Les carrefours giratoires
Dimensionnement et sollicitations propres à ces anneaux
Enjeux et conséquences
La gestion des carrefours giratoires, étant des nœuds de circulation par définition, reste un élément complexe.
Les contraintes spécifiques qui y sont appliquées, la difficulté d'entretien qu'ils occasionnent ainsi que le phasage des travaux souvent complexe à effectuer sont autant d'éléments à prendre en compte dans un projet de renforcement.
Sollicitations spécifiques en service
Forte densité de trafic et géométrie circulaire sont au coeur de la spécificité des carrefours giratoires.
Présents sur les chaussées parfois dimensionnées pour les plus grosses classes de trafic, ces emplacements stratégiques sont à la fois des zones d'accélération / freinage et des zones de virages, ce qui les rend particulièrement délicats à entretenir.
De par leur géométrie, associée à la vitesse pratiquée sur ces anneaux, les carrefours giratoires sont soumis à des contraintes qui leur sont propres.
- Contraintes de cisaillement
Les voies d'accès, zones de freinage et d'accélération, occasionnent des transferts de charges entre essieux, tout en nécessitant des contraintes d'adhérence élevées.
Sur la chaussée annulaire des giratoires, l'accroissement des contraintes est provoqué par les efforts de rotation des essieux des véhicules sur la chaussée. Ce phénomène se traduit par une majoration importante des contraintes tangentielles de cisaillement.
A ceci s'ajoutent les efforts tangentiels résultant de la force centrifuge, occasionnant des phénomènes de fatigue au sein de la structure bitumineuse.
- Contraintes structurelles
Les vitesses pratiquées en giratoire sont plus faibles qu'en circulation rectiligne. Par conséquent, le temps d'application de la charge est proportionnellement plus long qu'en section routière droite.
De plus, la circulation extrêmement canalisée par des conditions particulières liées à la géométrie de la chaussée occasionne également une majoration des contraintes.
Aussi l'effet de la force centrifuge résultant directement du virage déséquilibre-t-il la répartition des charges entre les roues d'un même essieu, entraînant la surcharge des roues extérieures au virage (+ 20 à 60%).
Les efforts tangentiels : Source de fatigue
Les efforts tangentiels dûs aux transferts de masse ainsi qu'à la résultante de la force centrifuge exercée sur véhicules en virage, appliqués de façon répétée, entraînent la rupture par fatigue des couches d'encollage de bitume (émulsions).
Ce phénomène est rapidement synonyme de désolidarisation des couches d'enrobés bitumineux, laissant suite à des défaillances structurelles.
Outre le cisaillement dû au pivot quasi-statique des roues de véhicules lourds, des efforts tangentiels résultant de la force centrifuge sollicitent également la chaussée de façon répétitive.
Ce cas de charge se retrouve essentiellement au sein des giratoires et virages à faible rayon. Les poids lourds - principaux acteurs des dégradations d'usure routière - sont particulièrement soumis à ces efforts, par leur poids et géométrie associée.
Leur hauteur, ainsi que la hauteur à laquelle est placée la charge qu'ils contiennent (outre leur poids à vide), augmente considérablement les transferts de masse sur les roues extérieures.
Ces efforts, appliqués de façon répétée aux passages de chaque poids lourd sur une chaussée de ce type, provoquent le décollement des couches d'enrobés bitumineux par fatigue, occasionnant orniérage et / ou arrachements tout en laissant place aux fissurations associées.
Nécessité du maintien de la circulation pendant les travaux
Les carrefours giratoires nécessitent des conditions particulières d'exploitation liées à la durée des travaux.
Le maintien de la circulation (étant souvent une donnée d'entrée à la remise en état de ces anneaux) impose alors une cadence optimisée et parfaitement maîtrisée afin de limiter la gêne occasionnée.
Lorsqu’un giratoire doit être assaini, l’absence d’une possibilité de déviation peut conduire au maintien de la circulation pendant les travaux.
De ce fait, il constitue un chantier découpé en phases et réalisé en un temps réduit afin de minimiser la gêne aux usagers.
Ce phasage imposé constitue un risque important de discontinuité dans la structure et est par conséquent une source de contraintes supplémentaires (tassement différentiel, ouverture des joints de reprise, etc.).
La forte densité de circulation au sein de ces ouvrages est un point à anticiper dans la gestion d'une opération de renforcement de carrefours giratoires : minimiser la durée des travaux reste un point essentiel au bon déroulement d'un chantier dans ces zones d'affluence.
L'expertise TEXUM
En intégrant tous les paramètres propres à la réfection (ou création) d'un carrefour giratoire, allant des spécificités techniques à celles de mise en oeuvre, la société Texum a développé une solution de renforcement spécialement conçue pour ce type de chaussées.
Cette solution est composée d'une membrane SAMI armée d'une géogrille quadriaxiale en fibres de carbone.
Solution TEXGRID® CV 1150 GIRO
Swiss reinforcement company