Étude du franchissement routier de l’Oued Ouja à Manouba – Dimensionnement et analyse technique

Délimitation du Bassin Versant :

Les limites d’un bassin versant sont désignées par des lignes de crêtes (qui le séparent des autres **B.V)** et les lignes d’écoulement (les lignes qui tracent le chemin des eaux de ruissellements).La délimitation des Bassins versants est faite sur un ensemble des cartes topographique assemblées entre elles avec une même échelle en suivant les lignes des crêtes dites aussi lignes des partages des eaux .En se basant sur la délimitation de bassin versant nous avons déterminé successivement :

* La superficie S du bassin versant (B.V) * Le périmètre P du bassin versant * Longueur de l’écoulement * La pente moyenne du bassin versant B.V * Coefficient d’abattement * Coefficient de Ruissellement

-Pente moyenne

La pente moyenne d’un bassin versant est assimilé à celle de son cours d’eau principale.Elle est déterminée par la formule suivante :

I= $\frac{L}{\sum\_{}^{}{(L}/{\sqrt{I}}}^{2}$

L : longueur totale du cours d’eau en Km

L :Longueur des différents troncons du cours d’eau en Km

I : pente de chaque tronçon du cours d’eau

-Coefficient de compacité :

Pour caractériser la forme d’un bassin versant on utilise le coefficient de compacité Kc, déterminé par la formule suivante **Kc=0,28 P/**$\sqrt{A}$

Caractéristiques du Bassin versant

-Temps de concentration :

Le temps de concentration est le temps mis par les gouttes de pluie les plus éloignés hydrauliquement de l'exutoire pour l'atteindre et contribuer au débit en ce point. Il dépend de:

* La forme * La pente * La nature du Sol * La couverture végétale du bassin versant

Il existe plusieurs formules empiriques pour le calcul du temps de concentration,

Pour les superficies des bassins <25km² on a recours de utiliser la formule de Ventura

**Tc=7,6x**$\sqrt{\frac{S}{I}}$

S : Surface en Km²

I : Pente en %

Tc**=**7,6x$\sqrt{\frac{18}{0.012}}$=294.34min=4.9h

-Pluviométrie  :

L'intensité moyenne maximale dépend du temps de concentration du bassin versant et déterminée par la formule suivante:

**i=a**𝒕𝒄𝒃

Avec:

i:intensité moyenne maximale en h

tc: temps de concentration en mn

a ,b: Coefficients régionaux qui dépendent de la période de retour qu'on les détermine à partir de la courbe IDF (intensité-durée-fréquence) de la région de Manouba

| | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | Période de retour(ans) | 1 | 2 | 5 | 10 | 20 | 50 | | a | 436.30 | 504.14 | 647.83 | 815.69 | 986.30 | 1251.30 | | b | 0.84 | 0.81 | 0.80 | 0.81 | 0.82 | 0.82 |

AN :

i=986.30x$4.9^{0.82}$ =3630.52mm/h

**Calcul de débits :**

Les débits de crues du bassin versant étudié sont évalués à base d’une analyse comparative des résultats obtenus par différentes méthodes applicables pour la zone de projet

Méthodes Kallel.

Q=q0SαTβ

Q=débit spécifique en m3/km²

S=superfecie du B V en km²

T=période de retour

Q0,α,β =constante régionales

Pour notre région le débit donnée par **QT=12.35x**$\sqrt{S}$**xT0.41**

**Pour T=20ans 12.35x**$\sqrt{18}$**x**$20^{0.41}$**=178,94m3/s**

Méthodes de Ghorbel :

A partir d’une analyse statistique des débits maximaux observés dans la région l’auteur a établi la relation régionale donnant le débit de crue et qui s’écrit comme suit :

Q(t)=R(t)Qmax(moy) en m/s

Notre projet est situé a la zone 2

**Zone 2 Rt=1,33xlog T+0.46**

| | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | **T(ans)** | **5** | **10** | **20** | **50** | **100** | | **R(T)** | **1** | **2,2** | **3,7** | **6,7** | **9,2** |

Q(moy) :le débit maximum moyen en m3/s

Avec S : surface du bassin versant en Km²

| | | | --- | --- | | Superfecie | 18 km2 | | Périmetre | 18,6 km | | Coefficient de compacité | 1.226 | | Pente moyenne | 0.012m/m | | Longueur de l’écoulement | 7.9 Km | | Altitude de l’exutoir | 28.5m | | Altitude maximale | 166m | | Denivelée | 137.5m |

Tableau Recapitutif de Caractéristiques bassin versant

**Etude Hydraulique**

Après Avoir déterminé les caractéristiques des bassins versant lors de l’étude Hydrologique, nous passons à l’étude hydraulique qui permet le dimensionnement et l’emplacement des ouvrages hydraulique Parmi les facteurs qui influent sur le choix des ouvrages hydrauliques on distingue :

* Débit de crue. * Morphologie et ouverture du lit. * Profil en long de la route au droit du franchissement

Chapitre 4

**Conception Geometrique**

Introduction

Le choix de l’aménagement d’un projet routier doit respecter certaines caractéristiques techniques liées à la possibilité technique de conduite ainsi que certaine condition d’homogénéité interne visant à assurer des conditions de confort et à garantir de bonnes conditions de sécurité au moyen notamment de principes relatifs à la visibilité.

**Caractéristiques géométriques :**

Tracé en Plan :

Le tracé en plan est une succession de droite ou alignement droits et de courbes (raccordements circulaire ou raccordements à rayon de courbure progressif)

a)Elément de tracé en plan :

Alignement droit :

Les alignements droits sont, en premier, définis par la disposition générale du tracé et serviront généralement de bases à la détermination des autres éléments (cercles, clothoïdes).

Les courbes :

Les valeurs fondamentales des rayons des courbes horizontales utilisées dans les projets routiers sont définies à partir d’un document de base ARP **les normes et techniques d’Aménagement des Routes Principales**

c)Raccordement Progressif:

Les courbes de rayon inférieur au rayon non déversé (Rnd) sont introduites par des raccordements progressifs constitués par des clothoides

Etape de réalisation de l’axe en plan :

La réalisation de l’axe en plan se fait essentiellement sur le logiciel AUTOCAD

Etape 1 : Vérification des donnés Topographique

Le bureau d’étude nous fournit les calques courants de levé topographique afin de vérifier :

-Les propriétés de quelques points leur coordonnée en XYZ surtout Z.

-Identification de domaines publics pour distinguér les zones de passage de la route


**Figure : Fond Topo de notre Troncon**

Etape 2:(Conception par AutoCad)

* Établir l’axe de la route par le traçage des droites et des cercles. * Extraire les cordonnées (x, y) des points. Et les rayons des virages * Ouvrir sur un fichier Excel et entrer les commandes de piste . * Exporter les commandes de fichier excel au logiciel Piste 5 afin de faire la tabulation de notre axe et définir les distances entre les PT.


**Figure :Traçage axe en plan Autocad**

Le tracé en plan de notre projet est constitué par un axe qui a l’allure suivante:


**Figure : Axe en Plan**

Profil en long :

Le profil en long est une coupe longitudinale suivant l’axe de la chaussée et présente l'un des documents principaux de tous les projets routiers .Sur le profil en long se chevauchent deux lignes qui représentent :

-Le profil en long du terrain naturel, il s'agit là d'une ligne brisée.

-Le profil en long du projet appelé aussi ligne rouge, est composé d'éléments rectilignes caractérisés par leur déclivité (pente ou rampe), et des raccordements circulaires(ou paraboliques) caractérisé par leur rayon.

| | | | | | --- | --- | --- | --- | | Categorie de la Route | R60 | T80 et R80 | T100 | | Déclivité maximale | 7% | 6% | 5% | | Rayon minimale en angle saillante | 1500 | 3000 | 6000 | | Rayon minimale en angle rentrante | 1500 | 2200 | 3000 |

**Tableau : Les paraboles Maximales et Minimales**

Lors du traçage du profil du projet nous avons respecté plusieurs règles :

* Récupération de chaussée existant


**Figure Recuperation de chaussée existant**

* Suivre le profil terrain de telle sorte à essayer d’avoir une quantité optimale de terrassement * Tenir compte des ouvrages hydrauliques. (CFE=28 m ) * Nous devons utiliser si possible, des rayons supérieurs aux valeurs minimales normaux. * La conception doit se faire en essayant de donner des rayons et des déclivités acceptables. * Respecter les normes (pentes, rayons saillants et rentrants …) * Tenir compte les cotes de carrefour giratoir


**Figure Profil en long Autocad**

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**Figure Profil en Long**

Profil en Travers :

Le profil en travers est une coupe verticale du terrain, suivant un plan perpendiculaire à l'axe du projet. Il permet de définir les caractéristiques de matériaux constituant de chausseé, accotement, fossés......

Un profil en traverses compose des éléments suivant :

- Emprise : C'est la surface du terrain appartenant à la collectivité.

- Assiette: C'est la surface du terrain réellement construite pour crée la route c'est à dire dans la limite des terrassements.

- Plate-forme: C'est la surface du terrain entre les fossés ou les crêtes de talus en remblais.

- Chaussée; C'est la partie de la route réservé pour la circulation des véhicules.

- Accotements: Ce sont les zones latérales qui bordent la chaussée constitué par bande derasé droite et berme.

-Les différentes couche constitutif d’un chaussée.

T.P.C : comprend la bande mediane bordée de chaque cotée par bande derasé gauche est de largeur de1,60m

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La conception transversale est faite depuis le sous menu conception transversale de l’interface Piste. La conception transversale permet aussi de calculer les volumes tel que : La quantité en remblai et en déblais, les volumes des matériaux de construction ainsi la section de la chaussée et des accotements et la section des talus de déblais et de remblais.


Profil en travers coura

**IV.Calcul de Devers** :

Le choix de devers se fait selon la nature de revêtement, dans notre cas on adopte un devers de 2,5 % en alignement droit car le revêtement est en béton bitumineux

**VAménagement de Carrefour Giratoir**

Un carrefour est un lieu de convergence et d’intersection de plusieurs voies routiers pour permettre de fluidifier les débits de circulation dans des conditions normaux de sécurité. Lors de l’aménagement d’un carrefour on respecte la vitesse d’approche

Géométrie des composantes du giratoire :

**îlots central:**

Généralement, l’ilot centrale est de forme circulaire, le rayon dépond du rayon du giratoire.

Rayon intérieur :18m

Largeur de l’anneau : 8m

Rayon du giratoire :20m.

**Les îlots séparateurs :**

Les îlots sont des éléments séparatifs entre les voies d’entrée et de sortie.

Rayon de nez de l’ilot : Rg/50

Rayon de raccordement de l’ilot en entrée : 4×Rg=80m

Hauteur du triangle de construction : H = Rg.=20m

Base du triangle de construction : B = 5m

Voie d’entrée *:*

Rayon d’entrée : Re =.15m

Largeur d’entrée: Le = 4m (selon le reglement) mais on a augmenté le rayon d’entrée grace a l’emprise

Voie de sortie :

La largeur de la voie de sortie doit être supérieure à celle de l’entrée.

Rayon de sortie : Rs =20m

Largeur de sortie : Ls = même que largeur d entrée est variable de 4.5 dc 0.45


**Figure Carrefour Giratoir**


**Figure Tracage profil en long carrefour giratoir**

**1-Introduction**

**2**-**Reglement,Normes et base de calcul**

**3**-**Caracterestique des materiaux**

3-1-Dalot

3-2-Remblai et Sol

**4-Donnes geometrique du dalot**

**5-Charges et Surcharge de Calcul**

5-1Charge permanentes

5-2 Surcharges d’exploitation

5-2-1 : Calcul de la diffusion

5-2-2 : Calcul des surcharges

**6-Calcul de Dalot**

6-1 Modelisation

6-2 Combinaison de calcul

6-2-1 Structure radier+piedroits

6-2-2 Structure Cadre

7-Fereiilage du dalot

7-1 Moments fléchissents

7-2 Fereillage principal

7-3Fereillage de répartition

**Caractéristiques des matériaux**

**Dalot**

**Ces calculs sont etablis à l’aide du logiciel ROBOT ANALYSIS STRUCTURAL**

a-Beton :

Béton de qualité QF 350 fc28=25MPa

Module d’élasticité Instantané : Ei= 32164MPa

Différé : Ev=10819 MPa

**Poids Volumique du beton Armé 25 KN/m3**

La fissuration est considérée commePréjudiciable

b-Aciers :

Aciers à haute adhérence (HA) fe=400 MPa

La contrainte de traction des armatures =201,63 MPa

c-Rmblai et Sol

Poids spécifique du remblai : =20 KN/m3

Surcharges sur Remblai qr=20 KPa

Module de réaction du sol :

Le module de réaction du sol est pris égal à : Esol=15000KPa.

Les raideurs des ressorts adoptées dans le calcul sont données par :

Ksol,y =[Esol/(2xL)]xlx1=295,28xl KN/ml ;

Ksol,x =Esol xl=295,28xl K

Coefficient de poussée du sol en place Kmin=0,25

Kmax=0,50

**Données géométriques du dalot**

| | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | | Epaisseur | Biais | Largeur de Calcul | Hauteur de calcul | Hauteur remblai | | E(m) | gr | Lc(m) | Hc(m) | Hr (m) | | 0,45 | 68 | 5.08 | 3.45 | 0.52 |

**Charges Permanentes :**

P.piedroits= 25x0.45x3=33,75 Kn/ml

P.Trav = 0.45,25x1ml=11,25 KPa

P.Remblai =20x0,52x1ml=10,40 Kpa

Poussée de terre min **Hr=0,52m**

P1=0,25x20x(0.52+0.225)=3,72 kpa

P2=0,25x20x(0,52+0,45+3+0,225)=20,97kpa

| | | | | | | | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | P.Piéd (KN/ml) | Ptrav(KPa) | P.remb(KPa) | Pousée terre min (KPa) | | Poussée terre max(KPa) | | | 33,75 | 11,25 | 10,40 | P1min | P2min | P1max | P2max | | 3,72 | 20,97 | 7,45 | 41,95 |

**Surcharge d’exploitation**

Calcul de la diffusion

U0=La largeur de la roue e= Epaisseur de la traverse V0=La longueur de la roue Hr=Hauteur du remblai

Diffusion à 30° sur le remblai et à 45° sur le béton

Df=2xtg30°xhr+2x(e/2)

Df=2xtg30°x0,52+2x(0,225)=0,94

U=U0+Df

V=V0+Df

**Tableau de Coefficient**

| | | | | | --- | --- | --- | --- | | δB | MC 120 | Bc | Bt | | 1,4 | 1,4 | 1,1 | 1 |

**Calcul des surcharges**

**Surcharge Bc:**

Rectangle de répartition (uxv):

U=0,25+Df V=0,25+Df

U=0,25+0,94=1,21 V=0,25+94=1,91

QBc=60xbcxAxBxδ Avec A=2/(1,5+u) si 1,50<u B=4/(4.5+v) si 2<v

A=1/u sinon B=2/(0.5+v) si 0.5<v<2

A=1/1,21=0.83 B=2/(0,5+1,19)=1,18 B=1/v sinon

Qbc=60x1,4x1,1x0,84x1,18x1,2=109,24 kn/ml Pondéré

**Surcharge Bt :**

Rectangle de répartition (uxv)

U=0,25+Df V= 0,60+Df U=0,25+0,94=1,21 V=0,60+0,94=1,54

:

Qbt=80xbtxAxB Avec A=2/(1,35+u) si 1,35<u B=4/(5+v) si 2<v

A=1/u B=2/(1+v) si 1<v<2

A=1/1,19=0,84 B=2/(1+1,54)=0,78 B=1/v sinon

**Surcharge Mc120** :

Rectangle de répartition (uxv)

U=6,10+Df V= 1+Df

Densité de charges non pondérées :

Qmc120=550xbtxAxBx δ A=1/u B=2/(3,3+v) si 3,30<v

B=1/v sinon

**Surcharge Uniforme Al :**

Une surcharge uniforme de 24 KPa est prise en compte

Tableau récapitulatif des surcharges majorées et pondérées à l’ELS (KPa) :

| | | | | | --- | --- | --- | --- | | Qal | Qbc | Qbt | Qmc120 | | 24 | 109.24 | 88.21 | 56.14 |

Charges permanentes du a la dalle de transition et au corbure  :

La dalle de transition exerce sur l’ouvrage, sous l’effet de son poids propre et du poids du remblai les efforts suivants :

Npdt=11,25 KN/ml MDT=11,25x0.375=4,125 KN.m/ml

NrDT=13,27 KN/ml Mdt=4.97KN.m/ml

Corbeau

Le corbeau exerce sur le cadre sous effet de son poids propre les efforts suivants:

Nc=3.375 KN/ml et Mc=1.27 KN.m/ML

Calcul de dalot

On fait le calcul en deux phases 1er phase poids mort de pieddroit+radier 2eme phase est de structure cadre

**Structure radier +piédroits :**

Le radier est soumis à l’effet de son poids propre et aux charges concentrés des piédroits

**Structure Cadre**

Toutes les combinaisons one été envisagées pour le calcul des sollicitations maximales et minimales dans les différentes sections du dalot

Ferraillage du dalot :

Moments fléchissant :

Les moments fléchissants maximaux à l’ELS sont récapitulés dans le tableau suivant :

| | | | --- | --- | | Section | M(KN.m/ml) | | I-1 | 59.91 | | I-2 | 27.70 | | II-1 | 71 | | II-2 | 53 | | III-1 | 341.11 | | III-2 | 503.16 | | IV-1 | 342 | | IV-2 | 140.85 | | IV-3 | 322.16 | | V-1 | 261.93 | | V-2 | 72.31 | | V-3 | | | V1-1 | 20.14 7.24 | | V1-2 | 8.09 7.24 | | V11 | |

Ferraillage principal

| | | | | --- | --- | --- | | Section | As | Ferraillage adopté | | I-1 | 8.1 | HA20 e=20cm | | I-2 | 3.6 | HA20 e=20cm | | II-1 | 9.4 | HA20 e=20cm | | II-2 | 7.1 | HA20 e=20cm | | III-1 | 45.5 | HA25 e=10cm | | III-2 | 67.1 | HA32 e=10cm | | IV-1 | 4.57 | HA20 e=20cm | | IV-2 | 18.7 | HA16 e=10cm | | IV-3 | 43.20 | HA25 e=10cm | | V-1 | -34.6 | HA25 e=10cm | | V-2 | -9.6 | HA20 e=20cm | | V-3 | -2.6 | HA20 e=20cm | | V1-1 | 0.9 | HA14 e=10cm | | V1-2 | 1.1 | HA14 e=10cm | | V11 | 0.9 | HA14 e=10cm |

Exemple de Calcul

Bc=0,6xfc28=0.6x25=15MPa

Ft28=0.6+0.06xfc28=2.1MPa

Zb=dx(1-$\frac{α}{3}$ ) $α=\frac{15xbc}{15xbc+s}$ =15x15/(15x15)+201.63=0.527

Zb=0.45x(1-$\frac{0.527}{3}$ ) =0.206

**As=** $\frac{Mser}{ZbxS}$

**Pour Acier de repartition As,r=As,p/4**

| | | | | --- | --- | --- | | Section | As | Ferraillage adopté | | I-1 | 2.1 | HA12 e=20cm | | I-2 | 3.6 | HA12 e=20cm | | II-1 | 2.4 | HA12 e=20cm | | II-2 | 7.1 | HA14 e=20cm | | III-1 | 11.37 | HA12 e=20cm | | III-2 | 16.75 | HA16 e=10cm | | IV-1 | 1.57 | HA12 e=20cm | | IV-2 | 4.67 | HA12 e=20cm | | IV-3 | 10.8 | HA 12e=10cm | | V-1 | 8.65 | HA12 e=10cm | | V-2 | 2.4 | HA12 e=20cm | | V-3 | -2.6 | HA12 e=20cm | | V1-1 | 0.9 | HA12 e=20cm | | V1-2 | 1.1 | HA12 e=20cm | | V11 | 0.9 | HA12 e=20cm |

Le calcul de moments flechissant est