lecture française de l’eurocode 7 application à la norme...
Post on 07-Feb-2018
217 Views
Preview:
TRANSCRIPT
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement
Lecture française de l’Eurocode 7Application à la Norme Ecrans
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement Lecture française de l’EC7
• Principes généraux
• ELU (compléments / Exposé Y.Canépa)
o GEO (défaut de butée, défaut de capacitéportante, instabilité générale, instabilité du massif d’ancrage)
• Modèles de calcul
o STR
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Principes généraux
• L’application de l’EC7 ne doit pas modifier sensiblement l’économie des projets.
• Normaliser = formaliser l’état de la pratique, en corrigeant ce qui doit être corrigé.=> Normaliser ≠ inventer.
• Les calculs doivent rester intelligibles et contrôlables.• Le calcul est un moyen parmi d’autres.
=> Normaliser ≠ bloquer. => Participation nécessaire de l’ensemble des
acteurs de la profession.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Principes généraux
• Autres moyens :
o Expériences comparables
o Reconnaissance préalable des avoisinants
=> mesures prescriptives
o Méthode observationnelle
=> dispositions constructives appropriées
=> dimensionnement interactif=> suivi géotechnique
=> diagnostic
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Approches de calcul
1,1
Approche 1 Approche 2Approche 3A1+M1+R1 A2+M2+R1 A1+M1+R2 A1/2+M2+R3
Facteurs partiels pour les actions, γF, ou leurs effets, γE
Facteurs partiels pour les paramètres du sol, γM
Facteurs partiels de résistance, γR
Action perm. défavorable, γG
Action perm. favorable, γG
Action var. défavorable, γQ
γγγΦ’
γc’γcu
Résistance / soutènements
Résistance / stabilité globaleRésistance / ancrages
1,3511,5
1111
111,1
111,3
11,251,251,4
111,1
1,35
1,5
1111
1,1
1
1,4
1,35 ou 11
1,5 ou 1,3
11,251,251,4
111
(STR et GEO)Approches de calcul
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Approches de calcul (STR et GEO)
o Approche 3 = application de coefficients partiels appliqués principalement à la résistance au cisaillement du sol, y compris pour les ELU « STR ».
o Approche 1 = considère que tout ELU peut être à la fois « GEO » et « STR » => application de plusieurs jeux de coefficients partiels dans chacune des situations.o Approche 2 = application de coefficients partiels appliqués principalement aux actions, y compris pour les ELU « GEO ».
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Résistance structurelle de l’écran (STR)
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Résistance structurelle de l’écran (STR)
Approche 2
Action du sol x 1,35
Surchargex 1,5 / 1,35
Effet des actions x 1,35
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Résistance structurelle de l’écran (STR)Question : le coefficient 1,35 est-il suffisant pour couvrir l’incertitude inhérente à l’action du sol ?
Réponse :- oui a priori, sous réserve que :
. on utilise de vraies valeurs caractéristiques résultant d’une vraie reconnaissance ;. on dispose de coefficients de sécuritésuffisants vis-à-vis des ELU « GEO » ;. on applique la méthode observationnelle lorsque le modèle géotechnique est incertain ;. la conception permette d’éviter l’occurrence d’une rupture fragile.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol => EC2
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol
Avant-propos de l’Annexe nationale de l’EC2 :
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol
Cmax = 35 MPa
K1 = 1,3K2 = 1,05 si d / h < 1/20K2 = 1,3 à 1,35 – d/2 si d < 0,6 mK3 = 1,2 si contrôle renforcé
1,3 . 1,05 / 1,2 # 1,1 = kf
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol
o ELS de compression du béton
Alternative aux réductions d’épaisseur nominale demandées par l’EC2
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
Instabilité rotationnelle ELU2 : GEO => STR
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
Approche 2
Action = ce qui pousse côté terresx 1,35
x 1 / 1,4Résistance = ce qui bute côté excavé
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
P = Kaγ . γ . (H+F)2 / 2
H
F
R B = Kpγ . γ . F2 / 2D P = B + R
P . (H+F) / 3 = B . F/3 + R . (D+F)
F(Kaγ x 1,35 ; Kpγ / 1,4) = F(Kaγ ; Kpγ / 1,9)
Kaγ.γ.[(H+F)3/6-(H+F)2/2.(D+F)] = Kpγ.γ.[F3/6-F2/2.(D+F)]
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
Bt;d= 1,35 . Bt;kBm;d = Bm;k / 1,4
Bt;d < Bm;d
Bt;k < Bm;k / 1,9
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
• Calcul aux coefficients de réaction :
Butée mobilisée
Butée mobilisable
butée mobilisable / butée mobilisée = 1,9
• Avantage : calcul unique=> ELS=> STR=> GEO
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
Butée mobilisée
Butée mobilisable
Kpγ / 1,9 .plus défavorable vis-à-vis des sollicitations(on augmente la portée entre appuis)
.plus favorable vis-à-vis de la fiche(pour une fiche donnée, la butée agit plusefficacement sur l’équilibre rotationnel)
• Calcul à la rupture :
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
• Cas des écrans en console :butée mobilisable / butée mobiliséetoujours > 1
=> ne signifie rien !=> seule l’approche type « calcul à la rupture » est acceptable dans ce cas
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
H
- H x 1,35- Kp x 1 / 1,4
Homogénéité avec le calcul des pieux chargés horizontalement :
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
Distinction entre :• cas où il est nécessaire de limiter la butée locale :
- efforts permanents ou alternés (fluage, fatigue)- terrains surconsolidés
ε
σ• cas où un dépassement localest sans conséquence :
- phases provisoires ou situations transitoires- terrains normalement consolidés - surconsolidation non prise en compte - faibles déplacements
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
• se rapprocher des niveaux de sécurité actuels pour les phases provisoires dans les cas courants :
γR = 1,1 < 1,4 => Kp x 1/1,5 et non 1/1,9
• inciter à une réflexion sur le choix des paramètres géotechniques et la signification des mesures.
Intérêt de cette distinction :
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de butée (GEO)
Et les éléments finis ?
o Approche 2 : il est toujours possible de comparer la butée mobilisée à la butée théorique mobilisable.
o Approche 3 autorisée (« Φ-c réduction »).
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de portance (GEO)
• Assimilation de la fiche à une fondation profonde.
• Si frottement sur la hauteur décomprimée :
o prise en compte de l’inversion de l’inclinaison des actions de poussée dans la justification de l’équilibre horizontal (GEO et STRU) ;
o limitation de qs;k à la composante verticale de la poussée des terres, ou précontrainte des appuis.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de portance (GEO)
δ/Φ < 0
δ/Φ > 0
• Principe général = compatibilité entre inclinaisons des contraintes prises en compte dans les justifications de portance et d’équilibre horizontal.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Défaut de portance (GEO)• En toute rigueur, l’EC7 dit :
?
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)
R . ƒ(c+σn.tgΦ).dsF = ________________
W . d
Approche 2
oR
d
W
Mσn
τ
-actions sur la ligne de glissement x 1,35-résistance au cisaillement x 1/1,1
…soit F = 1,5
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)
R . ƒ(c+σn.tgΦ).dsF = ________________
W . d
Approche 2
oR
d
W
Mσn
τ
-tgΦ / 1,5-c / 1,5
…ou encore F=1, avec :
-tgΦ / 1,25-c / 1,25
Or l’approche 3 demandeseulement :
…ce qui permet de ne pas déclarer inconstructibles tous les sites avec TN en pente.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)
• Rappel EC7 : « Si l’on ne peut pas facilement vérifier la stabilité d’un site ou si les mouvements sont trouvés être inacceptables pour l’usage prévu du site, le site devra être jugé inadapté sans mesures de stabilisation ».
• Possibilité de coefficients de sécurité réduits si déplacements importants acceptables et caractéristiques calées sur un nombre représentatif de mesures in situ et de retro-analyses.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
• Théoriquement équivalentes dans le cas d’une rupturecirculaire, mais :
o l’approche 2 ne s’intéresse qu’au bilan des forcesexercées sur la surface de rupture (approche « blocs rigides » classique) ; o l’approche 3 demande en toute rigueur d’envisager une réduction de Φ et c dans l’ensemble du massif…
=> surdimensionnement des ouvrages. pas illogique si l’on est moins éloignés de l’ELU. raccordement avec calcul des murs cloués.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Question fondamentale : à partir de quand
un soutènement devient-il un clouage?
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Question fondamentale : à partir de quand
un soutènement devient-il un clouage?
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
F = 1,5Approche 2 => OK
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
F = 1,1
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
F = 1,25=> OK mais approche 3
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Lecture française ?
• Approche 3 adaptée pour étude stabilité générale et dimensionnement des ouvrages de renforcement.• Pour les écrans de soutènement, et d’une façon générale lorsque des déplacements importants ne sont pas acceptables, il est nécessaire d’introduire un « coefficient de mobilisation de la résistance au cisaillement », variable de 1 à 1,2.
• Soit 1,25 . 1,2 = 1,5 pour la stabilité générale des écrans, auquel cas il n’est pas nécessaire de vérifier les surfaces de rupture « internes » (raccordement avec l’approche 2).
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)
• Rappel général : les méthodes généralement utilisées (méthode des tranches, calcul à la rupture) sont de types cinématique.
• => Nécessité de considérer la surface de rupture la plus défavorable, laquelle n’est pas nécessairement un cercle.
• Moyennant quoi il n’y a pas lieu d’introduire de « coefficient de modèle ».
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)• Rappel EC7 : « La force d’ancrage doit agir dans le terrain à une distance suffisamment grande du volume retenu pour que la stabilitéde ce volume ne soit pas affectée ».• Approche française => mécanisme traitécomme un Etat Limite à part entière (méthode de Kranz).• Contrairement à sa dénomination, la sanction
de la non vérification de cet ELU n’est pas nécessairement une instabilité, mais la nécessité de tenir compte de l’interaction entre les ancrages et l’écran.
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
• Coefficients de réaction
k = 2 . (EM/α)4/3 / (EI)1/3
a = 1,5 . lo
a = 1,5 . lo
a = 1,5 . l0
• k = proportionnel à Es / a• a proportionnel à l0 = (4 . EI / k)1/4
=> a ~ (EI / Es)1/3
=> k ~ Es4/3 / (EI)1/3
CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
• Coefficients de réaction
Le coefficient de réaction ne permet pas de prendre en compte :
• les déplacements d’ensemble ;• les interactions entre ouvrages ;• le rôle du temps ;• les effets cycliques ;• les tassements ;• les effets-voûte.
CFMS / 3 mai 2007
• Coefficients de réaction
l0 = (4 . EI / k)1/4
a = 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/αa
=> k # 2 . (EM/α)4/3 / (EI)1/3
a >> 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/αa
=> k ↓ 5,4 . EM/αf
a = 2/3 . f
Cas d’une fiche hydraulique importante
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Coefficients de réaction
l0 = (4 . EI / k)1/4
a = 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/αa
=> k # 2 . (EM/α)4/3 / (EI)1/3
a << 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/αa
=> k ↑ 5,4 . EM/αf
a = 2/3 . f
Cas d’un écran très rigide
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Coefficients de réaction
a
b
k = 3,6 . EM/αl
=> k ↑ 7,2 . EM/αb
l = b/2
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Action de l’eau
• A l’aval : éviter gradients ascendants (ancrage dans couche peu perméable + pompage profond).
• A l’amont : incertitude sur distribution des pertes de charges => il est recommandé de les négliger.
• Dans ces conditions : distribution hydrostatique amont + aval.
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Cas des sols fins
o Le niveau d’eau doit être considéré au toit du massif soutenu, sauf dispositions constructives appropriées.
o Il doit être tenu compte du comportement à court terme et du comportement à long terme.
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Cas des sols fins
« Court terme » = très courte durée :• Comportement non drainé• Φu = 0, cu
« Long terme » = phases de service : • Calcul en contraintes effectives• Φ’, c’ # 0 en général
« Moyen terme » = phases provisoires de durée significative :
• Calcul en contraintes effectives• Φ’, c’ ≠ 0 si matériau surconsolidé
cu = f(z)
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
Calcul en contraintes totales
Massif de sol
Soutènement
q
γhh
γsat σv = γh . h + γsat . (z-h) + q
pa = Ka . σv – Kac . cu
pa = max[ (Ka . σv – Kac . cu), 0]pa = max[ (Ka . σv – Kac . cu), pmin]
pa = max [ (Ka . σ’v – Kac . cu), pmin] + γw . (z-h)
pmin = 0,1 . (q + γ.z)
u = γw . (z-h)
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
pa = max [max[ (Ka . σv – Kac . cu), pmin], γw . (z-h)]
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges
Krey :P = Q . tg(Π/4-Φ/2)
Boussinesq :P = Q / Π
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• SurchargesGraux :
p = q . tg2(Π/4-Φ/2)
Boussinesq :p = q / 2
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• SurchargesHouy
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges
B0
B1
R
Méthode des « bandes Boussinesq négatives »
Cas des risbermes
Insuffisant
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• SurchargesCas des risbermes
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• SurchargesCas des risbermes
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
• Surcharges Boussinesq x 2 si écran rigide ?
• yh = 0 : écran puis immeuble• σh = Boussinesq : immeuble puis écran
=> le coefficient majorateur sert à tenir compte de la réalisation de l’écran
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
CFMS / 3 mai 2007
D = ∞ => pas de majoration
D = 0 => Boussinesq x 2
Hypothèse extrême = écran lisse
=> Expression possible du coefficient majorateur :
λ = (D + 2) / (D + 1)
=> Valeur usuelle :
λ = 1,5
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
top related