UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
DEPARTEMENT BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Mémoire de fin d’études
en vue de l’obtention du diplôme de LICENCE ES SCIENCES TECHNIQUES
RENOUVELLEMENT DE VOIES DE LA
LIGNE MORAMANGA LAC ALAOTRA
(MLA) DU PK 122+000 AU PK 142+000
Présenté par : Monsieur ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot
Directeur de mémoire : Monsieur RANDRIANTSOA Jonas
Date de soutenance : 18 Juillet 2012
PROMOTION 2010 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE D’ANTANANARIVO
DEPARTEMENT BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Mémoire de fin d’études
en vue de l’obtention du diplôme de LICENCE ES SCIENCES TECHNIQUES
RENOUVELLEMENT DE VOIES DE LA
LIGNE MORAMANGA LAC ALAOTRA
(MLA) DU PK 122+000 AU PK 142+000
Présenté par : Monsieur ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot
Directeur de mémoire : Monsieur RANDRIANTSOA Jonas
Président du Jury : Monsieur RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina
Examinateurs : Monsieur RAJOELINANTENAINA Solofo
Monsieur RABENATOANDRO Martin
Date de soutenance : 18 Juillet 2012
PROMOTION 2010-2012
MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
SOMMAIRE REMERCIEMENTS
TABLES DES ILLUSTRATIONS
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : ENVIRONNEMENT DU PROJET
Chapitre I : Histoire et gestion des réseaux de chemin de fer malagasy
Chapitre II : Présentation du projet
Chapitre III : Etude monographique de la zone d’influence
DEUXIEME PARTIE : NOTION DE LA VOIE FERREE
Chapitre I : Généralités sur la voie ferrée
Chapitre II : Caractéristiques géométriques d’une voie ferrée
Chapitre III : Description des matériels roulants
Chapitre VI : Méthodes d’entretien des voies ferrées
TROISIEME PARTIE : ETUDES TECHHNIQUES DE BASE DU RENOUVELLEMENT
Chapitre I : Diagnostic de la voie sur le tronçon
Chapitre II : Justification du renouvellement de la voie MLA
Chapitre III : Dimensionnement et choix de la superstructure du tronçon
Chapitre IV : Préparation des matériaux et le renouvellement
Chapitre V : Couts et impacts environnementaux
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
LISTES DES ANNEXES
TABLE DE MATIERES
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot I MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
REMERCIEMENTS A celui qui mérite nos premières pensées, en nous justifiant en foi et en acte, Dieu Tout Puissant, qui voit en chacun de nous, pour nous avoir menés par sa grâce infinie. A lui seul soit la gloire et le règne dans tous les siècles. L’achèvement des termes de références relatifs { ce projet est également due { l’intervention que ce soit directe ou indirecte de plusieurs personnes dont : Monsieur ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, pour m’avoir accueilli au sein de son établissement et pour m’avoir donné l’autorisation de soutenir ce travail ; Monsieur RANDRIANTSIMBAZAFY Andrianirina, Chef du Département Bâtiment et Travaux Publics de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo qui nous a aidé dans notre formation universitaire; et pour l'honneur que vous nous avez fait d'accepter la présidence du jury chargé de noter ce mémoire. Vous nous avez reçu avec amabilité et avez consacré un temps précieux pour nous aider à réaliser ce travail. Vos qualités humaines et professionnelles ont toujours suscité notre admiration. Que Dieu vous garde ; Monsieur RANDRIANTSOA Jonas, Chef de Département Installations fixes à la Société MADARAIL, qui n'a ménagé aucun effort à l'encadrement de ce travail malgré de précieuses et nombreuses occupations, et nous fait l'honneur de bien vouloir rapporter et défendre notre mémoire avec une meilleure patience. Que Dieu vous rende justice ; Tous les membres du jury qui ont accepté de juger ce mémoire ainsi que d’apporter des remarques et des suggestions visant { son amélioration ;
A tous les enseignants du Département Bâtiment et Travaux Publics, pour leurs enseignements qui ont fortement contribué à la réalisation de ce travail. Dieu a dit : « N’ayez crainte, vos efforts ne seront pas vains » ; A mes parents, pour tous les sacrifices et les soutiens qu'ils ont faits pour moi pour atteindre le but. Que ce travail représente pour vous un symbole de reconnaissance ; A tous ceux qui ont, de près ou de loin, contribué à la réalisation de ce mémoire. Nous vous adressons, à tous, nos sincères remerciements.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot II MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
TABLE DES ILLUSTRATIONS
LISTE DES TABLEAUX Tableau n°01 : Récapitulation des voies ferrées de Madagascar ...... 8 Tableau n°02 : La flotte commerciale de la société MADARAIL ...... 10 Tableau n°03 : Les dernières réalisations de la société MADARAIL ...... 11 Tableau n°04 : La maintenance des matériels roulant de la société MADARAIL ...... 12 Tableau n°05 : Le Réseau Nord géré par la société MADARAIL ...... 13 Tableau n°06 : Les Gares Ouvertes ...... 13 Tableau n°07 : Les entretiens de voies ...... 14 Tableau n°08 : Kilométrages et altitudes des gares ...... 17 Tableau n°09 : Population de la région ...... 23 Tableau n°10 : Production annuelle de cheptel ...... 25 Tableau n°11 : Types de rails suivant ces lignes respectives à Madagascar...... 34 Tableau n°12 : Ouverture des joints de dilatation ...... 37 Tableau n°13 : Les valeurs exactes de E et de L...... 45 Tableau n°14 : Comparaison des types de traverses...... 49 Tableau n°15 : Valeurs des écartements à Madagascar...... 59 Tableau n°16 : Pourcentage de déclivité à Madagascar...... 70 Tableau n°17 : Dimensionnement de la voie (renouvellement) ...... 91 Tableau n°18 : Dimensionnement du rail ...... 91 Tableau n°19 : Hypothèse sur le renouvellement ...... 91 Tableau n°20 : Dimensionnement de la couche du ballast ...... 92 Tableau n°21 : Dosage respectif du béton ...... 96 Tableau n°22 : Comparaison entre technique de soudure et liaison éclissage ...... 109 Tableau n°23 : Comparaison entre technique de soudure et liaison éclissage ...... 112 Tableau n°24 : Quantité d’élément pour le renouvellement ...... 116 Tableau n°25 : Détermination des valeurs des ...... 117 Tableau n°26 : Extrait des sous détails des prix de la fourniture et le pose des traverses en béton armé bibloc...... 118 Tableau n°27 : Extrait des sous détails des prix de la fourniture et le pose des rails ...... 119 Tableau n°28 : Extrait des sous détails des prix des ballastage-dressage -NDC ...... 120 Tableau n°29 : Bordereau Détail Estimatif ...... 121
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot III MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Tableau n°30 : Récapitulation ...... 122
LISTE DES FIGURES Figure n°01 : La superstructure d’une voie ferrée ...... 29 Figure n°02 : Rail type Vignoles ...... 31 Figure n°03 : Profil d’un rail { patin de 36 [kg/ml] ...... 34 Figure n°04 : Disposition d’un éclisse ...... 36 Figure n°05 : Joint suspendu ou en porte-à-faux ...... 38 Figure n°07 : Joint à équerre ...... 39 Figure n°08 : Joint alterné ...... 39 Figure n°09 : Fixations du rail sur les traverses en bois ...... 41 Figure n°10 : Fixations du rail sur les traverses métalliques ...... 42 Figure n°11 : Modèle de fixation élastique ...... 42 Figure n°12 : Attache PANDROL ...... 43 Figure n°13 : Différents forme des traverses en bois ...... 45 Figure n°14 : Détail de la table de sabotage ...... 45 Figure n°15 : Traverse métallique (pincée) ...... 46 Figure n°16 : Vue en perspective d’une traverse métallique ...... 46 Figure n°17 : Coupe d’une traverse métallique ...... 47 Figure n°18 : Coupe d’une traverse en béton armé bibloc ...... 48 Figure n°19 : Vue en dessus d’une traverse en béton armé bibloc ...... 48 Figure n°20 : Traverse en béton précontraint ...... 49 Figure n°21 : Répartition des contraintes dans la couche des chaussés ferroviaires ...... 53 Figure n°22 : Compactage de la plateforme ...... 53 Figure n°23 : Ecartement...... 58 Figure n°24 : Profil en travers en alignement ...... 58 Figure n°25 : Devers ...... 60 Figure n°26 : Longueur minimale d’un alignement entre deux courbes ...... 63 Figure n°27 : Longueur minimale d’un alignement entre deux courbes ...... 64 Figure n°28 : Profil en travers en alignement ...... 65 Figure n°29 : Section dans un aiguillage avec aiguille basse à âme épaisse dissymétrique ...... 66 Figure n°30 : Fonctionnement d’un aiguillage ...... 66 Figure n°31 : Protection de la pointe ...... 67
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot IV MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°32 : Section dans un croisement ...... 67 Figure n°33 : Branchement { deux voies, système d’aiguillage permettant une voie { se dédoubler ...... 68 Figure n°34 : Rail dans le passage à niveau ...... 69 Figure n°35 : Raccordement en alignement ...... 71 Figure n°36 : Schéma d’une roue sur rail ...... 73 Figure n°37 : Inclinaison du rail ...... 73 Figure n°38 : Schéma d’un essieu ...... 74 Figure n° 39 : Hauteurs du ballast ...... 89 Figure n°40 : Libération de 200 [m] de voie ...... 105 Figure n°41 : Desserrage ½ des attaches Pandrol ...... 105 Figure n°42 : Découpage de la lacune ...... 106 Figure n°43 : Tirage de fer ...... 106 Figure n°44 : Schéma d’un moule ...... 111
LISTE DES PHOTOS Photo n°01 : La première machine à vapeur ...... 4 Photo n°02 : Rail à double champignon ...... 32 Photo n°03: Rail type « Broca » ...... 32 Photo n°04 : Ecrasement localisé sur fissuration horizontale sous-jacente ; ...... 80 Photo n°05 : Trace de patinage ...... 80 Photo n°06 : Rails serpentées ...... 80 Photo n°07 : Grands joint maté, champignon éclaté ...... 81 Photo n°08 : Manque des boulons des éclisses, perte des sections des éclisses...... 81 Photo n°09 : Ballast insuffisant, superstructure ensablé ...... 82 Photo n°10 : Ouvrage de franchissement envahis par la végétation et ensablé ...... 83 Photo n°11 : Ouvrage d’assainissement envahis par la végétation et ensablé ...... 83 Photo n°12 : Dispersion des éléments de la buse ...... 84 Photo n°13 : Pont ferroviaire rouillé ...... 84 Photo n°14 : Attaches de type Pandrol ...... 94 Photo n°15 : Les étapes de fabrication des traverses en béton armé ...... 98 Photo n°16 : Clips et butées ...... 102 Photo n°17 : Levier pour serrage et desserrage ...... 102
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot V MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Photo n°18 : Les étapes de renouvellement ...... 108 Photo n°19 : Les étapes de la soudure aluminothermique ...... 114 Photo n°20 : Balise de sécurité et panneau de signalisation ...... 125
LISTE DES CARTES Carte n°01 : Carte du réseau auprès de MADARAIL ...... 16 Carte n°02 : Localisation du projet sur la carte du réseau de la société MADARAIL ...... 18 Carte n°03 : Localisation de la région Alaotra Mangoro...... 22
LISTE DES GRAPHES Graphe n°01 : Organigramme de l’entretien des voies ferrées ...... 75 Graphe n°02 : Organigramme de la révision intégrale ...... 76
LISTE DES UNITES Distance [km,m,cm,mm]
Poids [kg.T]
Moment d'inertie [cm4]
Poids des rails [kg/mi]
Surface [m2,cm2]
Volume [m3,cm3]
Temps [ans,jours,heures,secondes]
Vitesse [km/h,m/s]
Accélération [m/s2]
Force [N,T]
Moment [Nm,Tm]
Contrainte [MPa,T/m2,kg/cm2]
Charge répartie [kg/ml]
Débit [m3/!]
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot VI MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
LISTE DES ACRONYMES AFNOR : Association Française de NORmalisation
CFA : Centre Franc d’Afrique
CHD1: Centre Hospitalier de District niveau 1
CHD2: Centre Hospitalier de District niveau 2
CSB1: Centre de Santé de Base niveau 1
CSB2: Centre de Santé de Base niveau 2
CIREL: CIRconscription d’Elevage
CISCO: CIrconscription SCOlaire
EN : Europäische Norm
FTM: Foibe Tao-tsaritany eto Madagasikara
JIRAMA: Jiro sy RAno Malagasy
SILAC: Société Industrielle du Lac Alaotra
TGV: Train à Grande Vitesse
TIB: Transformation en Industrie de Bois
NF : Norme Française
U.S.A: United State of America
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot VII MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
INTRODUCTION A Madagascar, la communication se fait principalement par voie terrestre et par voie aérienne, plus précisément par transport routier et transport aérien.
Le développement du réseau routier semble masquer les avantages du transport ferroviaire. En effet, ce dernier réunit à la fois : le transport massif, la sécurité meilleure suite { l’autoguidage du convoi, la durée de vie élevée de la superstructure et le confort des voyageurs.
Ce transport mérite donc d’être modernisé. Mais, vue notre retard, les travaux à réaliser sont encore nombreux, dispersés, de nature variée et interdépendants. La remise en état de la structure entière de la voie figure parmi les priorités. En effet, un renouvellement de voie ferrée permettra d’augmenter la vitesse de rotation des matériels roulants et le tonnage tout en considérant le côté confort.
La Société MADARAIL revalorise le transport ferroviaire malagasy depuis l’année 2003 en exploitant le réseau nord.
La nouvelle société a réhabilité avec des matériels de dépose, le tronçon Vohidiala-Ambatondrazaka qui a été fermé depuis plus d’une décennie. En effet, on roule actuellement sur ce tronçon avec une vitesse de 25 km/h.
Ainsi, dans le but d’augmenter la vitesse, de rendre compétitif le tronçon concerné, la Société MADARAIL entame le projet de notre étude intitulé : « LE RENOUVELLEMENT DE LA LIGNE MORAMANGA LAC ALAOTRA (MLA) DU PK 122+000 AU PK 142+000 ».Le présent projet se situe dans le district d’Ambatondrazaka de la région Alaotra Mangoro.
Dans cette étude, nous allons présenter en premier lieu l’environnement du projet renfermant la présentation du projet et quelques histoires du chemin de fer. En second lieu, la notion de la voie ferrée montrant les éléments de la voie et ses entretiens. Et finalement, les études techniques de base où nous pouvons accumuler le dimensionnement des éléments constitutifs de la voie, les techniques de mise en œuvre des travaux de renouvellement, la soudure aluminothermique, l’évaluation des coûts et les études des impacts environnementaux du projet.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 1 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
PREMIERE PARTIE : ENVIRONNEMENT DU PROJET
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 2 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Chapitre I : HISTOIRE ET GESTION DES RESEAUX DE CHEMINS DE FER MALAGASY
I.1.HISTOIRE DES CHEMINS DE FER :
I.1.1. La rencontre des rails et de la vapeur : Le chemin de fer est l’avatar né au 19ème siècle du transport terrestre guidé, dont on retrouve des vestiges dès l’époque romaine sous forme de dalles de pierres creusées d’ornières { l’écartement des roues des chars. Le chemin de fer mécanisé, tel que nous le connaissons encore aujourd'hui, a pris naissance en Angleterre dans les années 1820 et est resté le mode de transport terrestre le plus utilisé pendant près d'un siècle, avant d'être supplanté, depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, par le transport routier automobile.
Le transport ferroviaire a une longue histoire, qui commence bien avant la découverte de la machine à vapeur, avec des systèmes à traction humaine ou animale, et avant la mise au point des rails en acier avec des rails creusés dans la pierre ou faits de bois.
I.1.2. Le perfectionnement des rails: Depuis 1550, on utilisait dans les mines anglaises des rails, bandes parallèles, en bois puis en fonte et en fer, sur lesquelles glissaient des bennes tirées par des chevaux.
Au début du XVIIIème siècle, on commença à employer le fer pour les roues comme pour les rails, et ces systèmes prirent le nom de tramways. Typiquement, les roues étaient guidées dans des ornières revêtues de plaques métalliques. En 1802, Jessop ouvrit le Surrey Iron Railway dans le sud de Londres, qui semble bien avoir été, bien qu'il fût à traction hippomobile, le premier chemin de fer public du monde.
I.1.3. Le perfectionnement de la machine à vapeur: La locomotive à vapeur fut inventée au tout début de la révolution industrielle, et le chemin de fer devint essentiel car il permettait le déplacement rapide des marchandises et de la main d'œuvre. Au début, il était en concurrence avec le transport fluvial, mais rapidement le chemin de fer s'imposa grâce à la machine à vapeur, à l'amélioration de la voie et à la possibilité de construire des lignes de chemin de fer là où les canaux étaient impraticables.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 3 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
James Watt, inventeur écossais et ingénieur en mécanique, apporta à la machine à vapeur les améliorations qui permettent d’entrevoir la traction (il trouve la possibilité de transformer le mouvement rectiligne en mouvement rotatif.
C'est un ingénieur anglais, Richard Trevithick, qui construisit la première locomotive à vapeur en 1804. Sa locomotive, qui n'eut pas de nom de baptême, était trop lourde pour la voie, et resta en panne.
En 1813, George Stephenson persuada le directeur de la houillère dans laquelle il travaillait de le laisser construire une machine à vapeur. Il construisit la Blücher, la première locomotive à roues adhérentes. Les boudins des roues permettaient de faire rouler les trains sur le sommet des rails, et non plus dans des rails creux. Cela simplifia grandement la conception des aiguillages, et ouvrit la voie au chemin de fer moderne.
La compagnie du chemin de fer Stockton and Darlington ouvrit sa première ligne le 27 septembre 1825. Stephenson conduisait lui-même sa machine, la Locomotion, et le spectacle attira une grande foule de spectateurs.
Photo n°01 : La première machine à vapeur
I.2. HISTOIRE DES RESEAUX FERRES MALGACHES :
I.2.1. Les voies de communication à Madagascar avant la construction des chemins de fer : Avant d’entrer dans les détails de l’historique des chemins de fer malgache, nous estimons qu’un bref aperçu de la situation qui prévalait dans la Grande Ile dans le domaine de la communication avant la voie ferrée n’est pas superflu. Au contraire, cela nous aidera à mieux comprendre certaines décisions, certains faits, et par conséquent, à mieux apprécier l’histoire de notre réseau ferré.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 4 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Aucune voie de communication n’existait { Madagascar avant l’occupation française. Cette situation avait une raison stratégique de la part du gouvernement de la monarchie : redoutant les visées politiques des européens, les autorités malgaches s’étaient laissé guider par l’unique souci de rendre aussi difficile que possible aux étrangers l’accès de la capitale. La Grande Ile ne disposait alors que de simples sentiers pour piétons au tracé généralement rectiligne, particulièrement ardus, étant donnés le relief de notre pays.
Le portage { dos d’homme et sur « filanjana » était le seul moyen de transport praticable ; mais il était à la fois lent et couteux. Lent, car un voyage entre Antananarivo et Toamasina ne durait pas moins d’une semaine ; coûteux, parce que pour le même trajet, le transport d’une tonne de marchandises revenait { plus de 1000 francs (de l’époque), et un voyageur accompagné de 300 kilogramme de bagages payait plus de 400 francs.(Source : Historique et Evolution des Chemin de Fer Malagasy 1909 – 1989 par « RAKOTOMANGA Louis Bernard »). Les plus connus et les plus fréquentés de ces sentiers étaient ceux reliant Antananarivo à Toamasina et à Vatomandry. Par ailleurs, la piste routière établie entre Mahajanga et Tananarive par le corps expéditionnaire français en 1895 constituait déjà un progrès sérieux, mais cela ne solutionnait pas le problème.
I.2.2. Les anciens projets de construction de la voie ferrée : Depuis son arrivée à Madagascar, le Gouverneur Général GALLIENI pensait à relier la capitale { un port. De l{ est apparu l’idée de construire une voie ferrée. Nombreux ont été d’accord avec GALLIENI comme : Cecil Rhodes en Afrique du Sud, Kitchener en Egypte, et le Colonel Thys au Congo avaient tous le même principe: « le rail est moins couteux que le canon et il porte plus loin ». Ainsi, les dirigeants se sont lancés dans la construction des chemins de fer malgaches. Et, Antananarivo était le point de départ. De là, quatre tracé se sont offerts à l’étude ayant comme idée principale : «L’accès vers la mer ». La première suggestion était de relier Antananarivo avec Antsiranana. Or, le port de Diégo-Suarez n'était pas le débouché naturel de Madagascar. Ainsi, le tracé Tananarive - Diégo-Suarez ne pouvait pas être présenté comme la première ligne à exécuter à cause de son inutilité au point de vue militaire ainsi qu'à son irrationalité sur le plan économique. D'ailleurs, la voie ferrée ne peut suivre la ligne du fait de la
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 5 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS géomorphologie de l'île; en effet, elle doit forcément descendre sur rune des deux côtes, orientale ou occidentale, et perd en conséquence, son caractère stratégique. La deuxième proposition était de relier la capitale avec Mananjary. Cette ligne Antananarivo vers Mananjary et l'embouchure de Faraony devait être pour les raisons énumérées dans la discussion succincte des propositions de la compagnie auxiliaire de colonisation, également, écartée. Le troisième choix était de relier Antananarivo avec Mahajanga, une ville plus prés de l’Afrique. Mais les inconvénients résidaient sur les faits que cette partie de l’île était inhabité, et par suite, { Mahajanga l’aridité était parfois extrême. En outre, les travaux seraient plus coûteux à exécuter dans le port de Mahajanga où la marée atteint 4m.50. Ainsi, nous avons pu avancer la dernière proposition de relier le haut plateau avec la ville de Tamatave. C'est d'abord, la voie la plus courte, 400 kilomètre, contre 600 kilomètre vers Mahajanga, 600 vers Fianarantsoa et Faraony, et 1.100 kilomètre vers Diégo-Suarez. Non seulement la voie de Tamatave est la plus courte, mais en plus elle rachète les difficultés de son parcours, par des commodités relatives qu'elle offre à la circulation. En outre, sur le versant oriental, les pluies continuelles entretiennent dans la région qui s'étend d’Antananarivo { Tamatave, une végétation vigoureuse, l'eau est abondante. Par conséquent, la population est plus dense que sur l'autre versant, et les villages sont relativement nombreux. Certes, la côte orientale est exposée aux cyclones, mais des inconvénients ne se rencontrent pas à Tamatave, en l'absence de fleuve ou de grosse rivière qui y débouche. C'est donc, la meilleure perspective relativement aux ports de la côte orientale et, le moins éloigné d’Antananarivo.
I.2.3. La naissance de la voie ferrée à Madagascar : Ces trois itinéraires écartés, reste le tracé Tananarive-Tamatave. D’une part, Antananarivo en tant que grande ville de Madagascar, tient une place très importante dans divers domaines: socio-économique et politique du pays et cela depuis l’époque monarchique jusqu'à l'heure actuelle; et surtout pendant l'époque coloniale. Sur le plan politique et financier elle est au centre de la démarche administrative du pays. En outre, sur le plan économique, cette ville occupe une place essentielle sur la tenue des échanges extérieures telles que les tissus, vannerie, ... D’autre part, Toamasina en tant
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 6 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS que premier port de Madagascar, supporte la majeure partie du trafic commercial de la Côte-Est; tous ses produits y sont transportés par des goélettes, et la plus grande partie de ceux de l'intérieur y arrive par porteurs. C'est dans cet entrepôt que se concentrent les articles importés en provenance des navires venant d'Europe ou d'Amérique. A cela s'ajoute que Tamatave, à cette époque, avec les deux bancs de coraux qui l'abritent, et sa digue en maçonnerie qui la protège des vents du Nord, avec son wharf métallique de 200 mètres ou les grands vapeurs ne peuvent cependant pas accoster, mais demeure toujours le port principal. Et même, { l’heure actuelle, le port de Tamatave tient encore une place très importante dans le domaine du commerce extérieur: importation et exportation; comme auparavant, en relation avec le trafic ferroviaire, il prend déjà une grande part à la liaison de Tananarive à Tamatave et vice et versa, dans divers domaines tels que le transit des marchandises, le transit militaire à l'époque coloniale. La date 01 Avril 1901 symbolise le commencement des travaux de construction du chemin de fer à Anivorano après l'achèvement des études préparatoires et la création des installations. Ainsi commencent les travaux, la tête de la ligne part d'Anivorano mais quelques temps plus tard, elle fut transférée à Brickaville qui tient son nom de l'Ingénieur Général BRICKA, inspecteur des ponts et chaussées; terminus où la navigation pouvait se faire en toute saison. Plus précisément, c'est en Octobre 1901 que l'origine du chemin de fer est décidée par le Gouverneur Général GALLIENI en la reportant d'Anivorano à Brickaville en raison de sa disponibi1ité permanente. Tout d'abord, à travers la ligne TCE, lorsque les travaux ardus sont finis graduellement, les inaugurations prennent place: la première est celle du premier tronçon de Brickaville - Sandrantsimbona : 30 kilomètres. Ensuite, le 31 octobre 1904, inauguration des 102 premiers kilomètres. Puis, le 01 janvier 1909 marque l'inauguration de la ligne Brickaville - Tananarive alors que la gare de Tananarive n'est pas encore construite. Et enfin, puisque le but est atteint: pour l’achèvement complet de la construction de ce tracé, l'inauguration a lieu le 06 mars 1913, une dizaine d'années après le commencement. Pour cette ligne Antananarivo Côte Est ou T.C.E, les dépenses sont estimées à 63 000 000 francs CFA, alors que c’était prévu pour 47 500 000 francs CFA. Cette augmentation est due aux réparations des dégâts provoqués par le violent cyclone qui ravageait l’île en 1905. Une fois la ligne TCE terminée, les travaux de construction de la liaison ferroviaire Antananarivo-Antsirabe ont débutée en 1913. Cette ligne nommée Antananarivo-Antsirabe ou T.A a été établie en 1919.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 7 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Parallèlement { l’élaboration de cette ligne, la conception d’une voie secondaire ligotée à la T.C.E partant de Moramanga se prépare. Ici¸ la mise en place de la ligne vers Lac Alaotra commençait en 1919 et se terminait en 1923. Elle a pour nom Moramanga Lac Alaotra ou M.L.A. Ces trois lignes (T.C.E, T.A, M.L.A) constituent le Réseau Nord des chemins de fer à Madagascar. D’autres constructions de voie ferrée comme la ligne Fianarantsoa Côte Est ou F.C.E ont demarré en 1927. Cette dernière a pour but de joindre la région Betsileo à la mer. Or, à cause des raisons techniques et financières, les colons ont pris Manakara comme terminus. Les travaux furent achevés en 1936. Des extensions des voies vers d’autres endroits stratégiques, ne se faisaient qu’en 1969 par la réalisation de la voie Vohidiala-Morarano Chrome ou V.M.C. Une voie reliée à la M.L.A au PK122, qui mesure 19 kilomètre. Ensuite, fut entrepris la ligne joignant Antsirabe avec Vinanikarena mesurant 20 kilomètre. Enfin, il a été construit la ligne de 5 kilomètre joignant Antananarivo à Alarobia. Tous les chemins de fer { Madagascar comportent une voie d’écartement de 1000 mm avec des rails de types Vignoles, des traverses METALLIQUES, des traverses en BOIS, ou en BETON ARMEE. Et l’espace entre deux traverses est de 60cm en alignement droit et 54cm dans les courbes. A Madagascar, on rencontre environs 928 kilomètre dont le classement de ces lignes est résumé dans le tableau ci-dessous : Tableau n°01 : Récapitulation des voies ferrées de Madagascar Ligne Réseau Année de Longueur en construction km Antananarivo - Tamatave (T.C.E) Nord 1901 - 1913 376 Antananarivo - Antsirabe (T.A) Nord 1913 - 1919 158 Moramanga - Lac Alaotra (M.L.A) Nord 1919 - 1923 186 Fianarantsoa - Côte Est (F.C.E) Sud 1927 - 1936 164 Vohidiala - Morarano Chrome (V.M.C) Nord En 1969 19 Antsirabe - Vinanikarena Nord En 1980 20 Antananarivo - Alarobia Nord - 5 Total 928
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 8 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
I.3. ADMINISTRATION DES VOIES FERREES DE MADAGASCAR :
I.3.1. Les anciennes sociétés de gestion des voies ferrées malgaches : Depuis leurs créations, les chemins de fer malgaches, gérés par le génie militaire, ont connu plusieurs situations juridiques administratives. Le 28 Février 1944, une Société ferroviaire fut mise en place afin de desservir les Réseaux Nord et Sud. Cette Société fut dénommée REGIE GENERALE DES CHEMINS DE FER D’OUTRE MER. La Société ferroviaire fut déléguée le 26 Décembre 1950 à un organisme { caractère Individuel et commercial. L’année suivante le 1er Janvier 1951, la Société change de nom. Elle devient alors la REGIE DES CHEMINS DE FER DE MADAGASCAR (RCFM). Au cours de l’année 1974, l’Etat Malgache nationalise la Société ferroviaire, et la dote d’un Statut d’Entreprise Public { Caractère Commercial (EPIC). Le 06 Mai 1982, l’entreprise devient une Société d’Etat { part entière. La Société ferroviaire Malgache devient le RESEAU NATIONAL DES CHEMINS DE FER MALAGASY (RNCFM). Le RNCFM tournant au ralenti, est en état de soudure selon l’analyse faite. En effet, le gouvernement n'arrive plus { soutenir les besoins d’investissements pour les travaux de réhabilitations.
I.3.2. La société gestionnaire du réseau ferré malgache à l’heure actuelle : Dans les années 90, les chemins de fer ne sont plus entretenus, les matériels moteurs et remorqués ne sont plus fonctionnels et ne sont pas renouvelés. L’Etat Malgache décide de privatiser le RNCFM. Le 10 Octobre 2002 un opérateur privé appartenant au groupe « BOLLORE » du nom de « COMAZAR » prend en charge la gestion et l’exploitation, des infrastructures et du patrimoine du chemin de fer Malgache selon la Convention de Concession de Gestion d’Exploitation du réseau Nord. Le RNCFM devient « MADARAIL ou MADAGASCAR RAILWAYS », une Société anonyme au capital social de 5 000 000 000 d’Ariary. Au cours de l’année 2008, l’opérateur Belge « VECTURIS » est l’actionnaire majoritaire de MADARAIL.
I.3.2.1. Présentation générale de la société MADARAIL S.A : MADARAIL S.A ou MADARAIL Société Anonyme, est une société privée à caractère industriel et commercial. Son siège social est à Antananarivo 101, plus précisément { la Gare Soarano, l’Avenue de l’Indépendance, Boite Postale 1175 Madagascar. Et a pour logo :
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I.3.2.2. Les activités de la société MADARAIL S.A : Transports : Le transport inclut le transport de Marchandises et de personnes :
- Transport de Marchandises : MADARAIL transporte différents types de produits (marchandises dangereuses, matériaux de constructions, produits de carrières, produits agricoles et alimentaires, produits conteneurisés, etc.) à travers le Réseau Nord (TCE, MLA, TA). Elle propose une logistique intégrée (Magasinage, TNF, Livraison Terminale). Sa flotte commerciale importante : 17 locomotives, 260 wagons de différents types. Leurs trains effectuent deux (02) allers-retours quotidiens entre Tamatave et Antananarivo, et deux (02) allers-retours hebdomadaires entre Antsirabe et Antananarivo. Leurs services sont valables 7 jours/7 et 24h/24.
- Transport de personnes : Le train « Dia Soa » a été mis en place pour desservir les zones enclavées entre Moramanga et Tamatave. Ce train circule 6jours/7 sur cet axe. MADARAIL dispose également de deux trains touristiques : Le « Trans Lémurie Express » et la légendaire « Micheline ».
Flotte commerciale de MADARAIL : Tableau n°02 : La flotte commerciale de la société MADARAIL Locomotives 17 Matériels Remorqués 260 Wagons couverts 67 Wagons plats (portes conteneurs) 48 Wagons à Minerais 76 Wagons Citernes 63 Tombereaux 6 Source : Société MADARAIL
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Voies : La société effectue des « embranchements particuliers » sur demande, et en fonction de la faisabilité. Ces embranchements particuliers permettent à leurs clients d’être livrés directement sur leur site de production.
Tableau n°03 : Les dernières réalisations de la société MADARAIL Savonnerie Tropicale Antananarivo 70 mètres TIKO Zone Industriel Forello 180 mètres TIKO Port de Toamasina 120 mètres NBM (Nouvelle Brasserie de Madagascar) Ambatolampy 630 mètres MICTSL Toamasina 325 mètres (en cours) Source : Société MADARAIL
La réhabilitation et le renouvellement sont effectués par la SOMATRAFER, et sont supervisés et contrôlés par le DVOAB (Département Voies, Ouvrage d’Art et Bâtiment).
Maintenance des matériels roulants : Par soucis de sécurité, la société se doit de respecter la périodicité des révisions et des entretiens de leurs matériels moteurs et remorqués. Le Département Matériel (DMAT) assure la totalité des révisions et des entretiens de leurs engins dans leurs ateliers. Les matériels roulants sont révisés et visités selon une fréquence bien définie.
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Tableau n°04 : La maintenance des matériels roulant de la société MADARAIL Matériels moteurs (locomotives) Révisions générales tous les 480 000 Km Grands entretiens tous les 180 000 Km Visites systématiques Après chaque voyage Matériel remorqués (wagons) Révisions générales tous les 6 ans Grands entretiens tous les 3 ans Révisions systématiques tous les 50 000 Km Entretiens courants Après chaque voyage Engins de travail (draisines, locotracteurs, etc.) Révisions générales tous les 3 ans Grands entretiens tous les 9 mois Visites systématiques Après chaque voyage Source : Société MADARAIL
Adaptations de pièces : MADARAIL adapte en interne leurs propres pièces de rechanges nécessaires à leur activité (roues, vilebrequins, etc.) Le dépôt principal de Soarano est composé de 13 Ateliers (Infrastructures techniques, peintures, injections, bogies pneumatiques, essieux, etc.) Moramanga ainsi que Manangareza possèdent également 01 dépôt chacun. Elle prend également les commandes de certains de leurs clients, qui désirent confectionner et/ou modifier des pièces spéciales (alésage, tournage, fraisage, etc.) Elle traite leurs requêtes en fonction de la disponibilité de leurs ateliers et de la faisabilité technique.
I.3.2.3. Les infrastructures de la société MADARAIL S.A : Réseau Nord
Le Réseau Nord est composé de trois lignes de 673 Kilomètres, de 300 ponts, 35 tunnels et 1 892 courbes. C’est le réseau pris en charge par MADARAIL.
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Tableau n°05 : Le Réseau Nord géré par la société MADARAIL Ligne Kilomètres Ponts Tunnels Courbes Tananarive-Côte Est (TCE) 372 km 147 28 1 370 Moramanga-Lac Alaotra (MLA) 142 km 109 0 334 Tananarive-Antsirabe (TA) 159 km 44 7 188 TOTAL 673 km 300 35 1 892 Source : Société MADARAIL Gares Ouvertes Il existe aussi plusieurs gares qui seront ouvertes. Tableau n°06 : Les Gares Ouvertes Gares Ouvertes 28 Construites 05 Existantes 23 Gares réhabilitées 24 Construites 01 Existantes 23 Source : Société MADARAIL Bâtiments MADARAIL possède 28 gares opérationnelles sur le Réseau Nord : 20 sur la ligne TCE, 03 sur la ligne MLA, et 05 sur la TA. Parmi elles, 05 furent construites récemment, et les 23 autres existaient déjà pour la plupart depuis la période coloniale. Ces dernières furent toutes détériorées, faute d’entretiens. Beaucoup d'entre elles ont été réhabilitées et d'autres sont en cours de réhabilitation : 19 gares ont été réhabilitées sur la ligne TCE, et 05 gares sur la ligne TA.
Voies Afin d’optimiser la Sécurité de leurs Voies et de prévenir tout accident, MADARAIL a mis en place des plans de réhabilitation et de renouvellement des Voies sur les trois lignes du Réseau Nord (Tananarive-Côte Est, Moramanga-Lac Alaotra, Tananarive- Antsirabe): - Renouvellement des Voies : Cela consiste à remplacer certains éléments défectueux de la Voie par des matériaux plus résistants et plus sophistiqués c'est-à-dire, par exemple, remplacer les traverses en bois défectueuses en béton, confortement des voies,
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 13 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS etc. - Réhabilitation des Voies : Cela consiste { remplacer l’intégralité de la plate forme ferroviaire avec des matériaux plus résistants et plus modernes c'est-à-dire, par exemple, remplacer l’intégralité des traverses en bois en traverses en béton, remise en état de la géométrie de la voie, confortement des voies, etc.
Tableau n°07 : Les entretiens de voies Voies renouvelées 195 Km TCE 146 Km MLA 32 Km TA 17 Km Voies réhabilitées 327 Km TCE (Toutes lignes confondues) MLA TA Source : Société MADARAIL
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Chapitre II : PRESENTATION DU PROJET La ligne Moramanga – Lac Alaotra est une des lignes qui ont bénéficié d’un financement pour renouvellement des voies grâce { l’accord de partenariat entre l’Etat malgache et la Société MADARAIL. Plus précisément, c’est la ligne Vohidiala – Ambatondrazaka, qui fait parti de la M.L.A que ce projet va élaborer.
Cette voie représente une ligne de connexion de base dans la région Alaotra Mangoro du fait de l’existence de la société SILAC { Manakambahiny-Ouest qui collecte du riz. De plus l’existence des légumes, des boissons de la BRASSERIES STAR DE MADAGASCAR promu le trafic de cette région..
II.1.HISTORIQUE DE LA LIGNE MORAMANGA – LAC ALAOTRA : Une fois, la ligne Antananarivo-Cote Est est faite, l’idée de construire la ligne Antananarivo-Diégo Suarez revient aux colons. En effet, conscient des potentialités de la région d’Alaotra comme la production du riz, caoutchouc, cires, etc. qui pouvaient être bénéfiques et rentables, le gouvernement colonial a décidé de relier la région Mangoro ainsi que la partie Lac Alaotra avec la capitale Antananarivo et aussi avec le premier port Tamatave de Madagascar. Alors, le nom Moramanga-Lac Alaotra ou M.L.A venant de ces deux régions apparu.
Les Travaux de construction ont débuté le 20 septembre 1914 en partant de Moramanga vers Ambatondrazaka. L’inauguration du premier tronçon Moramanga- Amboasary était faite par le Gouverneur Général GARBIT le 29 mai 1915. Ensuite, la construction du deuxième tronçon continuait toujours afin de faciliter la promotion de la plaine d’Alaotra. En effet, la ville d’Ambatondrazaka est atteinte le 25 juin 1922. Enfin, le dernier tronçon de la ligne Moramanga-Lac Alaotra c’est { dire Ambatondrazaka- Andreba était achevé le 15 mars 1923. En 1969, l'exploitation de la mine de chrome d'Ambodiketsa a nécessité la création d'une antenne industrielle de Vohidiala (PK 122 MLA) à Morarano. Cette ligne fait partie du Réseau Nord. La réalisation de la ligne Moramanga-Lac Alaotra a couté 11 700 000 francs avec une longueur de 169 km. Cette ligne était construite par les colons pour promouvoir l'économie coloniale. Toamasina est le port qui, par sa position géographique, remplit le mieux les conditions nécessaires à l'exportation des matières premières vers la métropole. Alors des entretiens ont été faits par les colons pour améliorer cette ligne.
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Pendant les années florissantes, il a été enregistré deux départs et deux arrivées par jour, à destination ou en provenance du Lac Alaotra. Par la suite, particulièrement en raison de la vétusté des installations et du matériel (surtout locomotives), le rythme s'est beaucoup ralenti : trois départs (mercredi, vendredi et dimanche) et trois arrivées à Ambatondrazaka (mardi, jeudi et samedi), par semaine. Actuellement, la MADARAIL est quasi en veilleuse, surtout pour le transport de voyageur.
Carte n°01 : Carte du réseau auprès de MADARAIL Depuis une décennie, cette ligne MLA n’a reçu aucune intervention concernant l’Entretien des voies. La ligne compte 17 gares à partir de Moramanga. La distance moyenne entre deux gares est de 14 km.
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Tableau n°08 : Kilométrages et altitudes des gares Noms des gares Kilométrages des Altitudes des gares gares MORAMANGA 0,000 911 Ampitambe 10,200 906 Marovoay 18,200 910 Morarano 28,100 905 Amboidray 38,200 910 Ampangabe 50,900 905 Amboasary 58,100 899 Andaingo 82,200 914 Ambohimena 89,700 928 Anosiroa 98,300 886 Andilanatoby 117,100 785 Vohidiala 122,600 772 Manakambahiny 129,900 773 AMBATONDRAZAKA 142,200 765 Station Alaotra 156,600 775 Andreba 165,300 763 AMBATOSORATRA 168,700 754 Source : Société MADARAIL
II.2.LOCALISATION DU PROJET : La ligne Moramanga-Lac Alaotra constitue une des lignes composant le Réseau Nord des chemins de fer malgaches occupés par la société MADARAIL. Reliant Moramanga avec Ambatondrazaka, et même jusqu’{ Ambatosoratra, elle donne accès { la plaine d’Alaotra c'est-à-dire la voie de désenclavement de la Région Alaotra Mangoro. Elle occupe une place prépondérante pour les gens à faible revenu et pour le transport à fort tonnage comme le transport des produits agricoles, des minerais de chromite et des carburants. Elles ont aussi des intérêts touristiques. L’itinéraire concerné par ce projet de rénovation, se situe entre le PK 122+000 (Vohidiala) et le PK 142+000 (Ambatondrazaka) du tronçon MORAMANGA - AMBATONDRAZAKA dans la Région Alaotra Mangoro.
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Ainsi, la carte qui suit localise le projet dans les zones d’influences concernées et aussi les régions qui les délimitent.
Carte n°02 : Localisation du projet sur la carte du réseau de la société MADARAIL
II.3.OBJET DU PROJET : Le marché a pour objet l’exécution des TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT DE VOIES ENTRE VOHIDIALA ET AMBATONDRAZAKA, DANS LA REGION ALAOTRA MANGORO. (20 KM)
II.3.1. L’objet du projet: Les Travaux de renouvellement des voies de la ligne Moramanga-Lac Alaotra entre Moramanga et Ambatondrazaka a pour objet, le rehaussement de la performance du tronçon Vohidiala-Ambatondrazaka. Ils visent aussi à lutter contre la pauvreté et à maintenir un très bon niveau de sécurité, limiter le coût de la maintenance, apporter plus de confort aux voyageurs ainsi que réduire les nuisances sonores pour les riverains.
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Les échanges entre les pays Tamatave, Antananarivo et Ambatondrazaka conduiront à un accroissement permanent du nombre de camions le long de la Route Nationale n°44. Le transfert d’une partie non négligeable des trafics de marchandises de la route vers le rail constitue un objectif majeur pour les régions concernées. Ces travaux de renouvellement apportent une hausse de l’approvisionnement en carburant transporté par les wagons citerne pour la capitale de la région Alaotra Mangoro une fois que ces travaux auront été achevés. Les renouvellements de ce tronçon de la M.L.A jouent également un rôle important dans la diversification et l'intégration de l'économie de la Région concerné en général. Ils ont pour objet de faciliter l'approvisionnement des industries locales en produits de base, ouvrant ainsi des débouchés à l'agriculture. D'autre part ils visent la facilité d'acheminement des biens d'équipement nécessaire à l'industrie et à l'agriculture en vue d'accroître leur productivité. Ils vont contribuer à la recherche de complémentarité entre les différentes activités industrielles et agricoles de la Région Alaotra Mangoro. Ces travaux de rénovations ont pour objectifs d’assurer une lourde tache au profit des sociétés industrielles. Presque la majorité des grandes entreprises existant à Madagascar sont en collaboration avec la société MADARAIL, et plusieurs d'entre elles constituent de grands clients tels que la société Star, Savonnerie tropicale, Hydrocarbure, etc. Le développement des industries de transformation se manifeste d'une part par l'approvisionnement en matériels, en équipements et en matières premières et d'autre part, par l'évacuation de leurs produits semi-finis ou finis. La participation du mode de transport sur ces sociétés commence donc au niveau de leurs constructions et peut aboutir jusqu'à leurs fonctionnements. Enfin, ce projet a pour objet : l’amélioration du confort de l’usager (réduction significative des «secousses») et la diminution du nombre d’incidents : disponibilité accrue de l’infrastructure (moins de ralentissements pour les trains).
II.3.2. Les intervenants: Maitre de l’Ouvrage : L’Administrateur Directeur Général de MADARAIL Gare Soarano, Avenue de l’Indépendance, ANTANANARIVO 101, MADAGASCAR.
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Maitre d’Œuvre : La Direction des Installations Fixes de MADARAIL Gare Soarano, Avenue de l’Indépendance, ANTANANARIVO 101, MADAGASCAR. Entrepreneur : SOMATRAFER (Société Malgache de travaux ferroviaire) Gare Soarano, Avenue de l’Indépendance, ANTANANARIVO 101, MADAGASCAR.
II.4.BUT DU PROJET : Il s’agit d’effectuer le renouvellement complet des constituants de la voie ferrée (rail, traverses, ballast) quasi hors services. En effet, le vieillissement de la voie, dû { l’usure, ne permet plus d’obtenir, par des méthodes classiques d’entretien, une résistance des éléments de structure et des qualités géométriques convenables, il devient alors nécessaire de renouveler les constituants principaux de la voie. Les travaux prévus visent à mettre en place une voie moderne sur des traverses en béton, reposant sur du ballast sain. Des travaux connexes sont à réaliser conjointement, telles les réfections de dispositifs d’assainissement, le curage des fossés et le renouvellement de certains platelages comme les appareils de voie et passages à niveau.
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Chapitre III : ETUDE MONOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’INFLUENCE La zone d’influence du tronçon de la ligne Moramanga Lac Alaotra entre Moramanga et Ambatondrazaka comprend tout le territoire la région d’Alaotra Mangoro.
III.1. PRESENTATION DE LA REGION ALAOTRA MANGORO :
III.1.1. Délimitation administrative: Du point de vue administratif, la région Alaotra Mangoro est délimité par : Au Nord : par les districts de Mandritsara, Port-Bergé et Mandritsara (Région Sofia) ; Au Nord ouest : par le district de Tsaratanàna (Région Betsiboka) A l’Ouest : par les districts d’Anjozorobe et de Manjakandriana (Région Analamanga) ; Au Sud Ouest : par les districts d’Andramasina (Région Analamanga) et d’Ambatolampy (Région Vakinankaratra) ; Au Sud : par le district de Marolambo (Région Atsinanana) ; Au Sud Est : par les districts Tanambao Manampotsy et Vatomandry (Région Atsinanana) ; A l’Est : par les districts de Brickaville, Toamasina II (Région Atsinanana) et Vavatenina (Région Analanjirofo) ; Au Nord Est : par les districts de Fénérive Est et Soanierana Ivongo (Région Analanjirofo).
III.1.2. Aperçu général de la région Alaotra Mangoro : La Région Alaotra Mangoro se situe sur le Centre Est de Madagascar (dans l’ex- province de TOAMASINA) et s’étend sur une superficie de 33.054 km². Elle comprend 5 districts : -Ambatondrazaka (20 communes) : superficie : 6 967 km2 -Amparafaravola (20 communes) : superficie : 6 496 km2 -Andilamena (8 communes) : superficie : 7 525 km2 -Moramanga (21 communes) : superficie : 9 396 km2 -Anosibe An’Ala (10 communes) : superficie : 2 668 km2
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 21 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
La région Alaotra Mangoro est située entre 17° 19’ et 19° 90’ de latitude Sud et 48°12’ et 48°39’ de longitude Est, la Région est de forme allongée selon une direction subméridienne de 400 Km de longueur et d’une largeur moyenne de 85 Km.
Carte n°03 : Localisation de la région Alaotra Mangoro Elle compte 79 communes (dont 2 communes urbaines) et 606 fokontany.
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III.2. MILIEUX HUMAINS ET SOCIAUX:
III.2.1. Population et démographie: La Région Alaotra-Mangoro compte une population totale d’environ 1 112 550 habitants repartis comme suit : Tableau n°09 : Population de la région Nombre de Superficie Densité Districts Population Commune (km²) (Hab/km²) Ambatondrazaka 20 6 967 380 211 54,57 Amparafaravola 20 6 496 293 282 45,15 Andilamena 8 7 527 90 887 12,07 Moramanga 21 9 396 248 040 26,40 Anosibe An’ala 10 2 668 100 130 37,53 REGION 79 33 054 1 112 550 33,66 Source : Monographie Districts 2004
La Région étant essentiellement à vocation agricole, 14,94 % de la population est urbaine tandis que 85,06 % vit en milieu rural. La densité moyenne, en 2004, est de 33,66 hab/km².
III.2.2. Croissance démographique: La croissance démographique est de 3,11 %. Le taux d’urbanisation est de 14,94 %.
III.3. SECTEURS ECONOMIQUES:
III.3.1. Zonage économique: Du point de vue économique, la région Alaotra-Mangoro peut être subdivisée en trois zones : 1. La zone économique du centre (sous-région Alaotra) caractérisée par la production rizicole composée de deux (02) districts : Ambatondrazaka et Amparafaravola. 2. La zone économique du Sud (sous-région de Mangoro), riche en patrimoine forestier et environnemental constituée de deux (02) districts : Moramanga et Anosibe An’Ala. 3. La zone économique du Nord marquée par l’élevage des bovidés et l’existence de zones de pâturage (Nord d’ Amparafaravola et Andilamena).
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III.3.2. Agriculture: La Région Alaotra-Mangoro est une zone de production rizicole. C’est la principale activité de la majorité de la population des plaines autour du lac. La production peut être augmentée par l’accroissement du rendement (actuellement le rendement se situe { 3,64 t/Ha) et l’extension des surfaces cultivables car la région dispose de 120 000 Ha de rizière dont 35 000 ha irrigués et a une production en paddy tournant autour de 300 000 tonnes par an. L’ensemble de la région est également propice aux autres cultures vivrières (céréales, manioc, arachides, légumes, etc.), aux cultures de rente (café, litchis, girofles, etc.), aux cultures industrielles (canne à sucre, raphia, etc.). Les cultures vivrières occupent 94% des surfaces cultivées. Signalons également les cultures maraîchères et les cultures fruitières qui sont propices au voisinage immédiat des bas fonds et au niveau des vallées intercalées dans les escarpements de montagnes des zones forestières.
III.3.3. Pêches et ressources halieutiques: La pêche est traditionnelle et est presque toujours associée { d’autres activités agricoles. Les captures sont écoulées sur place ou dans les environs quand les collecteurs ne parviennent pas jusqu’aux sites. Les pêcheurs sont regroupés en association ou groupement de 15 à 20 membres. Les plans d’eau, les lacs intérieurs, les fleuves constituent les supports aux activités de pêche. Le Lac Alaotra, d’une superficie de 20 000 ha, est d’ailleurs le plan d’eau intérieur le plus important de Madagascar. Il se prête à différents usages : pêche, riziculture, collecte de plantes aquatiques pour la vannerie. Malheureusement, les menaces d’ensablement se généralisent, suite { la forte dégradation des bassins versants. Les produits sont destinés à la consommation locale, intra et extra régionale, frais, fumés ou séchés selon les marchés. Le rendement du Lac Alaotra tourne autour de 2500 T/an. La Pêche constitue une activité importante pour la population riveraine du lac, surtout pour ceux qui n’ont pas de terres { cultiver. La Pisciculture commence { être pratiquée dans toute la Région et constitue une source de revenus non négligeables.
III.3.4. Elevage: La Région possède deux Circonscriptions d’élevage :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 24 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
. CIREL Ambatondrazaka : elle s’occupe des districts d’Ambatondrazaka, d’Amparafaravola et d’Andilamena ; . CIREL Moramanga : couvre les districts de Moramanga et d’Anosibe An’Ala. L’effectif de cheptel par spéculation en termes d’élevage est résumé dans le tableau suivant : Tableau n°10 : Production annuelle de cheptel Districts Bovin Porcin Ovin/Caprin Volaille Ambatondrazaka 79 741 11 153 7 317 299 635 Amparafaravola 72 848 2 181 625 233 215 Andilamena 64 332 800 10 352 511 Moramanga 40 461 9 500 250 500 000 Anosibe An’Ala 6 710 3 941 80 292 351 REGION 264 092 27 575 8 282 1 677 712 Source : Rapport annuel Circonscription d’élevage 2003 – PCD Les volailles sont constituées essentiellement par les oies dans l’Alaotra et des poulets dans le Mangoro. L’élevage bovin se pratique surtout du coté d’Andilamena et d’Amparafaravola. Le nombre considérable du cheptel bovin dans le district d’Ambatondrazaka s’explique par le fait que même si l’élevage bovin n’est pas une activité { part comme dans les districts d’Andilamena et d’Amparafaravola, presque chaque famille rurale dispose de quelques têtes de zébus pour des fins agricoles : traits, fumier, piétinage des rizières, moisson…
III.3.5. Tourisme: Avec le corridor forestier de l’Est et le lac Alaotra, Alaotra Mangoro dispose de sites touristiques reconnus. Les lieux les plus fréquentés sont : . les aires protégées, . le lac Alaotra avec un plan d’eau navigable favorable { la pêche et célèbre par la présence des « onjy » et des « bandro », endémiques dans la zone, . et d’autres sites comme les marais de Torotorofotsy avec ses grenouilles dorées, le gîte des fanihy du coté d’Amboasary, les chutes d’eau présentes presque sur tous les cours d’eau, …
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Les parcs, aires et réserves naturelles de la Région Alaotra-Mangoro sont nombreux et présentent des potentialités énormes pour le développement du tourisme de découverte: Andasibe et Zahamena disposent d’infrastructures d’accueil de renommée internationale pour les touristes. Des circuits, des activités et des guides sont opérationnels et disponibles pour servir les visiteurs.
III.3.6. Mines et industries extractives: Le principal minerai industriel destiné { l’exportation est le graphite. Les principaux gisements sont localisés à Moramanga. Deux sociétés « Arsène Louys et Cie » et « R. Izouard » s’y adonnent avec une production de 2 500 tonnes par an. Au niveau d’Ambatondrazaka, on trouve, le gisement de chaux et de pouzzolane d’Ambatosokay. Un grand projet d’exploitation de Cobalt et de Nickel est en cours de mise en oeuvre par la société SHERRIT dans la zone d’Ambatovy et d’Analamay (Moramanga). Ambatovy – Analamay compterait près de 125 millions de tonnes de minerais, avec une teneur moyenne de 1% de Nickel et de 0,6 à 1% de Cobalt et une production annuelle de 60 000 tonnes de Nickel et 5 600 tonnes de Cobalt. Outre les exploitations industrielles, la région dispose d’autres ressources comme le quartz, le cristal, l’or et d’autres pierres précieuses comme le rubis d’Andilamena, qui sont exploitées de manière illicite.
III.3.7. Industries manufacturières: Sur les 7 féculeries qui ont existé, seule celle de Marovitsika subsiste. Au Nord, il y a prédominance de rizeries et d’unités de décortiqueries. Notons aussi l’existence de l’industrie cartouchière du Ministère de la Défense Nationale à Sahafitahana Moramanga. Dans la partie Sud de la région, l’abondance des ressources forestières explique la prédominance des industries de bois comme FANALAMANGA, TIB, PANOMAD et les petites scieries.
III.4. INFRASTRUCTURES ROUTIERES: La longueur des routes de la région se résume comme suit (Source : FTM): . Routes Bitumées : 398 km . Routes Nationales Secondaires ou RNS : 242 km
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. Routes d’Intérêt Provincial ou RIP : 246 km . Routes Communales et Intercommunales : 810 km Soit une longueur totale toutes catégories de : 1.696 km. Un programme à court terme, établi en partenariat avec les bailleurs de fonds procède le bitumage de la RN 44 dans son ensemble et prévoit la réfection de la RN 3a sur toute sa totalité. La longueur des chemins de fer de la région est 188 km. Au début de la période coloniale, la préoccupation administrative majeure a été l'amélioration des voies de communication en vue de maintenir la paix. C'est pourquoi, la construction du réseau de chemin de fer reliant la capitale de Madagascar avec d’autres régions a été une priorité. La région Alaotra Mangoro fait parti des zones { forte potentialité économique et culturelle situées dans la partie Est de Madagascar ; mais l’état de la seule voie ferrée de désenclavement, constitue une entrave { leurs exploitations. Ce projet de renouvellement de voie de la ligne Moaramanga Lac Alaotra concernant le tronçon Vohidiala et le Chef Lieu de région Ambatondrazaka donnera à la population de cette dernière la possibilité de mieux exploiter les ressources locales.
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DEUXIEME PARTIE : NOTION DE LA VOIE FERREE
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Chapitre I : GENERALITES SUR LA VOIE FERREE La voie est constituée par un assemblage d’éléments plus ou moins élastiques, qui transmettent à la plateforme la charge dynamique des roues.
I.1. LA SUPERSTRUCTURE D’UNE VOIE FERREE: La superstructure d’une voie ferrée est constituée par :
Le rail ; Les organes de liaison entre barre élémentaires de rails ; Les organes de fixation des rails sur les traverses ; Les traverses ; Le ballast ;
Figure n°01 : La superstructure d’une voie ferrée
I.1.1. Le rail :
I.1.1.1. Définition : Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée sur laquelle roulent les véhicules ferroviaires. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors généralement sur des traverses pour conserver un écartement constant.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 29 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Il est { noter qu’un système de transport fondé sur l’utilisation d’un seul rail est un monorail. Un (voire deux) rail(s) peut (peuvent) servir aussi { l’alimentation électrique (alimentation par troisième rail ou par troisième et quatrième rails).
I.1.1.2. Rôles du rail : Le rail a trois (04) rôles importants :
- guidage des roues des trains ; - réception des forces dynamiques venant des roues des matériels roulants ; - transmission de ces forces vers la partie inférieure de la superstructure de la voie ; - transmission de signaux (circuits de voie) pour le retour des courants de traction et des auxiliaires du train (ligne train pour le chauffage et la climatisation sur les rames tractées).
I.1.1.3. Historiques du rail : En général, la plus ancienne image de rails connue est une gravure sur bois d’une Cosmographie Universelle parue à Bâle en 1550, reproduisant le moyen de transport utilisé dans les mines alsaciennes de Lebertahl.
La conception actuelle de la voie ferrée ne s’est cependant développée que plus récemment et son évolution s’est traduite essentiellement dans le mode de réalisation des rails : recouvrement de madriers par des plaques de fonte en 1738 (mines de Wyte- Haven), apparition de rails métalliques en 1763 (Richard REYNOLDS), de rails en fer puddlé (John BIKINSHAW) et enfin proposition par BESSEMER des premiers rails en acier en 1858. C’est donc vers le milieu du 19ème siècle que la voie ferrée a pris son aspect actuel : roulement des essieux sur deux rails maintenus par des traverses, en général en bois, et transmission des efforts { la plateforme par l’intermédiaire d’une couche de ballast.
L’apparition des machines { vapeur marqua un très grand changement dans l’histoire du transport ferroviaire, car on a pu augmenter la vitesse et le poids des marchandises. Il fallait alors moderniser la forme et la structure des rails pour qu’ils puissent résister aux efforts verticaux et horizontaux.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 30 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
I.1.1.4. Formes du rail : Au point de vue mécanique, l’élément le plus important du rail est l’inertie verticale. Le rail est considéré comme une poutre de longueur continue qui se repose sur une infinité d’appuis appelé traverses. De ce fait, la meilleure section que l’on peut donner au rail est donc la section en I car elle permet l’obtention d’un moment d’inertie maximal par rapport a l’axe horizontal passant par le centre de gravite et par conséquent, la contrainte de flexion du rail est minimale. C’est à partir de cette idée que l’on a basé la détermination de section du rail. En effet, deux profils ont été largement utilisés. Le premier, inventé par l’ingénieur Américain Robert STEVENS et appliqué par l’ingénieur Anglais Charles VIGNOLES en Angleterre en 1932. C’est ainsi que le rail a porté son nom : rail type Vignoles. Ce type de rail est le plus utilisés presque tout dans le monde. Le rail moderne est généralement du type « Vignole » ; dans une section transversale, on distingue le patin qui s’appuie sur la traverse, le champignon qui constitue le chemin de roulement, et l’âme, filet vertical qui relie le champignon au patin.
Figure n°02 : Rail type Vignoles
Le deuxième, s’est basée { la pensée qu’une fois la partie supérieure du rail est usée, on pourrait utiliser la partie inférieure comme surface de roulement. D’où l’apparition du rail à double champignon, un rail inventé par l’ingénieur Anglais Lock en 1835 et employé par l’ingénieur Anglais Georges STEPHENSON. Le rail à « double champignon symétrique » avait été conçu pour permettre de retourner le rail usé et donc doubler sa durée de vie. Le défaut de ce système était que
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 31 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS lorsque le rail était retourné, il était déjà abimé (poinçonnements dû à l'écrasement au niveau des berceaux). Ce principe a été abandonné. Des rails type « double champignon asymétrique » ont également été employés : un seul côté, de plus forte section, était utilisé pour le roulement. La simplification apportée par la fixation du rail type Vignole a amené à l'abandon de ce système.
Photo n°02 : Rail à double champignon
Remarque : Des rails à gorge (type « Broca ») sont utilisés pour les voies encastrées dans des chaussées routières, notamment pour les installations industrielles et les lignes de tramway.
Photo n°03: Rail type « Broca »
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 32 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
I.1.1.5. Acier du rail : Les principales qualités exigées de l’acier du rail sont : - Résistance { l’abrasion ; - Absence de fragilité ; - Soudabilité en vue de la confection des barres longues ; - Adaptation facile à la production nationale pour obtenir un prix de revient acceptable. Ces qualités sont mutuellement contradictoires puisqu’un acier résistant { l’usure doit être dur donc plus ou moins fragile. Dans les alignements, l’acier des rails est de nuance 65, mais dans les courbes, celui–ci est de nuance .
I.1.1.6. Poids du rail : La caractéristique essentielle d’un rail, en dehors de sa forme, est son poids au mètre linéaire.
Il y a différent type de rail selon leur poids. La puissance du rail dépend du trafic qu’il va supporter. Plus le trafic est grand, plus le rail doit être grand. Auparavant, les premiers profils étaient très légers, parfois inférieurs à . L’augmentation de poids des profils permet un meilleur dessin du rail et une résistance plus favorable à la concentration des contraintes. Le choix du type de rail dépend de trois (03) facteurs : - l’intensité du trafic ; - le poids des essieux - la vitesse des trains. Le poids par unité de longueur est la caractéristique principale qui définit le type et la puissance du rail. Le système d’unité pour les rails est [kg/ml] ou kilogramme par mètre linéaire. Ce poids varie de 25 à 75 [kg/ml]. Dans les pays européens, les poids du rail sont donnés par les intervalles suivants : - En France, 30 à 62 [kg/ml] (dont les 62 [kg/ml] sont réservés pour les T.G.V.) - En Allemagne, 30 à - En Angleterre, - En Russie, 43 à 75 [kg/ml]
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- Aux Etats-Unis, cet intervalle est de 38 à 75 [kg/ml]. A Madagascar, le type de rail varie selon les axes. Le tableau suivant donne les intervalles de rails existants : Tableau n°11 : Types de rails suivant ces lignes respectives à Madagascar. LIGNES POIDS DES RAILS [kg/ml] Tananarive Côte Est 25 à 36 Tananarive Antsirabe 25 Moramanga Lac Alaotra 25 à 40 (pour Morarano-Chrome) Fianarantsoa Côte Est 25 à 41 Source : Société MADARAIL
Figure n°03 : Profil d’un rail { patin de 36 [kg/ml]
Remarque :
A Madagascar (avant 2003), MADARAIL est en train de changer les rails de la ligne (T.C.E, T.A, M.LA) en 40[kg/ml] et plus.
I.1.1.7. Longueur du rail : En générale, la longueur des barres élémentaires des rails varie de 10 à 25 [m]. Les rails ont des longueurs normales suivant leurs types. A Madagascar, ces longueurs peuvent être 10, 11 ou 12 mètres. Ces types de rails normaux sont posés dans les alignements droits, dans les files extérieures des courbes et, dans les cas échéant, intercalés entre les rails courts, dans les files intérieures des courbes. Dans les pays
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 34 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS avancés, la longueur des rails normaux est de 24 [m] car ils possèdent des matériels pour les travaux mécanisés et des grands engins puissants pour l’entretien des voies et les poses des traverses. A chaque longueur normale de rail, correspondent des rails de longueur inférieure appelés rails courts. Ces derniers sont utilisés dans les files intérieures des courbes de façon { réaliser l’équerrage des joints { la tolérance admis (± 5cm). La différence de longueur entre le rail normal et le rail court est donnée par la formule suivante :
: Développement de la file extérieure [m] ; : Développement de la file intérieure [m]; : L’écartement de la voie [m]; : Rayon de la courbe [m]. Remarque : Actuellement, on utilise le long rail soudé ou L.R.S. Les barres de rails normaux sont soudées entre elles. A Madagascar, les L.R.S ou Longs Rails Soudés s’utilisent dans les courbes en posant des rails courts sur la file intérieure pour avoir la perpendicularité des joints.
Au moment présent, la société MADARAIL espère exploiter les L.R.S.
La durée de vie des rails à Madagascar varie entre 20 et 30 ans.
I.1.2. Les organes de liaison entre barre élémentaires de rails : Les organes de liaison assurent la continuité des barres élémentaires des rails. Les rails peuvent être liés entre eux de deux (02) façons :
. par éclissage ; . par soudure.
I.1.2.1. La liaison par éclissage: La liaison par éclissage se fait par l’assemblage des abouts des deux (02) rails { l’aide des deux (02) éclisses sur les deux (02) faces du rail.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 35 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Extérieur de la voie Intérieur de la voie
Figure n°04 : Disposition d’un éclisse
Les éclisses sont les organes de liaisons de deux (02) de rails consécutifs. Pour cela, elles doivent satisfaire aux conditions suivantes :
- Relier les rails de façon { ce qu’ils se comportent comme une poutre continu; - Avoir une résistance à la déformation aussi prêt que possible celles des rails qu’elles assemblent ; - Empêcher les mouvements verticaux et latéraux des bouts des rails l’un par rapport { l’autre tout en permettant la dilatation des rails ; - Etre aussi simple que possibles et composé du minimum d’éléments.
Les éclisses peuvent être plates ou en cornière suivant leur type.
Les éclisses sont fixées en laissant un espace appelé joint dont l’ouverture est fonction de la température au moment du montage de la voie.
Remarque :
On appelle joint de dilatation l’interstice qui doit être aménagé, soit { la pose d’une voie, soit au cours des travaux d’entretien entre about de rails.
Les joints de dilatations ont pour objet de permettre la dilatation linéaire afin d’éviter les contraintes de compression et le flambement de la voie aux plus fortes températures. L’ouverture des joints de dilatation est fonction de la longueur des rails,
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 36 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS du coefficient de dilatation linéaire du métal et de l’augmentation maximum de la température des rails au-delà de la température de pose.
A Madagascar la température maximale de pose de rail est de 55[°C]. Le coefficient de dilatation linéaire de l’acier du rail est : 1,1×10-5[m/°C/m] .Autrement dit, 100[m] de rail s’allongera de 1,1[m] si la température s’élève de 10[°C]. Tableau n°12 : Ouverture des joints de dilatation Température de Ouverture des joints de dilatation en [m/m] pose en [°C] 8 [m] 9 [m] 10 [m] 11 [m] 12 [m] 0 6 7 7 8 9 5 5 6 7 8 8 10 5 6 6 7 8 15 4 5 6 7 8 20 4 5 5 6 6 25 3 4 5 5 5 30 3 4 4 4 5 35 3 3 3 4 4 40 2 3 3 3 3 45 2 2 2 2 3 50 1 1 2 2 2 55 1 1 1 1 1 Source : Livret n°04
On distingue deux (02) types d’emplacement des joints.
o Les joints suspendus ou en porte-à-faux :
Les joints suspendus sont élastiques et l’usure des abouts des rails est moins considérable. Ils se situent entre deux traverses successives. C’est le cas le plus répandu dans le monde. On les emplois aussi à Madagascar.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 37 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°05 : Joint suspendu ou en porte-à-faux
o Les joints appuyés :
Les joints appuyés sont plus rigides. C’est pourquoi, des difficultés des bourrages des ballasts sont présentes au niveau de ces joints. Ils se placent sur les traverses.
Figure n°06 : Joint appuyé
Selon son plan de pose, on peut distinguer :
o Les joints en équerre ou joints en concordants :
Quand les joints des deux (02) rails parallèles sont situés perpendiculairement à l’axe de la voie.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 38 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°07 : Joint à équerre
o Les joints chevauchés ou alternés :
Contrairement aux précédents, ils sont disposés en quinconce. Leur inconvénient est le ballotage du matériel roulant.
Figure n°08 : Joint alterné
I.1.2.2. La liaison par soudure : La liaison par soudure permet de fabriquer les L.R.S. Ces derniers forment ce qu’on appelle voie en « barres longues ». Elle nécessite la présence des attaches élastiques pour assurer le maintient suffisant. Le procédé de soudage se fait avec l’apport de métal par aluminothermie, c'est-à-dire mélange d’oxyde de fer et d’aluminium pour la technique de soudure à pose manuelle et pour la technique de soudure à pose mécanique, elle se fait en usine afin de transporter par des wagons plateforme avant d’être posé mécaniquement sur des engins spéciaux sur la voie les barres soudées.
On appelle L.R.S ou Longs Rails Soudés, une barre de rail dont la longueur est suffisante, pour qu’un au moins de ces points reste fixe, quelles que soient les variations de la température. Les coupons de rail de 80 m sont soudés en atelier en longueur de 320 à 400 mètres pour former des L.R.S.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 39 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
La voie à barres longues est le type de voie le plus perfectionné. On a commencé à l’exploiter en Europe vers 1930 dans lequel la longueur des barres varie de 120 { 800 m et peuvent même atteindre jusqu’{ 1000 m.
Une réserve de contrainte qui sera compensée par les variations dues à l’élévation de température des rails est nécessaire aux L.R.S. Ces types de température doivent être limités de telle façon que l’augmentation de la température du rail ne crée pas, dans les barres en raison de la dilatation du métal, des contraintes.
I.1.3. Les organes de fixation des rails sur les traverses : Les organes de fixation des rails sur les traverses sont aussi appelés attaches et ils dépendent du types des traverses.
I.1.3.1. Attaches sur les traverses en bois: Les rails sont fixés sur les traverses en bois par des tirefonds (vise à bois) ou par des crampons (gros clous).
Le tirefond doit être fixé perpendiculairement aux tables de sabotage des traverses et s’appliquer sur le patin des rails. Avant d’utiliser ou d’utiliser à nouveaux le tirefond, on doit tremper son filetage dans un bain de coaltar.
Les crampons ont été employés au début des chemins de fer et sont encore presque exclusivement utilisés par les chemins de fer américains. Les chemins de fer soviétiques, qui utilisaient autrefois systématiquement la pose { crampons, l’ont abandonnée au profit des tirefonds et des attaches élastiques. Dans les autres réseaux, on a adopté le tirefond depuis longtemps et on a décidé de s’y tenir pour les raisons suivantes : - le crampon a une forte résistance latérale ; il maintient donc bien l’écartement de la voie ; il est facile à poser. Par contre, il serre mal le patin sur la traverse, - le tirefond est moins résistant que le crampon et se couche plus facilement mais on obtient une adhérence parfaite du rail sur la traverse. Voyons ce qui se passe lorsqu’une traverse s’enfonce légèrement sous charge. a) Avec le tirefond, le rail en se redressant soulève la traverse. Il se produit un vide entre la traverse et le ballast. Le battement ne se fait donc pas entre le rail et la traverse comme avec le crampon, mais entre la traverse et le ballast. Si l’on n’y remédie pas promptement par le bourrage, ce vide s’accroît rapidement : la traverse devient
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 40 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS danseuse. b) Avec le crampon, dès que le rail est déchargé, il se redresse, et comme la tête du crampon ne bloque pas le rail sur la traverse, il finit par se produire un jeu (1). Le rail se relève alors librement sans entraîner la traverse. Quand un second essieu atteint le rail, celui-ci s’abaisse à nouveau et vient reprendre appui sur la traverse pour se redresser dès que l’essieu s’est éloigné. Il se produit donc un battement entre le rail et la traverse et celle-ci reste appuyée sur le ballast. Il résulte de l{ que si l’entretien n’est pas très soigné, le profil de la voie reste plus régulier avec le crampon qu’avec le tirefond car, par suite d’élasticité de la traverse en bois, le vide entre la traverse et le patin ne s’accroît que très lentement. En outre, le trou de l’attache n’est pas détérioré comme par les filets du tirefond desserré. Par contre, l’entaille de la traverse fatigue vite par la répétition des chocs. Si au contraire, dans une voie fixée par des tirefonds, les équipes d’entretien assurent { temps le calage des traverses et maintiennent les tirefonds serrés, la voie reste régulière et les traverses peuvent y être maintenant en service beaucoup plus longtemps que dans une voie où les rails sont fixés par des crampons. A Madagascar on utilise surtout des tirefonds. Ces diverses attaches sont soumises à des cisaillements latéraux sous les poussées horizontales sur rail et, { des efforts d’arrachement, sous les actions dynamiques verticales.
Figure n°09 : Fixations du rail sur les traverses en bois
(1) Les américains réservent systématiquement dans leurs poses actuelles un jeu de 3 mm entre le dessous de la tête du crampon et le rail.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 41 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
I.1.3.2. Attaches sur les traverses métalliques: Sur traverses métalliques, le rail est fixé { l’aide de boulons qui prennent appui sur les crapauds fixant le patin du rail dans les conditions indiquées à la figure suivante. Les crapauds sont classés au type d’attaches rigides donc pour éviter le desserrage rapide de la fixation, on peut utiliser des crapauds élastiques qui permettent d’amortir les efforts dynamiques des matériels roulants appliqués { la structure.
Figure n°10 : Fixations du rail sur les traverses métalliques
I.1.3.3. Attaches sur les traverses en béton armé: Le principal problème est la fixation du dispositif d’attaches dans les traverses. Le système dans lequel un tirefond ou un boulon était vissé dans un morceau de bois scellé dans la traverse ; dispositif qui a été longtemps utilisé par les chemins de fer allemands, est extrêmement mauvais car il cumule les inconvénients des traverses en bois et en béton. Dans les traverses en béton modernes, le rail est fixé { l’aide d’un boulon- tirefond vissé dans une gaine isolante ou non, elle-même scellée dans la traverse ou à l’aide d’un boulon { tête marteau R.S.
Figure n°11 : Modèle de fixation élastique
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 42 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
L’évolution de la technologie nous a permis d’améliorer les caractéristiques techniques des attaches en créant les attaches élastiques PANDROL : Pandrol « fastclip », les Pandrol « PRclip », Pandrol « e-clip » etc. Ces attaches sont utilisées plus fréquemment aux traverses en bi bloc en béton armé.
Ce système de fixation est constitué pour chaque rail par :
1) deux épaulements en fente ; 2) deux clips PANDROL ; 3) une semelle d’appui en caoutchouc ; 4) deux butées en matière plastiques.
Figure n°12 : Attache PANDROL
I.1.4. Les traverses :
I.1.4.1. Définition : Ce sont les pièces d’appui en bois, en métal ou en béton posée sur le ballast perpendiculairement aux rails d’une voie ferrée, qu’elle supporte et dont elle maintient l’écartement.
I.1.4.2. Rôles des traverses : Les traversent jouent un quadriple rôles :
- réception des efforts dynamiques verticaux et horizontaux des rails et les transmettre à la couche de ballast ; - amortissement ces efforts dynamiques ; - maintien de l’écartement des deux files de rails de la voie ;
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 43 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
- maintient de l’inclinaison du rail d’un angle dont la tangente varie de à (vers axe de la voie).
I.1.4.3. Traverses en bois : Les traverses en bois sont les plus employées dans le monde. Les traverses en bois dur comme le chêne, le hêtre et les bois exotiques sont les plus utilisées.
Elles doivent avoir :
- une grande résistance à la rupture, une grande résistance au matage ; - une grande résistance au cisaillement et une haute résistance à la flexion ; - une résistance pour contrer l’effet de l’arrachement des attaches ; - une longévité assez longue.
A Madagascar, on utilise les varongy, dinty, rotra etc.
Généralement, les traverses en bois ont les dimensions suivantes : .
La partie en contact avec les rails s’appelle table de sabotage. Les deux parties de gauche et de droite s’appellent épaulement.
Les bois pour traverses doivent relativement être traités de façon à les protéger des termites et de la moisissure. Le problème avec les traverses en bois est la destruction rapide de la forêt.
Parmi les traverses, celles en bois s’adaptent mieux aux plateformes médiocres.
Condition de fabrication : Avant : Débiter les bois droits qui doivent être sains et sans pourriture ni nœuds ni des défauts d’autres sortent ;
Après : Traiter les bois avec des antiseptiques à une température de à et sous une pression de à pendant à . Il est { noter que le travail se fait en période d’hiver. Quant aux sections transversales, elles peuvent se présenter par l’une des formes suivantes :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 44 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°13 : Différents forme des traverses en bois
A Madagascar, on adopte la forme I ayant pour caractéristiques géométriques :
l = 22 [cm] e = 15 [cm] d = 15 [cm]
La distance qui sépare la table de sabotage et l’épaulement assure la fixation du patin du rail pour éviter le déplacement horizontal et garder l’écartement de la voie.
Figure n°14 : Détail de la table de sabotage
Tableau n°13 : Les valeurs exactes de E et de L. Largeur de la voie Type des rails mesurée entre la Valeurs de L en [mm] face intérieure de 26 [Kg] 30[Kg] 31[Kg] rails 1000 962 964 968 1005 967 969 973 1010 972 974 978 1015 977 979 983 1020 982 984 988 1025 987 989 993 E en [mm] 100 106 105 Source : Livret n° 04
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 45 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
I.1.4.4. Traverses métalliques : La traverse métallique est un produit industriel de fabrication simple. Elle est constituée d’un laminé en U renversé, embouti à ses extrémités, pour former des bêches qui s’enfoncent dans le ballast et s’opposent au déplacement transversal de la voie. Elle est relativement légère et facile à poser. Toutefois, cette légèreté peut devenir un handicap dans les voies à circulations lourdes et très rapides.
Les dimensions suivant la norme sont : 1800[mm] x 233[mm] x 75[mm] avec une épaisseur moyenne de 8 [mm]
D’après le « Livret n°4», les traverses doivent être en acier de nuance 70.On a deux types de traverses métalliques : la traverse plate ayant une longueur de 1800[mm] et pèse 39[Kg] destinée pour les rails 26 et 31 [Kg] et la traverse pincée dont la longueur est de 1900 [mm] avec un poids de 44 [Kg] les rails 36 [Kg].
Figure n°15 : Traverse métallique (pincée)
Figure n°16 : Vue en perspective d’une traverse métallique
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 46 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°17 : Coupe d’une traverse métallique
I.1.4.5. Traverses en béton armé: Ce sont des traverses fabriquées avec du béton armé suivant divers types, notamment Calot, Orion, longrines Laval ou Vagneux. On distingue les traverses en béton armé monobloc, et en deux blocs dites bibloc mais reliés par une pièce métallique ou entretoises.
Les traverses monoblocs ont une fâcheuse tendance aux ruptures sous l’effet d’une charge appliquée brusquement ; ce qui crée des fissures au niveau des attaches et contact béton-rail. Les traverses en bibloc présentent aussi des inconvénients : poids propre élevé, problème d’isolation en cas de circuit de voie, fissures au niveau des attaches et au contact béton-acier. Néanmoins, elles ont des cotés positifs : pas d’impacts environnementaux, { l’abri de la pourriture et l’oxydation, plus stable par rapport aux autres types de traverses. D’ailleurs, elles ont une durée de vie longue de l’ordre de 40 à 50 ans.
La forme et les dimensions des traverses devront respecter les prescriptions suivantes :
- poids maximum d’une traverse : 150 [Kg] ; - longueur maximale : 1510 [mm] (si 13 tonnes { l’essieu) et 1800 mm (si 18 tonnes { l’essieu) ; - hauteur maximale sous le rail : 156 [mm] (si 13 tonnes { l’essieu) et 180 mm (si 18 tonnes { l’essieu) ; - surface minimum d’appui d’un blochet : 415 [mm] x 200 [mm] (si 13 tonnes à l’essieu) et 600 [mm] x 290 [mm] (si 18 tonnes { l’essieu).
Autrefois, les traverses en béton armé existaient en France et en Autriche. A Madagascar, c’est MADARAIL qui a lancé ce type de traverse.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 47 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°18 : Coupe d’une traverse en béton armé bibloc
Figure n°19 : Vue en dessus d’une traverse en béton armé bibloc
I.1.4.6. Traverses en béton précontraint: Depuis une cinquantaine d’années, on a également posé des traverses en béton précontraint, armées de fils à haute résistance élastique (160 [kg/mm 2]) de 5 à 7[mm] de diamètre et à béton dosé à 400 [kg/m 3] (ciment HRI 315/400). Elles sont plus légères que les traverses en béton armé. La quantité d’acier mis en œuvre est réduite. Elles résistent mieux aux efforts alternés puisque le béton y travaille toujours en compression.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 48 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°20 : Traverse en béton précontraint
I.1.4.7. Travelages (ou épure ou plan de pose): Le travelage est la manière de disposer les traverses perpendiculairement à l’axe de la voie. C’est aussi le nombre de traverses au kilomètre.
Pour chaque type de rail, sont mentionnés sur le plan de pose :
- les nombres de traverses pour chaque barre élémentaire de rail ; - les mesures montrant l’emplacement de chaque traverse intercalée par les joints de la première ou la deuxième traverse ; - l’intervalle de deux traverses consécutives.
Le travelage dépend du trafic. A Madagascar, on pose :
- 1500 traverses au km en alignement droit (soit un espacement de 66 [cm]) et ; - 1600 traverses au km dans les courbes (soit un espacement de 63 [cm]).
I.1.4.8. Comparaison des types de traverses: Tableau n°14 : Comparaison des types de traverses. Critère de Traverse en bois Traverse Traverse en comparaison métalliques béton armé Caractéristiques très élastique (plus moins élastique trop rigide physiques souple) que celle en bois Caractéristiques conductrice isolante isolante électrique électrique Poids moins légère que légère plus lourde celle en BA Confection nécessitant des fabriqué dans les facile infrastructures usines industrielles Impact destruction des Contribue à la environnemental forêts ( 3 de pas d’impact conservation de la bois pour Km de forêt voie) Exploitation bruyante lors du sans bruit peu de bruit passage des trains Durée de vie de l’ordre de à ans (selon à ans (voire ans les intempéries) même ans) Coût relatif moins cher que Moyennement très cher celle en BA cher
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I.1.5. Le ballast :
I.1.5.1. Définition : On appelle ballast le lit de pierres, de graviers ou de sables sur lequel repose le système rail - traverse. C’est aussi une masse élastique, creuse, compacte, bloquant les traverses.
I.1.5.2. Caractéristiques des matériaux du ballast : Les carrières où l'on extrait et transforme ces matériaux sont appelées ballastières.
Le ballast est constitué par des granulats de roches dures.
On peut employer comme ballast :
- de la pierre cassée : granitique, basaltique, siliceuse ou calcaires (dure et non gélive(1)), de calibre et { granulométrie bien graduée, d’épaisseur entre et selon le trafic ferroviaire et la portance du sol de la plateforme ; - des cailloux (s’ils sont ronds, il faut qu’il y ait au moins de cassée).
Pour donner de bons résultats, il faut que le ballast :
- ne soit pas trop gros, pour qu’on puisse relever la voie de la quantité juste nécessaire ; - soit fermé d’éléments durs, pour ne pas s’écraser sous les charges ; - soit exempt d’argile, car la pluie ramollirait les moules argileux et le bourrage ne tiendrait pas ; - soit perméable, donc exempt de terre, sans cela l’eau y resterait ; elle ramollirait les moules , la plateforme et ferait pourrir les traverses ; - contienne des éléments anguleux plutôt que des cailloux ronds difficiles à bourrer et qui n’oppposent aux déplecements de la voie qu’une résistance insuffisante.
I.1.5.3. Rôles de la couche de ballast : Le ballast a pour rôles :
(1) Gélive : qui se désagrège après quelques cycles gel/dégel.
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- réception des sollicitations venant des traverses ; - amortissement des effets dynamiques reçus par les rails ; - transmission de manière élastique de ces sollicitations vers la plateforme de la chaussée ferroviaire ; - assurance de la stabilité du système rail-traverse sous les efforts verticaux et horizontaux ; - de butée pour la stabilité latérale et longitudinale ; - de bien caler les traverses ; - de drainer la plateforme ; - rectification rapide du nivellement de la voie au moyen des bourrages et dressages.
En raison des fonctions très différentes que le ballast doit remplir, il n’est pas nécessaire qu’il soit de même nature sur toute son épaisseur. La couche supérieure, dite bourrage, suffit qu’elle ait 0,15 [m] { 0,20 [m] d’épaisseur au-dessus de la face inférieure des traverses. La couche inférieure, ou sous-couche, forme des tapis de natures différentes.
I.1.5.4. Qualité du ballast : Elle est définie par un « coefficient de qualité », définissant à la fois la résistance { l’usure, au frottement et aux chocs modérés.
Un échantillon de de fragments, de grosseur moyenne est prélevé. Ce dernier est placé dans l’un des cylindres de l’appareil DEVAL, puis soumis { une rotation de en . Les détritus obtenus sont tamisés dans un tamis à maille , puis on pèse le tamisât (1).
Le coefficient de qualité est calculé d’après la formule :
: Poids des détritus en grammes par de fragments.
Ce coefficient est au moins pour les pierres dites « dures » et pour les calcaires.
(1) Tamisât : c’est ce que le tamis laisse passer.
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Notons que la voie ferrée peut aussi être posée sans ballast, directement sur un lit de béton. C’est le cas du tunnel de Marseille sur la LGV Méditerranée. Ce procédé réduit l’entretien mais coûte plus cher et ne permet pas de corriger facilement les défauts de géométrie. Le règlement général d’exploitation du chemin de fer Malagasy permet avec grande vigilance l’emploi du sable comme ballast (Livret n° ).
I.1.5.5. Sous-couche : La sous–couche, mono ou multi - couche est un matelas composé de matériaux grenus (sables ou graves) bien gradués qui doit assurer l’élimination de l’eau pour permettre l’assèchement de la couche de bourrage ; elle a également pour but de repartir la pression sur la plateforme et d’empêcher éventuellement l’argile de cette dernière de remonter. Il y a donc intérêt à la constituer en matériaux fins.
I.1.6. Répartitions des contraintes dans la couche des chaussés ferroviaires : La contrainte provenant des essieux des trains est estimée à – . A la partie inférieure des traverses, la contrainte est environ à . A la plateforme, elle est de l’ordre de à ou légèrement supérieure. Cela s’explique par la conjonction du système Rail -Traverse - Ballast.
Ainsi, l’ensemble de la superstructure transforme la contrainte sur la surface de contact en une contrainte minimum à la plateforme. On peut donner l’épaisseur du ballast pour déterminer le type du rail ou dans le sens contraire.
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Figure n°21 : Répartition des contraintes dans la couche des chaussés ferroviaires
I.2. L’INFRASTRUCTURE D’UNE VOIE FERREE: L’infrastructure servant d’assiette { la voie ferrée proprement dite comporte :
- la plateforme terrassée selon le tracé, le profil en long et en travers répondant aux conditions de vitesse et de tonnage de la ligne ; - les ouvrages auxiliaires ou ouvrages d’art composés des différents ouvrages de franchissement, d’assainissement et d’autres permettant l’exploitation normale de la voie.
Figure n°22 : Compactage de la plateforme
I.2.1. La plateforme : La plateforme est constituée par le sol naturel sur lequel se pose la superstructure de la voie, ou par le corps de remblai et la couche de forme confectionnée pour la construction de la voie.
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I.2.1.1. Caractéristique de la plateforme: Jouant le rôle de couche de forme, elle reçoit la contrainte venant de la superstructure ; en même temps elle sert de couche de liaison entre la superstructure et le sol naturel.
La plateforme est comparable à la plateforme routière avec un taux de compactage de :
- sur une épaisseur minimale de pour la couche de forme (sous le ballast) ; - pour le corps de remblai.
En alignement, la pente de la plateforme est de suivant la nature du terrain. Tandis qu’en courbe la plateforme est réglée suivant une pente dirigée vers le centre de la courbe, égale à la pente du plan de roulement de la voie.
I.2.1.2. Quelques dégradations possibles de la plateforme: « L’eau est le premier ennemi du sol (ou de la route) » dit-on, en route, ceci est valable ainsi qu’en chemin de fer (notamment en ce qui concerne la plateforme). L’eau peut avoir deux origines. Soit :
- d’origine externe (par infiltration des eaux de pluies) ; - d’origine interne (par apparition de sources plus ou moins discontinues dans les talus de déblai, ou au niveau de la plateforme ou par « remontées capillaires » à partir d’une nappe { faible profondeur par rapport au niveau des terrassements).
Plusieurs sont les dangers { craindre en manque d’assainissement.
Les dégradations peuvent être liées :
- aux terrains (risque géotechnique et hydrologique) ; - à l’effluent transporté (risque hydraulique) ; - à l’ouvrage lui-même (risque structurel) ; - au milieu environnant (risque d’impact).
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Pour pouvoir fournir une amélioration et limiter la détérioration des ouvrages contre la présence d’eau, il faut et il suffit de recourir { la création des ouvrages d’assainissements.
I.2.2. Les ouvrages auxiliaires:
I.2.2.1. Les ouvrages d’assainissement: L’accumulation des eaux de pluie peut ramollir la plateforme. Les ouvrages d’assainissement protègent donc la plateforme et les talus de déblai contre les eaux de ruissellement.
Pour les pentes assez élevées, la vitesse de l’écoulement des eaux est très grande. De ce fait, on doit envisager des fossés bétonnés. Par contre, si la pente est faible, on peut mettre des fossés en terre. Les dimensions des fossés sont variables selon le débit à évacuer.
Citons quelques ouvrages types pour assainir la structure de la chaussée en chemin de fer :
a) Fossé latéral : C’est un fossé longitudinal destiné { recevoir les eaux de ruissellement provenant de la plateforme et ceux du talus et à les évacuer vers les exutoires ;
b) Fossé de crête : C’est un fossé placé au dessus du talus de déblai pour protéger le talus contre les eaux venant du bassin versant. Ils évacuent les eaux vers les fossés de descente ;
c) Descente d’eau : Perpendiculaires à la plateforme et souvent maçonné, elle évacue les eaux venant des fossés de crête vers les fossés latéraux ;
d) Fossé aux pieds de remblai : Ce sont des fossés longitudinaux, recevant les eaux de ruissellement qui ont tendance à créer des affouillements au corps du remblai.
I.2.2.2. Les ouvrages de franchissement: Ce sont les dalots et les buses.
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I.2.2.3. Les murs de soutènement: Les murs de soutènement peuvent être soit en gabions, soit en moellons hourdés au mortier de ciment, soit dans certains endroits simplement en pierres sèches.
Ainsi se termine l’aperçu général d’une voie ferrée en terme structurale. En outre, les caractéristiques géométriques sont plus intéressantes aussi que ces dernières.
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Chapitre II : CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES D’UNE VOIE FERREE La voie ferrée dans le plan est caractérisée par l’alignement et les courbes.
II.1. LES CARACTERISTIQUES DE LA VOIE EN ALIGNEMENT:
II.1.1. Ecartement de la voie: L’écartement de la voie est la distance mesurée { en dessous du plan de roulement et perpendiculaire aux rails. En alignement, l’écartement de la voie doit être constant avec une certaine marge.
: Écartement normal de la voie ;
: Tolérance ou marge.
A Madagascar, la valeur de l’écartement est de avec une côte de calage ou emmanchement est de .
L’écartement de la voie dans l’alignement { Madagascar est fixé à : avec .
En alignement, l’écartement de la voie Malagasy est alors :
écartement minimal : ; écartement normal : ; écartement maximal : . Mais dans la pratique, cet écartement peut aller jusqu’{ .
En Europe, on a .
Certains pays d’Afrique, on a .
En Russie, .
En Inde, Pakistan, .
En Japon, .
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Dans l’alignement droit, les rails sont disposés avec une inclinaison de vers l’intérieur, { l’aide des semelles spéciales.
Figure n°23 : Ecartement
II.1.2. Profil en travers en alignement: En alignement, la pente de la plateforme varie de 3 à 5[%] suivant la nature du terrain.
Figure n°24 : Profil en travers en alignement
: Hauteur de la couche de ballast obtenue par dimensionnement.
Retrouvez en Annexes les autres profils en travers (déblai, mixte, etc.)
II.2. LES CARACTERISTIQUES DE LA VOIE EN COURBE: Les voies ferrées dans les courbes admettent certaines particularités afin de faciliter l’inscription du matériel roulant dans ces courbes.
Ces particularités sont :
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- variation de l’écartement en fonction du rayon de la courbure de la voie (ou sur écartement) ; - existence du devers c'est-à-dire élévation de la file extérieure de la file intérieure ; - raccordement des courbes aux alignements ; - pose des rails courts dans la file intérieure.
II.2.1. Variation de l’écartement de la voie: Dans les courbes, l’écartement de la voie est fonction du rayon de courbure.
L’écartement minimal admissible de la voie s’obtient par l’inscription du matériel roulant.
A Madagascar, le rayon de courbure minimal est de en pleine voie. Dans les gares, on peut trouver des rayons de .
Voici quelques valeurs des écartements de la voie en fonction des rayons de courbure à Madagascar :
Tableau n°15 : Valeurs des écartements à Madagascar.
Source : Cours Chemin de fer { l’ESPA
II.2.2. Existences du devers: Un devers est une différence de niveau entre deux rails d’une voie en courbe.
II.2.2.1. Détermination d’un devers : Dans les courbes, le profil en travers est caractérisé par les devers, et un profil en pente unique qui est dirigée vers le centre de la courbe.
En effet, les véhicules sont soumis à la force centrifuge dans les courbes. L’élimination de cette force se fait par l’existence du dévers.
La détermination du devers se fait de la manière suivante :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 59 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°25 : Devers
Soient Re et Ri les réactions normales respectives au niveau de la file extérieure et de la file intérieure.
F : La force centrifuge appliquée au véhicule avec F=mv2/R ;
G : Le poids du véhicule avec G = m x g;
T : La réaction transversale au niveau du rail de la file extérieure ;
S : L’écartement de la voie correspondant { R ; a : La distance entre le centre de gravité du véhicule et le rail ;
D : Le dévers ; xx’ : Axe perpendiculaire au véhicule.
Afin d’obtenir une usure uniforme sur les deux files, choisissons de façon à ce que : Re + Ri = 0
Les moments de toutes les forces appliquées au véhicule donnent :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 60 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Avec et la condition , on a :
Le dévers s’exprime donc par :
: Vitesse de franchissement de la courbe de rayon R ;
: Le dévers ;
: Rayon de courbure.
: L’écartement de la voie correspondant { R ;
: Accélération de la pesanteur ;
En prenant S = , g = , en mètre, en , et si on veut obtenir en la formule devient :
Dans le cas où on a différents types de train, on a :
;
.
En prenant S = g = , R en mètre, V en , et si on pose on trouve :
∑ * + ∑
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 61 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Où est le nombre de trains d’un type déterminé franchissant la courbe étudiée en 24 heures et , le poids de ces trains.
Des expériences ont montré qu’il faut additionner { cette formule un terme qui est fonction de la nature du train. Si la plupart des trains franchissant la courbe en 24 heures est un train de voyageurs, à pour un train de marchandises, à pour les autres cas : à
Ainsi, la formule générale,
∑ ( ) ∑
II.2.2.2. Vérification des devers :
V2 G tan Soient , l’accélération centrifuge et , l’accélération centripète due { l’élévation de la file extérieure.
G D D Comme est petit, on a ,
V2 D On doit avoir
Dans la pratique, ce cas est très difficile à obtenir. On a toujours une accélération résiduelle r telle que :
Par expérience, on sait que si le passager dans le véhicule ressent moins l’effet du virage.
En prenant, ; ; R en et en , on a :
Cette condition doit être satisfaite si on veut considérer { la fois l’usure minimale du rail de file extérieure et l’effet du virage senti par le voyageur dans le véhicule.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 62 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
II.2.3. Raccordement des courbes aux alignements: La longueur minimale de l’alignement entre deux courbes circulaires de sens contraires ne doit pas être inférieure à .
Figure n°26 : Longueur minimale d’un alignement entre deux courbes
Les alignements droits sont raccordés aux courbes circulaires par des courbes de raccordement d’équation parabolique, de forme :
Dans laquelle est l’ordonnée de la courbe au point d’abscisse exprimé en
: Rayon de courbure circulaire en ;
: Largeur du raccordement parabolique en
La longueur nécessaire pour l’exécution de raccordement est donnée par la formule :
Dans laquelle :
: est le devers dans la courbe considéré en ;
: La variation de devers par mètre de longueur de voie .
A Madagascar, le dévers maximum est fixé à et que la variation de dévers est de à à .
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 63 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
L’origine des axes est prise au point de tangence de l’alignement et de la courbe.
On calcule l’ordonnée en chaque point d’intervalle { partir du point d’abscisse
qui varie de à avec
Figure n°27 : Longueur minimale d’un alignement entre deux courbes
II.2.4. Pose des rails courts dans la file intérieure des courbes: Dans les courbes, les longueurs des deux courbes de rails ne sont pas les mêmes. Le développement de la file extérieure est plus grand que celui de la file intérieure.
Par convention internationale, on pose des rails normaux sur la file extérieure. Par conséquent, pour réaliser l’équerrage des joints on doit poser sur la file intérieure des rails plus courts. Ceci est dans le but de garder la perpendicularité des rails par rapport aux traverses.
II.2.5. Profil en travers dans une courbe: La plateforme en courbe est réglée suivant une pente dirigée vers le centre de la courbe, égale à la pente du plan de roulement de la voie.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 64 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°28 : Profil en travers en alignement
Les autres profils sont donnés en annexes
II.3. LES INTERSECTIONS DES VOIES: L’intersection des voies est assurée par un dispositif appelé appareil de voie. C’est un dispositif permettant aux matériels roulant de passer d’une voie { une autre ou de traverser d’autres voies. Il doit s’insérer dans la voie le plus discrètement possible, tout en s’assurant une continuité de guidage au matériel roulant.
Les appareils de voie comprennent deux grandes catégories :
Les branchements qui permettent { l’itinéraire de se ramifier en deux, ou exceptionnellement en trois autres; Les traversées qui permettent l’intersection de deux itinéraires. Dans le langage courant, le branchement est appelé aiguillage. La combinaison d’un branchement et d’une traversée donne la jonction.
En général, il existe 03 types de branchement :
Le branchement simple : une voie directe et une voie déviée ; Le branchement double symétrique : une voie directe et deux voies déviées symétriques par rapport à la voie directe ; Le branchement symétrique.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 65 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Etant donné en annexe, les traversées-jonctions simples ou doubles sont une combinaison de plusieurs aiguillages et d’une traversée.
II.3.1. Eléments constitutifs de l’appareil de voie: L’appareil de voie est constitué par :
- L’aiguillage qui est caractérisé par : le levier, lame d’aiguille, rail contre aiguille, tringle d’écartement ;
La réalisation des aiguillages nécessite l’utilisation d’un profil spécial pour les rails aiguilles.
Figure n°29 : Section dans un aiguillage avec aiguille basse à âme épaisse dissymétrique
La partie aiguillage est la partie du branchement qui détermine la voie que prend le train : voie déviée ou voie directe.
Figure n°30 : Fonctionnement d’un aiguillage
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 66 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Le profil doit répondre aux exigences suivantes :
une bonne rigidité transversale surtout pour les circulations en déviation et les talonnages ; une excellente rigidité verticale pour assurer une bonne répartition des charges.
Figure n°31 : Protection de la pointe
- Le rail de raccord ou la voie intermédiaire caractérisé par le centre de l’appareil, l’angle de déviation, la branche directe, la branche déviée ; - Le croisement qui est caractérisé par le cœur de croisement, le contre–rail, le rail extérieur, l’entretoise, la lacune.
La conception du croisement, de la traversée et de leurs pièces constitutives doivent résoudre le problème de sécurité contre le déraillement.
Le cœur de croisement (1) est composé d’une pointe de cœur et de pattes de lièvre. Les cœurs pour appareils de voie sont dans le croisement, les roues de l’essieu sont guidées par un contre–rail qui évite le mouchage de sa pointe.
Figure n°32 : Section dans un croisement
(1) En acier « Hadfield » ou acier au manganèse contenant 12 à 14 [%] de manganèse avec 1 à 1,4 [%] de carbone.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 67 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
La condition suivante doit être vérifiée :
A < (E – e) avec A = b + c
A : Côte de protection de la pointe de cœur ; b : Largeur maximale du boudin ; c : Côte de calage maximum de la roue sur l’essieu ;
E : Écartement de la voie au droit de la pointe de cœur ; e : Largeur de l’ornière au droit de la pointe de cœur.
Figure n°33 : Branchement { deux voies, système d’aiguillage permettant une voie { se dédoubler
Les autres schémas sont trouvés en Annexes.
II.3.2. Caractéristiques de l’appareil de voie: L’appareil de voie est caractérisé par le rayon de déviation qui est fonction de la vitesse d’exploitation choisie en une voie déviée. Le rayon est calculé en tenant compte de l’accélération de la pesanteur horizontale «a1» non compensé admise (qui détermine une insuffisance de devers) et qui est compris entre 0,5 [m/s²] et 1 [m/s²].
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 68 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
En général, l’appareil de voie est caractérisé par sa longueur, le type de rail, son branchement, son angle de déviation (0,13 < tan < 0,15).
II.4. LE PASSAGE A NIVEAU: C’est l’endroit où une voie ferrée est coupée par une route au même niveau. D’après le « Livret N°4 », la voie routière et la voie ferroviaire ne doivent pas se couper sous un angle inférieur à 35 [°C].
Les passages à niveau peuvent être munis ou dépourvus de barrières (ou de chaînes). Toutefois, ils doivent toujours être signalés sur la voie routière.
Pour la pose des rails dans le passage à niveau, on utilise des rails de forme particulière ou des contre rails.
Cela est fait dans le but :
- de conserver et de protéger l’ornière ; - de protéger le rail contre l’effet des roues de véhicule routier.
Figure n°34 : Rail dans le passage à niveau
II.5. LE PROFIL EN LONG:
II.5.1. Déclivités: En alignement, la déclivité maximale du profil en long est fixée. Normalement, la déclivité maximale en alignement est de 12 [‰].
A Madagascar, la rampe maximale atteint 35 [ ].
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 69 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
En courbe, la valeur de la déclivité maximale est diminuée de celle de la déclivité fictive représentée par la résistance opposée { l’avancement du convoi par la courbe de la voie.
Cette déclivité fictive est déterminée par la relation suivante :
: Déclivité fictive en ‰ ;
: Écartement de la voie ;
: Rayon de courbure.
Tableau n°16 : Pourcentage de déclivité à Madagascar. Déclivités Pourcentage [ ] TCE MLA TA FCE
Source : Cours Chemin de fer { l’ESPA
II.5.2. Raccordement de deux déclivités: Pour raccorder deux déclivités, on détermine la longueur de raccordement à partir du milieu de la courbe de raccordement au point d’intersection des tangentes.
A Madagascar, le rayon de courbure de raccordement a été fixé à , les rampes de raccordement ne dépassent pas et doivent être variées progressivement vers cette valeur au maximum.
Dans les pays développés qui utilisent le TGV, les rampes de raccordement sont environ valeur limite.
Les valeurs caractérisant le raccordement de déclivité est donnée par les formules suivantes :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 70 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
[( ) ]
: Rayon de courbure de raccordement ;
: Différence de pente de déclivité ;
: Distance du milieu de courbe de raccordement au point d’intersection des tangentes ;
: Longueur de raccordement.
Figure n°35 : Raccordement en alignement
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 71 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Chapitre III : DESCRIPTION DES MATERIELS ROULANTS A la fois structure porteuse et chemin de roulement, la voie guide les véhicules sur les rails. De ce fait, les matériels roulants doivent être conformes ou compatibles aux caractéristiques de la voie.
III.1. LES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES D’UN MATERIEL ROULANT: En général, un véhicule est composé, d’une locomotive, tracteur de wagons (wagons citernes, wagons pour voyageur, plateforme ou wagons pour approvisionnement de chantier etc.). Une rame de convoi pourrait contenir jusqu’{ wagons et même plus et supporter de très lourdes charges.
Néanmoins, les véhicules pour rail ont aussi ses inconvénients :
- Limitation de vitesses dans les courbes ; - Risque de patinage dans les déclivités.
Remarque : Concernant la traction, il ne faut pas confondre : engin de traction et engin moteur.
Engin de traction : engin moteur uniquement destiné à la traction des trains ; Engin moteur : désigne tout véhicule ferroviaire qui se déplace par ses propres moyens.
III.2. LES CARACTERISTIQUES DES ROUES D’UN MATERIEL ROULANT:
III.2.1. Les roue: C’est la pièce circulaire en acier en contact avec les rails.
Une roue est composée de :
Le cercle de glissement ; Le boudin, une saillie de environ de hauteur et de d’épaisseur sur la roue assurant son maintien sur les rails. Autrement dit, c’est le guidage. La table de roulement des roues est de forme conique avec un raccord concave vers le boudin.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 72 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°36 : Schéma d’une roue sur rail
III.2.2. Le contact rail-roue: Un espace vide de 10 à 20 [mm] est laissé entre le boudin et le champignon du rail afin de diminuer la résistance au mouvement et l’usure des rails et des roues.
Au contact rail-roue, il se forme une déformation en forme de petite ellipse. La surface de cette ellipse de contact augmente avec la durée d’application. Ainsi, plus la durée est courte (la vitesse croît), plus les contraintes seront élevées (car la surface de contact diminue).
Les rails sont inclinés vers l’intérieur de la voie avec un angle α dont la tangente est de 1/18 à 1/20 (pour tan α=1/20, α≈ 2,8° ≈ 5 [%]).
Figure n°37 : Inclinaison du rail
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 73 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
III.2.3. L’essieu: L’essieu est l’ensemble formé par deux roues conjointes, reliées par une pièce horizontale avec un emmarchement T = 925 [mm] (cas de Madagascar d’après le « Livret N°4 »).
Figure n°38 : Schéma d’un essieu
III.2.4. Le bogie: Le bogie est l’ensemble de deux ou trois essieux.
Les essieux d’un bogie doivent avoir les caractéristiques suivantes :
La rigidité pour éviter les risques de déraillement du matériel roulant ; La possibilité de déplacement transversale pour faciliter le passage des matériels roulants dans les courbes. Remarque : En général, un wagon comporte à chaque extrémité avant et arrière, un bogie à deux essieux et la locomotive un bogie à trois essieux.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 74 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Chapitre IV : METHODES D’ENTRETIEN DES VOIES FERREES Les dépenses annuelles d'entretien des voies représentent aujourd'hui une somme supérieure à celle qui est consacrée chaque année à l'établissement des voies nouvelles, et ces dépenses comportent des économies beaucoup plus considérables que les dépenses de construction. A ce double point de vue, l'entretien offre donc un intérêt très sérieux pour le licencier.
IV.1.L’OBJET DE L’ENTRETIEN: L'entretien de la voie consiste dans le remplacement du matériel et du ballast hors d'usage, dans le maintien du plan et du profil de la voie et, en général, dans les soins à donner à celle-ci pour qu'elle offre partout la résistance indispensable au passage des trains.
Plus précisément, les Travaux d’entretien d’une voie ont pour but de conserver dans la mesure du possible et d’améliorer les caractéristiques techniques et géométriques de la voie, tant en ce qui concerne l’infrastructure que la superstructure malgré le vieillissement des éléments de la voie et les dégradations causées à l’infrastructure par l’intempérie et les trafics.
IV.2.L’ENTRETIEN DES VOIES FERREES: L’entretien des voies ferrées se présente comme suit :
ENTRETIENS DES VOIES FERREES
RENOUVELLEMENT DE VOIE ENTRETIEN GRANDE REPARATION COURANT
REVISION PARTIELLE REVISION REVISION REDUITE INTEGRALE
Graphe n°01 : Organigramme de l’entretien des voies ferrées
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 75 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
IV.2.1. L’entretien courant:
IV.2.1.1. La révision intégrale de la voie: Les tâches de la révision intégrale peuvent être comme suit :
RÉVISION INTÉGRALE
Appareil Nettoyage Révision Nivellement de voie de la voie des matériels et dressage
Élagage Vérification Nivellement des joints Désherbage longitudinal
Dé racinage Vérification Nivellement des herbes des traverses transversal
Enlèvement des Vérification arbustes, arbres des attaches
Abattage des arbres Éclisses et Cassure accessoires
Évacuation des Boulons et débris tirefonds Rupture
Curage de Rondelles Avarie fossés Grower
Épuration Vérification Fissurations du ballast des rails diverses
Graphe n°02 : Organigramme de la révision intégrale
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 76 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Il est { noter qu’en général, les opérations de nivellement s’accompagnent des opérations suivantes :
épuration du ballast ; apport de ballast ; régalage.
IV.2.1.2. La révision réduite: Elle consiste à faire disparaître les défectuosités dont la réparation ne peut attendre le cycle de révision intégrale suivante en effectuant l’une des opérations énumérées ci–dessus selon la dégradation rencontrée.
IV.2.1.3. La révision partielle: Elle consiste à rechercher et à réparer des parties de la voie où se sont produites les défectuosités dont la réparation ne peut attendre le cycle de révision intégrale mais qui ne sont pas justifiables d’une révision réduite.
IV.2.2. La grande réparation: C’est une opération non cyclique de substitution des différents éléments des voies.
IV.2.3. Le renouvellement de la voie: C’est une opération de maintenance lourde. L’entretien courant ne permet plus d’assurer la sécurité ferroviaire ou le volume des matériaux { remplacer devient trop important.
Il consiste à remplacer les anciens éléments sur le tracé par apport de nouveaux éléments ou matériaux, afin d’augmenter la potentialité de la voie. En général, on n’y procède que tous les
Cette opération est nécessaire lorsque le matériel de mise en service a dépassé les limites d’usure autorisées ou lorsqu’il n’est plus susceptible d’assurer la sécurité des circulations, par suite de l’accroissement de la vitesse ou de l’accroissement du trafic.
Notre projet concerne vraiment ceci. Alors voyons dans la dernière partie les détails de la technologie de mise en œuvre de ce renouvellement.
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TROISIEME PARTIE : ETUDES TECHNIQUES DE BASE DU RENOUVELLEMENT
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Chapitre I : DIAGNOSTIC DE LA VOIE SUR LE TRONÇON Les descentes sur terrains (Mi-janvier-mi-février 2012) nous ont permis de décrire et d’identifier les différents problèmes et dégâts sur l’ensemble du tronçon.
I.1. LA SUPERSTRUCTURE DU TRONÇON:
I.1.1. Les rails : A part les défauts dus à la fabrication comme :
- la tâche ovale ; - l’écrasement localisé sur fissuration horizontale ; - la fissuration verticale de l’âme ; - la fente du patin ; - l’écrasement de l’about ; - les traces de patinage ; - l’étoilure ; - et l’usure ondulatoire.
Les rails, âgé de plus de ans, défigurés, dépassent largement leur limite d’usure. Citons quelques défauts dus { l’utilisation constatés sur place :
- perte de section des rails (usure des champignons amincissement de l’âme et du patin) ; - dénivellation des rails au niveau des joints ; - rails présentant des bavures ; - rails rouillés ; - rails serpentés ; - de nombreuses empreintes de patinage parfois très prononcées (conséquence des vitesses réduites et des fortes pentes).
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Photo n°04 : Ecrasement localisé sur fissuration horizontale sous-jacente ;
Photo n°05 : Trace de patinage
Ces traces de patinage créent des dénivellations locales des champignons, pouvant atteindre une profondeur de à .
Photo n°06 : Rails serpentées
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Photo n°07 : Grands joint maté, champignon éclaté
I.1.2. Les éclisses, les joints et les attaches : Les éclisses sont cassées, usées, courbées et fissurées. Les boulons et les tirefonds sont rouillés, tordus, cassés, usés, défectueux, qui plus est, insuffisants en nombre. De plus, ils sont tous détachés de leurs places. Tous les joints ont pratiquement leurs abouts matés, non entretenu, donc non graissées. Certains joints éclissés sont munis de riblons (prisonniers) de grandes dimensions (danger pour les circulations).
Photo n°08 : Manque des boulons des éclisses, perte des sections des éclisses.
La surexploitation de la voie, le vieillissement des matériels, le mal fixation des éléments de la voie et déraillements en sont les causes.
I.1.4. Le ballast : Le ballast est souillé, insuffisant, à granulométrie très variable, dans certaines zones, mélangé à la terre et mal réparti.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 81 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Les épaisseurs sont très réduites, quasi-nulles même dans certaine zone (contact direct des traverses avec la plate forme). S’appuyant sur une surface humide et terreuse, les traverses en bois se détériorent vite et corrodent.
L’insuffisance de ballast, l’action des eaux pluviales et l’absence d’assainissement peuvent être { l’origine de cet ensablement.
Photo n°09 : Ballast insuffisant, superstructure ensablé
I.2. L’INFRASTRUCTURE DU TRONÇON:
I.2.1. La plateforme : Suite à certains événements (cyclones, éboulements etc.), la plateforme à certains endroits n’a plus son profil initial et les dimensions requises pour permettre à la voie de retrouver ses caractéristiques normales, imposant une réduction de vitesse sur ces zones. Généralement, la plateforme a besoin d’assainissement sur tout le long du tronçon.
I.2.2. Les ouvrages :
I.2.2.1. Les ouvrages auxiliaires : Presque tous les ouvrages du tronçon MLA présentent tous des défaillances. Avec leur état actuel, les ouvrages existant ne pourront plus assurer l’assainissement de l’axe en cas de crues.
Les dégradations des ouvrages inspectés sont : l’envahissement par la végétation, l’ensablement, la dispersion des éléments de la buse et de dalot.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 82 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Ces dégradations s’explique par la présence d’une végétation sur ou même { l’intérieur des ouvrages qui peuvent provoquer le même problème que celui du phénomène d’ensablement.
Photo n°10 : Ouvrage de franchissement envahis par la végétation et ensablé
Photo n°11 : Ouvrage d’assainissement envahis par la végétation et ensablé
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 83 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Photo n°12 : Dispersion des éléments de la buse
Les éléments d’une buse se dispersent { cause de l’insuffisance de l’épaisseur du ballast et à ce fait, la voiture ferroviaire circule directement au dessus de cet ouvrage.
I.2.2.2. Les ponts : En total, tous ces ouvrages présentent tout simplement le manque d’entretien ainsi que le manque des traverses spéciales pour ponts. D’où, ils sont rouillés et envahis par la végétation. Mais en général, ils sont encore capables à soutenir leurs rôles importants.
Photo n°13 : Pont ferroviaire rouillé
Bref, vue l’importance des dégâts, la solution la mieux adaptée est le renouvellement de la voie. Ce qui va permettre de rehausser la performance de la ligne (tonnage et vitesse) et améliorer le confort.
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Chapitre II : JUSTIFICTION DU RENOUVELLEMENT DE LA VOIE MLA La justification du renouvellement de cette voie est nécessaire pour connaitre plus précisément les atouts apportés par la réalisation du projet.
II.1. LES RAISONS ECONOMIQUES: La hausse accélérée du coût de transport et de la vie causée par la montée de prix des carburants devient de plus en plus difficile pour la liaison entre deux communes. Par contre l’existence d’un moyen de transport approprié, sûr, confortable et économique semblait comme une des éléments essentiels pour le développement. Il n’y a de développement concret sans un moyen de transport permettant l’approvisionnement en matières premières et l’évacuation des produits finis. La voie ferrée est l’une de ces moyens de transport. Nous savons parfaitement que la ligne MLA est l’axe primaire pour le riz, tout le trafic y passe. Il relie aussi les deux grandes villes de Madagascar (Moramanga- Ambatondrazaka) donc le développement économique du pays y dépend. Pour le transport de marchandises et produits industriels, presque toutes les compagnies industrielles et les grandes sociétés commerciales sont utilisatrices de cette ligne comme les sociétés SILAC ; STAR, l’Etat Malagasy, les paysans, les marchands, les grands importateurs etc. Le transport ferroviaire occupe un rôle très important car il assure les échanges intérieurs de l’île et la liaison entre la plaine avec le haut plateau. Il prend aussi une place très importante sur la population de faible revenu, pour les passagers qui ont des grosses tonnes de marchandises par exemple les tomates ; les oignons ; etc. Ce type de transport est massif et praticable durant toute l’année. Il permet également de ravitailler la capitale, la capacité du tonnage est très élevée. La plaine de Madagascar, Ambatondrazaka est la plus accessible à partir de la capitale. L’analyse de la situation actuelle de l’environnement socio-économique du projet dans le chapitre 3 de la première partie nous permet de conclure que le tronçon proprement dit possède une potentialité agricole aussi bien en qualité qu’en quantité. La plupart de la population consacre leur vie à l’agriculture et à l’élevage, malgré la dégradation de l’environnement. Alors, le développement socio-économique de cette
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 85 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS région ne peut être atteint sans remise { l’état des infrastructures de base, d’où la priorisation du renouvellement du réseau ferroviaire.
II.2. LES RAISONS TECHNIQUES : L’usure avancée des matériels de voie n’assure plus la sécurité de l’exploitation de ce tronçon de ligne. Elle entraîne un ralentissement du train à une vitesse 25km/h. Ainsi, pour améliorer les caractéristiques de la voie de MLA, tant en ce qui concerne l’infrastructure et la superstructure, il faudra alors un renouvellement de la voie. Le renouvellement de cette voie présente plusieurs avantages : - Eviter la fermeture de la voie causée par l’usure et défectuosité de toute genre ; - Augmenter la vitesse à 60km/h qui entraîne la rotation rapide des wagons. Donc, plus la vitesse accroît, plus la rotation des wagons augmente et le tonnage devient de plus en plus intense qui donnera faveur { l’économie ; - Gagner 60% de la durée de parcourt ; - Diminuer le coût de l’entretien de la voie ; - Accroitre de confort entraînera le taux d’usure réduite des matériels de voie et du matériel roulant.
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Chapitre III : DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DE LA SUPERSTRUCTURE DU TRONÇON
Ce chapitre traite le dimensionnement de la superstructure de la nouvelle voie à installer sur le tronçon par les différentes formules qui permet de les dimensionner. Dimensionner une voie ferrée, veut dire déterminer le type de rail, de traverse, l’épaisseur du ballast, de telle manière que les contraintes arrivant au sol de la plateforme soient inférieures à la contrainte admissible de ce dernier.
III.1. LE DIMENSIONNEMENT DU POIDS DU RAIL: Il n’existe pas de méthodes scientifiques permettant d’établir le poids des rails le plus approprié à une ligne donnée. En effet, ce paramètre est lié, de manière assez complexe { d’autres paramètres tels que :
la charge par essieu ;
la vitesse maximale ; le tonnage annuel du trafic ferroviaire ; le coefficient égal à
En principe, le choix doit aboutir { minimiser, pendant la vie d’une voie, le coût total d’entretien et d’amortissement des investissements.
A ce sujet, on emploie normalement des formules empiriques, mises au point sur la base des expériences de différentes compagnies de chemin de fer.
En effet nous avons :
- la formule proposée par « La conférence Ferroviaire du Caire » :
- la formule proposée par JEAN ALIAS dans « La Revue générale du chemin de fer la voie Africaine supplément ° » :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 87 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
- la formule du Professeur YERSHOW :
- la formule du Professeur SHULGA :
- la formule de SHAJUNIANZ :
( )
Poids par mètre linaire du rail
Vitesse maximale
Tonnage annuel brut (en million de tonnes).
III.2. LE DIMENSIONNEMENT DE LA COUCHE DU BALLAST: L’épaisseur de la couche de ballast est déterminée de façon { ce que la contrainte transmise au niveau du sol de la plateforme soit compatible à la nature de cette dernière.
Cela est possible, grâce aux transmissions des charges dans la couche du ballast sous un certain angle, permettant de répartir sur une grande surface de la plateforme, la pression exercée par chaque traverse lors du passage du convoi.
Les paramètres pour le dimensionnement de la couche de ballast sont :
la charge par essieu ;
la vitesse maximale ; l’entre axe des essieux ; le type de traverse et leur espacement ;
la portance du sol de la plateforme .
Suivant l’angle de transmission des charges, on distingue :
L’A.R.E.A. (USA) avec un angle de répartition de :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 88 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Pression en un point situé à une profondeur de au-dessous de la surface inférieure de la traverse en ;
Pression unitaire par sous la surface inférieure de la traverse en .
La technique européenne qui admet la transmission des charges sous un angle de répartition de dans la couche du ballast, et on a la formule suivante :
Dans laquelle :
Pression en un point situé à une profondeur au–dessous de la surface inférieure de la traverse en ;
Pression unitaire par cm² sous la surface inférieure de la traverse en ;
Largeur de la traverse en ;
Profondeur du ballast considéré en .
La hauteur du ballast peut être lue dans la courbe suivante :
Figure n° 39 : Hauteurs du ballast
La pression maximale exercée par la charge roulante sur les rails et les traverses est calculée à l’aide de la formule de DRIESSEN qui donne un résultat plus exact :
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 89 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Avec et
Charge par essieu en ;
Charge par essieu en ;
Entre axe des essieux en ;
Entre axe des traverses en ;
Vitesse d’inscription en ;
Coefficient d’influence de la vitesse.
La pression sous la surface inférieure de la traverse est fonction de la dimension de la traverse. Elle est déterminée par la formule suivante :
Pression unitaire par sous la surface inférieure de la traverse en ;
Charge par essieu en ;
Largeur de la traverse en ;
Longueur bourrée sous chaque file de rail en .
Selon la méthode adoptée, on tâtonne (hauteur de la couche de ballast) jusqu’{ ce que l’on obtienne .
Rappelons les contraintes admissibles des différents terrains :
à , pour les terrains médiocres ;
, pour le sable ;
à pour le bon sol.
Si on se trouve en face d’un terrain dont la résistance est inférieure { celle précisée auparavant, on prévoit une couche sous ballast de gravier ou de sable d’une épaisseur de au maximum, sinon le sol doit être amélioré.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 90 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
III.3. LA NOUVELLE SUPERSTRUCTURE: En appliquant les formules des paragraphes précédents, voyons ce qu’est les spécifications de la nouvelle superstructure à installer sur notre tronçon.
III.3.1. Le dimensionnement des rails : Comme notre cours de chemin de fer l’indique, l’essieu de dimensionnement d’un rail est de .
III.3.1.1. Hypothèses: Tableau n°17 : Dimensionnement de la voie (renouvellement) Paramètres Notations Valeurs Unités Poids par essieu 17.5 Vitesse maximale 60 III.3.1.2. Dimensionnement: Tableau n°18 : Dimensionnement du rail Formules Notations Résultats Unités Conférence du CAIRE 1 43 75 YERSHOV 37 00 2 Jean ALIAS 3 27 27 Moyenne des valeurs 36 00 Proposition : rail 36 [Kg] Classe du profil : rail moyennement lourd
III.3.2. Le dimensionnement de la couche du ballast :
III.3.2.1. Hypothèses: Tableau n°19 : Hypothèse sur le renouvellement Poids par essieu 17.5 Vitesse maximale 60 Entraxe des essieux 220 Type de traverses béton armé bibloc Entraxe des traverses 66 Largeur des traverses 25 Longueur de bourrage 50 Sol de la plateforme 3 (latérite)
III.3.2.2. Dimensionnement:
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 91 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Tableau n°20 : Dimensionnement de la couche du ballast Désignations/Formules Expressions Valeurs Unités Coefficient 1 12 Rapport n 3 33 Charge sous le patin 5885 88 Pression sous la traverse 0 2 35 ² Pression à la profondeur h 1 0 56 ² Hauteur minimale (1) 25 00 Hauteur de la couche de ballast : 30 [cm] (2)
III.3.3. Les caractéristiques du ballast :
III.3.3.1. Epreuve de réception:
Lors de sa réception, le ballast, s'il s'agit d'un matériau nouveau, est soumis à des essais divers :
- L'épreuve au choc ; - On détermine le poids spécifique de la pierre, après l'avoir séchée pendant trois heures (la température de la pierre est de 50° C) ; - L'épreuve d'hygrométrie. On trempe la pierre dans l'eau et on mesure l'augmentation de son poids ; - L'épreuve de gélivité. La pierre imbibée d'eau est gelée et dégelée vingt-cinq fois consécutives pour constater son degré de gélivité ; - L'examen d'abrasion par la machine de Bauschinger ou de Deval ; - L'examen pétrographique pour déterminer les caractéristiques de la roche.
Lorsque la pierre est connue, on peut se contenter de vérifier le calibrage et la propreté.
III.3.3.2. Classement des matériaux du ballast selon ses qualités:
Il apparaît que si l'on veut classer les matériaux de ballastage d'après leurs qualités, on peut, toutes choses égales, les ranger dans l'ordre suivant :
1. Pierrailles :
(1 ) Dans la pratique c’est la hauteur ini ale de ise en œuvre et per ettant un bon bourrage ; (2 ) Cette hauteur a été aussi adoptée car le tronçon peut éventuellement présenter des sols de faible portance (sols médiocre).
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 92 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
o porphyre, basalte, granit, gneiss ;
o grès dur, quartzite ;
o calcaire dur. 2. Laitier concassé. 3. Gravier de rivière et gravier lavé :
o gravier concassé ;
o gravier de carrière. 4. Mattes de plomb (laitier de four à plomb), mattes de zinc. 5. Cendrées. 6. Laitier granulé. 7. Sable.
III.3.3.3. Caractéristiques du ballast: Le ballast aura les caractéristiques suivantes :
La granulométrie est : ; Le coefficient Los Angeles (LA) est : La masse volumique est . Le ballastage sera ramené à son taux nominal de de voie, avec bourrage par passes successives de bourreuses mécaniques.
II.3.4. Les attaches utilisées : Puisqu’on va utiliser des traverses en béton armé bibloc, les attaches sont de type PANDROL (élastiques).
Ainsi, il est alors possible de souder les rails, ce qui va permettre d’améliorer le confort.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 93 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Photo n°14 : Attaches de type Pandrol
Ainsi, nous obtenons maintenant notre nouvelle superstructure à installer dans le tronçon. Voyons ce que c’est la mise en œuvre de notre projet.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 94 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Chapitre IV : PREPARATION DES MATERIAUX ET LE RENOUVELLEMENT Avant d’entrer dans la réalisation du renouvellement proprement dit, entamons les différents processus pour la fabrication de la traverse en béton armé.
IV.1.LA TRAVERSE EN BETON ARME:
IV.1.1. L’usine de production de la traverse en béton armé : Le marché des travaux de fourniture en traverses en béton armé est acquis par la société BAUDIN CHATEAUNEUF sous le contrôle de TRADETECH.
La société BAUDIN CHATEAUNEUF a implanté son usine de production dans les locaux de MADARAIL ;
En général, l’usine est répartie en plusieurs compartiments. Tous d’abord, il y a la salle de préparation des ferraillages où on travaille sur les armatures des traverses avec des machines électroniques. Il y a aussi la salle d’essai où se passeront les différents essais. Enfin, la grande salle pour le coulage "pondage", le malaxage, l’étalage pour séchage et le stockage en piles des traverses.
La société TRADETECH a prie la charge des ferraillages et de toutes les machines électroniques.
IV.1.2. La fabrication de la traverse en béton armé : Les travaux d’exécution se font continuellement. L’organisation des travaux est réalisée de façon à ce que les rendements se maintiennent. En effet, la production mensuelle est de 8.000 traverses en béton armé. Le dosage est commandé par une centrale à béton, un tableau électronique servant à contrôler le fonctionnement du malaxeur. Le malaxeur est alimenté par les 3 trémies contenant les gravillons 5/15, 15/25 et du sable qui sont transporté vers le malaxeur. La gachoire peut contenir environ 200 litres de béton frais.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 95 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Tableau n°21 : Dosage respectif du béton Matériaux utilisés Quantités utilisés Ciment Sable0 Gravillon Gravillon15 Eau selon la météo Concernant les ferraillages, les lits supérieurs sont composés par 6Φ8 reliés entre eux par 2Φ6. Tandis que les lits inférieurs sont composés que de 2Φ8 reliés entre eux par 2Φ6.
Les aciers utilisés sont des aciers à haute adhérence (HA) dont les Φ8 sont découpés en 40 et 35cm, et ceux des Φ6, ils sont découpés en 17 et 10cm.
Les rouleaux en acier sont découpés en tige par une machine électronique appelée "machine redresseur".
L’assemblage des tiges de la semelle est réalisé par soudure à l’aide des "machine fixes" avec comme rendement :
- lit inférieur : 90 unités/h; - lit supérieur : 210 unités/h.
Les aciers ronds lisses (RL) sont découpés en barre de 3m, ensuite enrouler à l’aide d’une machine spéciale appelée "calendre" dont le diamètre de la spirale est à peu prés 11cm.
Ces spirales sont appelées "frètes". Elles seront recoupées en longueur des lits supérieurs et soudés ensuite avec ce dernier.
Pour le coulage du béton, la position des armatures prévoit que les épaulements sont fixés dans des moules. Les armatures sont ancrées dans les encoches prévues dans les épaulements avec l’entretoise.
D’où la machine "pondeuse" est consacrée pour la vibration et de coffrage provisoire du béton.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 96 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Le coulage terminé, on referme les moules avec des couvercles traceurs. La machine va renverser les moules et pose librement la traverse sur le couloir de prise. Avant chaque coulage, les moules doivent être nettoyés à l’aide de huile de démoulage dit "démoulons". Ce nettoyage est fait à haute pression.
Après 10h de pose, toute manutention peut s’effectuer.
Après le nettoyage de l’épaulement, on doit couvrir les épaulements durant son séchage.
La vérification des dimensions doit être faite et les tolérances sur les épaulements sont :
. écartement entre épaulements extrêmes : 1207.5 [mm] + 1[mm] – 2[mm] ; . écartement entre épaulements : 133[mm] + 1.5 [mm] – 1[mm].
Le rendement de la pondeuse est de 300 traverses par jours.
Les travaux finis, on effectue maintenant les différents essais qui sont :
essais de compression ; essais de traction par flexion ; essais statiques.
Les essais de compression et de traction par flexion sont faits à travers des éprouvettes en béton dont les dimensions sont données antérieurement.
Cependant, l’essai statique de flexion de traverse est réalisé conformément à la norme AFNOR NF EN 13230-1/-3.
Les blochets sont soumis à des charges minimales de 20 tonnes et ne doivent pas présenter des fissures visibles à l’œil. S’il y aura des fissures, elles doivent se refermer à une charge de 25 tonnes après soulèvement de celle-ci.
Après le séchage, les traverses seront stockées en piles jusqu'à 28 jours d’âge. Durant ce stockage on doit les arroser régulièrement pour favoriser la prise du béton.
Après leur acceptation définitive, les traverses seront chargées sur des wagons pour être amenés vers les chantiers de renouvellement.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 97 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Lors du chargement, des tasseaux en bois sont intercalés entre les lits des traverses.
Sens de la ) Tableau ) Centrale béton ) Assemblage de la production électronique semelle
Frète ) Entretoise avec Machine pondeuse frète
Coulage Nettoyage de Epaulements l’épaulement recouverts
Essai de Stockage des Chargement d’un compression traverses en béton wagon armé
Photo n°15 : Les étapes de fabrication des traverses en béton armé
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IV.2. L’ASSAINISSEMENT: Il s’agit ici de la remise en fonction des ouvrages d’assainissement (fossés latéraux, exutoires etc.) et de franchissement.
Ainsi, les opérations suivantes doivent être réalisées au préalable :
restauration des fossés de crêtes et de descente d’eau ; création de fossés latéraux ;
IV.2.1. Les fossés de crêtes (en terre): Les opérations concernant sa restauration consistent à désherber, curer et reprofiler les fossés en questions. On a estimé le fossé de crête en terre par une forme trapézoïdale dont la petite base sera de minimum et la grande base sera de .
L’enlèvement et le dégagement du reste des éboulis provoquant l’obstruction des systèmes d’assainissement seraient { éviter pendant et après l’exécution des Travaux.
IV.2.2. Les fossés latéraux: Ce sont des conduites d’eau assez profondes longeant la chaussée pour connecter, guider et évacuer les eaux de ruissellement de l’emprise de la voie.
Ils doivent permettre d’évacuer l’eau et éviter d’alimenter en eau la chaussée (le fond du fossé a un niveau inférieur à celui de la plateforme). Le fossé doit être près du bord de la chaussée ferroviaire.
IV.3. LES METHODES D’EXECUTION DES TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT DE LA VOIE: Le renouvellement de la voie consiste { mettre en œuvre une nouvelle superstructure c’est-à-dire renouveler les rails, les traverses avec ajout de ballast et mise en œuvre d’une sous–couche si c’est nécessaire.
Les Travaux de renouvellement de voie comprennent :
les Travaux préparatifs ; la substitution des éléments de la voie ; l’épuration et l’approvisionnement en ballast ; le nivellement et dressage de la voie ;
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 99 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
les opérations de soudure en vue d’améliorer la voie ; la libération de contrainte. Cependant, les Travaux se déroulent successivement comme suit :
Les Travaux préparatifs : élagage, désherbage, curage des fossés ; Le démontage des anciens éléments (attaches, rails, traverses) ; Le dégarnissage, l’épuration, criblage, le réglage de la plateforme; Le piquetage du tracé effectué par les topographes ; La pose des nouveaux éléments (rails, traverses, attaches) L’éclissage provisoire ; Le ballastage préliminaire ; Le nivellement et le dressage continu suivant le piquet du topographe ; Ballastage complémentaire ; La soudure des rails ; La reprise du nivellement ; La libération de contraintes; Les travaux de finition.
IV.3.1. Les travaux préparatifs: On nettoie l’emprise de la voie { renouveler (désherbage, élagage, débroussaillage, curage etc.).
Le but est d’élargir l’emprise de la voie pour que les wagons puissent s’y inscrire facilement, c'est-à-dire déraciner toutes les herbes et les végétations ainsi que les arbustes. L’opération est suivie du ramassage des détritus et de son évacuation hors de l’emprise.
IV.3.2. La substitution des éléments de la voie:
IV.3.2.1. La démontage des anciens éléments: On détache les attaches pour pouvoir enlever les rails librement. Les tirefonds, sur l’ancienne voie, sont démontés { l’aide de tirefonneuses. Ceux qui ne se détachent pas, on le dessoude par soudure autogène. Une équipe de tâcherons assure les démontages avec 6 tirefonneuses.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 100 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Les barres de rails sont ensuite ripées progressivement dans le sens de la longueur et écartées de la voie. Une autre opération consiste à enlever les barres ensemble { l’aide de pinces.
Puis, après arrachement avec une barre mine ou des pelles, on enlève les traverses manuellement. Ces derniers seront stockés { côté de l’ancienne voie en attendant leur chargement sur un wagon.
IV.3.2.2. Le piquetage: L’objectif est de remettre la voie dans ces caractéristiques géométriques initiales. Les levés topographiques du terrain, avant le renouvellement, permet d’étudier le tracé et sont nécessaires pour le nivellement.
Assurés par un topographe et une porte-mire, les Travaux consistent à implanter des piquets d’axe et de nivellement tout au long de la voie { renouveler. Les piquets en bois sont placés tous les en dehors de la voie et { quelques mètres de l’axe réel. Les niveaux de la voie en alignement et les niveaux du petit rayon, en courbe, sont marqués en rouge à chaque piquet.
IV.3.2.3. Le terrassement: Il consiste { nettoyer la partie supérieure de la plateforme { l’aide d’un engin (bulldozer). Il consiste aussi { enlever une couche d’épaisseur de sur la couche de ballast existant. Cette couche va ensuite être régalée à la pente requise sur toute la largeur de la plateforme. Enfin, on exécute le compactage de la plateforme.
L’épaisseur des couches superficielles existant va former la couche sous ballast du renouvellement de la voie.
IV.2.1.2. La pose des nouveaux éléments: Après surfaçage, on pose les nouvelles traverses (en béton armé bibloc) sur la plateforme suivant l’axe de la voie. Leur manutention se fait avec des pinces. On les aligne { l’aide d’une corde qui est placée { quelque distance de l’axe. Chaque blochet doit être muni d’une semelle élastique.
Une fois les traverses alignées et mise en plan de pose, on entame ensuite la pose des nouveaux rails. Ils sont transportés sur chaque file de blochets des traverses. On utilise des pinces pour les déplacer du coté de la voie jusqu’aux blochets des traverses.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 101 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Après d’éventuels ripages nécessaires des rails, on fixe les nouvelles attaches élastiques PANDROL. Comme les clips et les butées ont déjà une place bien déterminée sur les blochets, il ne reste qu’{ les fixer et { les bloquer { l’aide un levier spécial. On utilise ce même levier pour le desserrage.
Photo n°16 : Clips et butées
Photo n°17 : Levier pour serrage et desserrage
IV.3.3. L’éclissage provisoire: Les deux abouts des rails sont assemblés provisoirement avec des éclisses. Ces dernières sont tenues par des serre–joints appelés "C" de serrage et deux boulons.
IV.3.4. L’épuration et l’approvisionnement en ballast: Le ballast est fourni en deux temps par des wagons trémies. Le déchargement se fait en deux temps.
IV.3.4.1. Le ballastage préliminaire: Il s’effectue après l’éclissage provisoire. La moitié du ballast ( wagons) est déchargée à une vitesse réglementaire. Les opérations de bourrage succèdent à ces
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 102 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Travaux. Quatre bourroirs s’en chargent simultanément en croix { chaque blochet des traverses. En même temps, on relève la voie avec des crics en respectant la hauteur admissible de relevage.
Le rendement pour le bourrage manuel est de é ; celui du bourrage mécanique est é .
L’objectif est de mettre { niveau la voie de façon { obtenir l’épaisseur de ballast voulue (épaisseur obtenu par le dimensionnement de la couche de ballast selon la méthode adoptée) sous les traverses.
IV.3.4.2. Le ballastage complémentaire: Il s’effectue après le nivellement et le dressage continu. La moitié du ballast restant, qu’on n’a pas encore déchargé, est maintenant transporté par des wagons trémies. Ces derniers le déchargent sur toute la longueur de la nouvelle voie. Ce ballastage final est destiné pour la reprise du nivellement des longs rails soudés.
Les opérations sont les même que dans le premier.
IV.3.5. Le nivellement et le dressage de la voie: Le nivellement longitudinal et transversal se réfère aux piquetages topographiques. Le nivellement longitudinal se corrige par bourrage manuel, effectué modérément suivant le niveau donné par l’équipe topographe. Le nivellement transversal se corrige également par bourrage manuel après rectification du devers en courbe, et remise { niveau { l’aide d’un niveau { bulle en alignement.
Le dressage continu s’exécute avec des pinces { riper. Les flèches de la file directrice sont relevées tous les au milieu d’une corde de . Les valeurs mesurées sont reportées sur un modèle de rectification adopté.
Une reprise de nivellement et dressage est nécessaire après la soudure. C’est la finition des nivellements longitudinal et transversal. Le nivellement serait repris 3 à 5 fois, jusqu’{ ce que la voie soit stable. Les niveaux des deux files de rails sont soigneusement réglés, en courbe et en alignement. Le ballast est bourré manuellement pour constituer le calage des traverses. Ces dernières sont bourrées { l’extérieur jusqu’{ leur hauteur.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 103 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
IV.3.6. Les opérations de soudure en vue d’améliorer la voie: Les barres de rails, éclissés provisoirement, vont maintenant être soudées afin d’obtenir un long rail soudé. Pour l’assemblage des barres, on adopte la soudure aluminothermique, qui va être décris dans le paragraphe qui suive.
IV.3.7. La libération des contraintes: Cette procédure est effectuée après deux ans de pose de la voie au moment où la stabilité des traverses en béton armé sera parfaite (quand les résistances longitudinales et transversales du ballast ont atteint une valeur suffisante).
IV.3.7.1. Le motif de la libération des contraintes: Les LRS doivent avoir une réserve de contrainte compensée par les contraintes dues { l’élévation de la température du rail. Ces températures doivent être maîtrisées de telle sorte que l’augmentation de la température du rail ne crée pas de contraintes inadmissibles pouvant entraîner le flambement et le rejet de la voie.
La « libération des contraintes » vise à homogénéiser les contraintes à l'intérieur du rail et à le fixer ensuite conformément à la température de référence souhaitée (température extrême).
IV.3.7.2. La notion de la température: Par temps chaud, le soleil, le ballast et les traverses chauffent les rails, de telle sorte que la température des rails devient très importante que l'air ambiant (doux). De même, par temps froid, la température propre du métal est généralement inférieure à la température ambiante. A titre d’exemple, si la température ambiante est de , celle du rail peut atteindre ou plus même.
On peut mesurer la température du rail en plaquant un thermomètre sur le patin à l'ombre.
IV.3.7.3. Le déroulement des opérations: Chez MADARAIL, la libération se fait par tronçon de (circulation peu fréquente) ou (circulation fréquente).
Considérons un exemple pratique, on veut libérer les contraintes sur un tronçon de
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 104 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Figure n°40 : Libération de 200 [m] de voie
Supposons que la température du rail au moment de l’opération est 35 [ ] et que la température de référence est 45 [ ].
La différence de température donne : 45-35=10 [ ].
Le coefficient de dilatation linéaire du rail est : 1,1 ×10 -5 [mm/ m/ ].
La longueur de 200 [m] va donc être restreinte de :
1,1 ×10 -5 ×200 000×10=22 [mm].
L’opération se déroule comme suit :
Desserrage 1/ 2 (de façon alternée) des attaches pour faire passer le dernier train avec ralentissement de 15 [Km /h] ;
Figure n°41 : Desserrage ½ des attaches Pandrol
Relevé de la température ; Calcul de la lacune (portion à découper) :
22 [mm] (à tendre) + 22 [mm] ( pour la soudure)=44 [mm];
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 105 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Découpage de la lacune ; Desserrage de toutes les attaches et pose rouleau chaque ; Tirage de fer de 11 [cm] de chaque côté avec frappage (machine à frapper) ;
Figure n°42 : Découpage de la lacune
Figure n°43 : Tirage de fer
Soudure de l’un des files de rails et serrage des attaches ; Soudure de l’autre file avec serrage.
L’appareil pour faire tendre le rail s’appelle « stressort ».
Ainsi, pour ce tronçon, lorsque la température du rail atteindra 45 [ ], théoriquement, les contraintes dans le rail s’annuleront. On dit que les contraintes dans les rails sont « libérées »
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 106 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
IV.3.8. Les travaux de finition: réfection éventuelles des pistes de cheminement de la plate forme ; ramassage des matériaux ; régalage des déblais.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 107 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Voie à renouveler ) Elagage ) Désherbages ) Curage des fossés
é ) é é
Tronçonneuse rail
Voie renouvelées
Photo n°18 : Les étapes de renouvellement
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 108 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
VI.4. LA SOUDURE ALUMINOTHERMIQUE: « Sans la soudure, il n’y avait pas de TGV ». Mais quelle est vraiment l’intérêt de souder ?
Tableau n°22 : Comparaison entre technique de soudure et liaison éclissage Éclissage Soudure - obtention des rails normaux - obtention de LRS : diminution éclissés ; à du coût d’entretien de
- assemblage plus ou moins la voie ; facile. - une meilleure qualité de roulement, donc un grand confort pour les voyageurs ;
- un accroissement de la vitesse. Avantages - éclisses : point faible de la - défaut de soudure provoquant voie ; des instabilités des rails ; - menace de fissure des rails, de - un mauvais meulage (creux ou l’éclisse, des boulons d’éclisse ; excès de métal) ballotte les - usure des boulons d’éclisses ; matériels roulants ; - élargissement des trous - un risque de rupture de rail en d’éclissage ; période de grand froid du fait - Inconfort des voyageurs à de la tension régnant dans les cause des chocs au passage des barres ; roues ; - besoin de plus de ballast pour - Destruction prématurée de mieux ancrer les traverses. l’élasticité du ballast et du nivellement à cause des
Inconvénients traverses qui dansent. Il est donc clair que le soudage est mieux que l’éclissage.
Le principe de soudage par aluminothermie, utilisé pour la soudure des rails, consiste { obtenir du métal (acier + alumine) qu’on appelle « corindon » par réduction des oxydes de fer avec l’alumine et un élément d’addition approprié. Le mélange s’appelle « charge ».
Il y a deux types de procédés de soudage aluminothermique :
procéder avec préchauffage normal PN ; procéder à préchauffage limite PL ou QP (quick preheating). Le procédé de soudure de rail consiste { faire la séquence d’opérations suivante :
réglage des rails ; pose des moules ;
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 109 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
préchauffage des moules ; coulage ; démoulage et tranchage ; meulage. Cette technique de soudure de rails se fait en environ.
Cette opération consiste à faire :
IV.4.1. La préparation avant soudure:
IV.4.1.1. La préparation du joint avant la soudure: L’espace { ménager entre les joints est : pour les joints normaux.
S’il s’avère nécessaire de recouper les abouts des rails, les coupes doivent être perpendiculaires aux rails. Généralement, on utilise une tronçonneuse électrique.
IV.4.1.2. L’alignement des rails: La qualité géométrique d’une soudure repose essentiellement sur le réglage des deux extrémités des rails à souder. Justement, ce réglage comprend le pointu, l’alignement des flancs interne des champignons, l’inclinaison identique des deux files de rails.
Pour cette opération, on peut utiliser des coins de bois disposés entre rail et traverse, ou des chevalets qui prennent appui sur la traverse de part et d’autre du joint.
L’alignement général doit être assuré sur à de part et d’autre du joint.
La demi valeur du pointu (réglage en profil) est mesurée aux extérieurs { l’aide d’une règle de placée à cheval sur le joint.
Pour le réglage en plan (alignement des flancs internes et inclinaison), les flancs internes des champignons sont alignés sur une longueur minimale de .
IV.4.2. La pose des moules: Les moules sont constitués de éléments comprenant :
- une briquette placée sous le patin des rails ; - deux demi moules latéraux qui entourent les deux abouts à souder et qui reposent sur la briquette ;
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 110 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
- un bouchon, ayant pour rôle de canaliser le métal liquide lors de la coulée et évitant sa chute directe dans l’axe du joint.
Un moule enveloppe les extrémités des pièces à conçues. Il conçu de telle que le préchauffage soit possible. Un creuset contenant la charge est placé sur du moule.
Figure n°44 : Schéma d’un moule
(1)Moule ;(2) Pièce ;(3) Ecrou de coulée ;(4) Evacuation du laitier ;(5) Charge ;(6) Creuset ;(7) Observateur ;(8) Cheminée ;(9) Préchauffage.
L’opération consiste { :
emboîter la briquette dans la plateforme ; poser un cordon de liant réfractaire dans chaque coté de la briquette ; fixer la plaque de fond sous le patin du rail en ayant soin de bien la centrer sur l’intercalaire ; emboîter les demi moules latéraux dans leur carcasse ; vérifier que le centrage des demi moules est correct dans la partie supérieure ; maintenir les demi moules par la presse ; serrer progressivement la vis de la presse de façon modérée ; assurer l’étanchéité moule-rail et entre les différentes parties du moule, en bouchant les vides avec la « pâte à luter ».
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 111 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
IV.4.3. Le préchauffage: Les deux extrémités du rail et le moule doivent subir une préparation thermique selon le procédé adopté. On arrête le chauffage lorsqu’on obtient la couleur rouge cerise. Ce préchauffage a pour but de diminuer la vitesse de refroidissement après soudure en dessous de la vitesse critique de trempe (1), donc d’éviter la formation de structures trempées.
Le tableau suivant donne le mode de préchauffage selon le procédé adopté.
Tableau n°23 : Comparaison entre technique de soudure et liaison éclissage Procédé Préchauffage Appareil PN Air essence sur pressé Groupe air essence
PL / QP Air essence sur pressé Groupe air essence oxygène propane Chalumeau oxy–propane
IV.4.4. Le coulage: La préparation du coulage doit se faire en même temps que le préchauffage.
IV.4.4.1. La préparation du creuset: Elle consiste à réchauffer le creuset afin de proscrire toute trace d’humidité dans le creuset et { le nettoyer s’il a été déj{ utilisé.
IV.4.4.2. La préparation du joint avant la soudure: Placer au fond du creuset dans la couronne métallique, au moyen d’une pince pose douille, une douille à débouchage automatique puis tasser légèrement la douille ; Emboîter sur la douille le répartiteur de magnésie ; Vider autour du répartiteur le contenu du sachet de magnésie ; Verser la charge dans le creuset.
IV.4.4.3. Le coulage proprement dit: Après préchauffage, le bouchon de coulée est mis en place et légèrement tassé afin d’éviter qu’il ne remonte sous la poussée ferrostatique du métal en fusion. Le creuset est pistonné au–dessus du moule, qui doit être bien centré dans l’axe de celui–ci et du rail, et ensuite on allume la charge { l’aide d’un bâton d’amorçage.
(1) Opération industrielle qui consiste à refroidir brusquement un produit métallurgique dans un liquide (eau ou huile), après l’avoir portée à une température bien définie.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 112 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
IV.4.5. Le démoulage et le tranchage: Le démoulage se fait en à après le coulage. Cette attente est nécessaire afin que le métal soit suffisamment solidifié.
Le tranchage consiste { trancher l’excédant de métal entourant le champignon (au–dessus du flanc), en laissant une surépaisseur de , { l’aide d’une masse ou marteau burineur pneumatique.
IV.4.6. Le meulage: Après le « retravelage », le serrage des attaches, le nivellement et le dressage, suit l’opération de meulage.
Le meulage consiste à supprimer la surépaisseur laissée par le tranchage et à redonner au champignon son profil d’origine. Il est déconseillé tant que la soudure est encore chaude. La meilleure solution est d’attendre une journée entière avant de meuler. Il est généralement effectué { l’aide de meule lapidaire.
Après le meulage, les rails doivent être contrôlés { l’aide d’une règle plate pour l’alignement de la verticalité.
En guise d’illustration, les clichés suivants donnent un aperçu des étapes { suivre lors de l’exécution d’une soudure.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 113 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Sens de la
soudure
Préparation des joints
Pose des moules et lutage
Préchauffage et préparation du coulage
Coulage
Démoulage et Tranchage
Meulage
Photo n°19 : Les étapes de la soudure aluminothermique
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 114 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
En général, une équipe pour l’opération de soudure est composée de personnes avec un rendement de soudures par équipe par jour :
Chef brigade soudure ; Machiniste ; Découpeur ; Préparation de coulage + Lutage + Préchauffage ; Pose moule ; Meuleur.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 115 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Chapitre V : COUTS ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX Il est primordial de faire l’estimation d’un projet avant sa réalisation, pour pouvoir prendre une décision sur sa faisabilité, sur le plan financier. Dans ce cas, il faut connaître { l’avance l’investissement nécessaire pour sa réalisation.
V.1. LE DEVIS QUANTITATIF: La prise de décision pour la réalisation du projet doit précéder d’une évaluation financière. Cette évaluation est précédée d’un devis quantitatif ou d’un avant-métré afin de quantifier les Travaux et les matériaux.
V.1.1. Le renouvellement de voie (PK 122+000 au PK 142+000): Le tronçon à renouveler mesure :
.
Rappelons le travelage :
en alignement : ; en courbe : . Avec, la hauteur obtenue avec le dimensionnement de la couche de ballast 30 et en considérant la couche de ballast servant de butée aux blochets, le volume de ballast nécessaire, après un certain calcul, pour de voie est environ 1 250 La longueur des barres de rails est 18 .
Comme la portance de sol est plus ou moins bonne, la sous–couche n’est pas nécessaire.
V.1.2. La quantité d’éléments pour le renouvellement: Tableau n°24 : Quantité d’élément pour le renouvellement Eléments de voie ferrée Unités Nombre Qpart Quantité
Rails ( 3 ) 2 720 ,00 1 440,00 Traverses en béton armé 1 30 000,00 30 000,00 bi-bloc Ballast 3 1 20 000,00 20 000,00 Nombre de soudures à 2 1 111,00 2 222,00 effectuer
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 116 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
V.2. LE SOUS-DETAIL DES PRIX:
V.2.1. Le calcul de coefficient de majoration de déboursés: Ce coefficient, noté K, représente le taux de pondération appliqué au prix de déboursé. Il est fonction des différents facteurs liés à la décomposition interne des différentes catégories des frais.
La formule suivante permet de calculer la valeur de K :
Représente la taxe sur la valeur ajoutée ou
Le tableau ci–dessous détaille les valeurs des :
Tableau n°25 : Détermination des valeurs des Indice de Décomposition de chaque composition Frais catégorie de frais de chaque % catégorie % Frais généraux Frais d’agence et patente 1 9 proportionnels au Frais de chantier 2 40 déboursé Frais d’études et de 3 2 7 laboratoire Assurances 4 1 5 Bénéfice brute et Bénéfice net et impôt sur le 5 14 frais financière bénéfice proportionnel au prix Aléas techniques 6 1 8 de revient Aléas de révision de prix 7 1 7 Frais généraux 8 1 8 Frais proportionnel Frais de siège 9 0 au prix de règlement avec la TVA e a
Donc, on a :
Ce coefficient est appliqué au calcul des prix unitaires selon la formule suivante :
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V.2.2. Le sous-détail de prix unitaire du renouvellement de voie:
V.2.2.1. Fourniture et pose des traverses en béton armé bibloc: Tableau n°26 : Extrait des sous détails des prix de la fourniture et le pose des traverses en béton armé bibloc Prix n°:302 Désignation: Fournitures et pose des traverses en béton armé bi-bloc Rendement: R=185 T/j Coefficient de déboursé : K=1,52 Composition des prix Coût Directs Dépenses Directes TOTAL Désignation U Qté U Qté P.U Matériels Personnels Matériaux Matériels:
Engin de manutention Fft 1 h 1 71 000 71 000
Fft 2 h 8 6 500 104 000 Lots d'outillages Wagon plateforme Fft 1 h 8 100 000 800 000
975 000
Main d'œuvre
Chef de chantier Hj 1 h 2 1 400 2 800
Chef d'équipe Hj 1 h 8 1 000 8 000
Ouvrier spécialisé Hj 5 h 8 800 32 000
Manœuvre Hj 8 h 8 600 38 400
81 200
Matériaux:
TBA Fft 1 U 185 117 930,28 21 817 102
Semelles Fft 1 U 185 650 120 250
Butées Fft 1 U 185 1600 296 000
Clips (attaches) Fft 2 U 370 1 200 444 000
22 677 352
Total Déboursés D 23 733 552 P.U= (K*D)/R 194 999 Arrondi à 195 000
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V.2.2.2. Fourniture et pose des rails: Tableau n°27 : Extrait des sous détails des prix de la fourniture et le pose des rails Prix n°:303 Désignation: Fournitures et pose des rails Rendement: R=18 barres/j Coefficient de déboursé : K=1,52 Composition des prix Coût Directs Dépenses Directes TOTAL Désignation U Qté U Qté P.U Matériels Personnels Matériaux Matériels:
Fft 2 h 7 6 500 91 000 Lots d'outillages 91 000
Main d'œuvre
Chef de chantier Hj 1 h 2 1 400 2 800
Chef d'équipe Hj 1 h 8 1 000 8 000
Ouvrier spécialisé Hj 9 h 8 800 57 600
Manœuvre Hj 14 h 8 600 67 200
135 600
Matériaux:
Eclisses provisoires Fft 1 paire 20 136 000 2 720 000
Boulons pour éclisses Fft 1 U 40 8 000 320 000
Rail 36 Kg Fft 1 barres 18 648 000 11 664 000
14 704 000
Total Déboursés D 14 930 600 P.U= (K*D)/R 1 260 806 Arrondi à 1 261 000
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 119 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
V.2.2.3. Ballastage-Dressage-NDC: Tableau n°28 : Extrait des sous détails des prix des ballastage-dressage -NDC Prix n°:306-307 Désignation: Ballastage-Régalage-NDC Rendement: R=18 T/j Coefficient de déboursé : K=1,52 Composition des prix Coût Directs Dépenses Directes TOTAL Désignation U Qté U Qté P.U Matériels Personnels Matériaux Matériels:
Fft 6 h 8 6 550 314 400 Lots d'outillages Wagon Trémie Fft 2 h 6 75 750 909 000
1 223 400
Main d'œuvre
Chef de chantier Hj 1 h 4 1 400 5 600
Chef d'équipe Hj 2 h 8 1 000 16 000
Ouvrier spécialisé Hj 16 h 8 800 102 000
Manœuvre Hj 16 h 8 600 76 800
204 400
Matériaux:
Tout venant 20/60 m3 1 m3 104 21 258 2 210 832
2 210 832
Total Déboursés D 3 638 632 P.U= (K*D)/R 53 180 Arrondi à 53 200
V.3. LES DEVIS:
V.3.1. Le détail quantitatif et estimatif:
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 120 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Tableau n°29 : Bordereau Détail Estimatif ESTIMATION N° DESIGNATION U Qté P.U [Ar] Montant [Ar] 000-INSTALATION 001 Installation de chantier Fft 1 100 000 000,00 002 Repli de chantier Fft 1 50 000 000,00 SOUS-TOTAL INSTALLATION 150 000 000,00 100-TERRASSEMENT 101 Elagage et Désherbage [ml] 20 000 1 200,00 24 000 000,00 102 Réglage plateforme [m³] 20 000 7 200,00 144 000 000,00 103 Compactage [m²] 20 000 3 650,00 73 000 000,00 SOUS-TOTAL TERRASSEMENT 241 000 000,00 200-ASSAINISSEMENT 201 Création du fossé en terre [ml] 1 000 2 150,00 2 150 000,00 202 Curage fossé maçonné [ml] 1 500 1 400,00 2 100 000,00 203 Curage fossé en terre [ml] 2 000 1 100,00 2 200 000,00 204 Crage des buses et dalots [ml] 30 10 000,00 300 000,00 SOUS-TOTAL ASSAINISSEMENT 6 750 000,00 300-RENOUVELLEMENT DE VOIE 301 Démontage voies [ml] 20 000 2 868,00 57 360 000,00 302 Fourniture et pose des TBA [u] 30 000 195 000,00 5 850 000 000,00 303 Fournitures et pose des rails [u] 2 230 1 261 000,00 2 812 030 000,00 304 Fournitures et pose des attaches [u] 120 000 12 000,00 1 440 000 000,00 305 Éclissage provisoire [u] 2 230 10 000,00 22 300 000,00 306 Ballastage sans fourniture [m³] 20 000 2 000,00 40 000 000,00 307 Nivellement et régalage [ml] 20 000 5 258,00 105 160 000,00 308 Nettoyage, ramassage et stockage [ml] 20 000 300 6 000 000,00 309 Opérations de soudure [u] 2 230 88 000,00 196 240 000,00 310 Fourniture ballast [m³] 20 000 20 000,00 400 000 000,00 SOUS-TOTAL RENOUVELLEMENT DE VOIE 10 929 090 000,00 400-SIGNALISATION 401 Panneau de signalisation [u] 6 39 000,00 234 000,00 402 Balise [u] 10 20 000,00 200 000,00 403 Borne [u] 201 20 000,00 4 020 000,00 SOUS-TOTAL SIGNALISATION 4 454 000,00
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 121 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
V.3.2. Le récapitulation: Tableau n°30 : Récapitulation N° des DESIGNATION DES TRAVAUX ESTIMATIONS prix 000 INSTALLATION 150 000 000,00 100 TERRASSEMENT 241 000 000,00 200 ASSAINISSEMENT 6 750 000,00 300 RENOUVELLEMENT DE VOIE 10 929 090 000,00 400 SIGNALISATION 4 454 000,00 11 331 294 000,00 IMPREVU (01%) 113 312 940,00 TVA (20%) 2 266 258 800,00 MONTANT en TTC 13 710 865 740,00
Arrêté ce présent Bordereau Détail Estimatif à la somme de : TREIZE MILLIARDS SEPT CENT DIX MILLIONS HUIT SOIXANTE CINQ MILLE SEPT CENT QUARANTE ARIARY (Ar 13 710 865 740,00), y compris la Taxe sur les Valeurs Ajoutées (TVA) au taux de vingt pourcent (20%) pour un montant de : DEUX MILLIARD DEUX CENT SOIXANTE SIX MILLIONS DEUX CENT CINQUANTE HUIT MILLE HUIT CENT ARIARY (Ar 2 266 258 800,00).
Soit SIX CENT QUATRE VINGT CINQ MILLIONS CINQ CENT QUARANTE TROIS MILLE CINQ DEUX CENT QUATRE VINGT SEPT ARIARY le kilomètre (Ar/km 685 543 287,00)
V.4. ETUDE D’IMPACTS: Actuellement, la construction, la maintenance des voies ferrées ; des routes et ouvrages d'art constituent une des charges les plus importantes de l'Etat, car elles mobilisent des investissements énormes. Leur réalisation s'étale sur une période qui peut atteindre plusieurs années. La construction d’une nouvelle voie engendre plusieurs problèmes environnementaux, suivant l’ampleur du projet et la situation environnementale du milieu.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 122 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
V.4.1. Les impacts socio-économiques
IV.4.1.1. Les impacts sociaux: Comme impacts sociaux, citons :
la valorisation des paysages traversés ; la gestion et valorisation du patrimoine ferroviaire ; la limitation des nuisances sonores (majoritairement, le réseau ferroviaire est situé hors agglomérations diminuant ainsi l’encombrement des réseaux routiers) ; Le réseau ferroviaire : moins d’accidents par rapport aux réseaux routiers ; Impacts culturels entre les membres du personnel pendant l’opération de renouvellement.
IV.4.1.2. Les impacts économiques: Citons :
Hausse des performances de la ligne ; Augmentation en nombre des investisseurs ; Facilitation des échanges commerciaux des régions voisines ; Capacité de transport de marchandises largement supérieure aux camions e a ; Recrutement de personnel local pour l’exécution du projet ; Participation de la population riveraine à la sécurité du trafic par l’assainissement de la voie, ce qui leur permet de gagner un revenu complémentaire régulier ; Economie d’énergies non renouvelables car le réseau ferroviaire consomme trois fois moins de carburants que le réseau routier à raison de : (1) pour une locomotive, contre pour un camion.
(1) Tonnes Kilomètres : nombre de tonnes transportées multipliées par le nombre de kilomètres parcourus.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 123 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
V.4.2. Les impacts environnementaux:
IV.4.2.1. Les impacts négatifs: Concernant le renouvellement de voie, quelques inconvénients, minimes, mais apparemment non négligeables sont à considérer à savoir :
Amorçage des nouveaux types d’érosion et déstabilisation du sol (éboulement) causé par les travaux d’emprunt ; les huiles et les carburants des engins utilisés peuvent être source de contamination des eaux ; les soulèvements de poussières pourraient être une source de nuisance ou de maladie respiratoire ; le prélèvement de bois pour l’installation du chantier, du chauffage et de la cuisson ; La modification de l’esthétique du paysage se situerait au site d’installation de chantier.
IV.4.2.2. Les impacts positifs: On préserve la qualité de l’air par la réduction des émissions de gaz à effet de serre . En effet, les locomotives dégagent largement moins de par rapport aux camions, à savoir : contre pour un poids lourds.
A titre d’information, la proportion d’émission totale de , en Europe, en , se décompose par sous secteur de transport, comme suit :
o 79 % o 11 % o 4 % o 6 % Le soudage des rails apportera stabilité et confort de roulement (plus de joints éclissés) ; Le transport ferroviaire joue un rôle indiscutable dans l’aménagement du territoire et le désenclavement des zones déshéritées ; Le transport des marchandises dangereuses ou fragiles, avec toutes les conséquences qu’il implique par route et par voie aérienne, trouve dans le rail un mode plus approprié ;
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 124 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Les accidents sont moindres sur la voie ; Les convois ferrés sont plus stables que les convois routiers.
V.4.3. Quelques mesures à prendre: Il est primordiale de mettre en œuvre des actions, pour protéger l’environnement et d’accroître les impacts positifs générés par la réalisation du projet telles que :
Restauration de la couverture végétale sur le terrain dénudé, surtout dans les zones d’emprunt et d’installation de chantier ; La construction de fosse d’évacuation des pollutions et des dépôts de déchet pour le chantier ; La sensibilisation à la lutte contre les IST/SIDA auprès du personnel de l’entreprise, du contrôle et surveillance des Travaux et de la population locale ; L’installation de signalisations (panneaux de signalisation et balises de sécurité) pour limitation de vitesse surtout au voisinage des passages à niveau ; Les passages à niveau doivent être bien signalés sur la route et protégés par des balises de sécurité ;
Photo n°20 : Balise de sécurité et panneau de signalisation
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 125 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
CONCLUSION Le développement économique d’une zone et d’un pays se base sur la capacité de ses réseaux de désenclavement. Pour Madagascar, ces dernières passent par les voies terrestres y compris la voie ferrée. Ainsi, le développement de notre île dépend de notre aptitude à entretenir, rénover et déployer nos réseaux ferroviaires. Pour arriver { étendre notre réseau, on doit assurer en permanence l’entretien courant des voies ferrées afin d’éviter l’évolution de leur dégradation et par suite l’exigence de la Grande Réparation pour que les éléments des voies sont tous capable à soutenir les effets venant de la voiture ferroviaire. Les Travaux de renouvellement de la ligne Moramanga Lac Alaotra sont engendrés par l’insuffisance de ses entretiens et de son âge. On vise, avec ce renouvellement de voie, le rehaussement de la performance de la ligne du tronçon d’étude conduisant { l’amélioration des conditions économiques ainsi que de l’exploitation des ressources et sociales de la population telles que les sites touristiques, les aires protégées et les ressources minières se situant dans le District d’Ambatondrazaka et une amélioration du niveau de service : plus de vitesse (60 km/h), tonnage, confort, sécurité et plus de trafic Finalement, l’élaboration de ce mémoire de fin d’étude m’a permis de mieux comprendre, mobiliser et de renforcer les connaissances acquises pendant les trois années d’étude.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 126 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
BIBLIOGRAPHIE [01] : Historique et évolution des chemins de fer Malagasy (1909-1989), par « Monsieur RAZANAMAMPISA Samuel» Directeur Général de RNCFM;
[02] : Livret N°3 – SERVICE DE LA VOIE ET TELECOMMUNICATION ;
[03] : Livret N°4 – CARACTERISTIQUES PRINCIPALES DU MATERIEL ET DE LA VOIE;
[04] : LA VOIE FERREE Techniques de construction et d’entretien par « Jean Alias » Edition Eyrolles ;
[05] : COURS de CHEMIN de FER Voie et exploitation par « M Alias » Ingénieur Général à la SNCF (1968-1969);
[06] : COURS d’Exploitation des chemins de fer Tome III LA VOIE Fascicule I Le Ballast, Les Traverses, Les Rails, Les Appareils de la Voie, Virage et Translation par « Ulysse Lamalle »;
[07] : Cours de chemin de fer 3ème année par Monsieur RALAIARISON Moïse ;
[08] : Cours particulier de chemin de fer par Monsieur RANDRIANTSOA Jonas ;
[09] : Cours de Construction Métallique 3ème année par Monsieur RASOLOFONIAINA Rivo Lala.
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot 127 MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
LISTE DES ANNEXES Annexe 01 : Profils comparés de divers rails modernes ...... A Annexe 02 : Boulons et rondelles ...... A Annexe 03 : Principales attaches dans le monde ...... B Annexe 04 : Morphologie des avaries des rails les plus courantes ...... C Annexe 05 : Bourrage des traverses ...... D Annexe 06 : Profil en travers en alignement dans le déblai ...... D Annexe 07 : Profil en travers en alignement dans le remblai ...... D Annexe 08 : Profil en travers en alignement dans le profil mixte ...... E Annexe 09 : Profil en travers en courbe dans le déblai ...... E Annexe 10 : Profil en travers en courbe dans le remblai ...... E Annexe 11 : Profil en travers en courbe dans le profil mixte ...... F Annexe 12 : Branchement simple ...... F Annexe 13 : Branchement double-simple ...... F Annexe 14 : Branchement symétrique ...... F Annexe 15 : Traversée jonction double ...... F Annexe 16 : Communication à gauche ou à droite ...... G Annexe 17 : Communication croisées...... G Annexe 18 : Joint de dilatation ...... G Annexe 19 : Rail Vignole type 30 [kg] ...... H Annexe 20 : Rondelle Grower ...... I Annexe 21 : Tirefond ...... J Annexe 22 : Extrait des sous détails du curage de fossé en terre de profondeur jusqu’{ 0,45 ml avec évacuation ...... K Annexe 23 : Extrait des sous détails des prix de la création de fossé en terre de profondeur jusqu’{ 0,45 ml avec évacuation ...... K Annexe 24 : Extrait des sous détails des prix d’épuration de ballast avec criblage ...... L Annexe 25 : Extrait des sous détails des prix des soudures aluminothermiques en pleine voie ...... L Annexe 26 : Planning des Travaux de Renouvellement de la MLA du PK 122 au PK 142 .M
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot VIII MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 01 : Profils comparés de divers rails modernes Profils comparés de divers rails modernes
STANDARD UIC STANDARD UIC USA
FRANCE FRANCE à
Annexe 02 : Boulons et rondelles Boulons rondelle
Boulon de crapaud type Rondelle GROWER
Boulon d’éclisse
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot A MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 03 : Principales attaches dans le monde Principales attaches dans le monde
Elastic Spikes – Pose Fist – Pose directe avec Étriers DE – Pose directe directe avec attaches attaches directes avec attaches indirectes directes
Étriers DE – Pose directe Elastic Spikes – Pose Macbeth – Pose indirecte avec attaches indirectes indirecte avec attaches avec attaches directes directes
Delta – Pose indirecte Rails Anchor– Pose Mills – Pose indirecte avec attaches indirectes indirecte avec attaches avec attaches indirectes indirectes
Pandrol – Pose indirecte Hey Back– Pose indirecte avec attaches indirectes avec attaches indirectes
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot B MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 04 : Morphologie des avaries des rails les plus courantes Morphologie des avaries des rails les plus courantes
Ecrasement de l’about Craquelures ou aspect « tartiné » due au patinage
Fissuration horizontale dégénérant en rupture
Crapaud dégénérant en Craquelure du congé Fissuration verticale de fissuration transversale dégénérant en rupture l’âme
Etoilure Fissuration transversale Ecrasement localisé sur interne (tache ovale) fissuration horizontale sous jacente
Rupture consécutive à une fente longitudinale
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot C MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 05 : Bourrage des traverses Traverses en bois Traverses métalliques
Annexe 06 : Profil en travers en alignement dans le déblai
Annexe 07 : Profil en travers en alignement dans le remblai
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot D MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 08 : Profil en travers en alignement dans le profil mixte
Annexe 09 : Profil en travers en courbe dans le déblai
Annexe 10 : Profil en travers en courbe dans le remblai
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot E MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 11 : Profil en travers en courbe dans le profil mixte
Annexe 12 : Branchement simple
Annexe 13 : Branchement double-simple
Annexe 14 : Branchement symétrique
Annexe 15 : Traversée jonction double
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot F MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 16 : Communication à gauche ou à droite
Annexe 17 : Communication croisées
Annexe 18 : Joint de dilatation
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot G MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 19 : Rail Vignole type 36 [kg]
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot H MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 20 : Rondelle Grower
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot I MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 21 : Tirefond
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot J MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 22 : Extrait des sous détails du curage de fossé en terre de profondeur jusqu’{ 0,45 ml avec évacuation Prix n°:203 Désignation: Curage de fossé en terre de profondeur jusqu’{ 0,45 ml avec évacuation Rendement: R=30 ml/j Coefficient de déboursé : K=1,52 Composition des prix Coût Directs Dépenses Directes TOTAL Désignation U Qté U Qté P.U Matériels Personnels Matériels:
Lots d'outillages Fft 1 j 1 10 000,00 10 000,00
10 000,00
Main d'œuvre
Chef d'équipe Hj 1 h 1 1 000,00 1 000,00
Ouvrier spécialisé Hj 2 h 8 800,00 12 800,00
Manœuvre Hj 6 h 8 600,00 28 800,00
42 600,00
Total Déboursés D 52 600,00 P.U= (K*D)/R 2 665,06 Arrondi à 2 700,00 Annexe 23 : Extrait des sous détails des prix de la création de fossé en terre de profondeur jusqu’{ 0,45 ml avec évacuation Prix n°:201 Désignation: Création de fossé en terre de profondeur jusqu’{ 0,45 ml avec évacuation Rendement: R= 15 ml/j Coefficient de déboursé : K=1,52 Composition des prix Coût Directs Dépenses Directes TOTAL Désignation U Qté U Qté P.U Matériels Personnels Matériels:
Lots d'outillages Fft 1 j 1 5 000,00 5 000,00
5 000,00
Main d'œuvre
Chef d'équipe Hj 1 h 1 1 000,00 1 000,00
Ouvrier spécialisé Hj 1 h 2 800,00 800,00
Manœuvre Hj 4 h 6 600,00 14 400,00
16 200,00
Total Déboursés D 21 200,00 P.U= (K*D)/R 2 148,26 Arrondi à 2 150,00
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot K MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Annexe 24 : Extrait des sous détails des prix d’épuration de ballast avec criblage Prix n°:306 Désignation: Epuration de ballast avec criblage Rendement: R= 7 ml/j Coefficient de déboursé : K=1,52 Composition des prix Coût Directs Dépenses Directes TOTAL Désignation U Qté U Qté P.U Matériels Personnels Matériels:
Lots d'outillages Fft 1 j 1 5 000,00 5 000,00
5 000,00
Main d'œuvre
Chef d'équipe Hj 1 h 1 1 000,00 1 000,00
Ouvrier spécialisé Hj 1 h 2 800,00 1 600,00
Manœuvre Hj 5 h 6 528,33 15 850,00
18 450,00
Total Déboursés D 23 450,00 P.U= (K*D)/R 5 092,00 Arrondi à 5 100,00
Annexe 25 : Extrait des sous détails des prix des soudures aluminothermiques en pleine voie Prix n°:306 Désignation: Soudures aluminothermiques en pleine voie Rendement: R= 4 U/j Coefficient de déboursé : K=1,52 Composition des prix Coût Directs Dépenses Directes TOTAL Désignation U Qté U Qté P.U Matériels Personnels Matériaux Matériels:
Lots d'outillages Fft 2 j 1 55 000,00 110 000,00
110 000,00
Main d'œuvre
Chef d'équipe Hj 2 h 1 1 200,00 2 000,00
Ouvrier spécialisé Hj 6 h 2 800,00 9 600,00
Manœuvre Hj 15 h 6 600,00 54 000,00
65 600,00
Matériaux :
Oxygène + Hj 1 J 0,25 54 950,00 54 950,00 acétylène 54 950,00
Total Déboursés D 230 550,00 P.U= (K*D)/R 87 609,00 Arrondi à 87 650,00
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot L MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
TABLES DES MATIERES SOMMAIRE ...... I REMERCIEMENTS ...... II TABLE DES ILLUSTRATIONS ...... III LISTE DES TABLEAUX ...... III LISTE DES FIGURES...... IV LISTE DES PHOTOS ...... V LISTE DES CARTES ...... VI LISTE DES GRAPHES ...... VI LISTE DES ACRONYMES ...... VII INTRODUCTION ...... 1 PREMIERE PARTIE : ENVIRONNEMENT DU PROJET...... 2 Chapitre I : HISTOIRE ET GESTION DES RESEAUX DE CHEMINS DE FER MALAGASY .... 3 I.1.HISTOIRE DES CHEMINS DE FER : ...... 3 I.1.1. La rencontre des rails et de la vapeur : ...... 3 I.1.2. Le perfectionnement des rails: ...... 3 I.1.3. Le perfectionnement de la machine à vapeur: ...... 3 I.2. HISTOIRE DES RESEAUX FERRES MALGACHES : ...... 4 I.2.1. Les voies de communication à Madagascar avant la construction des chemins de fer : ...... 4 I.2.2. Les anciens projets de construction de la voie ferrée : ...... 5 I.2.3. La naissance de la voie ferrée à Madagascar : ...... 6 I.3. ADMINISTRATION DES VOIES FERREES DE MADAGASCAR : ...... 9 I.3.1. Les anciennes sociétés de gestion des voies ferrées malgaches : ...... 9 I.3.2. La société gestionnaire du réseau ferré malgache { l’heure actuelle : ...... 9 I.3.2.1. Présentation générale de la société MADARAIL S.A : ...... 9 I.3.2.2. Les activités de la société MADARAIL S.A : ...... 10 I.3.2.3. Les infrastructures de la société MADARAIL S.A : ...... 12 Chapitre II : PRESENTATION DU PROJET ...... 15 II.1.HISTORIQUE DE LA LIGNE MORAMANGA – LAC ALAOTRA : ...... 15 II.2.LOCALISATION DU PROJET : ...... 17 II.3.OBJET DU PROJET : ...... 18
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
II.3.1. L’objet du projet:...... 18 II.3.2. Les intervenants: ...... 19 II.4.BUT DU PROJET : ...... 20 Chapitre III : ETUDE MONOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’INFLUENCE ...... 21 III.1. PRESENTATION DE LA REGION ALAOTRA MANGORO : ...... 21 III.1.1. Délimitation administrative: ...... 21 III.1.2. Aperçu général de la région Alaotra Mangoro : ...... 21 III.2. MILIEUX HUMAINS ET SOCIAUX: ...... 23 III.2.1. Population et démographie: ...... 23 III.2.2. Croissance démographique: ...... 23 III.3. SECTEURS ECONOMIQUES: ...... 23 III.3.1. Zonage économique: ...... 23 III.3.2. Agriculture: ...... 24 III.3.3. Pêches et ressources halieutiques: ...... 24 III.3.4. Elevage: ...... 24 III.3.5. Tourisme: ...... 25 III.3.6. Mines et industries extractives: ...... 26 III.3.7. Industries manufacturières: ...... 26 III.4. INFRASTRUCTURES ROUTIERES: ...... 26 DEUXIEME PARTIE : NOTION DE LA VOIE FERREE ...... 28 Chapitre I : GENERALITES SUR LA VOIE FERREE ...... 29 I.1. LA SUPERSTRUCTURE D’UNE VOIE FERREE: ...... 29 I.1.1. Le rail : ...... 29 I.1.1.1. Définition : ...... 29 I.1.1.2. Rôles du rail : ...... 30 I.1.1.3. Historiques du rail : ...... 30 I.1.1.4. Formes du rail : ...... 31 I.1.1.5. Acier du rail : ...... 33 I.1.1.6. Poids du rail : ...... 33 I.1.1.7. Longueur du rail : ...... 34 I.1.2. Les organes de liaison entre barre élémentaires de rails : ...... 35 I.1.2.1. La liaison par éclissage: ...... 35 I.1.2.2. La liaison par soudure :...... 39
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
I.1.3. Les organes de fixation des rails sur les traverses : ...... 40 I.1.3.1. Attaches sur les traverses en bois: ...... 40 I.1.3.2. Attaches sur les traverses métalliques: ...... 42 I.1.3.3. Attaches sur les traverses en béton armé: ...... 42 I.1.4. Les traverses : ...... 43 I.1.4.1. Définition : ...... 43 I.1.4.2. Rôles des traverses : ...... 43 I.1.4.3. Traverses en bois : ...... 44 I.1.4.4. Traverses métalliques : ...... 46 I.1.4.5. Traverses en béton armé: ...... 47 I.1.4.6. Traverses en béton précontraint: ...... 48 I.1.4.7. Travelages (ou épure ou plan de pose): ...... 49 I.1.4.8. Comparaison des types de traverses: ...... 49 I.1.5. Le ballast : ...... 50 I.1.5.1. Définition : ...... 50 I.1.5.2. Caractéristiques des matériaux du ballast : ...... 50 I.1.5.3. Rôles de la couche de ballast : ...... 50 I.1.5.4. Qualité du ballast : ...... 51 I.1.5.5. Sous-couche : ...... 52 I.1.6. Répartitions des contraintes dans la couche des chaussés ferroviaires : ...... 52 I.2. L’INFRASTRUCTURE D’UNE VOIE FERREE: ...... 53 I.2.1. La plateforme : ...... 53 I.2.1.1. Caractéristique de la plateforme: ...... 54 I.2.1.2. Quelques dégradations possibles de la plateforme: ...... 54 I.2.2. Les ouvrages auxiliaires: ...... 55 I.2.2.1. Les ouvrages d’assainissement: ...... 55 I.2.2.2. Les ouvrages de franchissement: ...... 55 I.2.2.3. Les murs de soutènement: ...... 56 Chapitre II : CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES D’UNE VOIE FERREE ...... 57 II.1. LES CARACTERISTIQUES DE LA VOIE EN ALIGNEMENT: ...... 57 II.1.1. Ecartement de la voie: ...... 57 II.1.2. Profil en travers en alignement: ...... 58 II.2. LES CARACTERISTIQUES DE LA VOIE EN COURBE: ...... 58
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
II.2.1. Variation de l’écartement de la voie: ...... 59 II.2.2. Existences du devers: ...... 59 II.2.2.1. Détermination d’un devers : ...... 59 II.2.2.2. Vérification des devers : ...... 62 II.2.3. Raccordement des courbes aux alignements: ...... 63 II.2.4. Pose des rails courts dans la file intérieure des courbes: ...... 64 II.2.5. Profil en travers dans une courbe: ...... 64 II.3. LES INTERSECTIONS DES VOIES: ...... 65 II.3.1. Eléments constitutifs de l’appareil de voie: ...... 66 II.3.2. Caractéristiques de l’appareil de voie: ...... 68 II.4. LE PASSAGE A NIVEAU: ...... 69 II.5. LE PROFIL EN LONG: ...... 69 II.5.1. Déclivités: ...... 69 II.5.2. Raccordement de deux déclivités: ...... 70 Chapitre III : DESCRIPTION DES MATERIELS ROULANTS ...... 72 III.1. LES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES D’UN MATERIEL ROULANT: ...... 72 III.2. LES CARACTERISTIQUES DES ROUES D’UN MATERIEL ROULANT: ...... 72 III.2.1. Les roue: ...... 72 III.2.2. Le contact rail-roue: ...... 73 III.2.3. L’essieu: ...... 74 III.2.4. Le bogie: ...... 74 Chapitre IV : METHODES D’ENTRETIEN DES VOIES FERREES ...... 75 IV.1.L’OBJET DE L’ENTRETIEN: ...... 75 IV.2.L’ENTRETIEN DES VOIES FERREES: ...... 75 IV.2.1. L’entretien courant: ...... 76 IV.2.1.1. La révision intégrale de la voie: ...... 76 IV.2.1.2. La révision réduite: ...... 77 IV.2.1.3. La révision partielle: ...... 77 IV.2.2. La grande réparation: ...... 77 IV.2.3. Le renouvellement de la voie: ...... 77 TROISIEME PARTIE : ETUDES TECHNIQUES DE BASE DU RENOUVELLEMENT ...... 78 Chapitre I : DIAGNOSTIC DE LA VOIE SUR LE TRONÇON ...... 79 I.1. LA SUPERSTRUCTURE DU TRONÇON: ...... 79
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
I.1.1. Les rails : ...... 79 I.1.2. Les éclisses, les joints et les attaches : ...... 81 I.1.4. Le ballast : ...... 81 I.2. L’INFRASTRUCTURE DU TRONÇON: ...... 82 I.2.1. La plateforme : ...... 82 I.2.2. Les ouvrages : ...... 82 I.2.2.1. Les ouvrages auxiliaires : ...... 82 I.2.2.2. Les ponts : ...... 84 Chapitre II : JUSTIFICTION DU RENOUVELLEMENT DE LA VOIE MLA ...... 85 II.1. LES RAISONS ECONOMIQUES: ...... 85 II.2. LES RAISONS TECHNIQUES : ...... 86 Chapitre III : DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DE LA SUPERSTRUCTURE DU TRONÇON ...... 87 III.1. LE DIMENSIONNEMENT DU POIDS DU RAIL: ...... 87 III.2. LE DIMENSIONNEMENT DE LA COUCHE DU BALLAST: ...... 88 III.3. LA NOUVELLE SUPERSTRUCTURE: ...... 91 III.3.1. Le dimensionnement des rails : ...... 91 III.3.1.1. Hypothèses: ...... 91 III.3.1.2. Dimensionnement: ...... 91 III.3.2. Le dimensionnement de la couche du ballast : ...... 91 III.3.2.1. Hypothèses: ...... 91 III.3.2.2. Dimensionnement: ...... 91 III.3.3. Les caractéristiques du ballast : ...... 92 III.3.3.1. Epreuve de réception: ...... 92 III.3.3.2. Classement des matériaux du ballast selon ses qualités: ...... 92 III.3.3.3. Caractéristiques du ballast:...... 93 II.3.4. Les attaches utilisées : ...... 93 Chapitre IV : PREPARATION DES MATERIAUX ET LE RENOUVELLEMENT ...... 95 IV.1.LA TRAVERSE EN BETON ARME: ...... 95 IV.1.1. L’usine de production de la traverse en béton armé : ...... 95 IV.1.2. La fabrication de la traverse en béton armé : ...... 95 IV.2. L’ASSAINISSEMENT: ...... 99 IV.2.1. Les fossés de crêtes (en terre): ...... 99
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IV.2.2. Les fossés latéraux: ...... 99 IV.3. LES METHODES D’EXECUTION DES TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT DE LA VOIE: ...... 99 IV.3.1. Les travaux préparatifs: ...... 100 IV.3.2. La substitution des éléments de la voie: ...... 100 IV.3.2.1. La démontage des anciens éléments: ...... 100 IV.3.2.2. Le piquetage: ...... 101 IV.3.2.3. Le terrassement: ...... 101 IV.2.1.2. La pose des nouveaux éléments: ...... 101 IV.3.3. L’éclissage provisoire: ...... 102 IV.3.4. L’épuration et l’approvisionnement en ballast: ...... 102 IV.3.4.1. Le ballastage préliminaire: ...... 102 IV.3.4.2. Le ballastage complémentaire: ...... 103 IV.3.5. Le nivellement et le dressage de la voie: ...... 103 IV.3.6. Les opérations de soudure en vue d’améliorer la voie: ...... 104 IV.3.7. La libération des contraintes: ...... 104 IV.3.7.1. Le motif de la libération des contraintes: ...... 104 IV.3.7.2. La notion de la température: ...... 104 IV.3.7.3. Le déroulement des opérations: ...... 104 IV.3.8. Les travaux de finition: ...... 107 VI.4. LA SOUDURE ALUMINOTHERMIQUE: ...... 109 IV.4.1. La préparation avant soudure: ...... 110 IV.4.1.1. La préparation du joint avant la soudure: ...... 110 IV.4.1.2. L’alignement des rails: ...... 110 IV.4.2. La pose des moules: ...... 110 IV.4.3. Le préchauffage: ...... 112 IV.4.4. Le coulage: ...... 112 IV.4.4.1. La préparation du creuset: ...... 112 IV.4.4.2. La préparation du joint avant la soudure: ...... 112 IV.4.4.3. Le coulage proprement dit: ...... 112 IV.4.5. Le démoulage et le tranchage: ...... 113 IV.4.6. Le meulage: ...... 113 Chapitre V : COUTS ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX ...... 116
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
V.1. LE DEVIS QUANTITATIF: ...... 116 V.1.1. Le renouvellement de voie (PK 122+000 au PK 142+000): ...... 116 V.1.2. La quantité d’éléments pour le renouvellement: ...... 116 V.2. LE SOUS-DETAIL DES PRIX: ...... 117 V.2.1. Le calcul de coefficient de majoration de déboursés: ...... 117 V.2.2. Le sous-détail de prix unitaire du renouvellement de voie: ...... 118 V.2.2.1. Fourniture et pose des traverses en béton armé bibloc: ...... 118 V.2.2.2. Fourniture et pose des rails: ...... 119 V.2.2.3. Ballastage-Dressage-NDC: ...... 120 V.3. LES DEVIS: ...... 120 V.3.1. Le détail quantitatif et estimatif: ...... 120 V.3.2. Le récapitulation: ...... 122 V.4. ETUDE D’IMPACTS: ...... 122 V.4.1. Les impacts socio-économiques ...... 123 IV.4.1.1. Les impacts sociaux:...... 123 IV.4.1.2. Les impacts économiques: ...... 123 V.4.2. Les impacts environnementaux: ...... 124 IV.4.2.1. Les impacts négatifs: ...... 124 IV.4.2.2. Les impacts positifs: ...... 124 V.4.3. Quelques mesures à prendre: ...... 125 CONCLUSION ...... 126 BIBLIOGRAPHIE ...... 127 LISTE DES ANNEXES ...... VIII TABLES DES MATIERES ...... 141
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS
Nom : ANDRIANIAINA
Prénoms : Sedraherinjatovo Junot
Adresse : Logt 09 250 Antsahatanteraka AMBATONDRAZAKA
Tél : 261 33 02 556 29
E-mail : [email protected]
THEME : « TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT DES VOIES DE LA LIGNE MORAMANGA LAC ALAOTRA (MLA) DU PK 122+000 AU PK 142+000 »
Nombre de pages : 126 Nombre de figures : 44 Nombre de tableaux : 30 Nombres de photos : 20
RESUME : Ce Mémoire concerne l’étude du renouvellement d’un tronçon de la ligne Moramanga Lac Alaotra du PK 122+000 au PK 142+000, il comprend le dimensionnement de la chaussée ferroviaire et de la méthode de renouvellement moderne d’aujourd’hui. En bref, on doit mettre en œuvre des matériaux ayant de bonne qualité suivant des méthodes appropriés aux Travaux { réaliser, assurer l’assainissement et l’Entretien de la voie ferrée dès son premier jour de service dans le but de tenir la longévité de l’infrastructure ainsi que celle de la superstructure.
Mots clés : Voie ferrée, Dimensionnement, Renouvellement, Soudure aluminothermique
Rapporteur : Monsieur RANDRIANTSOA Jonas
ANDRIANIAINA Sedraherinjatovo Junot