4c4 massifs butee.pdf

ENCADRANTS EAU POTABLE

mai 2007 - version 3 Manuel Mtier Rseaux

Canalisation Installation des canalisations

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4CDans un rseau de distribution, leau exerce une pousse surles lments dextrmit (une plaque pleine en extrmit) oude changement de direction (coude, t, cne de rduction)des canalisations qui tend, dans le cas de tuyaux ou raccordsordinaires embotement, dboter les assemblages rali-ss.

Il convient de reprendre leffort exerc sur ces singularits : soit par une bute constitue le plus couramment par un

massif en bton sopposant la pousse de leau ; soit en utilisant des canalisations autobutes : canalisa-

tions joints verrouills, canalisations soudes ou brides.

Mme pour des petits diamtres, des coudes ou des piqua-ges par t peu importants, il convient de raliser des butescar en cas de sinistre labsence de butes pourrait tre

considre comme une faute, alors quen lespce, elles sontde faible volume et peu coteuses.

Certains types de canalisations avec joints brides, jointssouds (PE soud, acier soud ou bton me tle soude), oujoints verrouills (fonte joints verrouills), ne ncessitentpas de butes.

Pour les chantiers de pose de canalisations fonte, les nouvel-les techniques de verrouillage de la fonte ductile rendentlemploi de ce type de matriau attractif pour la reprise desefforts de bute, en particulier pour les gros diamtres, dansles terrains de faibles caractristiques mcaniques et lors-que le sous-sol est encombr. La Fiche Mtier - Partie 4 Fonte joint verrouill dcrit les conditions de pose et lesmodalits mettre en uvre pour viter les dbotements decanalisations en fonte aux coudes, ts, extrmits et cnes.

2 Types courants de massifs de buteDeux types courants de massifs de bute en bton peuvent tre utiliss :

des massifs buts (Type 1) qui sappuient sur leterrain en place (Figure 1). Il ne faut donc pasque des fouilles soient ralises ultrieure-ment proximit de la face arrire dun telmassif car il ny a plus reprise des efforts dumassif par le terrain ;

des massifs poids (Type 2), qui sont stablesmme si une fouille est ralise en arrire dumassif (Figure 2). On ralise ce type de massifsdans des zones forte densit de rseaux si lonpeut craindre quun concessionnaire puissecreuser une tranche proximit de la facearrire du massif.

Les massifs Type 1 sont moins volumineux (rapportde 1 3, voire plus dans le cas de terrains de trsbonne tenue mcanique comme le rocher) doncmoins coteux que les massifs de Type 2.

Par ailleurs, dans des cas particuliers (efforts importants reprendre, terrains trsencombrs), des ouvrages spciaux avec pieux, palplanches, enrobage des canalisa-tions dans du bton arm peuvent tre raliss, si des canalisations autobutes nepeuvent tre mises en uvre.

1 Gnralits

4 Ralisation des massifs de bute


mai 2007 - version 3

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CanalisationInstallation des canalisations4 Ralisation des massifs de bute

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3 Dtermination des efforts reprendreLes efforts de pousse F reprendre par les butes dpendent : de la section extrieure S de la canalisation ; du type de la singularit (coude 1/4, coude 1/8, , t, cne, ) ; de la pression dpreuve PSTP des canalisations (voir Fiche Mtier - Partie 4 Essais

des canalisations - STP = System Test Pressure), parfois galement appele PE.

Pour une extrmit de canalisation quipe dune plaque pleine, la pousse F (ennewton) reprendre par la bute est donne par la formule :

F = k x 105 x PSTP x S (formule 1)o PSTP est la pression dpreuve (en bars) et S la section extrieure (en m2) de la canali-sation.

Le Tableau 1 ci-aprs, donne les coefficients correcteurs k appliquer la formuleprcdente donnant F, ceci pour diffrentes singularits.

* Pour un t, prendre le diamtre extrieur de la canalisation du piquage.** Pour un cne, prendre la surface rsultant de la diffrence des deux sections ext-

rieures maxi et mini.Le Tableau 2 ci-aprs, fournit les valeurs des diamtres et sections extrieurs des canali-sations fonte ductile prendre en compte pour le dimensionnement des butes.

4 Conception et dimensionnement desmassifs de bute (type 1)

Les efforts exercs par la canalisation sont dans ce cas repris en bute par le sol.

On en dduit deux rgles : pour un massif donn, la surface dappui sur le terrain doit tre maximale. On adopte

donc une forme trapzodale de la bute (Figure 1) ; il faut prendre appui sur le sol en place car les remblais ou les terrains frachement

remanis nont pas de rsistance suffisante. On coulera donc le bton directement surle terrain.

Nota : pas de coffrage perdu entre le bton et le terrain en bute.

Les massifs de bute sont raliss avec du bton dos 300 kg de ciment par m3, avecun coffrage sommaire sur les surfaces libres et en se servant du terrain pour les surfacesen contact. Couler le bton en une seule fois : pas de reprise de btonnage sans prcau-tions. Les massifs doivent (si possible) laisser les joints de canalisation dgags pourpermettre leur inspection ventuelle.

DN (mm) 80 100 125 150 200 250 300 350 400DEXT (mm) 98 118 144 170 222 274 326 378 429SEXT (m2) 0,0075 0,0109 0,0163 0,0227 0,0387 0,059 0,0835 0,112 0,145

Type de pice buter Extrmit T Cne Coude 1/4 Coude 1/8 Coude 1/16 Coude 1/32

Coefficient k 1 1* ** 1,414 0,765 0,39 0,196

Tableau 1 - Coefficient correcteur k

Tableau 2 - Diamtre et section extrieurs des canalisations fonte ductile

ENCADRANTS EAU POTABLE 4C


Canalisation Installation des canalisations4 Ralisation des massifs de bute

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Pour la ralisation des essais, tenir compte du temps de durcissement du bton quidpend des conditions climatiques. Si lpreuve de la conduite doit intervenir rapidementaprs la ralisation du massif, utiliser des ciments prise rapide.

Pour des butes de Type 1, les Tableaux 3 et 4 ci-aprs, permettent de dterminer lesdimensions et le volume des butes raliser pour des canalisations fonte (jusqu400 mm inclus et pour les diamtres extrieurs donns par le Tableau 2 ci-avant), pourdiverses pices de raccord et pour trois pressions dpreuve PSTP (10, 16 et 25 bars) : Tableau 3, pour des terrains de tenue mcanique moyenne ( = 30) correspondant

des matriaux pulvrulents du type sablonneux ; Tableau 4, pour des terrains de bonne tenue mcanique ( = 40) correspondant des

matriaux graveleux.

Ces deux Tableaux sont valables pour des butes non situes dans une nappe.

Quelques commentaires :

1. Principales hypothses adoptes pour le calcul pour les Tableaux 3 et 4 : butes de Type 1 (Figure 1) ; angles de frottement interne des sols : 30 et 40 ; hauteur de terre au-dessus de la gnratrice suprieure : 1 mtre ; masse volumique des terres : 2000 kilogrammes par m3 ; masse volumique du bton : 2300 kilogrammes par m3.

2. Sil y a doute sur la nature du terrain, prendre les donnes du Tableau 3 qui apportentune meilleure scurit. Il convient de se mfier des terrains cohrents de nature argileusedont les caractristiques mcaniques varient beaucoup avec leur teneur en eau (20 40).A contrario, la pose de canalisations dans des terrains rocheux ncessite des butes dunvolume trs rduit.

3. Si une partie de la bute est situe dans la nappe, il convient de majorer le volume debton de la partie immerge de 75 %.

4. Si la pression dpreuve PSTP (en bars) du cas concern est diffrente des valeurs 10, 16ou 25 bars retenues pour les pressions des Tableaux 3 et 4, les valeurs de V, a, b, h et lsont calcules en interpolant partir des valeurs des Tableaux 3 et 4.

Exemple : pour un coude 1/4 dune canalisation fonte DN 300 mm pose en terrain de tenuemcanique moyenne et pour une pression dpreuve PSTP de 18 bars, il suffit dinterpolerlinairement de la faon suivante les valeurs du Tableau 3 : volume massif 4,60 m3 pour 16 bars et 7,40 m3 pour 25 bars. Le volume du massif pour

18 bars sera : 4,60 + (7,40 4,60) x 2/9 = 5,22 m3 ; pour la valeur a : 0,40 + (0,90 0,40) x 2/9 = 0,51 m; idem pour les valeurs de b , h et l .

5. Si le diamtre extrieur DEXT de la canalisation considre est diffrent des diamtresextrieurs figurant dans le Tableau 2 pris en compte pour le calcul de dimensionnementdes Tableaux 3 et 4, il suffit : de prendre la canalisation fonte de diamtre extrieur DEXT Fonte le plus proche de DEXT ; de considrer une pression dpreuve fictive quivalente PSTP gale

PSTP x (DEXT / DEXT Fonte)2 ;

de dimensionner la bute comme indiqu en 4 ci-avant avec le diamtre fonte DEXT Fonteretenu.



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Tableau 3 - butes de type 1

Terrain de tenue mcanique moyenne Canalisation fonte Dimensionnement des butes

= 30 matriaux sablonneux et siliceuxa, b, h, et l exprims en mtres

V exprim en mtre cube




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Tableau 4 - butes de type 1

Terrain de bonne tenue mcanique Canalisation fonte Dimensionnement

= 40 matriaux graveleuxa, b, h, et l exprims en mtres

V exprim en mtre cube



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5 Conception et dimensionnement des massifs poids (type 2)Si lon considre que les efforts exercs par la canalisationne peuvent tre repris en bute par le terrain avoisinant(risque de terrassements ultrieurs sur la face arrire dunebute Type 1), on ralise une bute poids Type 2 (voirFigure 2) o les efforts sont repris par le frottement bton-sol.

On adopte gnralement un coefficient de frottement bton-sol gal 0,60 / 0,70.

Dans le calcul, on ne prend gnralement pas en compte lepoids de la terre sur le massif.

Si : P est le poids (en newton) du massif de bton,

P = 9,81 x x V (formule 2) o est la masse volumiquedu bton (2300 kg / m3) et V le volume du massif ;

F est la valeur de la pousse calcule comme indiqu auparagraphe 3 ci-avant, on doit avoir : P F/0,6(formule 3).

Exemple : coude 1/4 dune canalisation fonte DN 300 mm,pour une pression dpreuve de 16 bars (16. 105 pascal), ona F comme calcul comme indiqu au paragraphe 3 ci-avant,do un volume de bton de 14 m3 au minimum.

En effet, V = P / (9,81 x ) (formule 2)Or P F / 0,6 (formule 3)

Do V F / (0,6 x 9,81 x )or F = k x 105 x PSTP x S (formule 1)

do V (k x 105 x PSTP x S) / (0,6 x 9,81 x )V (1,414 x 105 x 16 x 0,0835) / (0,6 x 9,81 x 2300) soit 14 m3.

Un massif de bute en terrain de tenue mcanique moyenne(voir lexemple du commentaire 4 du paragraphe 4 ci-avant)aurait ncessit un volume de bton de 4,6 m3 soit environtrois fois moins.

Le Tableau 5 ci-dessous donne pour diffrents diamtres,diffrentes singularits et pour une pression dpreuve dunbar, le volume V des massifs poids (Type 2) non situs dansune nappe phratique.

Singularit Diamtres80 100 125 150 200 250 300 350 400

Plaque pleine - T 0,0554 0,0805 0,12 0,168 0,286 0,436 0,617 0,827 1,071Coude 1/4 0,0783 0,1138 0,17 0,237 0,404 0,616 0,872 1,17 1,514Coude 1/8 0,0424 0,0616 0,0921 0,128 0,219 0,333 0,472 0,633 0,819Coude 1/16 0,0216 0,0314 0,047 0,0654 0,111 0,17 0,241 0,323 0,418Coude 1/32 0,0109 0,0158 0,0236 0,0329 0,056 0,0854 0,121 0,162 0,21

Tableau 5 - Volume (en m3) des massifs poids Type 2 (pour une pression dpreuve de 1 bar)

On ralise les butes poids sous forme compacte : un cube darte L avec une forme de raccordement sur la pice buter (voirFigure 2). Le Tableau 6 ci-aprs donne en fonction du volume V, la valeur L (V = environ 5/4 x L3) du cube constitu par la bute.

Tableau 6 - Valeur (en m) du ct L du cube de la bute

Quelques commentaires :

Volume (m3) 0,1 0,2 0,4 0,6 1 2L (m) 0,43 0,54 0,68 0,78 0,93 1,17

Volume (m3) 4 6 8 10 20 40L (m) 1,47 1,69 1,86 2 2,52 3,17

1. Exemple : pour un coude fonte 1/8e de 200 mm avec unepression dpreuve de 10 bars, le volume ncessaire de btonest (selon Tableau 5) de 0,219 x 10 = 2,19 m3

et la longueur L du cube de la bute est (selon Tableau) den-viron 1,17 + (1,47 1,17) x 0,19 / 2 = 1,20 m.

2. Si le diamtre extrieur DEXT de la canalisation considreest diffrent des diamtres extrieurs figurant dans leTableau 2, voir le commentaire 5 du paragraphe 4 prcdent.

3. Les volumes de bton donns par le Tableau 5 peuvent trerduits si lon prend en compte le poids des terres se trouvantau-dessus du massif. Effectuer alors directement le calculen ajoutant dans P le poids des terres (masse volumique desterres : 2000 kg/m3).

4. Dans le cas dun massif poids situ dans une nappephratique, effectuer directement les calculs en prenant pourle bton une masse volumique de 1300 kg/m3 pour la partiedu massif situe dans la nappe.

AN

NE

XE

S




355

6 Annexes

6.1 Ralisation des massifs de bute

AN

NE

XE

S



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Ralisation des massifs de bute (suite)

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