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

Cette étude porte sur le franchissement routier de l’Oued Ouja à Manouba, en Tunisie, avec un focus sur le dimensionnement et l’analyse technique de l’ouvrage d’art associé. Elle s’adresse aux étudiants et professionnels en génie civil, particulièrement ceux intéressés par les infrastructures routières, la géotechnique, l’hydraulique et la conception d’ouvrages de franchissement.

La question

Le projet traite du dimensionnement et de l’aménagement d’un ouvrage de franchissement routier au niveau de l’Oued Ouja sur la route nationale RN5, dans le gouvernorat de Manouba. Ce franchissement est crucial car il constitue un point de passage obligé pour le trafic entre le Grand Tunis et les gouvernorats de Béja, Kef et Jendouba. L’objectif est de concevoir un ouvrage capable de supporter le trafic croissant tout en assurant la sécurité et la durabilité, en tenant compte des contraintes géotechniques, hydrauliques et géométriques du site.

Concepts de base

Pour comprendre ce travail, il est essentiel de maîtriser plusieurs notions clés :

• Ouvrage de franchissement : structure permettant à une route de traverser un obstacle naturel, ici un oued (cours d’eau).
• Chaussée : ensemble des couches de matériaux formant la route, conçues pour supporter les charges du trafic.
• Classe de sol support : classification basée sur la portance du sol, souvent déterminée par l’indice CBR (California Bearing Ratio), qui influence le dimensionnement de la chaussée.
• Étude géotechnique : analyse des sols et matériaux pour évaluer leur capacité portante et définir les caractéristiques des couches de chaussée.
• Étude hydrologique et hydraulique : analyse du bassin versant pour déterminer les débits de crue et dimensionner les ouvrages en conséquence.
• Conception géométrique : définition des tracés en plan, profils en long et profils en travers, ainsi que des éléments comme les rayons de courbure, pentes, et dévers, essentiels pour la sécurité et le confort de la route.
• Dalot : type d’ouvrage de franchissement, souvent en béton armé, permettant le passage des eaux sous la chaussée.
• Ferraillage : armature en acier intégrée au béton pour assurer la résistance mécanique de l’ouvrage.

Approche

Le travail s’est déroulé en plusieurs étapes complémentaires :

• Étude géotechnique : réalisation de sondages carottés et essais en laboratoire (granulométrie, limites d’Atterberg, Proctor-CBR) pour déterminer la nature du sol support et la classe de chaussée existante.
• Dimensionnement de la chaussée : utilisation du catalogue tunisien basé sur la classe de trafic (T1), la classe de sol (S3) et la classe de chaussée existante (C5) pour définir l’épaisseur et la nature des couches constitutives.
• Étude hydrologique : délimitation du bassin versant de l’Oued Ouja, calcul de la superficie, pente moyenne, coefficient de compacité, temps de concentration (formule de Ventura), intensité de pluie maximale (formule i = a tc^b), et estimation des débits de crue par plusieurs méthodes (Kallel, Ghorbel).
• Étude hydraulique : choix du type d’ouvrage hydraulique (dalot en béton armé), dimensionnement basé sur les débits de crue, la morphologie du lit et le profil en long de la route.
• Conception géométrique : définition du tracé en plan (alignements droits, courbes, raccordements progressifs), profils en long et en travers, calcul du dévers (2,5 % pour béton bitumineux), et aménagement d’un carrefour giratoire avec ses caractéristiques géométriques (rayons, largeurs, îlots).
• Calculs structurels : modélisation du dalot avec le logiciel ROBOT ANALYSIS STRUCTURAL, prise en compte des charges permanentes (poids propre, remblai), surcharges d’exploitation, calcul des moments fléchissants, et dimensionnement du ferraillage principal et de répartition.

Résultats

Les principales conclusions sont :

• Le sol support est classé en classe S3 selon le catalogue tunisien, avec un indice CBR pondéré de 17,17, ce qui correspond à un limon peu plastique et un sol faiblement organique.
• La chaussée existante est de classe C5, avec une structure composée d’une couche de roulement en béton bitumineux (6 cm), une couche de base en grave bitume (14 cm) et une couche de fondation en grave concassé (15-20 cm).
• Le dimensionnement de la chaussée neuve (élargissement) a été réalisé en adoptant la fiche N°6 du catalogue tunisien, adaptée à la classe de trafic T1 et aux matériaux disponibles.
• Le bassin versant de l’Oued Ouja a une superficie de 18 km², une pente moyenne de 0,012 m/m, un coefficient de compacité de 1,226 et un temps de concentration de 4,9 heures.
• Les débits de crue pour une période de retour de 20 ans sont estimés à environ 179 m³/s (méthode Kallel) et sont confirmés par la méthode de Ghorbel.
• Le dalot en béton armé a été dimensionné pour résister aux charges permanentes et aux surcharges d’exploitation, avec un ferraillage adapté aux moments fléchissants calculés.
• La conception géométrique respecte les normes en vigueur, avec un tracé en plan optimisé, un profil en long adapté pour minimiser les terrassements, un dévers de 2,5 % pour le revêtement bitumineux, et un carrefour giratoire dimensionné pour assurer la fluidité et la sécurité du trafic.

Limites et questions ouvertes

Le travail présente certaines limites :

• Les résultats hydrologiques reposent sur des formules empiriques et des coefficients régionaux qui peuvent varier avec le temps et les conditions climatiques.
• La classification du sol et de la chaussée est basée sur des sondages limités à deux points, ce qui peut ne pas représenter toute l’hétérogénéité du site.
• Les calculs structurels du dalot sont réalisés avec des hypothèses simplificatrices sur les charges et les conditions aux limites.
• Le dimensionnement ne prend pas en compte d’éventuelles évolutions du trafic au-delà de la classe T1 ni les effets à long terme de la dégradation des matériaux.

Glossaire

• Oued : cours d’eau temporaire ou permanent, souvent en zone méditerranéenne.
• CBR (California Bearing Ratio) : indice mesurant la portance d’un sol, utilisé pour le dimensionnement des chaussées.
• Dalot : ouvrage de franchissement sous la chaussée, généralement en béton armé, permettant le passage des eaux.
• Profil en long : coupe longitudinale suivant l’axe de la route, montrant les altitudes du terrain naturel et du projet.
• Profil en travers : coupe perpendiculaire à l’axe de la route, décrivant la structure de la chaussée et les accotements.
• Ferraillage : armature en acier intégrée dans le béton pour renforcer la structure.
• Temps de concentration : durée nécessaire pour que l’eau de pluie atteigne l’exutoire du bassin versant.
• Coefficient de compacité : rapport caractérisant la forme d’un bassin versant, influençant son comportement hydrologique.
• Dévers : inclinaison transversale de la chaussée pour faciliter l’évacuation des eaux de pluie.
• Carrefour giratoire : intersection circulaire permettant la gestion fluide et sécurisée du trafic.