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Reef4 version 4.4.3.6 - Edition 163 - Mars 2011Document : NF
P94-282 (mars 2009) : Calcul gotechnique - Ouvrages de soutnement -
crans (Indice de classement : P94-282)
NF P 94-282 Mars 2009
P 94-282
Calcul gotechnique Ouvrages de soutnement Ecrans
Geotechnical design Retaining structures Embedded walls Entwurf
Berechnung und Bemessung in der Geotechnik
Sttzwandkonstruktion Spundwandkonstruktion
StatutNorme franaise homologue par dcision du Directeur Gnral
d'AFNOR le 18 fvrier 2009 pour prendre effet le 18 mars 2009.
CorrespondanceA la date de publication du prsent document, il
n'existe pas de travaux internationaux ou europens traitant du mme
sujet.
AnalyseLe prsent document constitue la norme d'application de
l'Eurocode 7 pour ce qui concerne les crans de soutnement. Il
dfinit la terminologie et les notations employes. Il dcrit le
comportement des crans de soutnement et fournit les rgles de
justification par le calcul des crans aux tats-limites ultimes et
aux tats-limites de service.
DescripteursThsaurus International Technique : gotechnique,
ouvrage, sol, cran, ancrage, appui, paroi, acier, bton, palplanche,
calcul, limite, contrainte admissible, dplacement, rupture,
excavation, stabilit.
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Membres de la commission de normalisation Prsident : M VEZOLE
Secrtariat : M CANEPA DREIF LREP
M BAGUELIN FONDASOL M BERTHELOT VERITAS M BUET EDF-SQR-TEGG M
CARPINTEIRO COPREC / SOCOTEC M DAUBILLY FNTP M DELAHOUSSE
ARCELORMITTAL M DELHOMEL SNCF M DELMAS CN GEOSYNTHETIQUE / CNAM M
FALLOUEY VALLOUREC MANNESMAN M FRANK LCPC ENPC CERMES M GRATIER
THYSSENKRUPP M GRAU SPIE FONDATIONS M GUERPILLON SCETAUROUTE M
HAIUN SETRA M KOVARIK DTMRF M LEGENDRE CNETG / SOLETANCHE BACHY M
LEMOINE FFB-UMGO M MAGNAN LCPC M MICHALSKI CNREG / ANTEA M PIET
CETMEF M PINON FFB MME PINEAU AFNOR M PLUMELLE CONSULTANT M RAYNAUD
AEROPORTS DE PARIS M SCHMITT SOLETANCHE BACHY M SEGRESTIN TERRE
ARMEE / CONSULTANT M SIMON USG / TERRASOL M THONIER EGF-BTP M
VEZOLE EIFFAGE CONSTRUCTION M VOLCKE SOFFONS / FRANKI FONDATION
Participants en tant qu'experts Liste des personnes associes
l'laboration de ce document Rdacteurs
M BIGOT DREIF-LREP M CANEPA DREIF-LREP M SCHMITT SOLETANCHE
BACHY M VEZOLE EIFFAGE / CNJOG
Experts reprsentants les acteurs de la profession M CARPINTEIRO
SOCOTEC / COPREC M FRANK ENPC CERMES / TC 250 M HAIUN SETRA M
LEGENDRE SOLETANCHE BACHY / CNETG M MAGNAN LCPC / CCNG M MICHALSKI
ANTEA / CNREG M SIMON TERRASOL / USG M VOLCKE FRANKI FONDATION /
SOFFONS
Autres experts consults M BAGUELIN FONDASOL M BERTHELOT VERITAS
M DELAHOUSSE ARCELORMITTAL M GIGAN DREIF-LREP M GLANDY SOLETANCHE
BACHY M GRATIER THYSSENKRUPP M MACHADO ARCELORMITTAL M MADEC BOTTE
M SOULAT CETMEF
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M PLUMELLE CONSULTANT Reef4 - CSTB
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Avant-propos Le prsent document a pour objet la justification
des crans de soutnement. Il a t labor pour complter l'Eurocode 7
(NF EN 1997-1 ) dont il constitue la norme nationale d'application.
Ce document est conforme aux principes du calcul aux tats-limites
avec facteurs partiels, dfinis dans la norme NF EN 1990 et son
Annexe nationale NF P 06-100-2 , et respecte les exigences de la
norme NF EN 1997-1 et de son Annexe nationale NF P 94-251-2 ,
applicables au calcul des ouvrages gotechniques. Conformment ces
normes, il est permis de justifier la rsistance structurale (STR)
des ouvrages gotechniques et la rsistance du terrain (GEO) selon
deux approches (notes 2 ou 3) qui se diffrencient par la faon
d'appliquer les facteurs partiels sur les actions ou Forces (F ),
les proprits du terrain ou Matriau (M ) et les R sistances (R ).
Pour le calcul des crans de soutnement il a t fait le choix de
l'approche de calcul 2 qui consiste appliquer les facteurs de
scurit aux actions ou leurs effets et aux rsistances. Dans
certaines conditions, il est toutefois permis de justifier la
stabilit gnrale du site selon l'approche de calcul 3 laquelle
consiste appliquer les facteurs partiels de scurit aux actions ou
leurs effets et aux proprits des matriaux. Les dispositions de ce
document reposent sur les hypothses numres en 1.3 de la norme NF EN
1997-1, qui supposent en particulier sur une bonne connaissance des
conditions de terrain, le contrle de la qualit de la ralisation des
travaux et le choix d'un modle de comportement plausible du terrain
et/ou de la structure l'tat limite considr. Il importe donc de
retenir ce qui suit :
La connaissance des conditions de terrain dpend de l'importance
et de la qualit des reconnaissances gotechniques. Cette
connaissance et le contrle de la qualit de la ralisation des
travaux sont plus importants pour satisfaire les exigences
fondamentales que la prcision des modles de calcul et des facteurs
partiels.
a.
Les mcanismes de ruine considrer doivent tre plausibles et tre
identifis en se basant sur des donnes de comportement d'ouvrage rel
ou dfaut, sur les rsultats d'une modlisation approprie.
b.
La vrification d'un tat-limite ultime suppose l'tude du mcanisme
de ruine le plus dfavorable vis--vis de celui-ci avec un modle de
calcul fiable et correctement utilis.
c.
Lorsqu'il n'existe pas de modle de calcul fiable pour un
tat-limite particulier (par exemple pour l'analyse d'un tat-limite
de dplacement lorsque les mouvements admissibles de l'cran sont
faibles), il peut tre prfrable de procder l'analyse d'un autre
tat-limite, en utilisant des facteurs qui rendent improbable le
dpassement de l'tat limite considr. dfaut et selon le cas, il est
possible de justifier le dimensionnement :
d.
soit par mesures prescriptives (lorsqu'une exprience comparable
rend les calculs de dimensionnement inutiles) ; soit sur la base de
rsultats d'essais de chargement, ou d'essais sur des modles ; soit
par la mthode observationnelle, qui permet de revoir la conception
en cours de construction.
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1 Domaine d'application (1) Le prsent document s'applique au
calcul des crans de soutnement verticaux, continus et plans (voir
NOTES 1 et 2), que ces crans soient auto-stables (crans dits en
console) ou raliss avec des appuis (crans retenus par des tirants
d'ancrage ou prenant appui sur des butons ou sur des lments de
structure), c'est--dire :
aux parois moules coules en place ou aux parois prfabriques en
bton arm (Figures 1.1 a et b ) ; aux rideaux de palplanches
mtalliques simples ou ventuellement en bois (Figure 1.1 c ) ; ainsi
lorsque cela est appropri (voir NOTE 3), qu'au calcul des crans
inertie non uniforme dont le comportement est apparent celui des
crans verticaux, continus et plans (voir l'Annexe B ), c'est--dire
:
les crans composites de type berlinoise ou assimils (Figure 1.2d
) ; les parois composites ralises partir de pieux fors scants
(Figure 1.2a ) ou contigus ; les rideaux mixtes de palplanches
mtalliques (Figure 1.2b ) ; les parois moules en bton arm avec
contreforts (Figure 1.2c ) ; les parois armes au coulis ; les
parois circulaires ; les crans raliss partir de tranches ou de
puits blinds ; les crans raliss partir de voiles par passes
alternes.
NOTE 1 Le prsent document s'applique des ouvrages qui sont
destins retenir des terrains (sols, remblais) et de l'eau, pour
permettre la ralisation d'excavations verticales, le cas chant
jusque sous le niveau de la nappe phratique, et dont les lments de
structure subissent des forces imposes ou transmises par le matriau
retenu.
NOTE 2 La vrification de la rsistance de la structure des crans,
incluant les appuis, relve des normes de calcul relatives au
matriau qui les constitue (par exemple la norme NF EN 1992-1-1 pour
les structures en bton arm, et les normes NF EN 1993-1-1 et NF EN
1993-5 pour les rideaux simples ou mixtes en palplanches
mtalliques).
NOTE 3 On entend, par appropri, des crans qui respectent les
critres gomtriques et les hypothses de calculs dfinis en Annexe B.2
et qui sont vrifis en tenant compte le cas chant (par exemple pour
les crans composites) des rgles complmentaires donnes en Annexe B.3
. Certains types d'crans prsentent en effet dans leur comportement
ou mode de fonctionnement certains aspects particuliers qu'il
convient de prendre en compte.
(2) Le prsent document ne s'applique pleinement qu'aux projets
relevant de la catgorie gotechnique 2 (voir l'Annexe I.3 et les
NOTES 1 4), c'est--dire aux ouvrages courants qui ne prsentent pas
de risque exceptionnel et ne sont pas exposs des conditions de
terrain ou de chargement exceptionnellement difficiles.
NOTE 1 En rgle gnrale, la catgorie gotechnique d'un ouvrage est
fixe par le matre d'ouvrage ou son reprsentant avant le dbut de
l'tude du projet, et, le cas chant, est prcise au fur et mesure de
l'avancement des tudes.
NOTE 2 Les ouvrages tablis dans des terrains dont le
comportement relve de la mcanique des roches sont classer le plus
souvent dans la catgorie gotechnique 3 et/ou sont traiter par la
mthode observationnelle.
NOTE 3 Il en est de mme pour les ouvrages difis sur des pentes
ou des versants dont la stabilit initiale ne satisfait pas aux
conditions de scurit minimale normalement requises et pour les
ouvrages dont la gomtrie est complexe ou quand les critres de
dplacement sont svres.
NOTE 4 Les batardeaux relvent normalement du domaine
d'application de ce document.
(3) Les spcifications du prsent document peuvent tre appliques
aux ouvrages de catgorie gotechnique 3, mais il importe dans ce cas
de vrifier leur pertinence et si besoin de les adapter ou de les
complter, en tenant compte, le cas chant, des indications du prsent
document. (4) Si l'cran contribue la stabilisation d'un versant
instable, sa justification doit tenir compte de son interaction
avec le versant. (5) Le prsent document ne s'applique pleinement
qu'aux crans tablis dans des zones rputes non sismiques ou de trs
faible ou faible sismicit (voir NOTES 1 et 2).
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NOTE 1 Le calcul des ouvrages gotechniques en conditions
sismiques relve des normes NF EN 1998-1 et NF EN 1998-5 avec leur
Annexe nationale. La dfinition gographique des zones rputes non
sismiques ou de trs faible ou faible sismicit relve d'arrts
nationaux. Dans les zones de trs faible ou faible sismicit, on
admet en gnral de vrifier ces ouvrages partir des seules exigences
de la norme NF EN 1997-1 .
NOTE 2 Dans les autres cas de sismicit, des vrifications
complmentaires sont faire selon les dispositions des normes NF EN
1998-1 et NF EN 1998-5 avec leur Annexe nationale, et des arrts
nationaux fixant les rgles de construction parasismique.
Figure 1.1 Exemples d'crans verticaux, continus et plans (
suivre)
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Figure 1.1 Exemples d'crans verticaux, continus et plans (suite
et fin)
Figure 1.2 Exemples d'crans de soutnement dont le comportement
peut tre apparent celui d'un cran vertical continu plan (
suivre)
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1.2b) Rideaux de soutnement raliss partir de profils ou de tubes
mtalliques
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Figure 1.2 Exemples d'crans de soutnement dont le comportement
peut tre apparent celui d'un cran vertical continu plan (
suivre)
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Figure 1.2 Exemples d'crans de soutnement dont le comportement
peut tre apparent celui d'un cran vertical continu plan (suite et
fin)
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2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont
indispensables pour l'application du prsent document. Pour les
rfrences dates, seule l'dition cite s'applique. Pour les rfrences
non dates, la dernire dition du document de rfrence (y compris les
ventuels amendements) s'applique. NF EN 1990 , Eurocode 0 Bases de
calcul des structures (indice de classement P 06-100-1) avec son
Annexe nationale (NF P 06-100-2) et son amendement NF EN 1990/A1
(indice de classement : P 06-100-1/A1) avec son Annexe nationale NF
EN 1990/A1/NA (indice de classement : P 06-100-1/A1/NA). NF EN
1991, Eurocode 1 Actions sur les structures (indice de classement :
P 06-11n-1) avec son Annexe nationale (NF P 06-11n-2), n valant de
1 7 selon la nature des actions. NF EN 1992-1-1 , Eurocode 2 Calcul
des structures en bton Partie 1-1 : Rgles gnrales et rgles pour les
btiments (indice de classement : P 18-711-1) avec son Annexe
nationale NF EN 1992-1-1/NA (NF P 18-711-1/NA). NF EN 1993-1-1 ,
Eurocode 3 Calcul des structures en acier Partie 1-1 : Rgles
gnrales et rgles pour les btiments (indice de classement : P
22-311-1) avec son Annexe nationale NF EN 1993-1-1/NA (indice de
classement : P 22-311-1/NA). NF EN 1993-5 , Eurocode 3 Calcul des
structures en acier Partie 5 : Pieux et palplanches (indice de
classement : P 22-350). NF EN 1995-1-1 , Eurocode 5 Conception et
calcul des structures en bois Partie 1-1 : Gnralits Rgles communes
et rgles pour les btiments (indice de classement : P 21-711-1). NF
EN 1995-1-2 , Eurocode 5 Conception et calcul des structures en
bois Partie 1-2 : Gnralits Calcul des structures au feu (indice de
classement : P 21-711-2). NF EN 1996-1-1 , Eurocode 6 Calcul des
ouvrages en maonnerie Partie 1-1 : Rgles gnrales pour ouvrages en
maonnerie arme et non arme (indice de classement : P 10-611-1). NF
EN 1996-1-2 , Eurocode 6 Calcul des ouvrages en maonnerie Partie
1-2 : Rgles gnrales Calcul du comportement au feu (indice de
classement : P 10-612-1). NF EN 1997-1 , Eurocode 7 Calcul
gotechnique Partie 1 : Rgles gnrales. (indice de classement : P
94-251 1) avec son Annexe nationale NF EN 1997-1/NA (indice de
classement : P 94-251-1/NA). NF EN 1997-2 , Eurocode 7 Calcul
gotechnique Partie 2 : Reconnaissance et essais gotechniques
(indice de classement : P 94-251-2). NF EN 1998-1 , Eurocode 8
Conception et calcul des structures pour leur rsistance aux sismes
Partie 1 : Rgles gnrales, actions sismiques et rgles pour les
btiments (indice de classement : P 06-030-1) avec son Annexe
nationale NF EN 1998-1/NA (indice de classement : P 06-030-1/NA).
NF EN 1998-5 , Eurocode 8 Conception et calcul des structures pour
leur rsistance aux sismes Partie 5 : Fondations, ouvrages de
soutnement et aspects gotechniques (indice de classement : P
06-035-1) avec son Annexe nationale NF EN 1998-5/NA (indice de
classement : P 06-035-1/NA). NF EN 1536 , Excution des travaux
gotechniques spciaux Pieux fors (indice de classement : P 94-310).
NF EN 1537 , Excution des travaux gotechniques spciaux Tirants
d'ancrage. (indice de classement : P 94-321). NF EN 1538 , Excution
des travaux gotechniques spciaux Parois moules. (indice de
classement : P 94-320). NF EN 12063, Excution des travaux
gotechniques spciaux Rideaux de palplanches. (indice de classement
: P 94-322). DTU 13.11 , Fondations superficielles (indice de
classement : P 11-211). DTU 13.2 , Travaux de btiment Travaux de
fondations profondes pour le btiment (indice de classement : P
11-212). FD P 18-326 , Bton Zones de gel en France. NF P 94-110-1,
Sols : Reconnaissance et essais Essai pressiomtrique Mnard Partie 1
: Essai sans cycle. NF P 94-160-1, Sols : Reconnaissance et essais
Auscultation d'un lment de fondation Partie 1 : Mthode par
transparence. NF P94-160-2, Sols : Reconnaissance et essais
Auscultation d'un lment de fondation Partie 2 : Mthode par
rflexion. NF P 94-160-3, Sols : reconnaissance et essais
Auscultation d'un lment de fondation Partie 3 : Mthode sismique
parallle (M.S.P). NF P 94-160-4, Sols : reconnaissance et essais
Auscultation d'un lment de fondation Partie 4 : Mthode par
impdance. NF P 94-262, Calcul gotechnique Fondations sur pieux. 1
NF P 94-500 ,
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Missions d'ingnierie gotechniques Classification et
spcifications. 1) En prparation.
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3 Termes, dfinitions, symboles et convention de signes Pour les
besoins de ce document les termes et dfinitions cits dans la norme
NF EN 1997-1 et les suivants s'appliquent :
3.1 Termes et dfinitions 3.1.1 action gotechnique action
transmise la structure par le terrain, un remblai, une masse d'eau
ou l'eau souterraine 3.1.2 ancrage partie d'un tirant d'ancrage qui
transmet les forces de traction qui lui sont appliques au terrain.
Il existe de nombreux dispositifs d'ancrage. Les plus usuels sont
constitus par une partie de tirant scelle au terrain, par un corps
mort ou par un contre-rideau 3.1.3 bute, bute des terres force de
rsistance exerce par le terrain sur l'cran lorsque l'cran se dplace
vers le terrain 3.1.4 bute limite, bute mobilisable bute maximale
exerce par un terrain en tat d'quilibre limite plastique passif
3.1.5 bute mobilise force de raction exerce par le terrain sur un
cran l'quilibre des forces horizontales 3.1.6 buton pice lance
travaillant en compression et en flexion sous son propre poids,
gnralement en acier, en bton arm ou en bois, utilise pour
l'taiement d'un cran de soutnement. Les butons peuvent tre
prcontraints lorsqu'ils sont mis en place par vrinage 3.1.7 cran de
soutnement, cran ouvrage de soutnement relativement mince en acier,
en bton arm ou en bois, retenu ou soutenu par des ancrages, des
butons, des lments de structure (dalles, radier) et/ou la bute des
terres. La rsistance la flexion de ces ouvrages joue un rle
important dans le soutnement du matriau retenu alors que l'action
de leur poids a un rle insignifiant 3.1.8 essai de contrle essai de
mise en tension d'un tirant d'ancrage scell dont l'objet est de
vrifier que les tirants de l'ouvrage prsentent un comportement
adquat en conditions de service 3.1.9 essai pralable essai de mise
en tension d'un tirant scell dont l'objet est d'tablir la rsistance
l'arrachement et la rsistance critique de fluage des tirants de
l'ouvrage 3.1.10 exprience comparable informations documentes ou
clairement tablies par tout autre moyen, concernant le terrain
considr dans le calcul, mettant en jeu les mmes types de sols et de
roches, dont on peut attendre qu'ils aient un comportement
gotechnique semblable, ainsi que des structures semblables. Les
informations obtenues localement sont considres comme
particulirement pertinentes 3.1.11 fiche partie totalement enterre
d'un cran dont la longueur est le plus souvent dterminante dans
l'quilibre de l'cran 3.1.12 hauteur libre distance entre le sommet
de l'cran et le niveau du terrain en aval de l'cran 3.1.13
palplanche mtallique profil en acier de faible paisseur et de grand
lancement pouvant tre plat, en forme de Z ou de U, obtenu par
laminage chaud ou profilage froid 3.1.14 panneau de paroi moule
partie d'une paroi moule btonne en un seul bloc. Un panneau peut
tre rectiligne, en forme de T ou de L, ou de toute autre forme sous
rserve que la stabilit de la tranche soit assure en phase
d'excavation 3.1.15 paroi arme au coulis soutnement provisoire form
d'une tranche remplie de coulis bentonite-ciment dans laquelle sont
scells des profils mtalliques verticaux rgulirement espacs qui
constituent la structure rigide verticale. Le coulis
bentonite-ciment, aprs prise, constitue un blindage continu
relativement tanche. Une paroi arme au coulis est gnralement non
porteuse 3.1.16 paroi composite soutnement constitu d'lments
principaux et d'lments intermdiaires. Les lments principaux sont
normalement constitus par des profils mtalliques en H ou par des
pieux, espacs rgulirement sur toute la longueur de l'cran, et mis
en place avant le dbut de l'excavation. Les lments secondaires sont
en gnral constitus de plaques en bton (banch, projet ou prfabriqu)
ou en bois, ou constitus d'lments mtalliques, et sont mis en place
au fur et mesure du terrassement aprs la ralisation de chaque
tranche d'excavation 3.1.17 paroi de pieux scants soutnement
constitu de pieux fors en bton dont l'espacement est infrieur au
diamtre, et est ralis en excutant successivement des pieux
primaires, puis des pieux secondaires. Les pieux primaires ne sont
pas ferraills, peuvent tre plus courts que les pieux secondaires et
constituent le blindage ; les pieux secondaires viennent mordre sur
les pieux primaires et sont arms pour constituer l'lment rsistant
de l'cran vis--vis de la flexion 3.1.18 paroi moule paroi en bton
arm, moule dans une tranche excave, par parties, dans le terrain.
Le bton est coul soit par la technique du tube plongeur lorsque la
tranche est soutenue par un fluide d'excavation, soit, dans
certains cas, sec 3.1.19 paroi moule avec contreforts
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paroi moule compose d'une partie plane continue et de nervures
perpendiculaires (contreforts) pour augmenter la rigidit globale du
soutnement. L'armature du panneau est en T. Chaque lment de paroi
est spar du suivant par un dispositif de joints de reprise et est
constitu d'un panneau plan de paroi moule et d'une nervure centre
sur celui-ci. Selon les projets, le contrefort peut tre soit
l'extrieur de la fouille (cas le plus courant), soit l'intrieur de
la fouille 3.1.20 paroi prfabrique en bton cran compos d'lments
faonns l'avance en bton arm ou prcontraint qui sont descendus dans
une tranche contenant un coulis auto-durcissant. Le coulis est une
suspension contenant du ciment ou autre liant et des additifs par
exemple de l'argile (bentonite), du laitier granul moulu de haut
fourneau, des cendres volantes, des fines et des adjuvants 3.1.21
pousse, pousse des terres force exerce par le terrain sur l'cran
lorsque l'cran se dplace vers l'aval du terrain soutenu 3.1.22
pousse limite pousse minimale correspondant l'tat d'quilibre limite
(ou d'quilibre plastique) 3.1.23 rideau de palplanches mtalliques
cran constitu de palplanches mtalliques simples, doubles, ou
multiples, enclenches les unes dans les autres, et en gnral
directement mises en place dans le sol, par battage, vibrage ou
vrinage, ou places dans une tranche remplie d'un coulis
auto-durcissant 3.1.24 rideau mixte mtallique rideau de soutnement
constitu d'lments principaux et d'lments secondaires. Les lments
principaux sont normalement des tubes en acier, des profils
mtalliques en H ou des caissons de palplanches mtalliques, espacs
rgulirement sur toute la longueur du rideau. Les lments
intermdiaires sont en gnral des palplanches en acier lamines chaud
du mme type enclenches les unes aux autres qui sont mises en place
entre les lments principaux et raccordes ceux-ci par des serrures
(Figure B.2.2.1 ) 3.1.25 tirant tige de raccordement d'un cran un
dispositif d'ancrage 3.1.26 tirant d'ancrage dispositif de retenue
d'un cran constitu par une tte d'ancrage, un tirant et un ancrage
3.1.27 tirant d'ancrage passif tirant d'ancrage simplement bloqu
sur l'cran de soutnement et qui n'est sollicit en traction que sous
l'effet d'un dplacement de celui-ci vers l'aval 3.1.28 tirant
d'ancrage prcontraint tirant d'ancrage mis en tension avant la
poursuite de l'excavation et qui applique celui-ci un effort
important (en gnral de l'ordre de l'effort ncessaire l'quilibre de
l'ouvrage en conditions de service) 3.1.29 tirant d'ancrage scell
dispositif de retenue d'un cran constitu d'une tte d'ancrage, d'une
longueur libre de tirant et d'une longueur fixe de tirant scelle au
terrain par injection, capable de transmettre la couche de terrain
dans laquelle le tirant est scell, les forces de traction qui lui
sont appliques
3.2 Symboles et indices (1) Les principaux symboles utiliss dans
le prsent document relatifs aux conditions de terrains et de l'cran
sont indiqus en 3.2.1.1 et 3.2.1.2 (voir Note 1), ceux relatifs aux
actions et aux rsistances sont indiqus en 3.2.2 (voir NOTES 1 6) et
ceux spcifiques aux diffrents niveaux sont donns en 3.2.3 (voir
Note 7). Les autres symboles sont dfinis aux endroits appropris
dans le corps du texte.
NOTE 1 Les indices , c et q sont spcifiques respectivement au
matriau pesant, la cohsion du terrain, la charge sur la surface du
sol, pour les coefficients et les forces de pousse/bute des
terres.
NOTE 2 Les indices a et c sont spcifiques la rsistance
l'arrachement et la charge critique de fluage d'un tirant
d'ancrage.
NOTE 3 L'indice str est propre aux actions provenant d'une
superstructure ou la rsistance d'une structure.
NOTE 4 Les indices dst et stb sont propres au caractre
dstabilisateur et stabilisateur de l'effet d'une action.
NOTE 5 Les indices inf et sup se rapportent au caractre
favorable et dfavorable de l'effet d'une action permanente pour la
vrifications des tats-limites ultimes STR et GEO.
NOTE 6
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Les indices k et d se rapportent la valeur caractristique (k) et
la valeur de calcul (d) soit d'une action ou de son effet, soit
d'une rsistance, soit d'une proprit de matriau.
NOTE 7 Les indices 1 et 2 sont propres au ct amont et au ct aval
de l'cran (voir Figure 3.2.1 ).
3.2.1 Sols et ouvrages
3.2.1.1 Lettres latines a adhrence (entre le terrain et l'cran)
c' cohsion effective c u cohsion non draine i gradient hydraulique
k composante de la pousse / bute des terres d'obliquit K composante
de la pousse / bute des terres normale l'cran k a coefficient de
pousse des terres k aq coefficient de pousse due une surcharge K 0
coefficient de pression des terres au repos k p coefficient de bute
des terres k pq coefficient de bute due une surcharge u pression
interstitielle z distance verticale le long de l'cran depuis le
sommet de l'cran
3.2.1.2 Lettres grecques angle d'inclinaison d'un tirant par
rapport l'horizontale angle d'inclinaison de q par rapport la
normale la surface du terrain angle d'inclinaison du talus par
rapport l'horizontale a angle d'inclinaison de la pousse des terres
par rapport la normale l'cran e angle de frottement l'interface
structure-terrain p angle d'inclinaison de la bute des terres par
rapport la normale l'cran a modification apporte une donne
gomtrique nominale pour certains besoins particuliers du calcul
poids volumique du terrain w poids volumique de l'eau ' angle de
frottement effectif a contrainte normale l'cran l'tat-limite de
pousse p contrainte normale l'cran l'tat-limite de bute ? a
contrainte tangentielle l'cran l'tat-limite de pousse ? p
contrainte tangentielle l'cran l'tat-limite de bute
3.2.2 Actions et rsistances C force de contre bute (mthode
d'quilibre limite MEL) E d valeur de calcul de l'effet des actions
F d valeur de calcul d'une action F k valeur caractristique d'une
action G action permanente H force horizontale M moment flchissant
P force axiale applique un ancrage ou un buton ou une dalle P a
force de pousse applique un cran P p force de bute applique un cran
Q action variable q contrainte uniforme applique en surface du
terrain R a rsistance l'arrachement d'un tirant d'ancrage scell,
selon le cas R au (ultime) ou R ac , (critique) R b rsistance
verticale du terrain sous la base d'un cran
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T effort tranchant V force verticale
3.2.3 Niveaux particuliers z a niveau d'un ancrage ou d'un buton
z f niveau de la base de l'cran z h niveau du fond de fouille z n
niveau de la surface du terrain amont z o niveau du sommet du
rideau z w niveau d'une nappe
3.2.4 Abrviations Les principales abrviations utilises dans le
prsent document sont les suivantes :
ELU tat-limite ultime ; ELS tat-limite de service ; GEO
gotechnique (tat-limite ultime) ; STR structure (tat-limite ultime)
; UPL soulvement (tat-limite ultime) ; HYD hydraulique (tat-limite
ultime) ; MISS mthode d'interaction sol structure ; MEL mthode
d'quilibre limite.
Figure 3.2.1 Notations adoptes pour les principaux niveaux et
les principales inclinaisons
3.3 Conventions de signe (1) Les conventions de signes retenues
pour les orientations des obliquits (pousse agissant sur l'cran,
bute s'opposant son dplacement) et inclinaisons (surface libre OA)
sont celles adoptes par Krisel et Absi 2. Elles sont rappeles sur
la Figure 3.2.1 b ).
2)
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J. Kerisel, E. Absi, Tables de pousse et de bute des terres,
Edition Presses ENPC, 3me Edition, 2003, pp 220. Reef4 - CSTB
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4 Comportement et modes de rupture des crans
4.1 Prambule (1) L'objet de la section 4 est de dcrire les
comportements des crans de soutnement et d'identifier les mcanismes
de rupture ou les dsordres qui sont susceptibles de les affecter
(voir NOTE 1).
NOTE 1 Il existe une grande varit d'crans de soutnement et de
dispositifs d'ancrage. Les mcanismes dcrits concernent les ouvrages
courants relevant du domaine d'application de ce document (voir
section 1 ).
4.2 Mcanismes de ruine 4.2.1 Gnralits (1) Les risques de ruine
des crans prendre en considration sont multiples et fonction du
projet (type de soutnement et conditions de terrain). Ce type
d'ouvrage peut prir :
par insuffisance de rsistance du terrain (dfaut de bute en pied,
de capacit portante, de bute en tte en cas de charge horizontale
importante, soulvement du fond de fouille, etc.) ;
par insuffisance de rsistance de la structure de l'cran ; par
une rupture conscutive celle d'un appui (rupture d'un tirant ou
d'un buton, arrachement d'un ancrage, etc.) ; par instabilit
d'ensemble (voir Note 1) ; par instabilit du massif d'ancrage du
fait d'une localisation de l'ancrage trop proche de l'cran ; par
annulation de la bute du terrain en pied de l'cran due aux
coulements et aux pressions des eaux (boulance, rosion).
NOTE 1 On rappelle que (voir 1 (2) NOTE 3) la justification de
la stabilit gnrale du site avant travaux constitue un pralable
l'tude du projet lui-mme. En cas d'insuffisance, un confortement
est mettre en oeuvre avant travaux de faon amener le coefficient de
scurit la valeur prescrite.
(2) Compte tenu des risques de ruine indiqus en 4.2.1(1) les
tats-limites ultimes suivants sont considrer : dfaut de bute des
terrains (voir 4.2.2 ) ; dfaut de la rsistance de la structure de
l'cran, incluant les appuis (voir 4.2.3 ) ; dfaut de portance du
terrain (voir 4.2.4 ) ; instabilit des appuis (voir 4.2.5 ) ;
instabilit du fond de l'excavation d'origine hydraulique (voir
4.2.6 ) ; instabilit du massif d'ancrage (voir 4.2.7 ) ; instabilit
d'ensemble de l'cran (voir 4.2.8 ).
et on doit vrifier qu'aucun d'eux ne peut tre atteint au cours
de la construction d'un ouvrage ni pendant sa dure d'utilisation
prvue.
4.2.2 Dfaut de bute (1) La ruine d'un cran peut se produire
lorsque la bute mobilise en pied d'cran dpasse un seuil critique et
est trop proche de la bute mobilisable (voir article 4.2.2 (4)).
(2) Les mcanismes de rupture peuvent dans ce cas se dcliner en
basculement autour d'un centre de rotation situ sous le fond de
fouille dans le cas d'un cran en console (Figure 4.2.2.1a), ou
autour d'un appui en pied (Figure 4.2.2.1c), ou d'un appui en tte
(Figures 4.2.2.1b), dans le cas d'un cran avec un niveau
d'appui.
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Figure 4.2.2.1 Rupture rotationnelle des crans par insuffisance
de la fiche et/ou insuffisance de la bute
(3) Les dfauts de bute en pied peuvent avoir diffrentes
consquences : ruine de l'cran par dplacement et rotation excessifs
; ruine de l'cran par rupture, par suite d'un moment d'encastrement
suprieur celui pris en compte au niveau de l'appui le plus bas
(Figure 4.2.3.1 c ) ;
dsordres dans les structures lies ou voisines. (4) Pour l'tude
des mcanismes de ruine par dfaut de bute en pied on doit distinguer
les situations de calcul :
o la bute limite ne doit pas tre atteinte, mme localement, pour
viter un risque de dgradation des proprits du sol (voir NOTE 1)
;
o une mobilisation locale de la bute limite est sans consquence
et o il suffit de s'assurer d'une rserve suffisante de scurit
globale (voir NOTE 2).
NOTE 1 Cet alina vise par exemple les cas de fatigue sous
l'effet de sollicitations alternes, de fluage, de risque de
dgradation des caractristiques dans le cas de sols sur-consolids
(voir NOTE 3).
NOTE 2 Le second alina vise surtout les phases provisoires
d'excavation dans un sol normalement consolid ou dans un sol
sur-consolid dont la bute limite a t value par rfrence l'tat
critique (voir NOTE 3). Il laisse la possibilit de procder une
vrification en considrant un coefficient de scurit global de 1,5
(1,4 x 1,1) sur la seule bute limite.
NOTE 3 Les paramtres de cisaillement drain d'un sol sont
dterminer en distinguant, le cas chant (sol surconsolid), le
domaine surconsolid et le domaine normalement consolid ou tat
critique (voir Annexe J Figure J.2.1).
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(5) Dans le cas d'une charge horizontale importante en tte d'un
cran (prcontrainte d'un tirant, actions dues une structure associe
l'cran), un dfaut de bute en tte peut galement tre l'origine de
dsordres importants, voire de ruine, de l'cran ou des structures
associes ou voisines, et il convient d'examiner galement cet
tat-limite ultime.
4.2.3 Structure de l'cran (1) La ruine d'un cran peut se
produire lorsque la rsistance structurelle de tout ou partie d'un
cran est insuffisante vis--vis de l'effet des actions le plus
dfavorable (moment flchissant, effort tranchant, effort axial de
compression ou de traction) que l'ouvrage aura subir en cours de
construction ou au cours de son utilisation (voir 4.2.3(3)). (2) Le
niveau de sollicitation maximale de la structure de l'cran et donc
de la rupture de celui-ci est fonction du type de soutnement et de
la localisation des appuis (voir Figures 4.2.3.1 a) c)).
Figure 4.2.3.1 Exemples de rupture de structure d'un cran de
soutnement
(3) Les lments de structure d'un cran de soutnement doivent tre
vrifis vis--vis de la rupture conformment aux spcifications de
l'article 2.4 de la norme NF EN 1997-1 et selon le cas des normes
NF EN 1992, NF EN 1993, NF EN 1995 et NF EN 1996 et des indications
des sections 10 et 14 (pour les appuis) du prsent document. 4.2.4
Charges verticales d'origine structurale (1) Lorsqu'un cran de
soutnement supporte des actions verticales descendantes importantes
d'origine structurale (lorsqu'il sert par exemple de fondation pour
une structure ou lorsqu'il est ancr par des tirants d'ancrage
fortement inclins), il peut prir par dfaut de portance du sol dans
lequel il est fich. (2) Lorsqu'un cran de soutnement supporte des
actions verticales ascendantes importantes d'origine structurale
(dans le cas par exemple de butons inclins ou d'un radier encastr
l'cran et soumis une sous pression hydraulique), il peut prir par
dfaut de rsistance l'arrachement de sa partie en fiche.
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(3) Bien qu'un cran de soutnement soit un ouvrage continu, les
mcanismes de ruine sont proches de ceux observs pour les fondations
et on doit vrifier son quilibre vertical en appliquant les
principes applicables aux fondations (en rgle gnrale aux fondations
profondes) en tenant compte du mode de rupture reprsent sur la
Figure 4.2.4.1.
Figure 4.2.4.1 Rupture verticale des crans par insuffisance de
capacit portante
4.2.5 Ruine d'un appui (1) Les risques de ruine des appuis
considrer sont fonction du type d'appui :
un buton (voir 3.1.6 ) peut se rompre sous l'effet des efforts
de compression ou de flexion qu'il doit supporter. Il peut aussi
prir en raison d'un dplacement excessif li l'instabilit du
dispositif de raction sur lequel il prend appui ;
un tirant d'ancrage (voir 3.1.26 ) peut prir par rupture du
tirant (voir 3.1.25 ) sous l'effort de traction qu'il a supporter.
Il peut aussi prir par dfaut d'ancrage (voir 3.1.2 ), par exemple
par arrachement de l'ancrage du fait d'une insuffisance de la
longueur de scellement ou de la rsistance d'interaction
terrain-ancrage dans le cas d'un ancrage scell au terrain, par
dfaut de bute des terres dans le cas d'un ancrage par
contre-rideau.
(2) La ruine ou le dplacement excessif d'un appui (buton ou
tirant d'ancrage) peut entraner la ruine de l'cran par instabilit
(Figure 4.2.5.1 a), b) ou c)) ou par dfaut de rsistance de sa
structure, du fait de la redistribution des efforts (voir Note
1).
NOTE 1 Les consquences sur l'cran sont fonction de la
localisation et du nombre d'appuis, de la raideur de ceux-ci, en
particulier dans le cas des tirants d'ancrage passifs.
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Figure 4.2.5.1 Ruine d'un cran par rotation conscutive la ruine
d'un lment d'appui
(3) La rupture d'un appui peut tre brutale et il convient autant
que possible d'viter l'occurrence d'une rupture fragile en prvoyant
des possibilits de redistribution des efforts en cas de dfaillance
accidentelle de l'un des appuis. (4) Le panachage des butons d'un
mme lit peut aussi avoir des consquences importantes sur la
rpartition et l'intensit des actions qu'ils ont supporter (voir
NOTE 1). Il convient donc que les butons d'un mme lit soient de mme
nature.
NOTE 1 Une redistribution des efforts est possible dans ce cas
du fait des variations dimensionnelles diffrentes qui peuvent se
produire (associes l'hygromtrie pour le bois ou la temprature pour
le mtal). Le cas chant, il y a lieu d'valuer les effets de cette
redistribution.
(5) La stabilit du dispositif de raction d'un buton et un
dplacement acceptable sous la charge transmise par celui-ci sont
galement essentiels pour la stabilit de l'cran (voir NOTE 1).
NOTE 1 Dans le cas d'un buton inclin prenant appui sur un massif
de fondation tabli en fond de fouille, les vrifications faire pour
tudier la stabilit de ce dernier sont indiques en 12.2.4 .
4.2.6 Instabilit d'origine hydraulique du fond de l'excavation
(1) La ruine d'un cran en liaison avec la pression de l'eau
interstitielle et son coulement autour de celui-ci est un risque
important lorsque les conditions hydrogologiques sont dfavorables.
La rupture du terrain en pied de l'cran peut se produire :
par soulvement hydraulique global du terrain en fond de fouille
d la pousse d'Archimde (voir NOTE 1 et Figure 13.1.1 c ) ;
par annulation de la bute du terrain en fond de fouille de aux
forces d'coulement (voir NOTE 2 et Figure 4.2.6.1 ) : par rosion
interne et rosion rgressive dues aux circulations d'eau (voir NOTE
3).
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NOTE 1 Le soulvement par pousse d'Archimde se produit lorsque la
pression de l'eau sous un fond de fouille tanche devient suprieure
la contrainte verticale moyenne due aux couches de terrain
sus-jacentes (ce cas peut par exemple se prsenter lorsqu'un aquifre
captif est prsent sous une couche de terrain de faible permabilit,
ou lorsqu'on a ralis un fond tanche pour isoler la fouille d'un
aquifre).
NOTE 2 Ce mode de rupture se produit lorsque des forces
d'coulement ascendantes s'opposent au poids du sol, rduisant zro la
contrainte effective verticale. Les particules du sol sont alors
entranes vers le haut par l'coulement de l'eau et la rupture du
terrain se produit par bouillonnement.
NOTE 3 La rupture par transport de particules de sol (rosion
interne) peut se produire soit l'intrieur du terrain en fond de
fouille, soit l'interface du sol et de l'cran de soutnement. Cette
rosion peut voluer en rosion rgressive et conduire l'effondrement
de la structure du sol.
Figure 4.2.6.1 Exemple de situation o le soulvement du sol par
annulation des contraintes effectives verticales peut tre
critique
(2) Pour les mcanismes de ruine lis aux coulements et la pousse
d'Archimde , il convient de porter une attention particulire aux
crans dont la fiche est discontinue (voir Annexe B.3.7 (3) et
section 13 ) et de distinguer :
les cas o la ruine est provoque par un soulvement du terrain en
fond de fouille (UPL voir NOTE 1) ; les cas o la ruine provient de
l'action des forces d'coulement sur la structure granulaire (HYD
voir NOTE 2).
NOTE 1 Lorsque la pression d'eau sous la partie excave est
suffisamment leve pour mettre en danger la stabilit du fond de
l'excavation par soulvement hydraulique global, le mode de rupture
(UPL) est considrer (voir (3)) avec les dispositions ventuelles
prendre visant rduire la pression d'eau.
NOTE 2 Ces cas de ruine ne se produisent qu'en prsence d'un
coulement de l'eau interstitielle. Ils ne sont pas examiner dans
les situations o les pressions interstitielles sont hydrostatiques
(gradient hydraulique nul ou ngligeable, naturellement ou du fait
des dispositions constructives adoptes voir (3)).
(3) Des dispositions visant rduire la pression d'eau et les
forces d'coulement sont souvent plus importantes pour viter une
instabilit du fond de l'excavation d'origine hydraulique que la
prcision des modles de calculs et des coefficients partiels, et il
convient donc d'y avoir recours au moins dans les cas suivants
(voir NOTE 1) :
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lorsqu'il est ncessaire de mettre hors d'eau l'excavation
raliser, et qu'il existe un gradient hydraulique pouvant mettre en
danger la stabilit du fond de fouille, des dispositions visant
rduire ce gradient et limiter son effet (par exemple les
dispositifs tels que rabattement profond, ralisation d'une jupe
tanche ou d'un fond tanche voir Annexe E.2.1 ) ;
lorsqu'un tat-limite ultime peut tre atteint par rosion interne
(voir 13.4 ) ou lorsque les conditions hydrauliques et de sol
existantes peuvent conduire au dveloppement d'un mcanisme d'rosion
rgressive mettant en danger la stabilit d'un cran (voir 13.5 ) des
mesures prescriptives pour prvenir ces rosions sont prendre.
NOTE 1 Lorsque des dispositifs visant rduire la pression d'eau
et les forces d'coulement sont adopts, il importe qu'ils soient
prennes. Des dispositions complmentaires peuvent tre souhaitables
pour viter un accident (par exemple la possibilit de noyer la
fouille en cours de construction).
4.2.7 Instabilit du massif d'ancrage d'un cran (1) Un cran de
soutnement peut prir ou se dplacer de manire inacceptable lorsque
le dispositif d'ancrage de l'cran est situ trop prs de celui-ci et
gnre davantage d'efforts de pousse sur sa partie active, que ceux
pris en compte lors de la vrification des diffrents tats-limites.
Pour viter ces problmes, on doit donc vrifier que la localisation
des ancrages est acceptable en vrifiant la stabilit du massif
d'ancrage (voir section 14 et Annexe G ).
Figure 4.2.7.1 Exemple d'un mcanisme de rupture trois blocs
pouvant provoquer l'instabilit d'un cran
4.2.8 Stabilit d'ensemble de l'cran (1) Un cran de soutnement
peut prir par instabilit d'ensemble du fait :
d'une stabilit initiale insuffisante du site des travaux (voir
(2)) ; d'une instabilit du site provoque par la construction (voir
(3)).
(2) Dans chaque cas pertinent, une analyse spcifique de la
stabilit initiale du site doit tre ralise et lorsque la stabilit
initiale du site n'est pas juge suffisante, il convient de rendre
le site stable avant le dbut des travaux (Voir NOTES 1 3).
NOTE 1 Les procdures de calcul et coefficients de scurit spcifis
dans le document vis--vis des tats-limites d'instabilit ou de
rupture locale supposent en effet implicitement que la stabilit
gnrale du site puisse elle-mme tre justifie dans toutes les phases
de construction, y compris dans l'tat initial.
NOTE 2 Il n'y a donc pas lieu de considrer les actions engendres
par un dplacement d'ensemble du terrain li un phnomne d'instabilit
du site comme des actions sur l'cran.
NOTE 3 Le cas o l'ouvrage de soutnement a pour objet, en plus de
sa fonction de soutnement, d'amliorer la stabilit gnrale initiale
du site, sort du domaine normal d'application de ce document (voir
toutefois 1 (4) et section 15.2.6 ).
(3) Une tude des risques d'instabilit d'ensemble de l'cran lie
la ralisation des travaux (excavation/remblayage) doit tre ralise
(voir NOTES 1 3).
NOTE 1 Pour les situations de projet dfavorables, la stabilit
d'ensemble de l'cran est vrifier (voir section 15 ) vis--vis de
tous les mcanismes de rupture potentiels qui englobent l'cran, en
apportant le plus grand soin au choix des schmas de rupture et la
recherche de leur gomtrie la plus dfavorable (voir article 15.2.3
).
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NOTE 2 Les mcanismes de ruine analyser sont fonction des
conditions du site (gologique et hydraulique) et de l'ouvrage
construire (dnivele, gomtrie de l'excavation).
NOTE 3 Le choix du modle de calcul pour rechercher le mcanisme
de rupture le plus dfavorable est adapter la complexit des
conditions gotechniques et des conditions de projet. Il est admis
de ne considrer que des mcanismes simplifis, de type surfaces de
rupture circulaire, lorsque cela est pertinent, en particulier
lorsque les terrains sont suffisamment homognes (voir article
15.2.4 et Figure 4.2.8.1).
Figure 4.2.8.1 Exemples de mcanismes de rupture monobloc pouvant
provoquer une instabilit d'ensemble d'un cran
(4) Dans chaque cas pertinent, on doit vrifier qu'il n'y a pas
de risque de soulvement global du fond de fouille (renard solide)
du fait de la ralisation de l'excavation et du dchargement du sol
en aval de l'cran.
4.3 Les dplacements (1) Les dplacements d'un cran de soutnement
en cours de construction et/ou en cours d'exploitation, et ceux
qu'il induit dans le terrain, peuvent entraner des dsordres dans sa
structure et/ou dans les ouvrages situs dans la zone d'influence
des travaux (voir NOTE 1). Il convient donc :
d'tablir les valeurs limites des dplacements ne pas dpasser en
prenant en compte la tolrance de l'cran et des ouvrages qu'il
supporte (voir NOTE 2) vis--vis des dplacements.
de prendre toutes les dispositions ncessaires pour se prmunir
contre ces risques de dsordre (voir NOTE 3). NOTE 1 Selon leur
importance et selon le cas, les dplacements de l'ouvrage peuvent
galement entraner sa ruine ou celle des ouvrages ports. La
vrification des tats-limites ultimes de rsistance du terrain et de
la structure de l'cran, dispense normalement de vrifier des
tats-limites ultimes de dplacement et on rserve habituellement
l'tude du dplacement d'un cran au calcul de l'ouvrage l'tat-limite
de service.
NOTE 2 Une reconnaissance suivie d'une analyse structurale des
ouvrages avoisinants situs dans la zone d'influence de l'cran est
normalement effectuer pralablement l'tude du projet pour dtecter
les structures sensibles qui pourraient ncessiter des dispositions
constructives plus contraignantes, voire des travaux de reprise en
sous-oeuvre pralable.
NOTE 3 Les dispositions prendre ne passent pas exclusivement par
un calcul des dplacements, et lorsqu'il y a lieu, le calcul est
complter par des dispositions constructives et un contrle
d'excution appropris (voir 4.3 (3) ).
(2) Le dplacement du sol au voisinage d'un cran de soutnement
est principalement li :
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sa ralisation (excavation de la paroi, battage de palplanches,
forage et injections des tirants, etc.) ; ses dformations propres
sous l'effet des sollicitations qui lui sont appliques, donc sa
raideur et celle de ses appuis ;
aux dformations d'ensemble du massif, notamment dans le cas
d'ancrages multiples ; l'effet d'un rabattement (tassement), ou de
la modification des niveaux d'eau due par exemple l'effet barrage
d'un cran ;
au caractre gonflant ou volutif des sols. (3) Dans le cas
d'ouvrages sensibles existants dans la zone d'influence de l'cran,
il convient d'adopter des dispositions constructives appropries
pour limiter autant que possible l'importance des dplacements (voir
NOTES 1 3).
NOTE 1 En rgle gnrale, les calculs de dplacements des crans et
du terrain adjacent ne donnent qu'une indication approche de leur
valeur relle. La rfrence une exprience comparable est gnralement
plus fiable (voir article 8.3 (5)).
NOTE 2 Le suivi des dplacements de points pertinents de l'cran
et des ouvrages existants en cours de travaux est normalement la
rgle dans ce contexte (voir L.2.3 ).
NOTE 3 Le dplacement total intgre galement la dformation du sol
et des appuis ; quelques millimes de la hauteur totale soutenue
constituent un ordre de grandeur usuel pour les ouvrages
courants.
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5 Actions et donnes gomtriques
5.1 Actions 5.1.1 Principe gnral (1) Les actions doivent tre
classes, conformment l'article 4.1.1 de la norme NF EN 1990, en
fonction de leur variation dans le temps, en distinguant :
les actions permanentes (G) ; les actions variables (Q) ; les
actions accidentelles (A).
(2) Les valeurs reprsentatives et caractristiques des actions
(voir NOTES 1 3) doivent tre dtermines conformment aux articles
4.1.2 et 4.1.3 de la norme NF EN 1990, et de l'article 2.4.5 de la
norme NF EN 1997-1.
NOTE 1 Les diffrentes valeurs de l'intensit des actions, dites
valeurs reprsentatives, utilises pour la vrification des
tats-limites sont :
pour les actions permanentes les valeurs caractristiques G k ;
pour les actions variables, la valeur caractristique (Q k ) ou une
valeur d'accompagnement (Q k ).
NOTE 2 Dans certains cas, il convient de considrer deux valeurs
caractristiques G k,inf et G k,sup pour une action permanente et
suivant le cas il convient d'utiliser la plus dfavorable des
deux.
NOTE 3 Une valeur d'accompagnement Q k d'une action variable se
dduit de sa valeur caractristique Q k en multipliant celle-ci par
un coefficient i . Les coefficients 0 , 1 , et 2 permettent de
dterminer respectivement les valeurs de combinaison, frquente et
quasi-permanente de l'action variable. Ils sont donns pour les
charges variables usuelles (btiment, circulations routires, chemin
de roulement, etc.) dans les normes NF EN 1990 et NF EN 1991.
(3) Les valeurs de calcul des actions et de leurs effets doivent
tre dtermines conformment aux articles 6.3.1 et 6.3.2 de la norme
NF EN 1990, complts, pour les actions gotechniques, par l'article
2.4.5.1 de la norme NF EN 1997-1.
NOTE 1 Les actions prendre en compte dans les diffrentes
combinaisons d'actions sont fixes par la norme NF EN 1990 l'article
6.4 pour les calculs aux tats-limites ultimes et l'article 6.5 pour
les calculs aux tats-limites de service.
(4) Le classement des actions et la dtermination de leur valeur
doivent galement tenir compte des dispositions du prsent
document.
NOTE 1 Des prcisions sont donnes dans ce chapitre, ou aux
endroits appropris dans ce document, pour le classement des actions
en fonction de leur l'origine, de leur variation spatiale et de
leur nature et pour la dtermination des valeurs des actions
gotechniques (par exemple en 5.1.3 pour celles qui dcoulent de la
pression des terres agissant sur l'cran) et de la prise en compte
des effets dues l'eau (voir 5.1.4 ).
5.1.2 Actions d'origine pondrale (1) Les actions d'origine
pondrale (poids, pousse, bute) doivent tre traites comme des
actions permanentes dans les combinaisons d'actions. (2) La valeur
caractristique d'une action d'origine pondrale doit tre dtermine
:
en tenant compte d'une ventuelle modification dfavorable de la
gomtrie lorsqu'elle est prvisible ; partir des poids volumiques des
terrains mesurs lors de la reconnaissance gotechnique et/ou de
donnes bibliographiques reprsentatives dans le cas de terrain en
place ;
partir de poids volumiques reprsentatifs tenant compte de la
nature du sol, de son mode de mise en oeuvre et de sa compacit,
dans le cas de sol rapport.
NOTE 1 Des indications sont donnes en 6.2 et en 6.3 et l'Annexe
J.2 et J.3 pour la dtermination du poids volumique respectivement
des terrains en place et des matriaux de remblais.
5.1.3 Actions de pousse ou de bute des terres
5.1.3.1 Principe gnral (1) Les actions de pousse ou de bute des
terres qui agissent sur un cran doivent tre dtermines conformment
aux dispositions de la norme NF EN 1997-1, section 9.5 (voir NOTES
1 et 2) et aux dispositions du prsent article 5.1.3 .
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NOTE 1 Les modes et amplitudes des mouvements et dformations qui
peuvent se produire dans l'cran l'tat-limite sont considrer
lorsqu'on dtermine la pression des terres sur un cran.
NOTE 2 Lorsqu'on dtermine les intensits de la pression des
terres et les directions des forces qui en rsultent, les aspects
suivants sont, le cas chant, prendre en compte :
charge sur la surface du terrain (voir NOTE 3) et pente de cette
surface ; nappes d'eau et forces d'coulement dans le terrain (voir
5.1.4.1 (2) ) ; amplitude et direction du mouvement relatif de
l'cran par rapport au terrain ; quilibre des forces horizontales et
des forces verticales qui agissent sur l'cran ; rsistance au
cisaillement et poids volumique du terrain (voir 5.1.3.1 (3)) ;
rigidit de l'cran et des appuis (voir 5.1.3.5 ) ; rugosit de l'cran
(voir 5.1.3.2 ).
NOTE 3 Lorsqu'il y a lieu de considrer une charge uniforme sur
la surface du terrain, les dispositions de l'article 5.1.3.4
s'appliquent. Dans le cas de charges localises, les dispositions de
l'article 5.1.5 s'appliquent.
(2) Les valeurs des pressions des terres qui agissent sur un
cran doivent tre dtermines en tenant compte de l'enchanement des
phases de construction et de l'effet des phases antrieures. (3)
l'exception des cas viss par la NOTE 2, les valeurs des pressions
des terres qui agissent sur un cran doivent tre dtermines en tenant
compte du plus dfavorable des comportements drain et non drain des
terrains.
NOTE 1 Les valeurs des pressions des terres en conditions
draines sont dtermines partir :
des valeurs des contraintes effectives appliques l'cran par le
terrain (en tenant compte donc, le cas chant, du niveau des nappes
statiques et des coulements affectant les terrains autour de
l'cran) ;
des proprits c' et ' du terrain (voir Annexe J.2.1.2 (3) NOTE
3).
NOTE 2 Dans les sols fins et pour les phases de construction
ncessitant certaines justifications complmentaires (risque
d'instabilit court terme du fond de fouille), un simple calcul en
conditions non draines du terrain peut tre suffisant partir :
des valeurs des contraintes totales appliques l'cran par le
terrain ; des proprits c u ( = 0) du terrain en tenant compte le
cas chant, de la variation de la cohsion non draine du sol avec la
profondeur ;
sous rserve de s'assurer que pour la situation de projet examine
l'hypothse d'un comportement du sol non drain est approprie et
qu'une pousse minimale du sol sur l'cran est prise en compte (voir
article (4) ci-dessous)).
NOTE 3 Lorsqu'on fait un calcul en contraintes totales, on doit
veiller reproduire un tat de contrainte initial reprsentatif, en se
fondant si possible sur des rsultats d'essais oedomtriques et en
examinant les conditions de consolidation des couches de
terrain.
NOTE 4 L'effet d'un coulement ascendant en aval d'un cran ne
peut tre considr comme ngligeable que lorsque la base de l'cran est
fiche dans un horizon peu permable et/ou lorsqu'un rabattement
intrieur continment matris par des puits de pompage priphriques
suffisamment rapprochs est ralis (voir section 5.1.4 et Annexe E.2
). Le contrle des coulements en cours de travaux est normalement la
rgle lorsque cette solution est adopte (voir Annexe L.2.2 ).
NOTE 5 Dans certains cas particuliers (par exemple, argiles
gonflantes, effet du gel), on peut tre amen complter ces rgles. Des
indications sont donnes l'Annexe K .
(4) On ne doit pas admettre de contraintes de traction
l'interface terrain-cran et la prise en compte de l'effet de la
cohsion ne doit en aucun cas donner lieu l'application d'une pousse
ngative sur l'cran (voir NOTE 1).
NOTE 1 Pour les terrains autres qu'un rocher sain, il est
prudent de tenir compte d'une pression effective sur l'cran un
niveau donn, au moins gale au dixime de la contrainte verticale
effective ce niveau (il dcoule de cette disposition
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que la contrainte totale applique sur l'cran au-dessous du
niveau de la nappe phratique est au moins gale la pousse
hydrostatique majore de 0,1 (q + z)).
(5) Pour les crans soutenant des sols de permabilit moyenne ou
faible (limons et argiles), en l'absence d'exprience comparable
reprsentative ou de systme de drainage fiable (voir 9.4.2 (1) de NF
EN 1997-1 et 5.1.4 ) ou de mesures prises pour empcher les
infiltrations d'eau, on doit tenir compte d'une pousse d'eau
hydrostatique derrire l'cran correspondant une nappe dont le toit
est la surface du massif soutenu.
5.1.3.2 Inclinaison de la pousse et de la bute des terres (1) La
valeur absolue de l'angle d'inclinaison , par rapport la normale
l'cran, de la pousse et de la bute des terres doit tre infrieure ou
gale la valeur de l'angle de frottement e qui caractrise la rugosit
de l'interface cran-terrain (voir NOTE 1).
NOTE 1 La valeur de la contrainte de cisaillement le long d'un
cran est au plus gale ' tan(e ), ' tant la contrainte effective
normale l'cran et e l'angle de frottement l'interface cran-terrain,
lorsqu'on nglige l'adhrence cran-terrain.
(2) Il convient de dterminer la valeur de calcul de l'angle de
frottement qui caractrise la rugosit de l'interface cran-terrain
partir de l'angle de frottement interne du terrain, en tenant
compte des indications suivantes dans le cas d'un ouvrage en bton
ou en palplanches mtalliques :
on peut admettre que e;d = k. 'cv;d , 'cv tant l'angle de
frottement interne l'tat critique ; il convient de limiter la
valeur de k 2/3 (voir NOTE 1) ; lorsqu'on dtermine e;d en
substituant l'angle de frottement interne ' 'cv dans l'expression
prcdente, il convient de considrer le fait que l'angle ' peut dans
certains cas tre suprieur l'angle 'cv .
NOTE 1 La valeur de k a t borne 2/3 par scurit pour tous les
types de parement. Pour les crans rugueux (bton coul en place
contre le sol), la valeur de k peut tre plus leve et atteindre
1,0.
(3) Dans une couche de terrain, il convient d'adopter le mme
angle d'inclinaison a ( p ) pour la pousse (la bute) d'origine
pondrale, la pousse (la bute) due une surcharge et la pousse (la
bute) due sa cohsion. 5.1.3.3 Valeurs de la pression des terres au
repos (1) Lorsqu'il y a lieu, la pression des terres sur un cran
doit tre calcule partir de l'tat de contraintes au repos du terrain
(Voir NOTES 1 5).
NOTE 1 Avant de subir des dplacements, le terrain se trouve dans
un tat de contraintes dit au repos qui dpend de son histoire
gologique et que l'on dfinit par une relation entre les contraintes
effectives horizontale et verticale dans le terrain 'h0 = K 0 .'v0
, K 0 tant le coefficient de pression des terres au repos.
NOTE 2 dfaut d'exprience comparable directement transposable, on
admet gnralement que la pression des terres sur un cran aprs sa
ralisation est gale la pression des terres au repos.
NOTE 3 La connaissance de la valeur de la pression des terres au
repos est ncessaire pour dfinir l'tat initial lors d'un calcul
d'interaction sol structure.
NOTE 4 Les mthodes bases sur l'quilibre limite ne tiennent pas
compte de l'tat des terres au repos. Elles sont en gnral rserves
aux tudes de pr-dimensionnement des appuis et la dtermination de la
fiche minimale de l'cran ou bien utilises pour dterminer la pousse
sur un cran dans le cas de projets simples, sous rserve de tenir
compte des conditions de terrain au repos (voir NOTE 5), et
d'utiliser, le cas chant, des diagrammes forfaitaires (par exemple
ceux proposs par Terzaghi) pour tenir compte des redistributions de
contraintes.
NOTE 5 Pour l'application de la NOTE 4, dans les sols
normalement consolids, on peut admettre que le terrain est dans les
conditions dites de repos derrire un cran de soutnement de hauteur
h lorsque le dplacement de l'cran est infrieur 5.10-4 h.
(2) Dans le cas d'un terrain surface horizontale, il convient de
dterminer le coefficient de pression des terres au repos K o partir
de la formule (voir NOTE 1) :
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o R oc est le rapport entre la contrainte de prconsolidation 'p
et la contrainte effective verticale 'v0 des terres au repos
derrire l'cran, dit rapport de surconsolidation ;
' est l'angle de frottement interne du terrain. NOTE 1 Pour les
terrains normalement consolids le rapport de surconsolidation R oc
est gal 1. Il n'est pas conseill d'utiliser la formule 5.1.3.1 pour
les valeurs leves de R oc .
(3) Dans le cas d'un talus inclin avec un angle (0 ), il
convient de dterminer le rapport entre la composante horizontale de
la pression des terres effectives 'h0 et la pression verticale
effective 'v0 des terres partir de l'expression suivante (voir NOTE
1) :
NOTE 1 Il convient alors d'admettre que la direction de la force
rsultante est parallle la surface du terrain.
5.1.3.4 Valeurs limites de la pression des terres (1) Il
convient de dterminer les valeurs de la pousse et de la bute des
terres sous l'effet du poids volumique, d'une surcharge uniforme q
et de la cohsion, partir des coefficients proposs par Krisel et
Absi 3 (voir NOTES 1 3) lorsque cela est appropri (voir NOTE
4).
3) J. Kerisel, E. Absi, Tables de pousse et de bute des terres,
Edition Presses ENPC, 3me Edition, 2003, pp 220.
NOTE 1 Les valeurs des coefficients de pousse et de bute
utiliser sont celles relatives aux milieux pesants (lorsque la
pression est d'origine pondrale) ou aux milieux non pesants
(lorsque la pression est due une charge uniforme ou la cohsion du
terrain). Des procdures de calcul des valeurs limites de la
pression des terres sont donns en Annexe C .
NOTE 2 Il est admis :
de dterminer les coefficients de pousse-bute des terres partir
d'une procdure numrique du ct de la scurit, comme par exemple celle
indique en Annexe C.2 de la norme NF EN 1997-1 ;
d'utiliser, dans les cas courants, les coefficients relatifs au
milieu pesant (respectivement k a et k p ) en lieu et place des
coefficients k aq et k pq relatifs aux surcharges (sauf pour les
calculs des coefficients k ac et k pc , qui dpendent analytiquement
de k aq ( = 0) et de k pq ( = 0), et non de k a et k p ).
NOTE 3 Il n'est pas admis de considrer l'effet d'un talus comme
quivalent l'effet d'une charge verticale, ceci pouvant conduire
dans certains cas des rsultats exagrment optimistes.
NOTE 4 Dans certaines conditions de projet cette procdure ne
s'applique pas, par exemple dans le cas d'une surface de terrain
non uniforme ou d'un chargement localis de celle-ci. Lorsqu'une
couche de terrain recouvre une couche moins performante,
l'application des coefficients de Krisel et Absi peut galement
conduire une surestimation de la bute fournie par la couche
suprieure. On peut donc tre amen appliquer d'autres mthodes (voir
les articles (3) (5) ci-aprs).
(2) Dans le cas d'un cran retenant un matriau de remblai, il
peut tre appropri (voir NOTE 1) de retenir un coefficient de pousse
K a gal K 0 (voir 5.1.3.3).
NOTE 1 Par exemple pour valuer l'effet d'une phase de remblayage
hydraulique.
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(3) Lorsque les mthodes de calcul de la pression du terrain
bases sur les coefficients de Krisel et Absi ne s'appliquent pas,
il est admis d'utiliser d'autres mthodes. (4) Lorsqu'on dtermine
les valeurs limites de la pression des terres sur un cran partir
d'une mthode qui n'est pas fonde sur les coefficients de pression
des terres de Krisel et Absi on doit vrifier que les hypothses sur
lesquelles elle repose sont satisfaites, et que les valeurs
obtenues s'avrent proches des valeurs proposes par Krisel et Absi
pour des cas comparables (voir NOTE 1).
NOTE 1 Des carts peuvent tre significatifs (par exemple pour la
mthode du coin de Coulomb dans le cas d'un talus d'inclinaison
proche de ) et un coefficient de mthode appropri est donc
normalement prendre en compte lorsqu'on utilise de tels modles de
calcul.
(5) Les valeurs limites de la pression des terres en pousse et
en bute peuvent tre dtermines dans le cadre de la thorie du calcul
la rupture (voir NOTES 1 3).
NOTE 1 L'approche cinmatique dveloppe dans ce cadre qui permet
une estimation par excs des charges de rupture, fournit une
estimation par dfaut du coefficient de pousse et par excs du
coefficient de bute.
NOTE 2 Les approximations obtenues en considrant des arcs de
spirale logarithmique s'avrent proches des valeurs proposes par
Krisel et Absi pour les cas comparables.
NOTE 3 La dmarche peut s'appliquer des conditions de projet
(gomtries ou conditions pizomtriques) plus complexes que celles
permises par les mthodes bases sur les coefficients de Krisel et
Absi.
5.1.3.5 Valeurs intermdiaires de la pression des terres (1) La
dtermination des valeurs intermdiaires de la pression des terres
doit tenir compte de l'importance du mouvement de l'cran et de sa
direction par rapport au terrain.
NOTE 1 Des valeurs intermdiaires de la pression des terres
existent lorsque les mouvements de l'cran ne sont pas suffisants
pour mobiliser les valeurs limites.
NOTE 2 Les valeurs intermdiaires de la pression des terres sont
fonction de la loi de comportement du sol et du chemin de
contraintes suivi. Les exprimentations ralises sur modles montrent
qu'un faible dplacement (environ 0,1 % de la hauteur de l'cran)
suffit pour obtenir la pousse limite, alors que pour atteindre
l'tat-limite de bute des dplacements relativement importants
(quelques pourcents de la hauteur de l'cran) sont ncessaires.
(2) Il convient de calculer les valeurs intermdiaires de la
composante horizontale de la pression des terres par interpolation
linaire entre l'tat-limite de pousse et l'tat-limite de bute. (3)
Lorsqu'on utilise la mthode d'interaction sol-structure dite aux
coefficients de raction, il convient de dterminer le coefficient de
raction horizontale du terrain conformment l'Annexe informative F ,
en tenant compte du fait que les valeurs de k h ainsi dtermines
:
n'ont t valides que dans le domaine des dformations usuelles ;
ne tiennent pas compte de l'volution possible des dformations long
terme, notamment dans les terrains susceptibles de fluer.
5.1.4 Actions dues l'eau
5.1.4.1 Gnralits (1) Pour dterminer l'effet de l'eau sur les
actions et sur les rsistances du terrain et se prmunir contre les
modes de ruptures hydrauliques, il convient avant toute chose
d'avoir une bonne connaissance des conditions hydrogologiques du
site de l'ouvrage et de prvoir des dispositifs de pompage
(provisoires ou permanents) et des dispositifs d'tanchement
appropris aux conditions de projet (voir NOTES 1 et 2).
NOTE 1 Pour viter ou rduire les gradients ascendants ct aval, il
est courant de prvoir un dispositif de matrise et de contrle des
coulements, par exemple un pompage par puits filtrants associ des
dispositifs d'tanchement (jupe et/ou fond inject) pour excuter les
travaux et mettre hors d'eau une fouille et/ou pour permettre
l'exploitation de l'ouvrage dfinitif. Des indications sont donnes
en 4.2.6 et en Annexe E.2 , sur les dispositifs qu'il convient
d'adopter dans les principaux cas de figures rencontrs.
NOTE 2
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Un dispositif d'observation de l'volution des coulements
interstitiels pendant les travaux peut tre ncessaire pour dtecter
des anomalies pouvant entraner des consquences dommageables, et
pour amliorer la connaissance de l'hydrogologie et donc les
prvisions pour l'ouvrage en service.
(2) Pour acqurir une bonne connaissance des conditions
hydrogologiques du site et laborer des modles de calculs
reprsentatifs il convient de prvoir un programme de reconnaissance
du site suffisamment dvelopp (voir NOTES 1 et 2).
NOTE 1 On rappelle que les objectifs minimaux de la
reconnaissance hydrogologique (voir Annexe J.1 ) sont, en
particulier, d'tablir la succession et la nature des terrains
(stratigraphie, lithologie) au droit, et si besoin, proximit, de
l'cran, d'estimer la permabilit des terrains et de dfinir les
conditions d'alimentation latrales et les risques potentiels
apports par un aquifre profond.
NOTE 2 Des essais de pompage sont le plus souvent ncessaires
pour prciser ces donnes (voir (3) ci-aprs). Ces essais sont les
seuls qui permettent une estimation raliste des dbits de pompage.
Les essais ponctuels, type Lefranc, conduisent souvent une
sous-estimation de la permabilit du terrain, lie au remaniement de
celui-ci autour de la zone teste, et donc une sous-estimation
prjudiciable des dbits.
(3) En prsence de conditions complexes ou de risques levs, il
convient d'utiliser une mthode numrique (type diffrences finies ou
lments finis) pour l'tude de l'coulement associe des essais de
pompage et des sondages carotts avec prise d'chantillons pour
dfinir les conditions d'alimentation et la permabilit des terrains
en place (voir NOTE 1).
NOTE 1 D'autres informations peuvent dans ces cas tre ncessaires
pour tablir des modles gologique et hydraulique reprsentatifs (par
exemple les risques associs l'histoire gologique tels que prsence
de faille, de zones de dissolution ou de cavits souterraines, de
rsurgence, ou des informations complmentaires sur les coulements
tels que la localisation et la quantification des niveaux de
source).
(4) Les actions dues l'eau et en particulier les valeurs des
pressions d'eau agissant sur un cran de soutnement et les forces
d'coulement agissant sur le terrain doivent tre dtermines en tenant
compte des dispositions constructives prvues (Voir NOTES 1 et
2).
NOTE 1 Le modle gotechnique prend en compte habituellement les
dispositions constructives prvues en supposant leur bon
fonctionnement. Leur dysfonctionnement, peut toutefois tre
considrer dans le modle hydraulique (voir (5) ci-aprs par exemple
dans le cas o un rabattement de nappe est prvu).
NOTE 2 Lorsque cela est justifi par les dispositions
constructives (voir 4.2.6 (3) et Annexe E.2 ) et les dispositions
de contrle (lorsqu'on s'assure par exemple que les coulements
n'engendrent pas un entranement du matriau autour de l'ouvrage ou
que les conditions de filtre existent autour d'un pompage pour
bloquer cet entranement tout en laissant passer l'eau), on peut
adopter pour le calcul des pressions d'eau, une distribution
hydrostatique l'amont et l'aval de l'cran du soutnement. Dans ce
cas, il n'y a pas d'coulement ascendant considrer en gnral cot
excavation. l'amont il est scuritaire de ngliger l'coulement
descendant.
(5) Il convient de ne pas tenir compte, lorsqu'il est incertain,
de l'effet d'un rabattement, sur les positions des surfaces de
l'eau libre et des nappes souterraines pour la vrification des
tats-limites. Le dysfonctionnement d'un dispositif de pompage, ds
lors qu'il ne peut tre cart avec certitude, doit tre envisag comme
une situation accidentelle.
5.1.4.2 Principe de calcul (1) Les pressions d'eau doivent tre
traites, pour une situation de projet donne, comme des actions
permanentes dans les combinaisons d'actions (Voir NOTE 1).
NOTE 1 C'est par l'intermdiaire des diffrentes situations de
projet tudies que leur caractre variable est pris en compte, et
pour une situation de projet donne, il n'y a pas lieu normalement
de pondrer le niveau de l'eau (voir 5.2.2 ).
5.1.5 Actions dues aux charges localises transmises par le
terrain (1) Une action due une charge transmise par le terrain,
doit tre traite comme une action permanente ou une action variable
dans une combinaison d'actions, selon que sa variation dans le
temps est d'ampleur ngligeable ou non ngligeable (voir NOTES 1 et
2).
NOTE 1 Les charges d'exploitation (circulation routire, chemin
de roulement, aire de stockage), les charges de neige sont des
exemples typiques d'actions variables. Le poids d'une structure
tablie derrire un cran de soutnement (cule de ponts, btiments)
relve des charges permanentes.
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NOTE 2 On rappelle (voir 5.1.3.4 (1) NOTE 3) qu'il n'est pas
admis de considrer les talus en retrait et les risbermes comme de
simples charges verticales localises appliques la surface du
terrain horizontal et que la prise en compte des actions variables
pour le calcul des dplacements aux tats-limites de service fait
l'objet de l'article 7.3.4 .
(2) Il convient de dterminer la valeur des actions dues aux
charges localises sur le terrain partir des procdures indiques en
Annexe D ou partir de procdures quivalentes, en tenant compte du
modle de calcul utilis pour dterminer l'effet des actions et de
l'tat-limite tudi (voir NOTES 1 et 2).
NOTE 1 Les modles de diffusion gnralement utiliss pour calculer
les actions transmises par le terrain un cran vertical sont indiqus
dans les articles D.2 (thorie de l'lasticit) et D.3 (thorie de la
plasticit) dans les cas de chargement usuels (charge linique ou
localise constante).
NOTE 2 Il n'est toutefois pas prcis comment on les combine ou
dans quel cas il est prfrable d'avoir recours l'un ou l'autre de
ces modles. Le choix est faire cas par cas, de manire approprie, en
fonction du problme examin. Des indications sont cependant donnes
en D.1 (2) et aux endroits appropris des articles D.2 et D.3 , sur
les conditions et le domaine d'application des modles de diffusion
recommands.
5.1.6 Actions hydrodynamiques (1) Le plus souvent, il convient
de classer les actions hydrodynamiques (voir NOTE 1) dans les
catgories des actions variables et/ou accidentelles suivant leur
nature et leur intensit. Dans certains cas elles peuvent toutefois
tre prises en compte comme des actions permanentes l'intrieur d'une
situation de projet donne (par exemple les actions hydrodynamiques
de courant lorsque cela est appropri).
NOTE 1 Les actions hydrodynamiques peuvent tre les efforts dus
un courant fluvial, la houle, au courant de mare, au batillage. Il
peut aussi s'agir d'efforts engendrs par un sisme. Dans ce dernier
cas, l'intensit des actions considrer et la justification de la
rsistance de l'ouvrage relvent de la norme NF EN 1998.
(2) Le choix du modle d'action adopter pour valuer la valeur
statique de calcul d'une action hydrodynamique prendre en compte
pour une situation de projet donne, doit tre dfini avant le dbut de
l'tude de projet. 5.1.7 Actions transmission directe (1) Les
actions transmises directement un ouvrage de soutnement doivent tre
prises en compte (voir NOTES 1 3).
NOTE 1 Cet article vise les actions transmises par des
structures tablies sur (ou lies ) l'cran de soutnement, par exemple
un tablier de pont, un radier, l'appui d'une grue ou une barrire de
scurit. Selon leur origine, il peut donc s'agir d'actions
permanente, variable ou accidentelle.
NOTE 2 L'intensit, la nature (permanente, variable,
accidentelle) et l'emplacement des actions (forces, moments)
prendre en compte :
sont dfinir avant le dbut de l'tude de projet lorsqu'elles
dcoulent de la seule structure porte (cas o les sollicitations
exerces sont indpendantes des dformations de l'cran) ;
sont dterminer lors de l'tude de projet en cas d'interaction
avec l'cran.
NOTE 3 Cet article vise galement les actions gnres par les
structures provisoires utilises pour la construction de l'cran (par
exemple les forces transmises l'cran qui dcoulent de l'effet de la
temprature sur des butons mtalliques provisoires).
5.1.8 Actions gotechniques particulires
5.1.8.1 Actions sismiques NOTE 1 Cit pour mmoire, le calcul des
crans de soutnement en conditions sismiques ne relve pas du prsent
document. Les actions sismiques transmises par le terrain sont
calculer et prendre en compte conformment aux spcifications de la
norme NF EN 1998.
5.1.8.2 Actions dues au gel, au gonflement des terrains et au
compactage (1) Lorsque cela est appropri, il convient de prendre en
compte les actions qui peuvent tre transmises l'cran sous l'effet
du compactage des remblais, sous l'effet du gel du terrain et sous
l'effet du gonflement du terrain.
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NOTE 1 Des dispositions constructives (choix des matriaux de
remblai, compactage avec des engins lgers proximit des crans, etc.)
sont adopter par priorit pour limiter les effets de ces actions
particulires.
NOTE 2 Des indications sur les classes de sol susceptibles de
gnrer des actions dues au gel et les actions susceptibles d'tre
gnres par les argiles gonflantes sont donnes en Annexe informative
K .
(2) Lorsque des actions gotechniques dues l'effet du compactage
des remblais, l'effet du gel ou l'effet du gonflement du terrain
sont prises en compte, les rgles de calcul adoptes doivent avoir t
agres par le matre d'ouvrage ou son reprsentant avant le dbut des
travaux.
NOTE 1 Il n'existe pas de rgles consensuelles pour la
dtermination des valeurs de ces actions. Il convient donc le cas
chant, de les dfinir cas par cas en fonction des conditions du
projet.
5.2 Donnes gomtriques (1) La cote et la pente de la surface du
terrain, les niveaux d'eau, les niveaux des interfaces entre les
couches, les niveaux des excavations et les dimensions des
structures gotechniques doivent tre traits comme des donnes
gomtriques et leurs valeurs nominales doivent tenir compte de la
variation des valeurs relles in situ. . (2) En ce qui concerne le
fond de fouille, on tiendra compte en particulier des tolrances
d'excution fixes par le march. (3) Lorsque l'incertitude a relative
une donne gomtrique est importante et susceptible d'avoir des
rpercussions significatives sur la fiabilit du projet, la valeur de
calcul de cette donne, a d , doit tre dduite de la valeur nominale
a nom en appliquant la relation :
NOTE 1 Dans la mesure o les valeurs caractristiques des niveaux
de la surface du terrain, des interfaces de couches et de l'eau
sont dtermines de manire prudente l'incertitude a considrer est
nulle.
5.2.1 Niveaux du terrain (1) Il doit tre tenu compte des valeurs
relles in situ du niveau du terrain derrire l'ouvrage, et le cas
chant des excavations prvues et de l'affouillement ventuel du
terrain devant l'ouvrage.
NOTE 1 Ces donnes importantes sont normalement fournies dans le
march.
(2) Lors des calculs aux tats-limites ultimes o intervient la
bute du terrain, lorsque le niveau du terrain devant l'cran n'est
pas facilement contrlable et qu'aucun contrle de ce niveau n'est
spcifi, il convient de diminuer le niveau du terrain en bute devant
la structure d'une quantit a gale (voir NOTES 1 et 2) :
10 % de la distance entre le niveau de l'appui le plus bas et le
niveau de l'excavation, avec une valeur limite maximale de 0,5 m,
pour un cran butonn ou ancr ;
10 % de la hauteur de l'cran au-dessus du niveau d'excavation,
avec une valeur limite maximale de 0,5 m, pour un cran auto-stable
(en console).
NOTE 1 Il convient d'utiliser des valeurs plus grandes de a
lorsque le niveau de la surface de l'excavation est particulirement
incertain.
NOTE 2 Le niveau du terrain en bute devant la structure n'est
diminuer d'une quantit a qu'en l'absence de contrle de ce niveau
pour la situation de projet examin. L'incertitude a considrer est
nulle lorsque le niveau du terrain aval est facilement vrifiable
(par exemple pour l'tude de la situation en cours d'exploitation
dans le cas d'un passage infrieur routier, lorsque le fond de
fouille est btonn, etc.)
(3) Lorsque le calcul montre que le niveau du terrain en bute a
une forte influence sur la scurit pour une situation de projet
donne en cours de construction, il convient de spcifier un contrle
fiable du niveau du terrain devant l'cran pendant les travaux et il
est prudent que le contrle constitue un point d'arrt dans
l'excution des travaux, lorsqu'il met en vidence un niveau du
terrain non scuritaire.
5.2.2 Niveaux d'eau
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(1) Le choix des valeurs caractristiques des niveaux
pizomtriques des eaux extrieures au terrain et des eaux
souterraines (voir NOTE 1) doit tre fond sur la reconnaissance des
conditions hydrauliques et hydrogologiques du site.
NOTE 1 Les eaux souterraines peuvent tre libres ou captives
(nappe en charge). Les eaux extrieures sont des eaux libres
(fluviales ou autres). Les niveaux des eaux peuvent tre diffrents
de ceux reprs au cours de la reconnaissance du site. Ils peuvent
aussi voluer au cours de la dure d'utilisation de l'ouvrage (par
exemple lorsque l'cran fait barrage l'coulement d'une nappe).
(2) La valeur caractristique des niveaux pizomtriques considrer
doit tre fixe par le march et tre une estimation prudente du niveau
le plus dfavorable vis--vis de l'tat-limite considr, susceptible de
se produire au cours de la situation de projet examine (voir NOTES
1 4).
NOTE 1 La valeur caractristique est, selon le cas, une valeur
par excs ou par dfaut des niveaux mesurs, nominaux ou estims. Elle
dpend du caractre favorable ou dfavorable de l'effet des actions
qui en dcoule pour l'tat-limite considr.
NOTE 2 En gnral les niveaux pizomtriques des eaux sont fixs dans
les situations de projet durables et transitoires, en se rfrant au
niveau PHE des plus hautes eaux, au niveau ME des moyennes eaux et
au niveau PBE des plus basses eaux. dfaut d'autres spcifications,
le niveau ME peut tre dfini comme celui correspondant au niveau
susceptible d'tre dpass pendant 50 % de la dure de vie de l'ouvrage
et le niveau PBE pendant 99 % (Figure 5.2.2.1). Le niveau PHE peut
lui correspondre au niveau de la crue dcennale pour les projets de
btiment et la crue ou la mare centennale pour les projets de
ponts.
NOTE 3 Habituellement dans une situation de projet accidentelle
le niveau pizomtrique est fix en se rfrant un niveau EE
exceptionnel des eaux et s'accompagne usuellement d'un dispositif
d'crtement garantissant qu'on ne le dpasse pas. dfaut d'autres
spcifications, le niveau EE peut tre dfini selon la classe de
consquence de l'ouvrage comme :
le niveau susceptible d'tre dpass pendant 1 % du temps de
rfrence (Figure 5.2.2.1) ; le niveau susceptible d'tre dpass
pendant 5 % du temps de rfrence.
NOTE 4 Les niveaux considrer peuvent tre diffrents des niveaux
tels que dfinis dans la note 2, en particulier en phases
travaux.
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Figure 5.2.2.1 Niveaux d'eau habituellement utiliss pour le
calcul des crans de soutnement
(3) Lorsque des variations rapides des niveaux de l'eau peuvent
se produire, les conditions transitoires existant pendant la
modification de ces niveaux et les conditions d'quilibre initiale
et finale doivent tre considres et prises en compte dans le modle
de calcul (Figure 5.2.2.2).
NOTE 1 Cet article vise surtout le cas des variations brusques
du niveau des eaux extrieures au terrain. Ce peut tre le cas d'un
ouvrage tabli en site aquatique soumis un marnage important avec un
risque de dnivele d'eau entre l'intrieur et l'extrieur de
l'ouvrage. Il peut galement s'appliquer aux variations brusques de
l'eau dans le terrain (par exemple, pour les ouvrages consquence
leve (voir Annexe I.2 classe CC3), la remonte accidentelle d'un
niveau d'eau due un dysfonctionnement du dispositif de
drainage).
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Figure 5.2.2.2 Exemples de situations transitoires considrer
pour les ouvrages soumis un marnage rapide
(4) Sauf autre spcification, la valeur de calcul d'un niveau
d'eau doit tre prise gale sa valeur caractristique (voir NOTES 1 et
2).
NOTE 1 Un niveau d'eau est normalement trait comme une donne
gomtrique et sa valeur de calcul est dduite de sa valeur
caractristique ou nominale partir de la relation 5.2.1 . Dans la
mesure o la valeur caractristique de la position d'un niveau d'eau
est fixe de manire prudente en tenant compte par exemple des
fluctuations d'une nappe pour dfinir son niveau caractristique,
l'incertitude a considrer est nulle.
NOTE 2 Lorsqu'on dfinit un niveau d'eau caractristique, il y a
toutefois lieu de tenir compte du fait que lorsqu'on utilise
l'approche de calcul 2 (la rgle gnrale) on applique aux pressions
d'eau un facteur multiplicatif, et lorsqu'on utilise l'approche de
calcul 3 l'effet de l'eau n'est pas major. Prendre a = 0 dans une
approche de type 3 impose un degr de prudence supplmentaire dans le
choix de la valeur caractristique.
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6 Proprits des terrains et des matriaux
6.1 Gnralits (1) Les proprits des terrains et la valeur
caractristique des paramtres gotechniques doivent tre dtermines
conformment aux articles 2.4.3 et 2.4.5.2 de la norme NF EN 1997 en
tenant compte des dispositions des articles 6.2 pour les terrains
en place et 6.3 pour les matriaux de remblai et des indications de
l'Annexe J . (2) Les valeurs caractristiques des proprits des
matriaux constitutifs des crans de soutnement doivent tre dtermines
conformment aux normes de calcul pertinentes (voir NOTES 1 et 2) et
lorsqu'il y a lieu aux normes produits appropris.
NOTE 1 Par exemple conformment aux spcifications de la norme NF
EN 1992-1-1 pour les parois en bton, de la norme NF EN 1993-1-1
pour les rideaux mtalliques.
NOTE 2 Les rgles complmentaires applicables aux produits
classiques (bton arm, acier de construction) pour le calcul des
crans de soutnement sont toutefois indiques en 6.4.
6.2 Terrains en place (1) On doit procder une reconnaissance
gotechnique du site (voir NOTES 1 4) pour identifier les terrains
en place et les conditions hydrogologiques, pour tablir le modle
gotechnique du site et dfinir les valeurs reprsentatives des
proprits des terrains ncessaires la vrification des tats- limites
et l'excution des travaux, et lorsqu'il y a lieu pour dfinir
l'agressivit des terrains et des eaux souterraines et libres.
NOTE 1 Pour les ouvrages viss par ce document, il n'est pas
possible d'assurer que les exigences minimales seront satisfaites
avec un risque ngligeable sur la base de la seule exprience et ou
d'une simple reconnaissance gotechnique qualitative.
NOTE 2 L'importance et le contenu des reconnaissances sont
fonctions du type d'ouvrage, des conditions du terrain et des
modles de comportement retenus. Une tude gologique et
hydrogologique du site complte par une reconnaissance avec des
essais sur le sol en place et des essais en laboratoire est le plus
souvent ncessaire.
NOTE 3 Les exigences essentielles concernant l'objectif et le
contenu des reconnaissances gotechniques