L’étude et la construction d’une route représentent un défi passionnant dans le domaine du génie civil. Cette infrastructure essentielle doit répondre à de nombreuses exigences techniques, économiques et environnementales. Ce cours approfondit les concepts clés de la conception routière, de la représentation graphique aux principes de dimensionnement des structures de chaussée.

Les Courbes de Niveau : Visualiser le Relief en 2D

Tout projet routier débute par l’analyse du terrain existant. Les courbes de niveau jouent un rôle crucial dans cette étape préliminaire. Elles permettent de représenter graphiquement le relief d’un site en deux dimensions.

Définition des Courbes de Niveau

Une courbe de niveau matérialise l’intersection du terrain réel avec un plan horizontal d’altitude donnée. Autrement dit, c’est la ligne qui relie tous les points du terrain ayant la même altitude. Ces courbes sont généralement dessinées sur des cartes topographiques avec un intervalle altimétrique régulier, par exemple tous les 10 mètres.

L’espacement horizontal entre les courbes de niveau dépend de la déclivité du terrain. Plus le terrain est accidenté, plus les courbes seront rapprochées. À l’inverse, un terrain plat se caractérisera par des courbes espacées.

Interprétation du Relief

Les courbes de niveau offrent une vision tridimensionnelle du terrain lorsqu’on les visualise sur un plan. Certaines informations topographiques clés peuvent être identifiées, comme les sommets, les creux, les lignes de crête ou encore les ruptures de pente.

De plus, les cartes topographiques utilisent généralement un système de hachures ou de coloris pour souligner l’ombrage créé par une source lumineuse fictive venant du nord-ouest. Cela renforce encore la perception du relief.

Principe d’Interpolation

L’interpolation entre les courbes de niveau permet d’estimer l’altitude d’un point quelconque du terrain, sans avoir besoin de le relever sur le terrain. Il suffit de connaître la distance horizontale entre ce point et les deux courbes de niveau les plus proches, ainsi que leur différence d’altitude. On peut alors calculer la pente moyenne et en déduire l’altitude du point recherché.

Cette méthode d’interpolation est très utile lors de l’avant-projet d’un tracé routier, afin de déterminer rapidement les caractéristiques altimétriques du terrain.

Les Profils en Long et en Travers : Représenter le Terrain en Coupe

Une fois le terrain existant bien cerné grâce aux courbes de niveau, le concepteur routier doit définir le tracé optimal de l’infrastructure. Pour cela, il s’appuie sur deux types de représentations graphiques complémentaires : les profils en long et les profils en travers.

Le Profil en Long

Le profil en long est la représentation en coupe verticale du terrain naturel et du projet le long de l’axe de la future route. Il permet de visualiser les variations d’altitude sur le tracé envisagé.

Pour le construire, on reporte sur un graphique les altitudes relevées tous les x mètres le long de l’axe. L’axe des abscisses représente les distances curvilignes, tandis que l’axe des ordonnées indique les altitudes. Les échelles verticale et horizontale peuvent être différentes pour mieux faire ressortir le relief.

Le profil en long est le document de base pour définir le tracé en plan et en altimétrie de la route. Il sert également de référence pour établir les profils en travers.

Les Profils en Travers

Les profils en travers sont des coupes verticales perpendiculaires à l’axe de la route. Ils permettent de visualiser l’inscription du projet dans le terrain naturel, au niveau de chaque section transversale.

Sur un profil en travers, on représente le terrain existant, ainsi que le projet avec ses différentes composantes : chaussée, accotements, talus, fossés, etc. Cela permet de calculer les volumes de déblais et de remblais nécessaires, ainsi que l’emprise totale de la route sur le terrain.

Les profils en travers sont positionnés régulièrement le long du tracé, en fonction des variations importantes du terrain. Leur échelle de représentation est généralement comprise entre 1/100 et 1/200.

L’Articulation entre les Différentes VuesL

e profil en long, les profils en travers et la vue en plan constituent les trois représentations graphiques essentielles pour définir complètement un projet routier. Elles sont intimement liées et doivent être cohérentes entre elles.

Par exemple, la position des profils en travers est reportée sur la vue en plan, tandis que les altitudes de l’axe du projet sont issues du profil en long. Cette complémentarité permet d’appréhender le tracé dans toutes ses dimensions et de l’optimiser au mieux.

La Structure de Chaussée : Transmettre les Efforts au Sol

Au-delà de la définition géométrique du tracé, la conception d’une route implique également de dimensionner sa structure multicouche, chargée de supporter les efforts du trafic et de l’environnement.

Rôle et Composition de la Structure de Chaussée

La structure de chaussée a pour fonction essentielle de transmettre les charges du trafic au sol, tout en limitant les déformations à des niveaux acceptables. Elle se compose généralement de quatre couches principales :

1. La couche de surface : Elle constitue le revêtement roulant, en contact direct avec les véhicules. Elle doit offrir de bonnes qualités de guidage et de confort de roulement.
2. La couche de base : C’est la couche structurelle principale, qui doit résister aux contraintes engendrées par le trafic. Le choix des matériaux est donc primordial à ce niveau.
3. La couche de fondation : Cette couche intermédiaire participe également à la résistance mécanique de la chaussée.
4. La couche de forme : Située à l’interface avec le sol support, elle joue un rôle essentiel pour assurer une bonne portance de l’ensemble.

En amont de ces quatre couches, on trouve également la plate-forme de terrassement (PST), qui conditionne les performances de la structure.

Le Tracé Géométrique de la Route

Le tracé d’une route se compose d’une succession d’alignements droits, de courbes circulaires et de raccordements en clotoïdes.

En plan, les alignements droits et les arcs de cercle permettent de définir le tracé horizontal. Les clotoïdes assurent le raccordement entre ces différents éléments, garantissant une transition progressive des courbures.

En profil en long, le tracé altimétrique est constitué de droites raccordées par des paraboles à axe vertical. Cela assure un profil fluide et sécuritaire pour les usagers.

L’articulation entre ces différents éléments géométriques (plan, profil en long, profils en travers) est primordiale pour aboutir à un tracé optimal, répondant à l’ensemble des exigences techniques, de sécurité et d’intégration au site.

Terminologie et Définitions

Quelques définitions importantes à connaître :

• L’emprise : partie du terrain appartenant à la collectivité et dédiée à la route et à ses dépendances.
• L’assiette : surface du terrain réellement occupée par la route.
• La plate-forme : surface comprenant la chaussée et les accotements.
• La chaussée : surface aménagée sur laquelle circulent les véhicules. Elle peut comporter une ou plusieurs voies.
• Les accotements : zones latérales de la plate-forme, bordant extérieurement la chaussée. Ils comprennent la berme et la bande dérasée.

La Détermination de la Structure de Chaussée

Le dimensionnement de la structure de chaussée s’appuie sur deux paramètres clés : le trafic attendu et la portance du sol support.

Évaluation du Trafic

Le trafic routier est caractérisé par sa catégorie (VRS pour voies rapides et VRNS pour voies normales et secondaires) et sa classe de trafic cumulé (T1 à T6). Ces données sont essentielles pour choisir la structure de chaussée adaptée.

Évaluation de la Portance du Sol

La portance du sol support, ou plate-forme de terrassement (PST), conditionne également le dimensionnement. Elle est classée en fonction de sa capacité portante, de AR0 (très faible) à AR6 (très élevée).

Choix de la Structure

À partir de ces deux paramètres (trafic et portance du sol), on peut entrer dans un catalogue normalisé de structures de chaussée. Ce catalogue propose différentes solutions type, avec les épaisseurs et les matériaux adaptés pour chaque couche (surface, base, fondation, forme).

L’objectif est d’aboutir à une structure capable de résister aux sollicitations attendues, tout en limitant les coûts de construction et d’entretien sur la durée de vie de l’infrastructure.

Exemple de Fiche Technique de Structure de Chaussée

Voici un exemple de fiche technique détaillant la structure d’une chaussée :

Catégorie de route : VRNS (voie rapide non structurante)
Classe de trafic cumulé : T4
Classe de portance de la PST : AR3

Structure de chaussée :

• Couche de surface : 6 cm d’enrobé bitumineux
• Couche de base : 18 cm de grave-ciment
• Couche de fondation : 20 cm de grave non traitée
• Couche de forme : 30 cm de matériau granulaire

Cette structure type est adaptée à un trafic moyen sur un sol de portance moyenne. Elle garantit une bonne résistance mécanique tout en restant économique à la construction.

Bien entendu, de nombreux autres paramètres entrent en jeu dans le choix final de la structure : conditions climatiques, disponibilité locale des matériaux, contraintes environnementales, etc. Le dimensionnement doit donc faire l’objet d’une étude approfondie au cas par cas.

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