conception structurelle, réalisation et entretien des
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13/11/2018 – Club Entretien COTITA CE
Cerema Centre-Est
Conception structurelle, Réalisation et Entretien des Carrefours GiratoiresClub Entretien 13/11/18
Auteurs : Sylvie ALLIXNicolas GRIGNARDJean-Michel FRECHET
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Carrefours Giratoires
Sommaire= Contexte= Dimensionnement structurel= Mise en œuvre
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Contexte
La présentation := Focus sur les giratoires réalisés en enrobés
bitumineux.= Travaux d’entretien ou travaux neufs= Zoom sur les giratoires réalisés en forte pente
Les giratoires un patrimoine := Il y a en moyenne 1 giratoire tous les 17 km soit plus
de 240 par département (enquête du PN DVDC).
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Contexte
Intérêts principaux des giratoires := Impose une baisse de vitesse à l’approche du
carrefour de part sa géométrie= Meilleur visibilité du carrefour= Taux et gravité des accidents considérés comme
plus faibles et par rapport aux autres types de carrefours
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Contexte
Références := Guides Techniques :
– « Conception structurelle d’un giratoire en milieu urbain » de la DtecTV (CERTU)
– « Aménagement des Carrefours Interurbains sur les routes principales carrefours plans » → ACI
– « Instruction sur les Conditions Techniques d’Aménagement des Autoroutes de Liaison » → ICTAAL
– « Aménagement des Routes Principales » → ARP
= Chantiers contrôlés par le Département Laboratoire de Lyon
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Contexte
Spécificités des giratoires := Pendant la construction :
– Des difficultés de réalisation provenant d’une géométrie circulaire
– Phasage du chantier plus complexe (notamment en fonction du balisage possible)
– Matériels de répandage et de compactage peu adaptés à la dimension des chantiers
– Dispersion importante des épaisseurs et donc des compacités
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Contexte
Spécificité des giratoires := Des contraintes géométriques (sur les branches, sur
l’anneau, …)= Un dévers dépendant de la pente.
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Contexte
Spécificités des giratoires := En service :
– Les sollicitations du trafic (faibles vitesses, passage canalisé, ...)– Les contraintes de cisaillement (importante force centrifuge,
pivotement des essieux tandems et tridems)– Le transfert de charge sur les roues extérieures au virage– Les zones d’accélération et de freinage des PL– Trajectoire particulière des PL sur giratoire– Le déversement accidentel de produits agressifs pour l’enrobé
comme le gas-oil conduisant au désenrobage de la couche de roulement.
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Contexte
Transferts de charges
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Contexte
Principaux désordres rencontrés := Des déformations provenant du fluage des matériaux à cause des efforts
de cisaillement:– Orniérage (réparations dans des délais courts)
= Des défauts de surface :– Arrachements dans le BB au niveau :– Des joints longitudinaux entre bandes– Des joints transversaux de construction– Des fissures transmises par les assises en matériaux traités aux liants hydrauliques– Pelade, désenrobage, glaçage des BB– Faïençage, départs de plaques de BB– Perte de cohésion de l’enrobé
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Conception en pente
Cas particulier des giratoires en pentes (guide ACI) := Faibles pentes (déclivité inférieur à 3%), l’implantation ne pose
généralement pas de problème= Pentes moyennes (entre 3 % et 6%), certaines dispositions
peuvent s’avérer défavorables à la sécurité, en particulier en diminuant la stabilité des poids lourds (dévers trop marqué, vitesse d’entrée élevée, etc …).
= Fortes pentes (> à 6 %), on considère généralement que ce type d’aménagement peut poser des problèmes importants. A éviter dans les chantiers neufs mais sans lui préférer un autre type de carrefour : supprimer ou déplacer le carrefour ou modifier le profil en long.
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Conception en pente
Dévers de la chaussée := La chaussée annulaire doit présenter un dévers uniforme de 1, 5 à
2 %. Sa pente est dirigée vers l’extérieur du carrefour pour trois raisons principales :
– Améliorer la perception de la chaussée annulaire,– Éviter la la rupture de pentes sur les voies d’entrée et de sortie (facteur
d’inconfort, voire d’instabilité pour certains véhicules),– Faciliter la gestion de l’écoulement des eaux de surface.
= Ces dispositions ne s’appliquent pas au cas particulier d’un giratoire implanté sur une route de forte déclivité. Toutefois, en aucun point de l’anneau, la pente transversale ne doit excéder 3 %.
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Conception en pente
Exemple d’une rampe de 6 % sur un giratoire d’un rayon extérieur de 20 m:= Modification continu du profil en travers= Modification de l’écoulement de l’eau= Des efforts de cisaillements supplémentaires
Déclivité maximale de 8 % sur l’intérieur de l’anneau
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Coupe suivant l’axe
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101.20
2% 2%
0%0%
102.40
101.20
100.00
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Dimensionnement
Méthodologie « classique » := Durée de service : au moins 20 ans= Risque de calcul : ≤ à 5 % (pour toutes les
structures)= Vérification au gel/dégel= Enrobés Bitumineux selon NF EN 13108
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Dimensionnement
Estimation du trafic := Demi-somme des trafics entrant sur le giratoire
Distinction de 4 classes de trafic en urbain:= Voies de desserte :
– MJA = 1 à 25 PL/J ≈ T5
= Voies de distribution :– MJA = 26 à 150 PL/J ≈ T3
= Voies principales à trafic lourd :– MJA = 151 à 1000 PL/J ≈ T1
= Voies réservées aux transports en commun :– trafic à mesurer
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Dimensionnement
Pondération par le Coefficient d’Agressivité Moyen (CAM) := En urbain CAM indépendant de la structure
= Sinon, pondération du CAM par le type de structures
Giratoire sur : CAM
voies de desserte 0,20
voies de distribution 0,50
voies principales à trafic lourd ou avec transports en commun
1
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Dimensionnement
L’assise := Épaisseurs d’assise majorées de 15 % à cause des
transferts de charges des PL(sinon voir les abaques dans le guide)
= Voies d’accès et de sortie à reprendre sur environ 50 m pour prendre en compte les effets dynamiques d’accélération et de décélération des PL
= Chaussée existante: réaliser une couche de base uniforme (reprise de toute la surface du giratoire et si possible des branches sur environ 50m)
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DimensionnementMatériaux d’assise Avantages Inconvénients Observations
Grave Bitume(GB)
Entretien facile. Pas de fissuration. Température de mise en œuvre difficile à respecter. Variations des épaisseurs des couches.
Demande un compactage énergétique
Train de mise en œuvre important: finisseur, compacteurs.
Facile à réparer.
Enrobé à Module Elevé(EME)
Entretien facile. Épaisseurs plus faibles et orniérage moins sensible aux températures extérieures élevées que la GB
Mise en œuvre pointue. Risques de fissuration par basses températures.
Train de mise en œuvre important : finisseur, compacteurs.
Facile à réparer.
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Dimensionnement
Couche de roulement := Matériaux : BBSG ou BBME= Épaisseur : 6 cm
– Couche mince ≤ à 4cm : possibles décollements par cisaillement– Couche épaisse > à 8 cm : possibilité d’orniérer
= Granularité : 0/10 ou 0/14(éviter les formulations discontinues)
= Granulats (NF P 18545) :– Classe B III a– PSV > 50– Friabilité des sables≤ 45 (0/2) ou ≤ 40 (0/4),
si origine sables ≠ origine gravillons– Ang 1
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Dimensionnement
Couche de roulement := Liant : bitumes purs ou modifiés de la classe 35/50
ou 50/70Climat Trafic T5 Trafic T3 Trafic ≥T1
Continental ou
Montagneux
Bitume pur
Bitume pur ou bitume
modifié
Bitume modifié
Méditerranéen Bitume modifié
Océanique Bitume pur Bitume modifié
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Dimensionnement
Couche de roulement := Résistance à l’orniérage= Classe du BBSG ou du BBME
Climat Trafic T5 Trafic T3 Trafic ≥T1
Continental ou Montagneux
Pas de spécification
≤ 10 %Classe 1
≤5 %Classe 3
Méditerranéen Pas de spécification
≤ 7,5 %Classe 2
≤5 %Classe 3
Océanique Pas de spécification
≤ 10 %Classe 1
≤5 %Classe 3
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Mise en oeuvre= Préparation :
– PAQ avec un plan de phasage– Atelier de mise en œuvre intégrant un matériel adapté pour optimiser la
manœuvrabilité sur petits chantiers (camions 8x4 ou 6x4 pour le transport des enrobés, ...)
= Réalisation :– Compactage :
= limiter le nombre de joints de reprise= Attention particulière à porter autour des joints transversaux (zones propices à l’arrachement)
– Absence de joints marqués et notamment éviter de superposer les joints longitudinaux ou transversaux des différentes couches (préconiser un espacement d’environ 30cm)
– Importance accrue du collage des couches entre elles (effet de cisaillement)
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Mise en oeuvre
= Réalisation (suite)– Couche d’accrochage à l’émulsion de bitume obligatoire
pour la couche de roulement (teneur en bitume résiduel : 350 à 400g/m²)
– Solution idéale = répandage en pleine largeur avec deux finisseurs en parallèle (joints à chaud)
– Sinon joints à froid avec fraisage préalable puis badigeonnage à l’émulsion de bitume
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Mise en oeuvre
= Macrotexture: PMT comprise entre 0,4 et 1,5(risques d’arrachement pour des valeurs trop élevées)
= Epaisseurs : dispersions des épaisseurs doubles de celles en section courante
= La réalisation par phases peut imposer des dispositifs de drainage pour le chantier
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Phasage de la mise en œuvre
Des contraintes fortes := Différencier chantiers neufs ou
entretiens (présence des îlots, ...)= Soumis ou pas à la circulation (chantier
fermé, en alternat, ...)= Éviter le passage du finisseur sur les
enrobés mis en œuvre (encore chauds)= Approvisionnement en enrobé (passage
des camions dans le balisage)= Largeur variable de mise en œuvre
(pour anticiper les ouvertures de table)= Une géométrie particulière (mise en
œuvre à la main, ...)
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Cas de mise en œuvreConditions de réalisation := Hors circulation= Travaux neufs= 2 finisseurs= Reprise de l’axe principale et
de la chaussée annulaire= Phasage identique pour les
couches d’assise et de roulement
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Cas de mise en œuvreConditions de réalisation := Hors circulation= Travaux d’entretien= 1 finisseur= Reprise de l’axe principale et
de la chaussée annulaire= Phasage identique pour les
couches d’assise et de roulement
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Cas de mise en œuvreConditions de réalisation (phase 2) := Alternat= Travaux d’entretien= 1 finisseur= Reprise de l’axe principale et de la
chaussée annulaire= Phasage identique pour les
couches d’assise et de roulement (hormis décalage des joints)
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Cas de mise en œuvreConditions de réalisation (phase 2) := Alternat= Travaux d’entretien= 1 finisseur= Reprise de l’axe principale et de la
chaussée annulaire= Phasage identique pour les
couches d’assise et de roulement (hormis décalage des joints)
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