La conception d'un ponceau routier

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1 Université de Sherbrooke Département de génie civil La conception d'un ponceau routier Projet en continu

2 2 1.0 Introduction Le projet mentionné en titre constitue un projet en continu dans le cadre du programme de génie civil de l'université de Sherbrooke. Il porte sur la conception d'un ponceau routier. On peut définir ce type de structure comme étant une conduite dans laquelle circule un cours d'eau et sur laquelle on appose un remblai et généralement une route. La conception de ce type d'ouvrage met en relation plusieurs disciplines du génie civil soit : l'hydrologie, l'hydraulique, la mécanique des sols et le génie routier. On peut voir au tableau qui suit la liste des cours et les divers aspects de la conception d'un ponceau qui seront traités tout au cours du projet en continu. Numéro du cours Titre du cours Aspects GCI 310 et GCI 315 Mécanique des sols I et II Stabilité des pentes GCI 420 Hydrologie appliquée Évaluation des débits et dimensionnement GCI 320 Génie routier Conception de tranchées et profil de route 2.0 Objectifs : Les quatre points suivants résument les objectifs ainsi que la philosophie retenus pour la réalisation du projet : - Faire prendre conscience aux étudiants de l'interdépendance et de la complémentarité des cours. - Faire travailler en équipe les étudiants sur un projet continu à travers plusieurs sessions et plusieurs cours. - Assurer l'intégration verticale de différentes disciplines du génie civil. - Orienter une partie de l'enseignement dans plusieurs cours vers une réalisation commune qui se poursuit sur plusieurs sessions. 3.0 Données pertinentes : On retrouve dans les pages qui suivent une liste des données requises pour la réalisation du projet. Les pages qui suivent portent donc sur les points suivant : - Données requises pour la conception hydraulique de la conduite - Une description des sols près de l'exutoire du bassin - Un résumé des données requises pour le projet Vous retrouverez également, en annexe au présent document, les normes de conception du Ministère des Transports du Québec. 3.1 Données requises pour la conception hydraulique de la conduite

3 3 Pour effectuer la conception hydraulique d'un ponceau, le concepteur a besoin de connaître les paramètres et caractéristiques suivants : - La pente d'installation du ponceau (voir section 3.3.6) - Le débit de conception (voir section 3.3.5) - La section type du cours d'eau (voir section 3.1.2) - La longueur de la conduite (voir section 3.3.6) - Le matériau et le type de ponceau à ériger (voir section 3.3.4) Le tableau suivant contient les données recueillies par la station de mesure située près de l'exutoire du bassin. On retrouve également à la page suivante la section du cours retenue pour le projet Débits maximum instantanés recueillis par la station Débits maximum instantanés pour les 19 dernières années (m 3 /s) 3,28 15,00 17,40 21,00 23,60 9,77 17,40 17,60 21,70 30,00 11,40 17,60 20,00 21,70 30,40 12,80 20,00 20,50 23,40 35, Section type du cours d'eau (les dimensions sont en mètre et la section est symétrique) 1 m 3,5 m 3 m 1 m 4 m Figure1. Section du cours d'eau 3.2 Description des sols près de l'exutoire du bassin Les pages qui suivent contiennent les résultats obtenus suite à une étude géotechnique effectuée au site sous étude.

4 No essai Profonde ur GB-78- COE-1 GB-78- COE-2 GB-78- COE-3 GB-78- COE-4 GB-78- COE-5 Résultats des essais de consolidation oedométrique W S r eo p'o p'c Cc Cr Charges Appliquées Cv(90) Cv(50) k90 k50 m % % kpa kpa x 10-2 kpa x 10-4 x 10-4 x 10-8 x 10-8 de à cm2/sec cm2/sec cm/sec cm/sec 2,92 50, ,31 27, ,75 0,94 116,0 174,0 3,75 1,26 3,68 1,23 174,0 255,2 16,60 2,19 8,39 1,10 255,2 382,8 24,00 4,56 5,36 1,02 382,8 572,3 22,60 6,55 3,52 1,02 4,15 53,8 99,8 1,49 36, ,46 0,9 116,0 174,0 4,09 0,45 7,30 0,80 174,0 255,2 7,04 0,73 4,31 0,45 255,2 382,8 13,10 2,66 3,96 0,80 382,8 572,3 37,10 * 6, ,69 55,0 98,9 1,5 46, ,42 117,1 175,6 5,56 0,97 6,65 1,16 175,6 257,6 11,10 1,39 6,65 0,83 257,0 386,3 17,90 1,25 5,63 0,39 386,3 577,5 37,40 1,09 5,94 0,17 7,74 58,6 98,2 1,63 60,2 96 1,84 0,51 82,8 118,2 0,52 * 1, ,2 177,3 4,25 1,49 5,37 1,88 177,3 260,1 6,34 1,15 3,19 0,58 260,1 390,2 16,20 0,94 4,35 0,25 390,2 583,3 34,0 0,72 6,03 0,13 10,76 47,0 98,1 1,41 79, ,81 0,63 117,1 175,6 2,30 0,50 2,30 0,50 175,6 257,6 7,47 0,94 4,41 0,56 257,6 386,3 6,80 1,30 2,16 0,42 386,3 577,5 9,83 1,82 1,71 0,32

5 Description Argile silteuse, brunâtre et granuleuse. Argile brunâtre à rougeâtre, fissurée avec plusieurs racines, quelques gros cailloux (D. : de 7 à 15 cm). Argile silteuse, rougeâtre très pâle, stratifiée et marbrée de noir organique, présence occasionnelle de petits cailloux, ( D. : de 3 à 6 mm) traces de sable fin. Argile silteuse, rougeâtre très pâle, stratifiée et marbrée de noir organique, présence occasionnelle petits cailloux (D.: 3 à 6 mm), trace de sable avec quelques lits assez sableux. De 8 m et plus De 3 à 8 m de profondeur De 0 à 3 m de profondeur Note : Plusieurs gros cailloux à 11,90 m et la nappe phréatique est située à 0,5 m. 0 Wp à WL W Limite de consistance Pressions effectives des terres p'o & p'c % kpa Résistances au cisaillement Cu (scissomètre) kpa Profondeur (m) Sensibilité Densité 1,5 1,6 1,7 1,8 1, , , Profondeur (m) 300 1,65 1, ,72 % Particules inférieures 2µ

6 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1 1,05 1 0,95 0,9 0,85 Courbe indice des vides vs log pressions effectives (station ) Essai no. : GB-78-COE Pressions effectives (kpa) Indice des vides

7 1,55 1,45 1,35 1,25 1,15 1,05 0,95 0,85 Courbe indice des vides vs log pressions effectives (station ) Essai no. : GB-78-COE Pressions effectives (kpa) Indice des vides

8 1,55 1,45 1,35 1,25 1,15 1,05 0,95 0,85 Courbe indice des vides vs log pressions effectives (station ) Essai no. : GB-78-COE Pressions effectives (kpa) Indice des vides

9 1,75 1,65 1,55 1,45 1,35 1,25 1,15 1,05 0,95 0,85 Courbe indice des vides vs log pressions effectives (station ) Essai no. : GB-78-COE Pressions effectives (kpa) Indice des vides

10 1,45 1,35 1,25 1,15 1,05 0,95 0,85 Courbe indice des vides vs log pressions effectives (station ) Essai no. : GB-78-COE Pressions effectives (kpa) Indice des vides

11 3.3 Résumé des données pertinentes Vous retrouverez dans les pages qui suivent un résumé des paramètres et caractéristiques utilisés ainsi que les normes s'y rattachant (lorsqu'applicable). Note : le niveau de référence du fond du cours d'eau est de 0 m Localisation du site - Station hydrologique : , rivière Beauport à 0,6 km de l'achigan - Cartes topographiques, échelle 1:50000 : 31-H-13 et 31-I-4 - Coordonnées de l'exutoire : 45 o 53'43" N - 73 o 51'47" O Description géomorphométrique du bassin : - Aire du bassin versant : 76,7 km 2 - Pente du cours d'eau à l'exutoire : 0,5 % Type de sol : - Près de l'exutoire du bassin : argile (B ou BC pour hydrologie) Description du ponceau et critères structuraux et d'installation à respecter - Type de structure : ponceau métallique de type TTO (tuyau de tôle ondulée) Arquée - Normes de design et d'installation à respecter : - Pente maximale d'installation 2% - Définition et description des différentes parties d'une assise (annexe 1) - Description de l'assise retenue pour le ponceau ( annexe 7) - Enfouissement : 10 % de la hauteur initiale du ponceau (annexe 3) - Remblai minimal permettant la circulation de véhicule : 1 m (annexe 6) - Déformation maximale acceptable : 2% de la hauteur intérieure initiale (annexe5) Données hydrologiques et critères pour la conception hydraulique - Route nationale - Débit de design : 33 m 3 /s - Niveau atteint par les eaux pour le débit de conception sans restriction : 1,436 m - Tableau du design des débits en fonction de l'importance de la route (annexe 4) - Conception hydraulique en fonction du profil de la route (annexe 3)

12 Design de l'ouvrage - Dimensions et caractéristiques de l'ouvrage : - Portée : 3,890 m - Flèche : 2,690 m - Longueur : 14 m - Ke : 0,5 - n de Manning du matériau : 0,025 - n de Manning du cours d'eau et de l'enfouissement : 0,035 - pente d'installation : 0,5% - Performance hydraulique du ponceau : - Dégagement horizontal : 3,890 m - Dégagement vertical : 2,42 m (i.e. 2,690 moins 10% enfouissement) - Niveau des eaux hautes de conception : 1,436 m + 2,5 m - 14*0,005 m = 3,87 m (note : H av = 1,436 m, H = 2,5 m et L p *S p = 14*0,005) - Profil de la route - Cote minimale de la route : 6,2 m ( E.H.C mm, voir annexe 2 ) Figure 2. Coupe type d'un ponceau arqué

13 10 m T.N ,2 m T.N. 2 % min Après tassement Dépôt d argile Approx. 13 m Roc sain s = H/H0 Projet en continu conception d un ponceau GCI 310 A. Cabral

14 ANNEXES

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