Utilisation de profilés métallique et de tuyaux PEHD pour l'étançonnement des tranchées. Denis LeBoeuf Professeur, département de génie civil, Université Laval, Québec, Qc. Omar Chaallal Professeur, département de génie de la construction, École de technologie supérieure, Montréal, Qc André Lan Professionnel scientifique Service soutien à la recherche et à l'expertise Institut de recherche en santé et en sécurité du travail, 505, boul. de Maisonneuve O., Montréal, Qc IRSST Animation scientifique Équipements de protection Axe étançonnement Salle 1122, IRSST 505, boul. de Maisonneuve O. Montréal (Québec) H3A 3C2 Mardi, le 17 avril 2007
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT TUBULAIRE PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER - NUMÉRIQUE RÉSULTATS ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 2 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION: contexte, objectifs généraux et spécifiques, méthodologie PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT TUBULAIRE PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER -NUMÉRIQUE RÉSULTATS ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 3 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
RÉFÉRENCE Validation d'un étançonnement fait d'un tuyau de polyéthylène haute densité ou de profilés métalliques normalement utilisés pour les ponceaux et les égouts Lan, André; Daigle, Renaud; LeBoeuf, Denis; Chaallal, Omar Études et recherches / Rapport R-336, Montréal, IRSST, 2003, 140 pages 4
CONTETE ET OBJET DU PROJET DE RECHERCHE Contexte: recherche de solutions techniques à la problématique des excavations en milieu urbain de faible profondeur Proposition des villes: étançonnement tubulaire Question: Est-ce que l'utilisation des tuyaux ondulés du type TTAOG ou PEHD constitue une solution fiable et sécuritaire pour l'étançonnement des tranchées? Objet: Validation du concept d'utilisation d'un profilé cylindrique en polyéthylène haute densité (PEHD) ou en tôle d'acier ondulé galvanisé (TTAOG) comme structure d'étançonnement dans les travaux d'excavation à court terme =» étude à caractère exploratoire 5
OBJECTIFS SPÉCIFIQUES De façon plus spécifique, le programme d essai visait les objectifs suivants : mesurer en laboratoire les déplacements d'un profilé soumis à une sollicitation transversale par plaques parallèles mesurer en chantier les déplacements d'un profilé pour différents types de sol et différents types d'excavation fournir des observations visuelles sur l installation et le comportement en chantier des profilés circulaires. Reproduire, par simulation et calcul, les comportements observés en chantier et au laboratoire 6 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
MÉTHODOLOGIE EPÉRIMENTATION CHANTIER EPÉRIMENTATION INFORMATIQUE EPÉRIMEN- TATION LABORATOIRE 7
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT TUBULAIRE PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER -NUMÉRIQUE RÉSULTATS ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 8 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
TYPES DE TUYAU UTILISÉS Tuyau TTAOG36 (Φ = 900 mm) ondulations hélicoïdales Deux types de finis: (a) acier galvanisé, (enduit de zinc appliqué en continu);(b) acier aluminisé 2 essais à Longueuil (essais 1.1.A et 1.1.B) Tuyau PEHD36 (Φ = 900 mm) 1 essai à Longueuil (essai 1.2.B) Tuyau TTAOG60 (Φ = 1 500 mm) 2 essais à Victoriaville (essais 2.3.A et 2.3.B) 9 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
SYSTÈME DE LA VILLE DE LONGUEUIL TUYAU TTAOG- 36 (diamètre nominal = 900 mm) 10
SYSTÈME DE LA VILLE DE LONGUEUIL TUYAU PEHD-36 diamètre nominal = 900 mm 11
ÉQUIPEMENT UTILISÉ POUR LE FORAGE (FORAGE PAR ASPIRATION CAMION VACUUM) VILLE DE LONGUEUIL 12
SYSTÈME DE LA VILLE DE VICTORIAVILLE TUYAU TTAOG-60 13
TUYAU TTAOG-60 (VICTORIAVILLE) TUYAU TTAOG-60 14
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER - NUMÉRIQUE RÉSULTATS ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 15 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ESSAIS EN LABORATOIRE Des essais en laboratoire ont été effectués sur les 3 types de profilés (PEHD36, TTAOG36, TTAOG60) Essais réalisés au laboratoire de l ETS (Pr. Omar Chaallal) Les principaux éléments de ce programme d'essais en laboratoire sont : Trois spécimens de chaque tuyau ont été mis à l'essai, à l'exception du TTAOG60 où seulement deux spécimens furent testés Les profilés sont soumis à une sollicitation transversales à l aide de 2 plaques parallèles ('Parallel Plate Test', norme ASTM D2412) Les essais ont permis de : Caractériser la rigidité de la conduite, Déterminer les relations forces-déplacements et leurs valeurs caractéristiques (limite élastique et à l'état ultime) 16 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
PRINCIPE DES ESSAIS EN CHANTIER Les essais en chantier ont permis de: mesurer en chantier les déplacements d'un profilé pour différents types de sol et différents types d'excavation Vérifier si le profilé est sollicité jusqu à la limite élastique et la limite ultime (rupture) fournir des observations visuelles sur l installation et le comportement en chantier des profilés circulaires. Déroulement des essais de chantier: 1. excavation, 2. mise en place des tuyaux en fond de fouille en position verticale; 3. mise en charge des tuyaux ( incl. Surcharge de blocs) 17 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
DEU TYPES D'ECAVATION Type 'A' : tranchée rectangulaire avec trois parois verticales et une seule paroi inclinée à 45º L'essai proprement dit se fait par déversement de sable sur la paroi inclinée vise à simuler la poussée des terres résultant d'un glissement ou d'un éboulement de paroi. Type 'B' : tranchée pratiquement carrée avec les quatre parois inclinées à 45º L'essai se fait en remplissant la fouille de façon progressive et uniforme sur toute la périphérie du tuyau. Le confinement est égal et uniforme sur toute le périmètre du tuyau 18 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ECAVATION DE TYPE A TTAOG φ 36" ou φ 60" ou PEHD φ 36" Sol remblayé Terrain naturel VUE EN COUPE Diamètre φ environ 45º Hauteur, H φ + 10 cm environ H φ + 30 cm environ VUE EN PLAN 19
ECAVATION DE TYPE B TTAOG φ 36" ou φ 60" ou PEHD φ 36" Sol remblayé (sable) VUE EN COUPE ~1 ~1 ~1 ~1 Terrain naturel φ + 30 cm envi ron 45º Haute ur H VUE EN PLAN φ + 30 cm envir on TTAOG ou PEHD 20
CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DES ESSAIS DE CHANTIER VILLE ESSAI TUYAU H ECAVATION LONGUEUIL 1.1.A TTAOG-36 2,13 m 1.1.B TTA0G-36 2,13 m 1.2.B PEHD-36 2,21 m VICTORIA- VILLE 2.3.A TTAOG-60 2,34 m 2.3.B TTAOG-60 2,34 m 21
SIMULATIONS NUMÉRIQUES Une série de 4 simulations numériques des systèmes sol-tuyau ont été effectués dans ce projet. Objectifs des simulations : Déterminer la distribution des pressions autour des tuyaux TTAOG36, TTAOG60 et PEHD36 pour les deux modes d'excavation et de remblayage utilisés pour les essais en chantier. Déterminer les déplacements verticaux et horizontaux du tuyau Étudier la distribution des efforts axiaux, tranchants et de flexion Étudier le potentiel des méthodes numériques pour analyser le comportement mécanique des étançonnements. 22 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
PROGRAMME DE SIMULATIONS NUMÉRIQUES EFFECTUÉES AVEC FLAC Série Sol de fondation Tuyau Simulation Mode de chargement Loi de comportement 1 Sable TTAOG60 2.3.A A Élastique 1 Sable TTAOG60 2.3.B B Élastique 2 Sable TTAOG36 1.1.A A Élastique 2 Sable PEHD36 1.1.A* A Élastique * Il n'y a pas eu, sur le terrain, d'excavation de type A (tranchée rectangulaire) avec le tuyau PEHD36. 23
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER -NUMÉRIQUE RÉSULTATS: ESSAIS DE LABORATOIRE ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 24 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ESSAIS DE LABORATOIRE -Résultats typiques - Consulter le rapport IRSST (2003) pour visualiser les autres courbes F-Δ Déformations diamétrales Essais de laboratoire sur 3 spécimens de TTAOG-36 : courbes contraintes-déformations (v = 12,7 mm / min.) 25
ESSAIS DE LABORATOIRE VALEURS CARACTÉRISTIQUES MESURÉES -TTAOG-36 Spécimen Force kn/m Δ y (vert.) Δ x (horiz) Δ y Δ x à l'ultime #1 #2 #3 Moy. 12.04 10.95 10.15 11.05 152.1 136.3 122.9 137.1 141.2 142.6 129.1 137.6 1.08 0.96 0.95 0.99 àlimite élastique #1 #2 #3 Moy. 6.77 6.77 6.77 6.77 36.28 32.90 34.57 34.58 30.79 32.06 33.07 31.97 1.18 1.03 1.04 1.08 y à Δ y = 5% D #1 #2 #3 Moy. 8.09 8.07 7.79 7.98 45.16 45.15 45.14 45.15 39.54 45.93 45.04 43.50 1.14 0.98 1.00 1.04 à Δ y = 10% D #1 #2 #3 Moy. 11.25 10.38 9.84 10.49 89.97 89.97 89.95 89.96 83.89 95.62 94.92 91.48 1.07 0.94 0.95 0.97 26
ESSAIS DE LABORATOIRE VALEURS CARACTÉRISTIQUES MESURÉES PEHD36 à l'ultime #1 #3 Moy. (b) àlimite élastique Spécimen Force kn/m Δ y (vert.) #2 (a) (+ lent) #1 #3 Moy. (b) #2 (a) (+ lent) à Δ y = 5% D #1 #3 Moy. (b) #2 (a) à Δ x = 10% D #1 #3 Moy. (b) #2 (a) Consulter le rapport IRSST (2003) pour visualiser les données du TTAOG-60 15.86 16.37 14.94 12.57 7.80 7.77 7.78 7.77 8.08 7.93 8.00 6.31 12.38 12.54 12.46 9.62 Notes: (a) (b) (c) 151.7 151.6 151.33 150.7 42.46 44.00 43.23 61.28 45.0 45.07 45.04 44.94 90.02 90.09 90.06 90.08 Δ x horiz) 113.9 113.1 113.33 113.0 32.03 32.37 32.70 45.88 33.90 33.16 33.53 33.30 68.41 67.74 68.08 68.01 1.33 1.34 1.33 1.33 1.32 1.36 1.34 1.33 1.33 1.36 1.34 1.35 1.32 1.33 1.33 1.32 Vitesse de chargement = 1.27 mm/min (+ lent) Moyenne des spécimens #1 et #3 (avec v= 12.7 mm/min) SF calculé avec rmoyen = 490 mm (mesuré) Δ y Δ x 27
ESSAIS DE LABORATOIRE Rigidité et facteur de rigidité corrrespondant à Δ y = 5% et Δ y = 10% (TTAOG-36) TTAOG-36 Spécimen Rigidité, PS (kpa) Facteur de rigidité SF (kpa.m 3 ) Δ y = 5% Δ y = 10% Δ y = 5% Δ y = 10% #1 #2 #3 Moy. 179.1 178.7 172.6 176.8 125.0 115.4 109.4 116.6 2.58 2.58 2.48 2.55 1.79 1.67 1.57 1.68 PS = Pipe_ Stiffness = F Δ y = EI 0.149r 3 SF = EI = 0.149 r 3 PS (en kpa.m 3 ) 28 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ESSAIS DE LABORATOIRE Rigidité et facteur de rigidité corrrespondant à Δ y = 5% et Δ y = 10% (PEHD-36) PEHD-36 Spécime n Rigidité, PS (kpa) Facteur de rigidité SF (kpa.m 3 ) Δ y = 5% Δ y = 10% Δ y = 5% Δ y = 10% #1 #3 Moy. (b) #2 (a) 179.5 175.9 177.7 140.4 (+ lent) 137.5 139.2 138.4 106.8 (+ lent) 3.15 3.09 2.42 1.91 2.41 2.44 2.43 1.87 Notes: (a) (b) (c) Vitesse de chargement = 1.27 mm/min. Moyenne des spécimens #1 et #3 (avec v= 12.7 mm/min) SF calculé avec rmoyen = 490 mm (mesuré) Consulter le rapport IRSST (2003) pour visualiser les données du TTAOG-60 29
ESSAIS DE LABORATOIRE synthèse des résultats Rigidité La rigidité réelle (PS(réel)) du PEHD-36 mesurée est inférieure à celle donnée par le fournisseur (191 kpa versus 320 kpa). PEHD-36 et TTAOG-36: quasi-identiques (pour Δy = 5%D) Tuyau TTAOG-60: a un facteur de rigidité EI de 3 à 4 fois plus élevé que ceux des tuyaux TTAOG-36 et PEHD-36 (compte tenu de l'épaisseur de sa tôle). Sa rigidité (PS) moyenne est moindre (152.2 kpa comparé à 176.8 et 177.7 kpa) Ovalisation (rapport Δ y /Δ x ): Pour Δ y = 5%D :Δ y /Δ x moyen varie de <1.04-1.35> pour les TTAOG-36, PEHD-36 et TTAOG-60. Ces valeurs sont comparables au rapport Δy/Δx = 1.49/1.36 = 1.10 recommandées par d'autres chercheurs. Poids: Longueuil, le PEHD-36 est le + léger avec 37.7 kg/m soit 90 kg pour un système de 2.4 m, comparé à 112 kg pour un TTAOG-36. 30 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ESSAIS DE LABORATOIRE Synthèse des résultats Déplacement diamétral ultime (écrasement) atteint 137.1 mm (15.2% D) - TTAOG-36, 151.3 mm (16.8% D) PEHD-36 et 301 mm (20.1% D) (TTAOG-60) Charges à l ultime et à 5%D: Les charges ultimes atteintes par les tuyaux sont respectivement de 11.05 kn/m, 14.94 kn/m et 25.31 kn/m pour TTAOG-36, PEHD-36 et TTAOG-60. À Δy = 5%D, les charges sont de 7.98, 8.00 et 11.42 kn/m, respectivement. Vitesse de chargement (fluage): influence sur la rigidité du tuyau à base de plastique (PEHD) est clairement démontré Comportement global: Pour Δy 5%D : les 3 types de tuyaux ont un comportement similaire 31
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER -NUMÉRIQUE RÉSULTATS: ESSAIS DE CHANTIER ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 32 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ESSAIS DE CHANTIER Essai en deux étapes : 1. Le tuyau placé verticalement au fond de la tranchée est soumis à l action croissante de la poussée des terres par déversement de sable sec sur la paroi de la tranchée inclinée à 45º. Cette action simule approximativement ce qui aurait ou se passer si le tuyau avait été écrasé par le glissement d une des quatre faces de l excavation. 2. La seconde étape de l essai a consisté à surcharger le tuyau en posant une série de 4 blocs de béton posés tout près du tuyau Mesures sur le terrain : compression ou l extension du tuyau sous l action de la charge en quatre niveaux différents. Les déformations diamétrales mesurées après le déversement de sable ainsi qu après la mise en place de la surcharge sont présentés dans le rapport. Pression totale de contact Longueuil (Surcharge de 4 blocs) = 53,8 kpa 33 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ESSAIS DE CHANTIER LONGUEUIL Essai 1.1.A (tranchée de type A) Étape 1: remplissage 1 Excavation A 2 3 Étape 2: surcharge 34
ESSAIS DE CHANTIER VICTORIAVILLE Essais 2.3.A et 2.3.B ESSAI 2.3.A VICTORIAVILLE TTAOG-60 3 1 2 Excavation A ESSAI 2.3.B + BLOCS VICTORIAVILLE TTAOG-60 35
CARACTÉRISTIQUES GÉOLOGIQUES DES SITES Site de la Ville de VICTORIAVILLE Le site de la Ville de Victoriaville est un terrain vague situé dans le secteur industriel de la Ville La topographie est plutôt plane et la nappe phréatique se trouve à une profondeur de 1,70 m. Les deux excavations ont été effectuées au même endroit compte tenu de la nature du sol (un sable fluvio-glaciaire homogène moyen à grossier). Site de la Ville de LONGUEUIL Le site de l'excavation A est constitué essentiellement d'une couche d'argile brune silteuse et sablonneuse d'une épaisseur de 1,70 m et reposant sur un sable fin à moyen saturé. N.P. :prof. de 1,70 m. Le site de l'excavation B est constitué essentiellement d'une couche d'argile brune silteuse et sablonneuse raide sur toute la hauteur de l'excavation (soit 2,60 m) N.P. :non observée. La couche de sable n'a pas été observé à la tranchée B. 36 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
MESURE DE LA MASSE VOLUMIQUE IN-SITU Mesures in situ de densité Essai no. Tranchée Type de sol Masse volumique sèche ρ d (kg/m 3 ) Teneur en eau w (%) Masse volumique totale ρ totale (kg/m 3 ) 1 A Sable* 1 685 13,1 1 906 2 A Sable* 1 716 13,6 1 949 3 A Sable 1 570 13,4 1 780 4 B Argile ** 1 583 25,9 1 993 * Mesure faite dans le sable déversé devant le tuyau ** Mesure faite dans le terrain argileux en place 3 1 2 Excavation A 37
ESSAIS DE CHANTIER LONGUEUIL Essai 1.1.A Ville de Longueuil - TTAOG-36 (900 mm) HAUT 305 mm 1 610 mm 2 343 mm 3 343 mm Δσ v (contact) = 52 kpa SECTION DIAMÈTRE INITIAL SABLE DIAMÈTRE FINAL CHARGEMENT BLOCS sable + Surcharge DIAMÈTRE FINAL 1 897 900 883 2 896 890 889 3 896 886 888 4 305 mm 5 229 mm 4 895 874 878 5 - - - Ovalisation du tuyau N variabilité 1 Blocs S 3 2 Excavation A 38
ESSAIS DE CHANTIER LONGUEUIL Essai 1.1.B Ville de Longueuil - TTAOG-36 (900 mm) HAUT Excavation B 305 mm 1 610 mm 2 343 mm 3 343 mm 4 305 mm 5 229 mm Δσ v (contact) = 52 kpa SECTION DIAMÈTRE INITIAL CHARGEMENT SABLE SABLE + BLOCS (Surcharge) DIAMÈTRE FINAL DIAMÈTRE FINAL N-S E-O N-S E-O 1 898 904 870 905 883 2 895 902 876 908 879 3 892 915 870 901 877 4 887 905 865 906 861 5 896 916 915 910 874 N S Blocs 39
ESSAIS DE CHANTIER LONGUEUIL Essai 1.2.B Ville de Longueuil - PEHD-36 (900 mm) HAUT Excavation B 305 mm 1 610 mm 2 343 mm 3 343 mm 4 305 mm 5 229 mm Δσ v (contact) = 52 kpa SECTION DIAMÈTRE INITIAL CHARGEMENT SABLE SABLE + BLOCS (Surcharge) DIAMÈTRE FINAL N S Blocs DIAMÈTRE FINAL N-S E-O N-S E-O 1 907 914 901 915 898 2 907 909 902 911 904 3 907 908 905 907 904 4 907 907 908 906 908 5 908 906 906 909 907 40
ESSAIS DE CHANTIER Victoriaville Essai 2.3.A HAUT 305 mm 1 610 mm Ville de Victoriaville - TTAOG-60 (1 500 mm) Δσ v (contact) = 48 kpa CHARGEMENT SABLE SABLE + BLOCS (Surcharge) 610 mm 2 SECTION DIAMÈTRE INITIAL DIAMÈTRE FINAL DIAMÈTRE FINAL 3 610 mm 305 mm 4 E-O E-O 1 1 499 1 495 1 488 2 1 496 1 489 1 486 3 1 493 1 491 1 486 4 1 472 1 467 1 465 3 1 2 Excavation A N S Blocs 41
ESSAIS DE CHANTIER Victoriaville Essai 2.3.B HAUT 305 mm 1 610 mm 2 610 mm 3 610 mm 4 305 mm SECTION Ville de Victoriaville - TTAOG-60 (1 500 mm) DIAMÈTRE INITIAL CHARGEMENT SABLE SABLE + BLOCS (Surcharge) DIAMÈTRE FINAL DIAMÈTRE FINAL SABLE + BLOCS +EAU DIAMÈTRE FINAL E-O E-O E-O 1 1 499 1 506 1 500 1 500 2 1 496 1 505 1 500 1 500 3 1 493 1 503 1 499 1 499 4 1 472 1 483 1 479 1 479 N S Blocs 42
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER -NUMÉRIQUE RÉSULTATS: ESSAIS DE SIMULATION NUMÉRIQUE ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 43 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
OBJECTIFS DES SIMULATIONS Déterminer la distribution des pressions autour des tuyaux TTAOG36, TTAOG60 et PEHD36 pour les deux modes d'excavation et de remblayage utilisés pour les essais en chantier Déterminer les déplacements verticaux et horizontaux du tuyau en contact avec le sol Étudier la distribution des efforts axiaux, tranchants et de flexion se développant dans le tuyau. 44
CARACTÉRISTIQUES DES MODÈLES NUMÉRIQUES Logiciel utilisé : FLAC (Itasca Consulting Group Ltd ) - utilise la méthode des différences finies) Tuyau PEHD ou TTAOG36 ou TTAOG 60 en contact avec un sol élastique et soumis, à un chargement biaxial, dans le plan horizontal. Chantier: problème véritablement 3-D Le tuyau est représenté par une série d'élémentspoutres élastiques dont les caractéristiques géométriques et mécaniques. Le problème est symétrique par rapport à l'axe vertical du tuyau et est analysé en déformations planes. Les simulations ont reproduit les deux configurations d'essais en chantier (type A et type B) 45
MODE DE CHARGEMENT MODE DE CHARGEMENT A (Excavation de type A) Chargement Δσ yy MODE DE CHARGEMENT B (Excavation de type B) Tranchée SOL REMBLAYÉ Sol encaissant y Tuyau TTAOG oupehd Tuyau TTAOG oupehd SOL REMBLAYÉ x 46
MODÈLE FLAC 2-D (TRANCHÉE TYPE A ) JOB TITLE : IRSS : TTAOG60 - Essai 2.3.A - Serie II-Etape_30 FLAC (Version 3.40) JOB TITLE : B_ttaog60_II_Essai_2.3.B - Serie II-Passe no._30 FLAC (Version 3.40) 8.000 LEGEND 25-Oct- 1 14:44 step 124289-5.833E-01 <x< 8.083E+00-1.083E+00 <y< 7.583E+00 Boundary plot 0 2E 0 Grid plot 0 2E 0 Fixed Gridpoints -direction Y Y-direction B Both directions Marked Gridpoints Net Applied Forces Max Vector = 2.265E+04 0 5E 4 Beam plot DLEBOEUF UNIVERSITE LAVAL BYYYYYYYYYY Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y B 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000 8.000 6.500 5.500 4.500 3.500 2.500 1.500 0.500-0.500 LEGEND 25-Oct- 1 15:17 step 47485-1.250E+00 <x< 8.750E+00-1.250E+00 <y< 8.750E+00 Boundary plot 0 2E 0 Fixed Gridpoints -direction Y Y-direction B Both directions Marked Gridpoints Net Applied Forces Max Vector = 1.548E+05 0 5E 5 Beam plot Grid plot 0 2E 0 DLEBOEUF UNIVERSITE LAVAL YYY Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y B 1.500 2.500 3.500 4.500 5.500 6.500 7.500-0.500 0.500 8.500 6.000 4.000 2.000 0.000 47
RÉSULTATS TYPIQUES DES SIMULATIONS JOB TITLE : IRSST : TTAOG36/t=1.6/ - Essai 1.1.A - Etape_50 FLAC (Version 3.40) 3.100 LEGEND 5-Nov- 1 17:31 step 205846-3.042E-01 <x< 1.015E+00 1.880E+00 <y< 3.199E+00 Exaggerated Grid Distortion Magnification = 5.180E+01 Max Disp = 1.819E-03 Boundary plot 0 2E -1 Displacement vectors Max Vector = 1.819E-03 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 2.900 2.700 2.500 0 5E -3 7 2.300 Beam plot 6 Structural Node Numbers 5 1 2 3 4 2.100 DLEBOEUF UNIVERSITE LAVAL -0.200 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.900 Essai 1.1.1A TTAOG36 Essai 2.3.B : TTAOG60 Excavation de type B 48
RÉSULTATS DES SIMULATIONS ISOCONTOURS DE LA CONTRAINTE σ yy Essai 1.1.1A TTAOG36 Isocontours de la contrainte σ yy montrant les secteurs de concentration des contraintes autour du tuyau JOB TITLE : IRSST : PEHD 36 - Essai 1.1.A - Etape_30 JOB TITLE : IRSST : TTAOG36/t=1.6/ - Essai 1.1.A - Etape_50 FLAC (Version 3.40) 6.500 FLAC (Version 3.40) 3.250 LEGEND 27-Oct- 1 19:13 step 140797-4.167E-01 <x< 7.917E+00-1.217E+00 <y< 7.117E+00 Boundary plot 0 2E 0 YY-stress contours -3.00E+05-2.50E+05-2.00E+05-1.50E+05-1.00E+05-5.00E+04 0.00E+00 Contour interval= 5.00E+04 Grid plot 0 2E 0 BYYYYYYYYYY Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y B 5.500 4.500 3.500 2.500 1.500 0.500 LEGEND 5-Nov- 1 17:31 step 205846-3.489E-02 <x< 8.834E-01 2.392E+00 <y< 3.311E+00 Boundary plot 0 2E -1 Beam plot Structural Node Numbers YY-stress contours -1.40E+05-1.30E+05-1.20E+05-1.10E+05-1.00E+05-9.00E+04-8.00E+04-7.00E+04-6.00E+04-5.00E+04 17 16 15 14 13 12 11 10 3.150 3.050 2.950 2.850 2.750 2.650 2.550 Fixed Gridpoints -direction DLEBOEUF UNIVERSITE LAVAL 0.500 1.500 2.500 3.500 4.500 5.500 6.500 7.500-0.500 Contour interval= 1.00E+04 Fixed Gridpoints DLEBOEUF UNIVERSITE LAVAL 9 8 0.050 0.150 0.250 0.350 0.450 0.550 0.650 0.750 0.850 2.450 49
RÉSULTATS DES SIMULATIONS DISTRIBUTION DES MOMENTS DE FLEION LE LONG DU TTAOG-60 JOB TITLE : B_ttaog60_II_Essai_2.3.B - Serie II-Passe no._30 FLAC (Version 3.40) LEGEND 0.900 Essai 2.3.B : TTAOG60 - Excavation de type B 25-Oct- 1 15:17 step 47485-9.360E-02 <x< 1.261E+00-2.649E-01 <y< 1.090E+00 Boundary plot 0 2E -1 Beam plot Moment on Structure Max. Value # 1 (Beam ) -3.643E+01 Beam plot Structural Element Numbers Grid plot 0 2E -1 Fixed Gridpoints -direction Y Y-direction 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Y Y Y Y 0.700 0.500 0.300 0.100-0.100 DLEBOEUF UNIVERSITE LAVAL 0.100 0.300 0.500 0.700 0.900 1.100 50
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER -NUMÉRIQUE RÉSULTATS ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSION 51 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS Tableau récapitulatif des déplacements ECAVATION DE TYPE 'A' Tuyau TTAOG36 (Longueuil) PEHD36 (Longueuil) TTAOG60 (Victo) CHANTIER LABORATOIRE SIMULATION INFORMATIQUE Δ y-max 26 (2,9 %D) Δ x-max 26 (2,9 %D) Δ y / Δ x Δ ultime 1,00 137,1 (15,2%) -- -- -- 151,3 (16,8%D) 11 (0,7 %D) 4 (0,3 %D) 2,75 301 (20,1%D) Δ 5%D Δ y-max 45 1,10 (0,12 %D) 45 1,73 (0,19 %D) 75 1,22 (0,13 %D) Δ xd-max 0,98 (0,11%D) 0,844 (0,09 %D) 1,08 (0,07 %D) Excavation de type 'A' 52
ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS Tableau récapitulatif des déplacements ECAVATION DE TYPE 'B' Tuyau TTAOG36 (Longueuil) PEHD36 (Longueuil) TTAOG60 (Victo) Δ y-max 26 (2,9 %D) 9 (1,0 %D) -7 * ( 0) (-0,5 %D) CHANTIER LABORATOIRE SIMULATION Δ x-max 13 (1,4 %D) 8 (0,9 %D) -7 (-0,5 %D) Δ y / Δ x Δ ultime 2,00 137,1 (15,2%D) 1,13 151,3 (16,8%D) 1,00 301 (20,1%D) Δ 5%D Δ y-max Δ x-max 45 -- -- 45 -- -- 75 1,52 (0,10 %D) 1,07 (0,07 %D) * Un signe négatif signifie un allongement du diamètre Excavation de type 'B' 53
ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS PERFORMANCE EN CHANTIER Quelques remarques: Les déplacements enregistrés sont très petits (2,9%D pour le TTAOG36, 1% pour le PEHD36 et 0,7% pour le TTAOG60) comparés aux déplacements admissibles (5%D). Les tuyaux n ont été sollicités en tout temps durant les essais dans le domaine élastique Les conditions les plus critiques se sont avérées celles reliées à la tranchée de type A. Ceci s'explique par le fait que le chargement se fait d'un seul côté, donc avec un confinement moindre. Ceci a également été vérifié par les simulations. Excellent comportement en chantier malgré des sollicitations très élevées 54
PLAN DE LA PRÉSENTATION INTRODUCTION PRÉSENTATION DES SYSTÈMES D ÉTANÇONNEMENT PROGRAMME D ESSAIS : - LABORATOIRE -CHANTIER -NUMÉRIQUE RÉSULTATS ANALYSE ET INTERPRÉTATION CONCLUSIONS GÉNÉRALES 55 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
CONCLUSIONS GÉNÉRALES Comportement en chantier Excellent comportement, malgré les conditions de chargement très sévères imposées. Déplacements mesurés très petits (2,9%D pour le TTAOG36, 1% pour le PEHD36 et 0,7%D pour le TTAOG60) comparés aux déplacements considérées admissibles Aucune déformation permanente significative, localisée ou globale, n'a été relevée dans les tuyaux Dans tous les essais en chantier, les trois types de tuyaux n'ont été sollicités que dans le domaine élastique. CS > 4: Dans les deux types d'essais en chantier (types A et B) ainsi que dans les quatre simulations numériques effectués, les coefficients de sécurité (en déplacements ultimes) sont tous > 4, et ce pour les trois types de tuyaux. 56 Denis LeBoeuf et Omar Chaallal
CONCLUSIONS GÉNÉRALES Simulations numériques: confirment également que les niveaux de contraintes et de déformations dans les tuyaux sont demeurés dans le domaine élastique. Poursuivre l utilisation des méthodes numériques comme approche de calcul Rebond : Les essais en laboratoire ont confirmé le potentiel de recouvrement (rebond) des tuyaux TTAOG ou PEHD lorsque ceux-ci sont sollicités dans le domaine élastique. Cette observation prend toute son importance si on considère le fait que ces tuyaux sont utilisés de façon répétitive. Identification des conditions les plus critiques : tranchée de type A. Ceci s'explique par le fait que le chargement se fait principalement sur un seul côté, donc avec un confinement moindre, comparé au chargement sur tous les côtés. Confirmée par les simulations numériques 57
CONCLUSIONS GÉNÉRALES Recommandation Les tuyaux TTAOG36, TTAOG60 et PEHD36 peuvent être utilisés de façon sécuritaire lors des travaux d'excavation municipaux habituels. Ces tuyaux doivent être manipulés avec soin. Ils doivent également être gardés à l'abri des chocs et inspectés avant chaque utilisation. 58