F. Cuira Octobre Norme NF P = norme nationale d application de l EC7 pour la justification des écrans de soutènement

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1 FOXTA Journée de lancement FOXTA/K-Rea v3 19 Octobre 2011 Logiciel K REA v3 Prise en compte des vérifications ELU selon la norme «Ecran» (NF P ) Fahd Cuira F. Cuira Octobre 2011 Page 1 Cadre général Norme NF P = norme nationale d application de l EC7 pour la justification des écrans de soutènement S applique aux écrans de soutènement verticaux : parois moulées, rideaux de palplanches, rideaux mixtes, parois composites Fixe les mécanismes de ruine à examiner pour un écran de soutènement ainsi que la ou les approches de calcul imposées, recommandées ou au moins reconnues En France, pour le calcul des écrans, l approche de calcul de référence est l approche 2 : pondération des actions et des résistances mais pas les paramètres de résistances Page 2 1

2 Liste des vérifications Vérifications ELU 1. Stabilité générale 2. Défaut de butée 3. Résistance de la structure 4. Stabilité du fond de fouille 5. Equilibre vertical Résistance de l ancrage 8. Stabilité hydraulique Vérifications ELS 1. Déplacements 2. Durabilité 3. Fluage des ancrages Page 3 Liste des vérifications reprises dans K-REA Vérifications ELU 1. Stabilité générale 2. Défaut de butée 3. Résistance de la structure 4. Stabilité du fond de fouille 5. Equilibre vertical Résistance de l ancrage 8. Stabilité hydraulique Vérifications ELS 1. Déplacements 2. Durabilité 3. Fluage des ancrages Page 4 2

3 Vérification du défaut de butée Principe de la vérification S assurer que la fiche de l écran est suffisante pour assurer une sécurité suffisante entre la butée limite et la butée nécessaire à l équilibre de l écran ; Ecran auto-stable Ecran ancré Page 5 Vérification du défaut de butée Principe de la vérification S assurer que la fiche de l écran est suffisante pour assurer une sécurité suffisante entre la butée limite et la butée nécessaire à l équilibre de l écran ; Deux situations selon la norme Cas d un écran ancré (un ou plusieurs niveaux d ancrage)=> le modèle aux coefficients de réaction (dit MISS) peut servir de base pour la vérification du défaut de butée Cas d un écran auto-stable (dit «en console» ) => MISS interdit! Passage impératif par un modèle aux équilibres limites (dit MEL) Page 6 3

4 Vérification du défaut de butée Phase(s) où l écran est ancré : modèles MISS Evaluation de l état de mobilisation intermédiaire des pressions des terres nécessaires à l équilibre horizontal de l écran..b a t,k B m,k b Butée mobilisée Butée limite B m,k B t,k Poussée (mobilisée) Page 7 Vérification du défaut de butée Phase(s) où écran est ancré : modèles MISS.B a t,k B m,k b γ a γ b Phase provisoire 1,35 1,10 Phase définitive 1,35 1,40 Pratique française (approche 2*): lesb t,k et B m,k sont issus d un calcul de type MISS mené en appliquant 1,50/1,35 = 1,11 sur les valeurs caractéristiques des surcharges variables ( (3)). γ a x γ b = 1,50 pour une phase provisoire (sécurité globale) γ a x γ b = 1,90 pour une phase définitive (sécurité globale) Page 8 4

5 Vérification du défaut de butée Phase(s) où l écran est auto-stable : passage par MEL obligatoire Poussée F a Butée F ΔU z b n z n : niveau de «transition» Fc a Contre poussée z α.fc b nécessaire disponible Contre butée Page 9 Vérification du défaut de butée Phase(s) où l écran est auto-stable : passage par MEL obligatoire Poussées (F a, Fc a ): valeurs de calcul = 1,35 x valeurs caractéristiques Butées (F b,fc b ) : valeurs de calcul = 1/γ b x valeurs caractéristiques γ b = 1,40 si phase définitive, 1,10 si phase provisoire Eau: valeurs de calcul = 1,35 x valeurs caractéristiques Surcharges: valeurs de calcul = γ q x valeurs caractéristiques Nature de la surcharge Favorable Défavorable Permanente 1,00 1,35 Variable 0,00 1,50 Page 10 5

6 Vérification du défaut de butée Phase(s) où l écran est auto-stable : passage par MEL obligatoire Procédure en deux étapes Vérification de la fiche : s assurer que la fiche disponible est suffisante pour atteindre l équilibre des moments Vérification de la contre butée : s assurer que la contre butée disponible est suffisante pour assurer l équilibres efforts Page 11 Vérification du défaut de butée Phase(s) où l écran est auto-stable : passage par MEL obligatoire Vérification de la fiche : fb 1,20 f 0 f b : fiche «disponible» sous le point de pression différentielle nulle (O) O Pression différentielle f 0 : fiche minimale permettant d atteindre l équilibre des moments (point C, également appelé «point critique») Pression différentielle = poussée butée + Δeau (avec pondérations) R C C P z f 0 f b Page 12 6

7 Vérification du défaut de butée Phase(s) où l écran est auto-stable : passage par MEL obligatoire Vérification de la contre butée On évalue le facteur de mobilisation «α» de la contre butée permettant d équilibrer la résultante des efforts horizontaux (travail avec les valeurs de calcul). z n F b F a ΔU Contre butée suffisante 1 Fc a α.fc b α.fc b P nécessaire disponible z Page 13 Calcul des efforts ELU Pour les phases où l écran est ancré : Utilisation d un modèle MISS pour le calcul des valeurs caractéristiques des efforts, mené selon l approche 2* (1,11 sur les surcharges variables et 1,00 sur tout le reste) Valeurs de calcul = 1,35 x valeurs caractéristiques (résultat du calcul MISS) Pour les phases où l écran est auto-stable Utilisation d un modèle aux équilibres limites (MEL) qui conduit directement aux valeurs de calcul des efforts Efforts (T d, M d ) calculés par intégration des pressions différentielles et surcharges appliquées sur l écran Page 14 7

8 Vérification du bilan vertical des efforts Objet de la vérification Evaluer la résultante verticale des efforts => vérification de la portance, vérification du soulèvement éventuel Juger de la pertinence des inclinaisons supposées pour les efforts de poussée/butée Portance en pointe à vérifier selon la norme fondations (en cours de rédaction) Principe du calcul Rv d P 0 Pv d Fv d Tv d Rv d : résultante verticale des efforts P 0 : poids propre de l écran Pv d : résultante verticale des pressions des terres Fv d : résultante verticale des surcharges appliquées directement sur l écran Tv d : résultante verticale des efforts des ancrages Page 15 Principe général S assurer que la longueur libre est suffisante pour éviter tout report des efforts d ancrage sur l écran Equivaut à vérifier que la stabilité du bloc d ancrage est assurée avec une sécurité suffisante (correspondant à un faible niveau de déformations) Page 16 8

9 Principe général : modèle simplifié S assurer que la longueur libre est suffisante pour éviter tout report des efforts d ancragesur l écran Equivaut à justifier la stabilité du massif d ancrage «ABCDA» = modèle de Kranz écran E A α tirant B Modèle de Kranz simplifié = surface de rupture plane (CD) : D : point d effort tranchant nul C : point d ancrage effectif (milieu du scellement ou base du contre rideau) D β C Page 17 Equilibre limite du massif d ancrage A B F P 1 θ 1 E F e P 2 P1 : réaction de l écran W θ 2 P 2 : poussée amont F e : charges extérieures W : poids «net» T T : effort d ancrage α R f : résistance frottement R C c : résistance cohésion φ : angle de frottement R c D β R f φ Rc Rf W Fe P1 P2 T 0 Page 18 9

10 Cas d un multicouche => discrétisation en plusieurs sous-blocs A Bloc 1 Bloc 2... Bloc n B Couche 1 X Couche 2 C... Couche i 0 Discrétisation en sous blocs Couche i D Couche i 0 +n Z Page 19 Cas d un multicouche : équilibre d un bloc isolé Bloc «k» F e V 1 V 2 Hypothèse de Bishop W H 2 V 1 = 0 et V 2 = 0 H 1 C k R c φ k D k R f Page 20 10

11 Cas d un multicouche : principe de résolution Bloc 1 Bloc «k» 1 < k < n Bloc n F e (1) F e F e (n) P 2V P 1H W (1) H 2 (1) H 1 W H 2 H 1 (n) W (n) T dsb P 2H P 1V R c (1) C (1) R c C C R c (n) D R f (1) φ 1 D R f φ k D (n) R f (n) φ n Page 21 Cas d un multicouche : principe de résolution P2 T dst Fe 3 +W 3 Rc 3 +Rf 3 Fe 2 +W 2 H 2/2 =H 1/3 Rc 2 +Rf 2 Action/Réaction H 1 = H 2 (k-1) H 2/1 =H 1/2 Fe 1 +W 1 Rc 1 +Rf 1 P1 Page 22 11

12 Principe de vérification T dsb, d ref, d Tdsb,k 1,10 T 1,35 T ref T ref, d T dsb,d T dsb,k : T ref,k : Valeur caractéristique de l effort leffort déstabilisant (issue du modèle Kranz) Valeur caractéristique de l effort d ancrage (issue du modèle MISS) Page 23 Cas de plusieurs tirants A B 2 B 3 B 1 écran α 1 α 2 α 3 C 2 C 1 C 3 D Page 24 12

13 Cas de plusieurs tirants (exemple) A B 1 α 1 Situation 1 α 2 T 2 T 1 α C 2 3 T 3 C 1 Les trois tirants sont pris en compte C 3 D Page 25 Cas de plusieurs tirants (exemple) A B 2 α 1 Situation 2 α 2 α 3 T 2 C 2 Seul le tirant 2 est pris en compte C 1 C 3 D Page 26 13

14 Cas de plusieurs tirants (exemple) A B 3 α 1 Situation 3 α 2 α 3 T 2 C 2 Les tirants 2 et 3 sont pris en compte T 3 C 1 C 3 D Page 27 Cas de plusieurs tirants : définition d un tirant «équivalent» A B F e P 2 θ 2 F W tot T réf α réf P 1 θ 1 R c C k T k eq T eq D β R f φ j T j Page 28 14

15 Calcul sans vérifications ELU Calcul avec vérifications ELU Calcul lde Base Calcul lels Calcul lelu Phase(s) où l écran est ancré Phase(s) où l écran est en console Modèle «MISS» (sans pondération) Modèle «MISS» (sans pondération) Modèle «MISS» (avec 1,11 sur les surcharges variables) Modèle aux équilibres limites «MEL» (pondéré) Résultats de base Pressions mobilisées Déplacements Efforts (V M) Résultats ELS Pressions mobilisées Déplacements Efforts (V, M) Modèle «Kranz» Résultats ELU Pressions mobilisées Déplacements Efforts caract. (Vk, Mk) Efforts de calcul (Vd, Md) Vérifications ELU Défaut de butée Equilibre vertical Stabilité massif d ancrage Résultats ELU Pressions mobilisées Efforts de calcul (Vd, Md) Vérifications ELU Défaut de butée Equilibre vertical Page 29 Organigramme des calculs ELU Calcul ELU Phase(s) où lécran l écran est ancré Phase(s) où lécran l écran est en console Moteur de calcul «originel» de Krea Modèle «MISS» (avec 1,11 sur les surcharges variables) Modèle aux équilibres limites «MEL» (pondéré) Calcul «arrière plan» opéré éédirectement tpar l interface Moteur de calcul spécifique Modèle «Kranz» Résultats ELU Pressions mobilisées Déplacements Efforts caract. (Vk, Mk) Efforts de calcul (Vd, Md) Vérifications ELU Défaut de butée Equilibre vertical Stabilité massif d ancrage Résultats ELU Pressions mobilisées Efforts de calcul (Vd, Md) Vérifications ELU Défaut de butée Equilibre vertical Page 30 15

16 Données : définition des coefficients partiels Modèle MISS général Modèle MEL Equilibre vertical Kranz Page 31 Données : définition du type de la phase Nature de la phase (provisoire / définitive) Caractère de l écran à la phase considérée (auto-stable / ancré) détection automatique Page 32 16

17 Données : définition de la nature des surcharges Surcharge sur le terrain : permanente ou variable Page 33 Données : définition de la nature des surcharges Surcharge directe sur l écran Page 34 17

18 Résultats ELU : Efforts et déplacements (phases avec ancrage(s)) Page 35 Résultats ELU : Efforts et déplacements (phase auto stable) Page 36 18

19 Résultats ELU : Vérification du défaut de butée Phase avec ancrage (s) => modèle MISS Page 37 Résultats ELU : Vérification du défaut de butée Phase auto-stable=> modèle MEL Page 38 19

20 Résultats ELU : Vérification de l équilibre vertical Page 39 Résultats ELU : Vérification Kranz Page 40 20

21 Résultats ELU : Vérification Kranz Page 41 Résultats ELU : Vérification Kranz Page 42 21