Le 24 février 2014 Commission de Normalisaion Jusificaion des Ouvrages Géoechniques Desinaaires : Membres de la CNJOG PRESIDENT Jean-Paul VOLCKE SECRETARIAT Sébasien Burlon 01 81 66 81 07 Sebasien.Burlon@ifsar.fr Obje : Prise en compe des niveaux selon l Eurocode 7 Inroducion Cee noe informaive rédigée au sein de la Commission de Normalisaion des Ouvrages Géoechniques (CNJOG Groupe Miroir de l Eurocode 7) a pour objecif : de définir les niveaux d eau à uiliser lors de la réalisaion d un proje géoechnique ; d indiquer commen ces niveaux d eau son associés aux différens cas de charge e siuaions de calcul. Les élémens présenés s appuien en premier lieu sur l Eurocode 0 e l Eurocode 7. Des commenaires son ensuie émis pour facilier, dans les éudes, la définiion de ces niveaux d eau e leurs associaions aux différens cas de charge. 1 APPLICATION DE L EUROCODE 0 ET DE SON ANNEXE NATIONALE... 2 1.1 PRINCIPES... 2 1.2 CAS DES SITUATIONS DE CALCUL DURABLES ET TRANSITOIRES... 2 1.3 CAS DE SITUATIONS DE CALCUL ACCIDENTELLES... 3 2 RECOMMANDATIONS POUR LA JUSTIFICATION DES OUVRAGES GEOTECHNIQUES... 3 2.1 DEFINITION DE NIVEAUX D EAU COMPLEMENTAIRES... 3 2.2 LIEN ENTRE LES NIVEAUX D EAU ET LES DIFFERENTS CAS DE CHARGE... 4 2.3 OCCURRENCE DES NIVEAUX D EAU... 5 Le Présiden de la CNJOG J.P. VOLCKE IFSTTAR 14-20 Bvd Newon Cié Descares, Champs sur Marne F-77447 Marne La Vallée Cedex 2 BUREAU DE NORMALISATION DES TRANSPORTS, DES ROUTES ET DE LEURS AMENAGEMENTS (Bureau de normalisaion secoriel agréé par décision du délégué inerminisériel aux normes du 21 février 2012)
2 1 Applicaion de l Eurocode 0 e de son Annexe Naionale 1.1 Principes La définiion des niveaux d eau pour le calcul des ouvrages géoechniques s appuie sur les principes de l Eurocode 0 e de son Annexe Naionale, en complémen de exes réglemenaires, de rang supérieur, els des PPRI, qui exiseraien. Les niveaux d eau corresponden à des données géomériques qui son uniquemen définies par leur valeur de calcul. Par conséquen, les coefficiens pariels relaifs aux niveaux d eau ne s appliquen pas aux haueurs d eau mais s appliquen aux acions ou aux effes des acions induis par la présence d eau. Selon l Annexe Naionale française de l Eurocode 0 (NF EN 1990/NA classemen P 06-100-1/NA), les différens niveaux d eau son définis par les noaions suivanes : EH qui représene la valeur caracérisique du niveau d eau e correspond en général à une période de reour de 50 ans. Cee période de reour doi êre adapée selon la durée de vie de l ouvrage (elle peu donc êre plus imporane pour les pons) e selon le caracère permanen ou ransioire de la siuaion considérée. Pour des siuaions ransioires correspondan par exemple, à des ravaux, elle peu êre fixée pour des périodes de référence, par exemple de 5 ans (crue de chanier). Dans le cas où des coes d inondabilié seraien définies dans un PPRI, EH peu êre supérieur au niveau EE défini par la coe d inondabilié exigée dans le PPRI e de ce fai physiquemen sans significaion. EF e EB qui son déduis du niveau EH e réponden aux définiions de la Figure 1. EE correspond au niveau des plus haues eaux connues e/ou prévisibles ou au niveau reenu pour l'inondaion des locaux lorsqu elle es admise, pour lequel Il doi alors êre prévu, un disposiif d écoulemen empêchan l eau d exercer une acion plus hau. L Annexe Naionale de l Eurocode 0 indique que les acions dues à l eau, malgré leur caracère variable éviden, doiven êre considérées comme des charges permanenes. Dans les calculs, les niveaux d eau se combinen au poids des errains selon le principe de Terzaghi. Un niveau d eau ne peu donc pas, selon l annexe naionale de l EC0, êre considéré comme la somme d un niveau permanen généran une acion permanene e d un niveau variable généran une acion variable. Les niveaux d eau définis précédemmen son associés aux cas de charge suivans : A l ELU accidenel : le niveau EE (voir ci-dessous) ; A l ELU pour les siuaions durables e ransioires : le niveau EH ; A l ELS caracérisique : le niveau EH ; A l ELS fréquen : le niveau EF ; A l ELS quasi-permanen : le niveau EF ou EB Chaque niveau d eau choisi es associé à un ou deux éas limies e es combiné aux coefficiens pariels définis par ce éa limie. Dans le cadre du DTU 14.1, on doi jusifier les ouverures de fissures avec les niveau EE, EH e EB. 1.2 Cas des siuaions de calcul durables e ransioires Dans l Eurocode 7, le coefficien pariel égal à 1.2 e appliqué sur l acion de l eau à l ELU pour les siuaions durables e ransioires es souven considéré comme égal à 1.35. Il s agi ici de considérer un coefficien idenique à celui uilisé pour les acions permanenes du errain (par exemple, la poussée des erres). Il es d ailleurs imporan de noer que la différence enre les valeurs 1.2 e 1.35 es exrêmemen faible en comparaison de celle induie par l inceriude du niveau d eau considéré. En géoechnique, le coefficien appliqué sur l acion de l eau n es pas seulemen lié à l inceriude du niveau d eau e inègre aussi les inceriudes du modèle de calcul des poussées. Une valeur de 1.35 combinée à un coefficien pariel de 1.4 sur la buée perme d aeindre un coefficien de sécurié global idenique à celui uilisé avan la mise en place des Eurocodes. De plus, les coefficiens sur le béon e/ou l acier des srucures des souènemens son «faibles» car ils supposen que les valeurs des acions permanenes défavorables son mulipliées par 1.35.
3 1.3 Cas de siuaions de calcul accidenelles Le niveau d eau EE es à prendre en compe dans les combinaisons à l ELU pour les siuaions accidenelles. Ce niveau perme de définir une coe qui ne peu pas êre physiquemen dépassée. Selon le formalisme des ELU, il n y a pas lieu de comparer les dimensionnemens obenus pour les siuaions durables e ransioires e pour les siuaions accidenelles. EE EH EF h EB C A + B = 50 % T ref C= 1 % T ref EH ou Eh = 1 fois / T ref A B T ref = 50 ans Figure 1 Représenaion schémaique des niveaux EH, EF e EB 2 Recommandaions pour la jusificaion des ouvrages géoechniques 2.1 Définiion de niveaux d eau complémenaires Il es éviden que les niveaux d eau décris selon les principes de l Eurocode 0 son définis en supposan que, plus le niveau d eau es hau, plus il es défavorable vis à vis dans l éa-limie considéré. En géoechnique, cee hypohèse n es pas oujours vérifiée, par exemple, pour les problèmes de porance ou de souènemen. Il es donc nécessaire, dans ces cas, de définir des niveaux bas car ils son défavorables. Ainsi pour un problème de porance où la nappe viendrai soulager le poids de la srucure ou pour un problème de souènemen où l eau apporerai une acion sabilisarice sur l écran, il es nécessaire de définir des niveaux Ee, Eh, Ef qui on respecivemen les mêmes occurrences que les niveaux EE, EH e EF mais qui son définis en considéran qu un niveau bas es défavorable (Figure 2). Lors d une éude géoechnique, six niveaux doiven donc êre pris en compe : EH e Eh, EF e Ef, EB ou Eb. Deux niveaux excepionnels son à considérer : EE e Ee. La définiion d un niveau excepionnellemen bas Ee peu évenuellemen se raduire par l absence d eau. De manière générale, le choix d un niveau caracérisique d eau, soi hau EH, soi bas Eh, doi êre effecué selon le mécanisme de déformaion ou de rupure considéré. La valeur du niveau d eau peu donc correspondre, soi à un niveau élevé pour des mécanismes de rupure de ype défau de buée, résisance au soulèvemen, renard hydraulique, soi à un niveau bas pour des mécanismes de rupure de ype porance ou défau de buée (cas de cerains rideaux avec une différence d eau amon-aval).
4 h EE EH EF EB=Eb C A + B = 50 % T ref C= 1 % T ref EH ou Eh = 1 fois / T ref Ef Eh A B Ee T ref = 50 ans Figure 2 Représenaion schémaique des niveaux EE, EH, EF, EB, Ee, Ef e Eh 2.2 Lien enre les niveaux d eau e les différens cas de charge Le ableau I présene la correspondance enre les éas limies e les nivaux d eau. Tableau I Correspondance enre les éas limies e les niveaux d eau Niveau d eau (hau/bas) ELU fondamenal e EH / Eh ransioire ELU accidenel EE / Ee ELS caracérisique EH / Eh ELS fréquen ELS quasipermanen EF / Ef EB / Eb ou EF / Ef selon les condiions de foncionnemen des fondaions de la srucure Le ableau II présene les niveaux d eau à considérer pour différens mécanismes de rupure e différens éas-limies e es à adaper selon la siuaion durable ou ransioire examinée.
5 Tableau II Niveaux d eau à considérer pour différens mécanismes de rupure e différens éaslimies** *** Renard Défau de buée Soulèvemen Porance Soulèvemen hydrauliqu GEO e STR GEO e STR GEO e STR e (hau/bas*) UPL HYD ELU fondamenal e ransioire EH ou Eh Eh EH EH EH ELU accidenel EE ou Ee Ee EE EE EE ELS caracérisique EH ou Eh Eh EH ELS fréquen EF ou Ef Ef EF ELS quasipermanen EB d une par ou EF ou Ef d aure par suivan les condiions de foncionnemen des fondaions de la srucure EB ou Ef suivan les condiions de foncionnemen des fondaions de la srucure EB ou EF suivan les condiions de foncionnemen des fondaions de la srucure *Pour le défau de buée, l eau en aval de l écran peu avoir un rôle sabilisaeur e des niveaux d eau haus e bas son à considérer. **Pour les écrans servan d enveloppes à des bâimens, les niveaux d eau à prendre en compe associés.aux crières de fissuraion permean d assurer l éanchéié oale ou relaive son ceux spécifiés dans le DTU 14-1. ***Il n es pas uile de réaliser des calculs «en fourchee» enre les niveaux EH e Eh ainsi que EF e Ef. 2.3 Occurrence des niveaux d eau Au cours d un proje géoechnique, la définiion des niveaux EE, EH, EF, EB, Ef, Eh e Ee doi, en héorie, êre réalisée pour une période de référence de 50 ans. En praique, il n es pas possible de déerminer, de manière saisique, les valeurs des différens niveaux pour une période de 50 ans puisqu en général les données piézomériques disponibles ne couvren une période ne comprenan que quelques années dans les meilleurs cas. Il convien donc de déerminer les niveaux d eau de manière prudene en foncion des données piézomériques disponibles e de l éa limie considéré. Il peu aussi êre envisagé de modifier lors de l éude du proje cee valeur du emps de référence afin de saisfaire des exigences spécifiques de l ouvrage. De plus, pour des ouvrages excepionnels, des emps de référence beaucoup plus imporans peuven êre définis.