d’arrêt en courbe (m)4580120180275 AASHTO: Distance d’arrêt en alignement (m)5085130185250 Distance de visibilité de dépassement: minimale (m) 150250325400500 Distance de visibilité de dépassement: normale (m) 250350500625800 AASHTO: Distance de visibilité de dépassement (m) 270410540670775 Paramètres cinématiques

51 51 Géométrie du profil en long

52 Profil en long Objectifs: –Déterminer l’élévation pour assurer: Drainage Niveau de sécurité Géométrie –Transition entre 2 déclivités –Courbes Verticales G1G1 G2G2 G1G1 G2G2 Courbe en angle saillant Courbe en angle rentrant 52

53 Fonction parabolique 53 y : Elévation ; x: distance horizontale ; x = 0 au début de la courbe (fin de la droite) Profil en long

54 54 G1G1 G2G2 PVI PVT PVC L L/2 δ x δ R R

55 55 G i en valeur algébrique. G i > 0 en rampe. G i <0 en pente

56 Exemple Une parabole en angle saillant est conçue avec une longueur de 150m. Le PVI est au point kilométrique (PK) 10+360 et une altitude de 400m. La rampe initiale est de +4% et la pente finale est de -2.5%. Déterminer le PK et l’altitude du PVC, PVT et le point le plus haut de la courbe. G 2 =-0,025 G 1 = 0,04 PVI PVC PVT 56

57 Exemple G 2 =-2,5% G 1 = 4% PVI: (10+360; 400m) PVC PVT 57

58 Autres Propriétés G1G1 G2G2 PVI PVT PVC x YmYm YfYf Y 58

59 Conception de la courbe: angle saillant D a < L D a > L G1G1 G2G2 PVI PVT PVC h2h2 h1h1 L DaDa Ligne de visibilité 59

60 60 Conception de la courbe: angle saillant AASHTO −h 1 = Œil du conducteur = 1,08 m −h 2 = hauteur des feux arrières = 0,6 m SETRA −h 1 = Œil du conducteur = 1 m −h 2 = hauteur d’un obstacle = 0,15 m −Véhicule adverse supposé de hauteur 1,20 m

61 D a < LD a > L G1G1 G2G2 PVI PVT PVC h 2 =0 h1h1 L DaDa Faisceau lumineux divergeant du ligne de visibilité par β degré) 61 Conception de la courbe: angle rentrant

62 AASHTO –Hauteur des phares = h 1 = 0,6 m –β = 1° SETRA –Hauteur des phares = h 1 = 0,75 m –β = 1° 62 Conception de la courbe: angle rentrant

63 Rayons minimaux fixés par les normes routières découlent de considérations relatives à la visibilité: –De jour pour le rayon minimum en angle saillant –De nuit (d’éclairage du faisceau des phares) pour le rayon minimum en angle rentrant –De considération liées au confort dynamique des usagers (limitation de l’accélération verticale à g/40) 63

64 64 Vitesse (km/h)406080100120 Angle saillant Chaussée unidirectionnelle (route à 4 voies ou à 2 chaussées) Min. Abs.50015003000600012000 Min. Norm.15003000600012000 Chaussée bidirectionnelle route à 2 ou 3 voies Min. Abs.5001600450010000 Min. Norm.160045001000017000 Angle rentrant Min. Abs.7001500220030004200 Min. Norm.15002200300042006000 Rayon assurant la distance de visibilité de dépassement minimale sur route à 2 ou 3 voies 25006500110001700028000 Rayons caractéristiques en m

65 Déclivité maximale en rampe et en pente CatégorieL80L100L120 Rampe (montée)6 %5 %4 % Pente (descente)6 %5 % Autoroutes Catégorie4 ème 3 ème 2 ème 1 ère Exceptionnelle Déclivité maximale 8 %7 %6 %5 %4 % Routes Nationales 65

66 Voies pour véhicules lents Déclivité4 %5 %6 %7 %8 % Longueur (m)1250650460400280 Il faut réaliser des voies supplémentaires pour véhicules lents dans les sections en rampes, lorsque leurs longueur et leur déclivité sont telles que la vitesse des véhicules lents dans la rampe est réduite à 50 km/h 66

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68 Profil en travers 68

69 Profil en travers général 69

70 Chaussée, au sens géométrique du terme, est limitée par le bord interne du marquage de rive Accotement comprend une bande dérasée, constitue d’une surlargeur de chaussée supportant le marquage de rive et d’une bande stabilisée ou revêtue, et la berme 70

71 Profil en travers à 2 ou 3 voies 71

72 Profil en travers 2x2 voies 72

73 Zone de récupération 73

74 Zone de récupération: –Autoroutes: Bande d’arrêt d’urgence (BAU) –Surlargeur de chaussée –Partie stabilisée ou revêtue (pouvant supporter le passage occasionnel d’un poids lourd) Zone de sécurité: –4 m en aménagement de routes existantes –7 m en route neuve –10 m sur autoroutes Berme: située à l’extérieur de la bande dérasée ou la BAU supporte d’éventuels panneaux de signalisation et équipement. 74

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