Gc5 Dénivellation du pn 20 à Molsheim



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#18859


  1. Projet Route

  2. GC5







  1. Dénivellation du PN 20 à Molsheim





  1. Etudes : Pelissier Laurent Etudiant INSA Strasbourg

  2. Raoult Simon Etudiant INSA Strasbourg

  3. Galinier Adrien Etudiant INSA Strasbourg




















Introduction

Avec l’explosion de la demande de pavillons dans la zone d’influence de Strasbourg, la ville de Molsheim doit faire face aux impératifs du transport interurbain. Dans cette optique, Molsheim accueillera bientôt un dispositif Tram/train. De plus le Sncf souhaite également augmenter ses trafics journaliers sur les plans du fret et du transport.

Cependant, la ligne ferroviaire traverse un passage à niveau avant l’entrée dans la gare. Situé en plein centre de la ville, en travers de l’axe nord-sud, ce passage à niveau est très préjudiciable.

En effet, il se ferme actuellement environ 80 fois par jour et paralyse quotidiennement le trafic. Les accidents y sont nombreux (21 blessés légers ; 9 blessés graves en 5 ans). La gêne occasionnée va donc devenir impossible lors de l’augmentation prochaine des transports.

Afin de prévenir tous ces désagréments, la ville de Molsheim a décidé de supprimer le passage à niveau. Un premier appel d’offre a été lancé et les solutions générales ont été entérinées. On se portera donc sur les choix déjà effectué lors de la première remise des travaux pour continuer l’étude.

Dans cette optique, au stade de l’APS, nous allons nous pencher sur l’étude précise des caractéristiques principales de la chaussée, des considérations hydrauliques, du dimensionnement de la structure et de la chaussée, des aménagements annexes, du phasage des travaux et du coût estimatif des travaux.




    1. Caractéristiques principales de la chaussée

      1. Carrefours giratoires

Pour une approche des plus sécuritaires possibles, la solution retenue présente deux carrefours giratoires à trois entrées dont les caractéristiques sont les suivantes :

  • Rayon du giratoire: 

  • Rayon d’entrée

  • Rayon de sortie

  • Rayon intérieur: 

  • Rayon de raccordement : 



      1. Profil en long

La solution souterraine semble la plus adaptée : l’emprise est ainsi réduite et un minimum d’expropriations sont à prévoir. Le choix a été entériné précédemment lors de la présentation des différentes solutions possibles.

Nous avons choisi, afin de rendre l’accès possible à tous les usagers, de ne pas faire passer la chaussée et les zones piétonnes au même niveau. Le dimensionnement a été basé sur une vitesse de référence de 40 km/h. Ainsi, voici les caractéristiques du profil choisi :



  • Tirant d’air pour la partie chaussée: 3.75m

  • Tirant d’air pour la partie trottoir et piste cyclable: 2.5m

  • Angle rentrant : 500m

  • Angle saillant : 400m

  • Pente maximum pour la chaussée : 7%

  • Pente maximum pour la partie trottoir et piste cyclable : 5%

Les profils en long pour la chaussée et pour le trottoir et la piste cyclable entre les deux giratoires sont les suivants :





      1. Profils en travers

Les profils en travers sont constitués tels que :

  • Une piste cyclable bidirectionnelle de 3 m comprenant le marquage au sol

  • Un trottoir de 2m60

  • Un garde-corps

  • Un chasse-roue

  • Une chaussée bidirectionnelle de 6m

Il faut ensuite différencier les deux chaussées par leurs hauteurs comme on l’a vu plus avant. Soit donc les schémas suivants exhaustifs :





      1. Vue en plan

  • Alignement droit sud : 20m

  • Alignement droit nord : 50m

  • Raccordement circulaire : R=100m



      1. Devers

  • Rayon de dévers minimal : 

  • Rayon réel : 100m

Le devers de la partie courbe se calcul donc suivant une interpolation en 1/R, en sachant que :

  • pour un rayon de 40m, on a un devers de 6%

  • pour un rayon de 250m, on a un devers de 2.5%

On obtient donc une loi pour le devers de la partie courbe : 

Ainsi, le devers pour un rayon de 100m est de 3.5%

Ainsi, voici l’approche du virage :


  1. les cotés intérieurs et extérieurs ont un dévers de -2.5%



  1. Le coté intérieur du virage conserve son devers de -2.5%.

Le coté extérieur prend un dévers de 0



  1. Le coté intérieur du virage conserve son devers de -2.5%

Le coté extérieur passe alors à +2.5% de devers



  1. Le coté intérieur du virage passe à -3.5% de devers

Le coté extérieur passe alors à +3.5% de devers

On sait que la variation du devers ne doit pas excéder 2% par secondes.

A une vitesse de référence de 40km/h, la variation de dévers doit donc s’effectuer tout les 12m environs, soit 36m au sortir du giratoire.


    1. Considération hydraulique

      1. Problème de la nappe

Les parois servent à la fois de murs de soutènement et d’éléments porteurs de la structure. Elles jouent aussi un rôle très important vis-à-vis des contraintes liées à l’eau.

La justification des parois moulées, en tant que mur de soutènement et piédroit porteur de la structure, prend en compte les sollicitations suivantes :



  • L’action du sol, poussée ou butée, avec un modèle de comportement élastoplastique

  • L’action de l’eau, pour un niveau de nappe donnée, pour chaque phase de construction et en service

  • Le poids propre de la structure en fonction de son degré de réalisation

  • Les charges d’exploitation et de construction

Une solution de soutènement et d’étanchéité par paroi moulée est donc à prévoir. Le niveau des plus hautes eaux (NPHE) de la nappe phréatique se situe à 2.2m de profondeur par rapport au terrain naturel. C'est-à-dire que si on veut créer cette paroi avec 20cm de revanche, il faut prévoir environs 129.25m de longueur du coté chaussée et 105.75m de longueur coté piste cyclable.

Ainsi, la paroi moulée ferra environs 235 mètres linéaires.



Afin d’éviter que la nappe ne s’infiltre sous la chaussée, un radier général en gros béton est à prévoir.

Le radier étanche en béton armé est principalement dimensionné d’une par pour résister aux efforts de flexion induits par les sous pressions, et d’autre part pour permettre à la structure dans son ensemble de résister au soulèvement.

Le radier à également pour rôle de venir réaliser un butonnage de la paroi.



Les principales venues d’eaux proviennent généralement du raccordement entre le radier et les éléments de parois.

Le système préconisé consiste alors à disposer sur le radier et sous la chaussée une couche drainante dirigeant les eaux vers des drains dont les exutoires sont situés au droit du point le plus bas.

Les hypothèses sont les suivantes :



  • γbitume = 24kN/m3 ; h=0.08m 

  • γGNT = 22kN/m3 ; h=0.3m ; on défavorise en ne tenant pas compte des 1.25m situés au droit de la piste cyclable.

  • γBéton armé = 25kN/m; h=0.3m

  • γGros béton = 24 kN/m3 ; h=h



  • La poussée hydrostatique s’exerçant sous le radier est de (2.23+h) x 10 = (22.3+10h) kN/m²

  • Le poids des matériaux résistants à cette poussée est de

24 x (h+0.08) + 22 x 0.3 + 25 x 0.3 = (16.02+24h) kN/m²

Le radier doit donc avoir une épaisseur de 45cm



Solutions alternatives

A la place du radier, d’autres solutions peuvent être envisagées :



  • Pour réduire l’épaisseur du radier, on peut augmenter la hauteur de la couche drainante afin de réaliser un lest.

  • Ancrage du radier par tirants précontraints ou micro pieux; des problèmes d’étanchéité nous font abandonner cette solution.

  • Réalisation d’un bouchon étanche par injection de sol ; cette technique s’avère très onéreuse



      1. Assainissement de la voirie

Comme nous l’avons vu précédemment, nous préconisons la mise en place d’une couche drainante entre le radier de gros béton et la dalle en béton armé. Il faut également prévoir des regards siphoïdes en bordure de chaussée. Ils seront mis en place lors du coulage du radier. Ces regards seront reliés entre eux par un caniveau à fente continue. Les équipements sont mis en place tels que :



Coupe de la chaussée au droit du collecteur

    1. Dimensionnement de la chaussée

      1. Démarche de dimensionnement

La démarche pour le dimensionnement des différentes couches de la chaussée, comme indiquée dans le fascicule 4, est la suivante :

  • description du trafic en nombre de PL par jour, du taux de croissance, et de la période de retour. On en déduit une classe de trafic cumulé, en nombre de PL.

  • détermination de la classe de plate-forme support de chaussée : numéro de PST, et AR1 ou AR2. Cette étape fait référence à la phase chantier, et à la mise en œuvre de la couche de forme.

  • On choisit ensuite un matériau de couche de forme. En fonction de ses caractéristiques mécaniques et de la classe de plate-forme support de chaussée, on associe une épaisseur de couche de forme.

  • En fonction du type de sol, on se place dans le cas PF2, PF3 ou PF4.

  • On choisit des matériaux de corps de chaussée. On peut maintenant vérifier par le calcul la résistance au gel de la PST.

  • Une fois ceci vérifié, on essaye d’optimiser les coûts en fonction des prix des matériaux.



      1. Zone Nord

La route qui passe par cette zone relie la route de Dachstein au centre ville de Molsheim.

Chaussée normale (hors giratoire)

On prend un trafic de 60 PL/jour, une période de retour de 20 ans, et un taux de croissance de 0,02.

NPL = 365*60*(20+0,02*20*(20-1)/2 = 500 000 PL

On est donc dans la classe TC3.

Le sol est constitué de sable limoneux avec des graviers, surmonté de remblais divers. On se place donc dans le cas d’une PST1.

On choisit un matériau type D31 pour la couche de forme. Etant donné que notre projet s’effectue à petite échelle, la nature du sol est considérée comme uniforme sur toute la zone étudiée. Le choix de ce matériau de couche de forme s’appliquera donc à l’ensemble du projet (mise à part l’ouvrage souterrain)

D’après le GTR, il faudra, au niveau de la mise en œuvre, éliminer la fraction grossière empêchant un réglage correct de la plate-forme. On mettra donc une épaisseur de 75cm de matériau D31.

On choisit une structure de corps de chaussée composé uniquement de GNT, car c’est un des matériaux les moins chers.

On effectue ensuite la vérification au gel, le but étant que la PST ne soit pas atteinte par le phénomène de gel.

En application de la direction des Routes, l’indice de gel à retenir est celui de l’hiver exceptionnel qui est en alsace de 165°C.jours .

Pour le matériau D31, qui est un matériau non gélif :

 et 

Calcul de : (§5.2b)  = 

Soit : 7.94



Calcul de :

d’où

Le catalogue de structures de chaussée possède des abaques qui permettent de déterminer l’indice de gel admissible :



En s’y référent, et en prenant le cas de la PF2, on trouve : IA > 400 °C*x jours.

Donc : IA > IR

La PST n’est donc pas affectée par le gel. Ainsi, la structure est valide.

On obtient donc une chausséeconstituées de :


  • Une couche de forme en D31 de 75 cm

  • Deux couches de GNT de 25 cm chacune

  • Une couche de roulement de 8 cm en béton bitumineux pour chaussée souple (BBS)

Entre chaque couche, on passera en couche de liaison une émulsion qui permet de conserver la transmission des efforts de cisaillement entre les couches. La couche de surface en est donc économisée.



Giratoire

Les giratoires ont tendance à plus subir le passage des véhicules, car ils obligent les utilisateurs, du fait de leur courbe, à solliciter d’avantage la chaussée. Les conditions de trafic étant les mêmes que dans le cas précédent, on se contentera de prendre la classe de trafic cumulé supérieure. On a ainsi une TC4.

Pour assurer la stabilité de la chaussée pour cette classe de traffic, on prendra une structure de chaussée composée d’une couche de fondation en GNT et d’une couche de base en GB3 (grave bitume de classe 3).

Pour la vérification au gel, le calcul est le même que précédemment, puisque la couche de forme, tant au niveau de son épaisseur que de son matériau constituant, est la même. Toutefois, la valeur de IA est à déterminer avec une abaque adaptée à la structure de chaussée GNT/GB3.

On trouve donc IA > 400 > IR

La structure est valable. Nous aurons donc :



  • Une couche de forme en D31 de 75 cm

  • Une couches d GNT de 35 cm



  • Une couche de GB3 de 9 cm

  • Une couche de GB3 de 8 cm

  • Une couche de roulement de 8 cm en béton bitumineux semi-grenu (BBSG)





      1. Zone Sud

La route qui passe au sud du passage à niveau conduit à la zone industrielle de la Hardt.

On prend un trafic de 575 PL/jour, une période de retour de 20 ans, et un taux de croissance de 0,02.

NPL = 365*575*(20+0,02*20*(20-1)/2 = 5 000 000 PL

On est donc dans la classe TC5.



Chaussée normale (hors giratoire)

On reprend une structure GNT/GB3.

Les calculs et vérifications ne diffèrent pas du cas précédent, donc la structure est valide. La chaussée sera donc constituée de :


  • Une couche de forme en D31 de 75 cm

  • Une couches d GNT de 35 cm

  • Une couche de GB3 de 9 cm

  • Une couche de GB3 de 8 cm

  • Une couche de roulement de 8 cm en béton bitumineux semi-grenu (BBSG)



Giratoire

Comme précédemment, nous prenons la classe de trafic cumulé supérieure. On utilisera donc une TC6.

Pour assurer la stabilité de la chaussée pour cette classe de traffic, on prendra une structure de chaussée composée de deux couches de GB2.

Pour la vérification au gel, en regardant dans la fiche appropriée, on obtient

IA = 270 > IR

La structure de la chaussée est pour le giratoire est donc la suivante :



  • Une couche de forme en D31 de 75 cm

  • Une couches d GB2 de 14 cm

  • Une couche de GB2 de 14 cm

  • Une couche de roulement de 8 cm en béton bitumineux à module élevé (BBME)





    1. Equipements et aménagements

      1. Ouvrage d’art

La solution technologique retenue pour la création du pont rail est en parois moulées, dalles à glisser et radier. En effet, l’ouvrage d’art sera constitué de deux dalles à glisser sous chacune des voies. Ces dalles s’appuieront sur les parois moulées jointes entre elles par un radier en béton armé. Ses dimensions sont telles que :

Soit le tableau suivant récapitulatif de l’ouvrage :



Voie portée

Obstacle franchi

Nom

Largeur utile

Nature

Longueur de la brèche

Gabarit

Ligne SNCF

16 m

RD 422

Cf. schéma

Caractéristique de l'ouvrage

Caractéristique de l'ouvrage

Portée

Type

Biais

Fondation

Particularités

15,91m

A 18,39m


Dalles à glisser

oui

Parois moulées et radier

Trapézoïdale

Estimation m3 de béton

219.97



      1. Pollution sonore

Afin de réduire au maximum la propagation des bruits, il est à prévoir, lorsque la hauteur libre le permet, une protection par panneaux acoustiques. Ces panneaux seront fixés sur un parement préfabriqué lui-même scellé sur la paroi moulée.

Vue en coupe d’un panneau acoustique



      1. Option à envisager

Pour minimiser le temps de parcours jusqu’au lycée, qui est un itinéraire important, un escalier peut être mis en place en sortie de l’ouvrage d’art côté lycée. Cf. le schéma suivant :



    1. Phasage du chantier

Un des points forts de notre projet a été de conserver un trafic ferroviaire convenable. La SNCF aura donc à sa disposition au moins une voie de passage. Dans cette optique, nous avons fait le choix d’un batardeau et de dalle à glisser, qui permet de plus d’économiser du temps, de la mise en œuvre et du temps de séchage, diminuant ainsi l’immobilisation des voies.

La démarche mise au point est la suivante :



  1. Suppression de la voie ferroviaire n°1 et prise en main du chantier



  1. Constitution des parois moulées Phase n°1



  1. Mise en place d’un batardeau



  1. Terrassements tranche n°1 et début de construction de la dalle n°1



  1. Mise en place du radier puis glissement de la dalle n°1



  1. Mise en service de la voie ferroviaire n°1



  1. Suppression de la voie ferroviaire n°2



  1. Constitution des parois moulées Phase n°2



  1. Terrassements et début de construction de la dalle Phase n°2



  1. Retrait du batardeau, mise en place du radier et début de construction des giratoires



  1. Glissement de la dalle Phase n°2, mise en place des voies ferroviaires n°2



  1. Fin de construction de la voirie et Mise en service de la voirie



    1. Coût estimatif

Désignation du prix

U

Q

P.U.

P.T.

 

 

 

 

 

TERRASSEMENTS

 

 

 

 

Terrassements en remblais voirie

m3

10000,00

49,00

490 000,00

Réglage et compactage du fond de forme



10000,00

3,00

30 000,00

fourniture et mise en œuvre remblais

m3

1000

13,00

13 000,00

déblais à évacuer

m3

9000,00

18,00

162 000,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

695 000,00

 

 

 

 

 

TRAVAUX PREPARATOIRES :

 

 

 

 

Préparation de chantier

ft

1

2500,00

2 500,00

démolition de chaussées

ml

500

10,00

5 000,00

démolition PN

u

1

2000,00

2 000,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

9 500,00

 

 

 

 

 

ASSAINISSEMENT-RESEAUX DIVERS :

 

 

 

 

Terrassement des tranchées, remblaiement et pose des canalisations.

ml

300,00

74,00

22 200,00

Fourniture et pose de canalisation

ml

300,00

15,00

4 500,00

Pose de collecteur EP

ml

300

10,00

3 000,00

Raccordement des EP au réseau

u

1

1500,00

1 500,00

Raccordement des réseaux existants

u

1

3000,00

3 000,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

34 200,00

 

 

 

 

 

OUVRAGES :

 

 

 

 

Passage souterrain

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fourniture et mise en œuvre de parois moulées

ml

700

300,00

210 000,00

fourniture et mise en œuvre du gros béton

ens

1

10000,00

10 000,00

fourniture et mise en œuvre radier béton armé

ens

1

4000,00

4 000,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

224 000,00

 

 

 

 

 

Passage souterrain piétons

 

 

 

 

fourniture et mise en œuvre GNT

m3

1000,00

200,00

200 000,00

fourniture et mise en œuvre enrobé

m3

40,00

100,00

4 000,00

fourniture et pose main courante

ml

320,00

100,00

32 000,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

236 000,00

 

 

 

 

 

Pont rail

 

 

 

 

fourniture et pose de dalles à glisser

ens

1,00

500000,00

500 000,00

Viabilisation des nouvelles voies ferroviaires

ens

1,00

8000,00

8 000,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

508 000,00

 

 

 

 

 

CHAUSSEE, TROTTOIRS :

 

 

 

 

rue de la commanderie / giratoire

 

 

 

 

fourniture et mise en œuvre GNT sur 75 cm

T

1,43

20,00

28,50

fourniture et mise en œuvre EME2 sur 2*10 cm

T

0,38

65,00

24,70

fourniture et mise en œuvre BBTM sur 2,5 cm

T

0,047

75,00

3,53

fourniture et mise en œuvre BBSG 0/10 (trottoir et piste cyclable)

T

0,20

65,00

13,00

fourniture et pose bordure

ml

500,00

32,00

16 000,00

fourniture et pose caniveaux

ml

500,00

20,00

10 000,00

fourniture et mise en œuvre béton pour îlots

m3

5,00

240,00

1 200,00

fourniture et mise en œuvre béton pour anneau

m3

4,00

290,00

1 160,00

fourniture et pose bordures pour îlots

ml

31,00

25,00

775,00

 

 

 

 

 

rue neuve

 

 

 

 

fourniture et mise en œuvre GNT sur 75 cm

T

1,2

20,00

24,00

fourniture et mise en œuvre EME2 sur 2*10 cm

T

0,32

65,00

20,80

fourniture et mise en œuvre BBTM sur 2,5 cm

T

0,04

75,00

3,00

fourniture et mise en œuvre BBSG 0/10 (trottoir et piste cyclable)

T

0,2

65,00

13,00

fourniture et pose bordure

ml

420

32,00

13 440,00

fourniture et pose caniveaux

ml

420,00

20,00

8 400,00

 

 

 

 

 

avenue de la gare

 

 

 

 

fourniture et mise en œuvre BBSG 6 cm

T

0,19

65,00

12,03

fourniture et pose bordures

ml

800,00

35,00

28 000,00

fourniture et mise en œuvre BBSG 0/10 (trottoir)

T

0,30

65,00

19,50

fourniture et pose caniveaux

ml

800,00

20,00

16 000,00

 

 

 

 

 

route de Dachstein et carrefour

 

 

 

 

fourniture et mise en œuvre BBSG 6 cm

T

0,09

65,00

5,85

fourniture et mise en œuvre GB3 sur 2 * 8 cm

T

0,25

55,00

13,48

fourniture et mise en œuvre GNT sur 75 cm

T

1,14

20,00

22,80

fourniture et mise en œuvre BBSG 0/10 (trottoir)

T

0,15

65,00

9,75

fourniture et mise en œuvre couche d'accrochage

m2

1,52

0,20

0,30

fourniture et pose bordure

ml

400,00

32,00

12 800,00

fourniture et pose caniveaux

ml

400,00

20,00

8 000,00

fourniture et pose bordures pour îlots

ml

50,00

25,00

1 250,00

fourniture et mise en œuvre béton îlot

m3

6,00

240,00

1 440,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

118 679,23

 

 

 

 

 

Divers options

 

 

 

 

Fourniture et pose d'écrans acoustiques

ens

1,00

5000,00

5 000,00

Mise en place d'un escalier

ens

1,00

7000,00

7 000,00

fourniture et pose de gabions

ens

1,00

1000,00

1 000,00

 

 

 

 

 

Sous-total

 

 

 

13 000,00

 

 

 

 

 

 

TOTAL HT

1 825 379,23




TVA (19,6%)

357 774,33




TOTAL TTC

2 183 153,56




 

 

 

 




TOTAL HT options comprises

1 838 379,23




TVA (19,6%)

360 322,33




TOTAL TTC

2 198 701,56


Conclusion

La suppression du passage à niveau de Molsheim est donc envisageable dans l’absolu. La structure, la chaussée et les équipements mis en place pour ce projet sont satisfaisants. La nappe phréatique a su être négociée pour ne pas poser de problème. Le phasage a été optimisé afin de minimiser les conséquences des travaux. Le coût est tout à fait raisonnable vu l’ampleur et l’ambition du projet.



Ainsi, supprimer le passage à niveau de Molsheim devient un projet tout à concevable. En effet, les retombées seront rapidement visibles et profitables pour le plus grand nombre et permettra à terme une meilleure sécurité des usagers, une fluidité ferroviaire nécessaire et un impact citoyen important.


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