Conception structurelle, Réalisation et Entretien des ...

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

Nicolas GRIGNARD, Cerema Centre-EstClub Entretien COTITA CE du 13/11/18 2

Carrefours Giratoires

Sommaire= Contexte= Dimensionnement structurel= Mise en œuvre


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).


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


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


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


Contexte

Spécificité des giratoires := Des contraintes géométriques (sur les branches, sur

l’anneau, …)= Un dévers dépendant de la pente.


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.


Contexte

Transferts de charges


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


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.


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 %.


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


Coupe suivant l’axe


101.20

2% 2%

0%0%

102.40

101.20

100.00


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


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


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


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)


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.


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


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


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


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)


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


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


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, ...)


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


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


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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