Caractéristiques Géométriques pour une Route

Comprendre les Caractéristiques Géométriques pour une Route

Vous êtes un ingénieur en charge de la conception d’une nouvelle section de route destinée à améliorer la fluidité du trafic dans une zone rurale en développement. La route doit permettre une circulation sûre et efficace, tout en respectant les normes environnementales et en minimisant les impacts sur le paysage local.

Pour comprendre le Calcul de Profil en Travers en terrain varié, cliquez sur le lien.

Données de l’exercice:

La route doit relier deux villages distants de 10 km.
Le dénivelé entre les deux villages est de 100 mètres, le village A étant plus haut que le village B.
La vitesse de conception de la route est de 90 km/h.
Le trafic estimé est de 500 véhicules par jour dans chaque direction.
Le terrain est majoritairement plat, avec une section de 2 km passant par une zone vallonnée.

Caractéristiques Géométriques pour une Route

Questions:

1. Calcul de la pente maximale:

Déterminez la pente maximale acceptable pour cette route, sachant que la pente ne doit pas dépasser 6% pour garantir la sécurité et le confort des usagers.

2. Rayon minimal de courbure:

Calculez le rayon minimal de courbure pour la route dans la zone vallonnée, en utilisant la formule suivante pour garantir que la force centrifuge reste confortable pour les usagers:

\[ R = \frac{V^2}{127(e + f)} \]

où:

\(V\) est la vitesse de conception en km/h,
\(e\) est le surélévation (considérez une surélévation de 6%),
\(f\) est le frottement latéral (utilisez une valeur de 0.15).

3. Longueur des tangentes:

Déterminez la longueur nécessaire des segments de route tangents avant et après les courbes pour permettre aux conducteurs de s’adapter aux changements de direction.

4. Évaluation environnementale:

Proposez des mesures pour minimiser l’impact environnemental de la construction de cette route, en considérant des solutions comme le passage en viaduc ou en tunnel pour les zones les plus sensibles.

Correction : Caractéristiques Géométriques pour une Route

1. Calcul de la pente maximale

La pente d’une route est déterminée par le dénivelé (la différence d’altitude entre deux points) rapporté à la distance horizontale. Pour garantir la sécurité et le confort des usagers, les normes imposent souvent une pente maximale. Ici, il est indiqué que la pente ne doit pas dépasser 6 %.

Formule

La formule générale de la pente en pourcentage est :

\[ \text{Pente (%)} = \left(\frac{\text{Dénivelé (m)}}{\text{Distance horizontale (m)}}\right) \times 100 \]

Données

Dénivelé entre les villages : 100 m

Distance entre les villages : 10 km = 10 000 m

Calcul

Calcul de la pente moyenne de la section (bien que la demande porte sur la pente maximale acceptable, il est utile de constater que la pente moyenne ici est inférieure à la limite) :
\[ \text{Pente moyenne} = \left(\frac{100}{10\,000}\right) \times 100 \] \[ \text{Pente moyenne} = 1\,\% \]

Ce résultat (1 %) est bien en dessous de la pente maximale admissible de 6 %. Ainsi, la conception respecte largement ce critère.

Résultat

Pente maximale acceptable : 6 %
Remarque : En pratique, la route sera conçue pour avoir des sections dont la pente ne dépassera jamais 6 %, même si la pente moyenne est de 1 %.

2. Calcul du rayon minimal de courbure

Le rayon de courbure est déterminé afin de garantir que la force centrifuge exercée sur les véhicules lors des virages reste à un niveau confortable et sécuritaire. La formule fournie tient compte de la vitesse de conception, de la surélévation (banquette) et du frottement latéral.

Formule

La formule donnée pour calculer le rayon minimal \( R \) est :

\[ R = \frac{V^2}{127 \times (e+f)} \]

où :

\(V\) est la vitesse de conception en km/h,

\(e\) est la surélévation (exprimée en valeur décimale, ici 6 % devient 0,06),

\(f\) est le frottement latéral (valeur donnée de 0,15).

Données

\(V = 90\) km/h

\(e = 0,06\)

\(f = 0,15\)

Ainsi,
\[ e + f = 0,06 + 0,15 = 0,21 \]

Calcul

1. Calcul de \(V^2\) :
\[ 90^2 = 8100 \]

2. Calcul du dénominateur :
\[ 127 \times (e+f) = 127 \times 0,21 \approx 26,67 \]

3. Calcul du rayon minimal :
\[ R = \frac{8100}{26,67} \approx 303,75\ \text{m} \]

Résultat

Rayon minimal de courbure \(\approx 304\) m
Remarque : Ce rayon est le minimum requis pour la section vallonnée afin d’assurer des conditions de conduite confortables.

3. Calcul de la longueur des tangentes

Les tangentes sont des segments de route rectilignes placés avant et après les courbes. Leur fonction est de permettre aux conducteurs de s’adapter progressivement au changement de direction dû à la courbure. La longueur de ces tangentes dépend typiquement du rayon de courbure et de l’angle de déviation du virage.

Formule

Une formule commune pour calculer la longueur de tangente (\(L_t\)) lorsque l’angle de déviation \( \theta \) est connu est :

\[ L_t = R \times \tan\left(\frac{\theta}{2}\right) \]

Données

Rayon minimal de courbure \( R \approx 304\) m

Supposons que, pour la zone vallonnée, le virage corresponde à une déviation d’environ \(45^\circ\) (valeur généralement utilisée pour illustrer ce type de cas).
Ainsi :
\(\theta = 45^\circ\)
\(\frac{\theta}{2} = 22,5^\circ\)

La tangente de \(22,5^\circ\) est environ :
\(\tan(22,5^\circ) \approx 0,414\)

Calcul

\[ L_t = 304 \times 0,414 \] \[ L_t \approx 125,8\ \text{m} \]

Résultat

Longueur des tangentes \(\approx 126\) m
Remarque : Cette valeur représente la longueur de chaque segment tangent avant et après la courbe. Selon les réglementations et les conditions locales, cette longueur pourra être ajustée pour garantir une transition de conduite optimale.

4. Évaluation environnementale

L’impact de la construction d’une nouvelle route doit être évalué en tenant compte de la préservation du paysage, de la biodiversité et des services écosystémiques. La conception doit intégrer des mesures permettant de limiter les perturbations sur le terrain et l’environnement.

4.1 Mesures proposées

- Utilisation de structures adaptées :
- Viaduc ou ponts : Permettent de franchir des zones sensibles sans perturber directement le sol et l’écosystème local.
- Tunnel : Utile pour traverser des zones très sensibles ou difficiles d’accès, réduisant l’impact à la surface.

- Aménagement paysager et compensation écologique :
- Replanter des espèces locales dans les zones affectées.
- Créer des corridors écologiques pour assurer la continuité des habitats.

- Gestion des eaux et des sols :
- Mettre en place des dispositifs de drainage et de rétention d’eau pour limiter l’érosion et préserver la qualité des ressources hydriques.
- Prévoir des mesures de stabilisation des pentes et des berges le long de la route.

- Surveillance et suivi environnemental :
- Réaliser des études d’impact préalables et mettre en œuvre un suivi environnemental durant et après la construction afin d’adapter les mesures de mitigation si nécessaire.

4.2 Résultat

Mesures pour minimiser l’impact environnemental :
1. Intégrer des viaducs, des ponts ou des tunnels dans la conception de la route dans les zones sensibles.
2. Prévoir des mesures compensatoires (replantation d’espèces locales et corridors écologiques) pour préserver la biodiversité.
3. Mettre en place des dispositifs de gestion des eaux et de contrôle de l’érosion.
4. Assurer un suivi environnemental rigoureux pendant et après la réalisation du projet.

Caractéristiques Géométriques pour une Route

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