Calcul Des Soutenements 2007.pdf 4723t

Calcul des soutènements Ph. JOIGNANT PAH - Sce Etudes et Travaux

IPER 29/3/2007

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1. Historique 2. Type de profilés - sections 3. Calcul

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Poids: ƒ

< 20ème siècle

Plans - métalliques: ƒ ƒ

USA - 1908, - 1934.

Plans - béton armé: ƒ

- 1955

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Métallique: ƒ ƒ ƒ

plate, module: Pu - Larssen - Au - Az, Composite: ƒ tube + palplanches ƒ HZ... Comparaison des caractéristiques à section équivalente

Profil L3s Pu 25 Au 26 AZ 26

section (cm²/m) 201 199 192 198

module (cm3/m) 2000 2500 2580 2600

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inertie (cm4/m) 40010 56490 58140 55510

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largeur par paires (m) 1.00 1.20 1.50 12 à 14: 1.34 17 à 38: 1.26 46 à 50: 1.16 1/1 à 1/4 -

gamme palplanches Larsen Pu Au Az combiné Au combiné Hz

module inf (cm3/m)

module sup (cm3/m)

1 600 600 1 410

2 500 3 200 2 580

1 200

5 015

1 685 3275

5 820 27155

Gamme des modules 30 000

cm3/m

25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 Larsen

Pu

Au

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Az

combiné combiné Au Hz

5

Paroi moulée: ƒ ƒ ƒ

plan circulaire en T

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Réglementation ƒ Méthode de calcul ƒ Paramètres de calculs • Théories de poussée-butée • Détermination des efforts: ƒ Calcul à la rupture ƒ Calcul aux modules de réaction ƒ Calcul EF ƒ Calcul de la paroi: ƒ Béton armé ƒ Métallique ƒ Corrosion ƒ Ancrage ƒ Stabilités: ƒ Stabilité hydraulique ƒ Stabilité d’ensemble ƒ

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Règlements: base des EL matériaux fondation tirant Stabilité

actuelle DC.79 fasc.61 titre V BAEL 99 fasc.62 Titre V TA99 Clouterre 1991 + additif 2002

Eurocode Ec 0-1 Ec 3 Ec 2 Ec 7 Ec 3 - 7 Ec 7

Recommandations: Rosa 2000 Recommandations pour le calcul aux états limites des Ouvrages en Site Aquatique

Future norme: Nf Pr 94-282 - ouvrage de soutènement IPER 29/3/2007

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avantages simples à la rupture

calculs manuels

aux modules de réaction

micro ordinateur

inconvénients conditions limites 2D déplacements pas d'intéraction

déplacements micro ordinateur

calage des lois de comportement

déplacements

MC: module charge/décharge identique et linéaire

aux éléments finis

paramètres poids volumique cohésion angle de frottement dilatance inclinaison poussée/ butée module module young matériau module young sol module Ménard perméabilité module sécant triaxial module tangent oedométrique

γ c φ ψ δ/φ I/v E E-G Em kh - kv E50 ref Eoedo ref

rupture

module de réaction

EF Mohr Coulomb

EF HSM

x x x

x x x

x x x

x x x

x x x x x x x x

x x x x x x x x

x

x x x

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x

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Théorie de poussée-butée: Coulomb: ƒ ƒ ƒ

ligne de rupture depuis la base du rideau matériau situé à l'intérieur du prisme de glissement indéformable, pas d'écoulement.

Rankine: ƒ ƒ

massif amont non surchargé, l'orientation de la poussée est liée à celle de la surface libre du massif amont.

Boussinesq: ƒ ƒ

massif avec surcharge l'inclinaison des poussées est indépendante de celle du talus et varie suivant le frottement sol/écran IPER 29/3/2007

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Hypothèse: ƒ

sols en poussée - butée limite.

Méthodes: ƒ

rideau non ancré,

ƒ

rideau ancré et buté en pied,

ƒ

rideau ancré et encastré en pied.

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Rideau ancré & encastré: Hypothèses: Kao Kpo Les inconnues sont t, fo, T et Cb: problème hyperstatique. La méthode se limite aux sols frottants. Hyperstaticité levée par une hypothèse supplémentaire: point de contrainte résultante nulle # point de Mf nul (Tschebotarioff). Sécurité de 2 sur Kp

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Méthode de la poutre équivalente - Blum: • détermination du point de pression nulle, • détermination de T: la poutre 1 est supposée en appui simple en T et e. Σ M / B =0 ⇒ R ΣF =0 ⇒ T • détermination de fo: Σ M / C =0 ⇒ fo • la fiche est égale à : D = t + fo + 0.20*fo.

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Modules de réaction le sol est assimilé à des ressorts

Loi de comportement sol/écran: d4 .E.I( z ).y ( z ) + q( y , z ) = 0 4 dz

Loi de comportement du sol: Loi élastoplastique Pa

p

kh Pp 1

y

Limitations: • indépendance des ressorts • le Kh est supposé décrire l'environnement IPER 29/3/2007

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Coef Ko Pression des terres au repos

Ko =

σ' h σ' v

Détermination: ƒ ƒ

essai triaxial drainé. formule de Jacky:

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Ko=1-sinφ'

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Coef Kh Pente du domaine élastique: ∆p = kh ∆y Pp

P1

Caractéristiques:

Kh

décrit le domaine élastique, ƒ n'est pas une caractéristique intrinsèque du sol.

1

ƒ

Fondation rigide

Fondation rigide

sol cohérent

sol frottant

Ps Pa

ys

y

0

Fondation souple

Détermination: ƒ ƒ ƒ ƒ

Ménard - Bourdon - Houy (1964) Balay (1984) Chadeisson Schmitt (norme soutènement) IPER 29/3/2007

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Kh - Balay Module pressiométrique équivalent

Module pressiométrique E M Z1 1

1

0.5 Emoy

1.5 Emoy

Z2 2

2

0.5 E moy

1.5 Emoy

Z3 3

0.5 Emoy

Partie de l'écran caracterisée par le paramètre dimensionnel a

3

1.5 Emoy

Z4 Profondeur Z

_

Fig.18 - Choix du module pressiométrique équivalent E M Cas du sol homogène.

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Kh - Balay - hors mise en tension tirant HL HL

2_ D 3

a= _2 D 3

D _ 3

a = HL

a= _D 3

D

Cas ou D < H

K h =

Type Surconsolidé Normalement consolidé sur consolidé

a=HL

Tourbe α

1

a= _2 H L 3

D

HL

Cas ou D

L

E

M

α * a + 0 .1 3 3 * ( 9 * a ) 2

α

Argile Em/Pl α >16 1

Limon Em/Pl α >14 2/3

Sable Em/Pl α >12 1/2

Grave Em/Pl α >10 1/3

9 à 16 7à9

8 à 14 5à8

7 à 12 5à7

6 à 10

2/3 1/2

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1/2 1/2

1/3 1/3

1/4

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Kh - Balay - mise en tension tirant dt

HL

dt

Tirant

Tirant

HL

2 H L 3

Cas ou D

E tM

K = rs

l0

D

2D 3

a=

a=

D 3

D

_ 4E M

a=

K = rs

2 D 3 D 3

4E M l0

Cas ou D < H L

HL

1 dt +1.50lo = ∫ E M ( z) dz 3 * lo dt −1.50lo

⎛ E* I ⎞ ⎟ lo = ⎜ ⎜ ⎟ ⎝ s * E tM ⎠

1 3

EM Kh = r * s * 4 * lo IPER 29/3/2007

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Kh - Chadeisson

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kh - Schmitt Voir revue française de géotechnique n°71 et NF P94-282 Méthode:

( )

0.33 ⎡ EI α a =min 1.7 ; 2 D⎤ ⎢⎣ EM 3 ⎥⎦

[

k =3*min kMénard;1.2 EM αa

]

Le calcul est à faire pour chaque couche en limitant la valeur de «a » dans les phases travaux.

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kh - Comparaison des méthodes Les kh obtenus pour chacune des méthodes pour les grands ouvrages de soutènements conduisent à des valeurs:

Kh Balay < Kh Schmitt < Kh Chadeisson

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Coef Ki Pression des terres après coulage d'une PM. ƒ rideau de palplanches: Ki=Ko ƒ paroi moulée:

γ bé ton * z − ui ( z ) Ki = 0 .80 * γ * z − ui ( z )

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Instrumentation Bougainville 1976 -1978

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Modélisation d’une tranche de 1 m d ’épaisseur: Correction des charges à appliquer port 2000: boggie de 8 galets de 103t 10*103/6.8=12.1t/ml Î 6.6 t/ml

ƒ

(F,d)

k

Calcul 2D horizontal

Calcul 2D vertical Coef d'influence

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Correction des raideurs équivalentes d’appuis

1= 1 + 1 k ktirant krideau st Problème: ƒ ƒ

calcul non global à partir des valeurs max. non prise en compte du frottement sur les tirants

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ƒ Î Î Î

corrosion butée mobilisée / butée mobilisable < 0.5 calcul "ELS" calcul "ELU"=1.40*"ELS"

1.00m

Profilés métalliques:

1.00m

Niveau des plus basses eaux

Paroi moulée: „

„

Î Î Î Î

condition de fissuration fc=inf(fcj;fclim)/(k1 k2) butée mobilisée / butée mobilisable >2 calcul "ELS" calcul "ELU"=1.40*"ELS" % minimum IPER 29/3/2007

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Ancrage if sur rideau arrière Vérification des tirants: ƒ Î Î

hypothèses identiques à la paroi avant Ts <0.50 Le fond de filet, Ts<0.60 Le section courante.

Vérification du rideau:

• δ a=0, • T=1.50 Ta, • surcharge en arrière du rideau d'ancrage. Î sécurité de 1 sur la butée mobilisable. Îσ < σ e

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Ancrage actif Ts: traction de service Tu: traction limite conventionnelle Tp: traction à Le

armature: ƒ ƒ

Ts < 0.75 Tp tirant provisoire, Ts < 0.60 Tp tirant définitif.

bulbe: ƒ ƒ

injection IRS ou IGU sécurité de 2 entre Tu & Ts ƒ Tu=π∗Ds*Ls*qs ƒ Ds=α*Dd

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Stabilité hydraulique ƒ

non soulèvement du fond de fouille Fvstab/Fvsoul > 1.10

• condition de boulance (mise en suspension des grains) γw u= 1 t ≥ *u*H γ' 1+ 1+ d t

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H

σ'2

σ'1 = q+γd h1+γ'(D+t)+γw (1-u) H σ'2 = γ' t - u γw H σ'1 < Nq σ'2

σ'1

t

D

• condition de renard "solide": méthode de Mandel

• suffosion: amoindrissement du squelette granulaire règle des filtres

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Epure de Rankine Non interaction des cônes de poussée -butée Adapté aux ancrages peu profonds

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Epure de Kranz - tirant ifs: LRP: droite - cercle - spirale, ret les points de V=0. Recherche de Am fermant le polygone des forces Am>1.50*Ta 18.00 3.70

7.50

6.80 2

q0 =2t / m 0.66

( + 3.00)

( + 1.50)

P1 = 2.51 ( + 1.85)

Am

1.85

1.85

Pa = 5.21

G1 2.30

P2 = 13.75

G2 ( - 2.60)

G3

3.66

5.77

l0 =

0 4.2

Am = 39.00 t

P3 = 13.08

Q1

Q1

7.31 4.39

10

t=1.15

( - 6.00)

PA

30

Fc

P4 = 20.46 v = 2.85

Q2 G1

B=28

5.84

Q2

30 Q3 ( - 12.67)

Fc Q3

G2 Unite graphique

Echelle des longueurs 1u = 1m

Echelle des forces

u

1 u : 10t Fig. V9_ Exemple d'application de la methode de Kranz G3

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P1

P2

P3

P4

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Epure de Kranz - tirant actif: LRP ret le point V=0rideau au centre du bulbe du tirant.

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Stabilité globale approche globale: ƒ

Coef > 1.50

approche ELU: ƒ ƒ ƒ

pondération des actions coef. partiels sur les matériaux Coef > 1.00

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Merci pour votre attention

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