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Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master Titre Ingéni

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master Titre Ingénieur en Bâtiment et Travaux Publics IMPLEMENTATION DU LOGICIEL «AUTOCAD CIVIL 3D»DANS L’INFRASTRUCTURE ROUTIERE Réalisépar:RAKOTONDRAINIBE ArônaEncadré par:Monsieur RAHELISON Landy Harivony UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DEPARTEMENT BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS Soutenu le 11 juillet 2015 Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master Titre Ingénieur en Bâtiment et Travaux Publics IMPLEMENTATION DU LOGICIEL «AUTOCAD CIVIL 3D»DANS L’INFRASTRUCTURE ROUTIERE Réalisépar:RAKOTONDRAINIBE ArônaMembres de jury : Président: Monsieur RAJOELINANTENAINA Solofo Encadreur:Monsieur RAHELISON Landy Harivony Examinateurs: - Madame RAJAONARY Veroniaina - Madame RAVAOHARISOA Lalatiana - MonsieurRANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DEPARTEMENT BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS I REMERCIEMENTS Je rends grâce à Dieu Tout Puissant pour m’avoir donné force et courage et sans qui je ne serais pas parvenu à ce stade. Je tiens aussi à exprimer ma profonde gratitude à : - Monsieur ANDRIANARY Philippe A., Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui ne cesse de promouvoir l’image de cette grande école d’ingénieur ; - Monsieur RAHELISON Landy Harivony, Chef du Département Bâtiment et Travaux Publics à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, à qui j’ai l’honneur d’avoir comme encadreur pour ce mémoire et qui n’a pas hésité à me faire confiance, m’a partagé son énorme expérience, sa patience, sa compréhension, et son suivi continu au cours de la réalisation de ce travail ; - Monsieur RAMAMBA Johannès, Chef de la Cellule de la Gestion des Grands Travaux à l’ARM, qui n’a pas ménagé son temps pour me donner accès aux documents de l’ARM. - Tous les membres du jury qui ont accepté d’examiner ce mémoire et d’apporter des remarques et des suggestions visant à son amélioration ; - Tous les enseignants et les personnels de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo pour leur contribution respective à la formation d’Ingénieur ; - A tous mes collègues et amis pour leurs soutiens. Je voudrais remercier également ma famille pour leurs soutiens moraux et financiers. II TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS ................................................................................................................................. I TABLE DES MATIERES ........................................................................................................................ II LISTE DES TABLEAUX ..................................................................................................................... VII LISTE DES FIGURES ........................................................................................................................... IX LISTE DES ABREVIATIONS ............................................................................................................. XII LISTE DES NOTATIONS ET SYMBOLES ....................................................................................... XIII INTRODUCTION ................................................................................................................................... 1 PARTIE I : PRESENTATION DU SUJET.............................................................................................. 2 CHAPITRE I : BREF RAPPEL DE LA CONCEPTION D’INFRASTRUCTURE ROUTIERE ............ 3 I.1 ETUDES PRELIMINAIRES ......................................................................................................... 3 I.1.1. Détermination de la Zone d’Etude ......................................................................................... 3 I.1.2. Relevée de l’état des lieux ..................................................................................................... 3 I.1.3. Concertation avec le public .................................................................................................... 4 I.2 AVANT-PROJET SOMMAIRE .................................................................................................... 4 I.2.1. Définition des variantes ......................................................................................................... 4 I.2.2. Avis du public ........................................................................................................................ 4 I.2.3. Etude de factibilité ................................................................................................................. 4 I.2.4. Choix de la variante retenue ................................................................................................... 4 I.3 AVANT-PROJET DETAILLE ...................................................................................................... 4 I.3.1. Etude géotechnique et dimensionnement de la chaussée ....................................................... 4 I.3.2. Etude du tracé ........................................................................................................................ 5 I.3.3. Etude de l’assainissement ...................................................................................................... 5 I.3.4. Avant- métré et détail estimatif .............................................................................................. 5 I.3.5. Dessins d’exécution ............................................................................................................... 5 I.4 APPEL D’OFFRES ........................................................................................................................ 5 I.4.1. Lancement de l’appel d’offres ............................................................................................... 5 I.4.2. Attribution du marché ............................................................................................................ 6 I.5 REALISATION DES TRAVAUX ................................................................................................ 6 I.6 SUIVI ET CONTROLE DES TRAVAUX .................................................................................... 6 CHAPITRE II : LOGICIELS DE CONCEPTION D’INFRASTRUCTURE ROUTIERE ...................... 7 II.1 HISTORIQUE ............................................................................................................................... 7 II.1.1. Dessin Assisté par Ordinateur .............................................................................................. 7 II.1.2. Building Information Modeling ............................................................................................ 7 II.2 LOGICIELS LES PLUS UTILISES DANS LES PAYS FRANCOPHONES ............................. 8 III II.2.1. Mensura ................................................................................................................................ 8 II.2.2. Combinaison Covadis et AutoPISTE ................................................................................... 9 II.2.3. Logiciel Piste ........................................................................................................................ 9 II.3 LOGICIELS LES PLUS UTILISES DANS LES PAYS ANGLOPHONES ..............................10 II.3.1. AutoCAD Civil 3D ..............................................................................................................10 II.3.2. MXRoad ..............................................................................................................................11 II.3.3. InRoads ................................................................................................................................12 CHAPITRE III : PRESENTATION D’AUTOCAD CIVIL 3D ..............................................................13 III.1 CONCEPTION D’AUTOCAD CIVIL 3D .................................................................................13 III.1.1. Présentation d’Autodesk.....................................................................................................13 III.1.2. Développement d’AutoCAD Civil 3D ...............................................................................13 III.2 STRUCTURE GLOBALE DU LOGICIEL ...............................................................................14 III.3 INTERFACE ..............................................................................................................................16 III.3.1. Interface standard ...............................................................................................................16 III.3.2. Ruban .................................................................................................................................17 III.3.3. Espace de travail .................................................................................................................18 III.4 FONCTIONNALITES ...............................................................................................................19 III.4.1. Topographie .......................................................................................................................19 III.4.2. Tracés géométriques ...........................................................................................................19 III.4.3. Réseaux divers souterrains .................................................................................................21 III.4.4. Calculs Hydrauliques et Hydrologiques .............................................................................21 III.4.5. Carrefours, giratoires, intersections ....................................................................................22 III.4.6. Métrés .................................................................................................................................23 III.4.7. Terrassement ......................................................................................................................23 III.4.8. Cartographie et analyse géo-spatiale ..................................................................................24 III.4.9. Visualisation 3D .................................................................................................................25 III.4.10. Modules ............................................................................................................................25 CHAPITRE IV : AVANTAGES D’UTILISATION D’AUTOCAD CIVIL 3D .....................................28 IV.1 ECONOMIE DE TEMPS ET D’ARGENT ................................................................................28 IV.1.1. Objets intelligents et dynamiques ......................................................................................28 IV.1.2. BIM pour l’infrastructure ...................................................................................................28 IV.2 TRAVAIL COLLABORATIF ...................................................................................................29 IV.2.1. Raccourcis aux données .....................................................................................................29 IV.2.2. Utilisation d’Autodesk Vault .............................................................................................30 IV.3 LIEN BIDIRECTIONNEL AVEC LES LOGICIELS DE LA SUITE D’AUTODESK ............30 IV.3.1. Autodesk Infraworks ..........................................................................................................30 IV.3.2. Autodesk Revit ...................................................................................................................30 IV IV.3.3. Autodesk Naviswork ..........................................................................................................31 IV.3.4. AutoCAD Utility Design ....................................................................................................32 IV.3.5. Autodesk 3DS Max Design ................................................................................................32 IV.3.6. Autodesk 360 .....................................................................................................................33 IV.4 RENTABILITE ..........................................................................................................................33 CONCLUSION PARTIELLE .................................................................................................................34 PARTIE II : APPLICATION D’AUTOCAD CIVIL 3D ........................................................................35 CHAPITRE V : CARACTERISTIQUES DU PROJET D’APPLICATION ...........................................36 V.1 DEFINITION DE LA ZONE D’ETUDE ....................................................................................36 V.1.1. Localisation du projet avec AutoCAD Civil 3D .................................................................36 V.1.2. Définition proprement dite de la zone d’étude ....................................................................41 V.2 RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE DU TRACE .............................................................41 V.2.1. Sondages géotechniques ......................................................................................................41 V.2.2. Caractérisation des sols de plate-forme ...............................................................................45 V.2.3. Stratégie de réhabilitation ....................................................................................................45 V.2.4. Structure type de réhabilitation ...........................................................................................46 V.3 EMPLACEMENT DES MATERIAUX ......................................................................................46 V.3.1. Emplacements des emprunts ...............................................................................................46 V.3.2. Emplacement des carrières ..................................................................................................48 V.4 DIMENSIONNEMENT DE LA CHAUSSEE ............................................................................48 V.4.1. Etude du Trafic ....................................................................................................................49 V.4.2. Détermination de l’épaisseur de la couche de roulement ....................................................50 CHAPITRE VI : TRACES GEOMETRIQUES ......................................................................................53 VI.1 CREATION DU MODELE NUMERIQUE DU TERRAIN .....................................................53 VI.1.1. Importation du MNT depuis Google Earth ........................................................................53 VI.1.2. Annotation des courbes de niveaux ....................................................................................55 VI.2 TRACE EN PLAN .....................................................................................................................55 VI.2.1. Catégorie de la route ..........................................................................................................55 VI.2.2. Ligne d’axe ........................................................................................................................56 VI.3 PROFIL EN LONG ....................................................................................................................64 VI.3.1. Profil en long du terrain .....................................................................................................64 VI.3.2. Profil en long du projet ......................................................................................................65 VI.3.3. Correction du profil ............................................................................................................66 VI.3.4. Coordination du profil en long avec le tracé en plan .........................................................67 VI.4 PROFIL EN TRAVERS TYPE ..................................................................................................68 VI.4.1. Assignation de Dévers........................................................................................................68 V VI.4.2. Création de la chaussée ......................................................................................................68 VI.4.3. Création des accotements ...................................................................................................69 VI.4.4. Création du fossé et des talus .............................................................................................70 VI.5 CREATION DES DESSINS ......................................................................................................72 VI.5.1. Modèle 3D de la route ........................................................................................................72 VI.5.2. Dessins de profil en travers ................................................................................................72 VI.5.3. Dessins de vue en plan et profil en long.............................................................................75 CHAPITRE VII : ETUDES HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUE ................................................77 VII.1 ETUDE PLUVIOMETRIQUE .................................................................................................77 VII.1.1. Données de base ...............................................................................................................77 VII.1.2. Calcul de H (24, T) ...........................................................................................................77 VII.1.3. Pluies de courte durée .......................................................................................................78 VII.2 ETUDE DES BASSINS VERSANTS ......................................................................................79 VII.2.1. Bassins versants de drainage transversal ..........................................................................79 VII.2.2. Bassins versants de drainage longitudinal ........................................................................83 VII.3 CALCUL DES DEBITS DE CRUES .......................................................................................85 VII.3.1. Etablissement des courbes Intensité-Durée-Fréquence ....................................................85 VII.3.2. Calcul des débits de drainage transversal .........................................................................86 VII.3.3. Calcul des débits de drainage longitudinal .......................................................................89 VII.4 DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES D’ASSAINISSEMENT .....................................90 VII.4.1. Types d’ouvrages d’assainissement ..................................................................................90 VII.4.2. Dimensionnement des fossés latéraux ..............................................................................90 VII.4.3. Dimensionnement des fossés extérieurs ...........................................................................96 VII.4.4. Dimensionnement de l’ouvrage de franchissement pour le BV N°4 ................................97 VII.5 VERIFICATION DES RESULTATS MANUELLEMENT ..................................................103 VII.5.1. Calcul de débit de crue ....................................................................................................104 VII.5.2. Calcul du débit dans un fossé .........................................................................................105 VII.5.3. Vérification de l’écoulement dans un dalot ....................................................................107 VII.5.4. Récapitulation des résultats ............................................................................................110 VII.6 DIMENSIONNEMENT MECANIQUE DU DALOT AU PK 1+200 ...................................110 VII.6.1. Description de l’ouvrage .................................................................................................110 VII.6.2. Hypothèses de calcul ......................................................................................................111 VII.6.3. Calcul des actions ...........................................................................................................112 VII.6.4. Calcul des sollicitations ..................................................................................................116 VII.6.5. Calcul des armatures .......................................................................................................125 CHAPITRE VIII : EVALUATION FINANCIERE DU PROJET .........................................................130 VIII.1 DEVIS DESCRIPTIF ............................................................................................................130 VI VIII.2 DEVIS QUANTITATIF ........................................................................................................131 VIII.2.1. Avant-Métré des matériaux et cubatures .......................................................................131 VIII.2.2. Epure des terrassements ................................................................................................135 VIII.2.3. Devis quantitatif ............................................................................................................138 VIII.3 VERIFICATION DES RESULTATS MANUELLEMENT .................................................142 VIII.3.1. Vérification des cubatures .............................................................................................142 VIII.3.2. Vérification des matériaux ............................................................................................143 VIII.4 DEVIS ESTIMATIF ..............................................................................................................145 VIII.4.1. Sous-détails des prix ......................................................................................................145 VIII.4.2. Détails Quantitatif et Estimatif ......................................................................................147 CONCLUSION PARTIELLE ...............................................................................................................148 CONCLUSION GENERALE ...............................................................................................................149 BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE ............................................................................................150 ANNEXES ............................................................................................................................................... 2 ANNEXE I. LOCALISATION DES GISEMENTS ........................................................................... ii ANNEXE II. RAPPORT DES SONDAGES ...................................................................................... v ANNEXE III. RAPPORT TOPOGRAPHIQUE ................................................................................ vi ANNEXE IV. ABAQUES DE DIMENSIONNEMENT D’UN DALOT ........................................ viii ANNEXE V. PLAN DE FERRAILLAGE DU DALOT AU PK 1+200 ............................................. x ANNEXE VI. CARACTERISTIQUES DE FOSSES ........................................................................ xi ANNEXE VII. DELIMITATION DES BASSINS VERSANTS ...................................................... xii ANNEXE VIII. PROFILS EN TRAVERS ...................................................................................... xiii ANNEXE IX. PROFILS EN LONG ..................................................................................................xv VII LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Dates de sortie de différentes versions d'AutoCAD Civil 3D ...................................................14 Tableau 2: Les différents Suite et leur prix. ................................................................................................25 Tableau 3: Récapitulatif des prix des logiciels. ...........................................................................................33 Tableau 4: Résultats des essais au laboratoire. ............................................................................................45 Tableau 5: Caractéristiques des emprunts. ..................................................................................................47 Tableau 6: Résultats des essais sur les emprunts. ........................................................................................47 Tableau 7: Trafic moyen journalier annuel de la RN 10. ............................................................................49 Tableau 8: Projection du trafic de la RN10. ................................................................................................50 Tableau 9: Usure annuelle. ..........................................................................................................................51 Tableau 10: Exemple de rapport topographique sur la ligne d'axe..............................................................56 Tableau 11: Comparaison rayon minimaux selon la SETRA et l'AASHTO. ..............................................60 Tableau 12: Formule de Surlargeur. ............................................................................................................63 Tableau 13: Pente des talus. ........................................................................................................................71 Tableau 14: Hauteurs de pluies maximales Station de Tuléar. ....................................................................77 Tableau 15: Paramètres de la loi de Gumbel. ..............................................................................................78 Tableau 16: Hauteur de pluie pour une période de retour T. .......................................................................78 Tableau 17: Intensité de pluies de courte durée. .........................................................................................79 Tableau 18: Caractéristiques des bassins versants de drainage transversal. ................................................83 Tableau 19: Composants uploads/Ingenierie_Lourd/ dalot.pdf