Club OA - 15 mars 2012 – O FISCHER / CG67 1

LES BUSES METALLIQUES (Extraits et schémas tirés des recommandations du Sétra de 1981

et du catalogue IQOA de 1996)

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Ouvrages composites, constitués principalement d’une

paroi métallique en tôles ondulées et d’un certain

volume de sol qui l’entoure.

La buse et les remblais techniques sont indissociables

sur le plan du fonctionnement mécanique.

Les buses métalliques

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Quelques repères historiques

- 1896 : Dépôt du 1er brevet de buse métallique aux USA

- 1899 : Création de la société ARMCO

- 1908 : Début de l’exploitation du brevet par ARMCO

- 1955 : Premiers documents techniques publiés par ARMCO

- 1964 : Premières recommandations publiées par l’Administration

(OHAP ab64)

- 1981 : Publication des recommandations et règles de l’art pour la

conception et la construction des buses métalliques

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Infos concernant les Sociétés

- ARMCO installée en Allemagne depuis 1956

- ARMCO est devenue HAMCO en 1988

- TUBOSIDER commercialise les BM depuis 1970

- Les BM ARVAL commercialisées à partir des années 1970 ne sont

plus distribuées actuellement

- Les BM SPIREL sont distribuées par TUBOSIDER

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Morphologie des buses métalliques

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Géométrie des buses métalliques

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Précision : Buse-arche ≠ Arche

Arche

Buse arche

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Principales caractéristiques

- profil transversal,

- portée,

- flèche,

- épaisseur des tôles et type d’ondulation,

- biais,

- épaisseur de remblais au dessus de la clé

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Portée = D

flèche

Schéma Sétra

Coupe transversale de la buse Coupe longitudinale de l’ouvrage

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Précisions concernant la conception des ouvrages multiples

(guide Sétra 1981)

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Quelques caractéristiques des remblais techniques

Granulométrie des remblais techniques

Substitution 0/150

Assise 0/50

contigus 0/50

Caractéristiques chimiques et électrochimiques

ouvrage hors d'eau ouvrage en eau douce

Résistivité > 1000 Ω cm > 3000 Ω cm

PH 5

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Quelques caractéristiques des tôles et boulons

- Tôles en acier S 235 JR,

- Protection anticorrosion des tôles et boulons par

galvanisation au trempé dans un bain de zinc en fusion,

- Masse moyenne de zinc double face : 725 g/m²

- Masse mini de zinc double face : 640 g/m² (en tous points)

- Boulons HR en acier classe 8.8 ou 10.9

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Types d’ondulations des tôles

Portée < 2 m

2 m < Portée < 4,5 m

4 m < Portée

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Joint à recouvrement boulonné en sommet et en creux d’ondes (ARMCO)

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Joint à recouvrement boulonné en flanc d’ondes (ARVAL)

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Hauteur de couverture

La hauteur de couverture est l’épaisseur de remblai au dessus de la clé de la buse,

chaussée comprise.

En aucun point de l’ouvrage l’épaisseur de remblai ne doit être inférieur à la

hauteur mini de couverture.

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Remise en cause

des propositions

d’aménagement du

fond du lit figurant

dans les

recommandations

de 1981.

(incompatibilité

avec loi sur l’eau et

durabilité des tôles)

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Notions de fonctionnement

Recommandations éditées par la DR

en 1981

(+ Mises à jour de juil.1982 et

fév.1985)

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Comportement

Le principal intérêt des BM est leur grande flexibilité sur le

plan du comportement mécanique.

A ce titre, elle pourraient être considérées comme un coffrage

destiné à réorienter les contraintes dans les massifs de sols

environnant et non comme un ouvrage possédant une

capacité portante intrinsèque.

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Principe de justification

- Les justifications sont conduites en comparant les

sollicitations résistantes à des sollicitations de calcul

obtenues à partir de combinaisons d’actions de type

γg G+ γq Q (ex : compression tôle en clé : N= Ps x Rs)

- Pour tenir compte de la corrosion du métal au cours

de la durée de vie de l’ouvrage :

eo= ec+es eo: épaisseur nominale de la tôle

ec: épaisseur nominale de calcul

es: épaisseur sacrifiée à la corrosion

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Justification du comportement

Justifications en phase définitive :

- Pression appliquée en clé,

- Etat limite de compression des parois,

- Etat limite d’instabilité de forme,

Justifications en phase de construction :

- Vérification que les contraintes dans les tôles

soient < limites élastiques,

- Vérification de la stabilité de forme au

passage des engins

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Comportement longitudinal (de la buse)

Grande souplesse longitudinale liée aux ondulations des parois qui permet

aux buses métalliques de se déformer et de mieux s’adapter aux tassements

différentiels que des ouvrages rigides

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Comportement transversal (de la buse)

jhvhvh

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Théorie de l’anneau comprimé

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PATHOLOGIE et SURVEILLANCE

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Guide Sétra 1992 Catalogue IQOA 1996

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Fissures transversales sur la chaussée

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AFFAISSEMENT PROFIL EN LONG DE LA BUSE

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AFFAISSEMENT LOCAL DU PROFIL EN

LONG DE LA BUSE

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DEFORMATION EN FORME D’OGIVE OU DE POIRE

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DEVERSEMENT

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Attention au tracé en plan biais de la buse

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Buse biaise avec remblaiement asymétrique

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Extrait Fiche technique Buse ARMCO 152 x 51

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Extrait Fiche technique Buse ARMCO 152 x 51

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Déformations aux 2 extrémités

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Déversement avec déformations et fissures

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Club OA - 15 mars 2012 - OF 39

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Club OA - 15 mars 2012 - OF 41

Club OA - 15 mars 2012 - OF 42

Club OA - 15 mars 2012 - OF 43

Club OA - 15 mars 2012 - OF 44

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Inversion de courbure avec déchirure de tôles

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Déchirure des tôles le long d’un joint longitudinal

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APLATISSEMENT D’UNE BUSE ARCHE

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Observation d’une anomalie sur le plan d’eau

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Enfoncement d’une plaque de radier / à sa vis à vis

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Détail de l’enfoncement d’une plaque de radier entraînée par la plaque de coin

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EROSION DU LIT DU COURS D’EAU

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Erosion du lit et début d’affouillement à l’extrémité amont avec risque de cheminement sous la buse

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Corrosion perforante des plaques de coin (zones de marnage)

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Club OA - 15 mars 2012 - OF 56

Corrosion perforante des plaques de coin avec apparition de plis

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Corrosion du radier favorisée par le régime torrentiel d’un cours d’eau

- Phase 1 :Abrasion de la galvanisation des plaques par les eaux du ruisseau chargées en sables siliceux et charriant des pierres. - Phase 2 :Corrosion de l’acier favorisée par l’alternance Eau / oxygène, classique des zones de marnage.

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Corrosion d’une buse emboîtable (Joints longitudinaux à encoches

Joints circonférentiels par recouvrement de la dernière ondulation de la plaque adjacente)

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Ruine d’une buse métallique en Guyane suite à la corrosion perforante du radier par des sables abrasifs (photos JP Persy)

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Attention au dimensionnement de la section hydraulique…

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Autres références bibliographiques… (2009-2010)