XPP94 240 [PDF]

Zitiervorschau

XP P94-240 août 1998

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ISSN 0335-3931

XP P 94-240 Ao t 1998 Indice de classement : P 94-240

ICS : 93.020

Renforcement des sols

Sout nement et talus en sol en place renforc par des clous Justification du dimensionnement E : Soil reinforcement Nail reinforced in situ soil retaining and slope structures Verification of dimensioning D : Bodenverst rkung Ausbau und durch N gel verst rkter in situ abfallender Boden Begr ndung der Bemessung

publi e par l'AFNOR en ao t 1998. Les observations relatives la pr sente norme exp rimentale doivent tre adress es l'AFNOR avant le 31 d cembre 2000.

la date de publication du pr sent document, il n'existe pas de travaux europ ens ou internationaux traitant du m me sujet.

Le pr sent document d finit le vocabulaire sp cifique la technique du clouage des sols, sp cifie les r gles de conception et de justification des sout nements et des talus constitu s par un sol en place renforc au moyen de clous, pr cise certaines dispositions constructives, fixe le contenu du document justificatif. Il traite des crit res de stabilit , de r sistance m canique et de d placements. La justification des ouvrages en sol clou est faite suivant la m thode des tats limites avec coefficients partiels de s curit .

Th saurus International Technique : sol, ouvrage, renforcement, clou, conception, stabilit , r sistance m canique, d placement, sp cification.

dit e et diffus e par l Association Fran aise de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La D fense Cedex T l. : 01 42 91 55 55 T l. international : + 33 1 42 91 55 55

AFNOR 1998

AFNOR 1998

1er tirage 98-08-F

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Renfo rcement des so ls par inclusion

BNSR P94

Membres de la commission de normalisation Pr sident : M SCHLOSSER Secr tariat : M BIGOT

LABORATOIRE REGIONAL DES PONTS ET CHAUSSEES DE L'EST PARISIEN DREIF

M

AMAR

LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES

M

BASTICK

TERRE ARMEE

M

DE BUHAN

LABORATOIRE DE MECANIQUE DES SOLIDES

M

DELAHAYE

SETRA

M

DELMAS

OMV BIDIM GEOSYNTHETICS

M

FARGEOT

FREYSSISOL

MME

FERNANDEZ

AFNOR

M

GAUDIN

SCETAUROUTE

M

GIGAN

LABORATOIRE REGIONAL DES PONTS ET CHAUSSEES DE L'EST PARISIEN DREIF

M

GOULESCO

BOUYGUES

M

HAIUN

SETRA

MLLE

KIM, ME-SUN

VSL FRANCE

M

MARCHAL

TERRE ARMEE

M

PERNOT

SOLETANCHE

M

PLUMELLE

CENTRE EXPERIMENTAL DE RECHERCHES ET D'ETUDES DU BATIMENT ET DES TRAVAUX PUBLICS

M

SCHLOSSER

TERRASOL

M

UNTERREINER

ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES

M

VEZOLE

SAE

CERMES

Saga Web pour COJAAL le 21/4/2008 10:45 3

XP P 94-240

Sommaire Page 1

Domaine d'applic atio n ....................................................................................................................... 4

2

R f renc es normatives ..................................................................................................................... 4

3 3.1 3.2

Terminologie et no tatio ns ................................................................................................................. 5 Terminologie ........................................................................................................................................ 5 Notations .............................................................................................................................................. 5

4 4.1 4.2 4.3

Comportement et principes de justifications .................................................................................. 7 G n ralit s .......................................................................................................................................... 7 Comportement d'un sout nement en massif de sol clou ................................................................... 9 Principes de justification .................................................................................................................... 14

5 5.1 5.2

l ments g n raux de c o nception ................................................................................................ 18 Donn es du projet ............................................................................................................................. 18 Dispositions constructives g n rales ................................................................................................. 19

6 6.1 6.2 6.3

Mat riaux .......................................................................................................................................... 24 Sols .................................................................................................................................................... 24 Clous .................................................................................................................................................. 24 Parement ........................................................................................................................................... 26

7 7.1 7.2 7.3 7.4

Justifications .................................................................................................................................... 26 Donn es g n rales ............................................................................................................................ 26 Choix des tats limites objets de justifications ................................................................................... 26 tats limites ultimes ........................................................................................................................... 26 tats limites de service ...................................................................................................................... 30

8 8.1 8.2 8.3

Doc uments justificatifs du dimensionnement .............................................................................. 30 G n ralit s ........................................................................................................................................ 30 Contenu du dossier ............................................................................................................................ 31 Documents justificatifs pr sent s sur demande ................................................................................ 31

Annexe A (informative) Cas d'un o uvrage sur versant .................................................................................. 32 Annexe B (informative) tude de surfaces de rupture interm diaires ......................................................... 33 Annexe C (informative) Abaque donnant la contrainte de frottement lat ral limite sol/c lo u en fonc tion de la press ion limite pressiom trique du sol, de la nature du sol et du type de clou .......................................................................................... 35 Annexe D (informative) Calc ul en rupture circulaire, cas de cercles passant faible distance au-desso us du pied du parement ................................................................................................. 37 Annexe E (informative) Prise en c ompte des effets du gel ........................................................................... 39 Annexe F (informative) Prise en compte des efforts de c isaillement dans les clo us M thode du multicrit re ................................................................................................................. 40 Annexe G (informative) Bibliographie ............................................................................................................. 43

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1

4

Domaine d'application

Le pr sent document traite de la justification du dimensionnement d'ouvrages en sol en place renforc au moyen de clous. Il s'applique aux massifs en sol clou qui assurent une fonction de sout nement ou constituent un talus dont la stabilit est am lior e par le clouage, et qui respectent les conditions suivantes : au minimum un clou pour chaque 6 m2 de parement projet sur un plan vertical contenant une horizontale parall le au parement ; un espacement horizontal s h des clous de chaque lit, inf rieur ou gal

3 m;

un espacement vertical sv entre deux lits de clous successifs, inf rieur ou gal

2,5 m ;

deux lits de clous au moins pour un ouvrage ; les armatures de clous doivent tre soit en acier conforme l'une des normes suivantes : NF A 35-015, NF A 35-016 ou NF EN 10025, soit en tout autre mat riau donnant l'ouvrage en sol clou un comportement et des caract ristiques comparables. En cas de soudure, la norme NF A 35-018 doit tre respect e ; non-prise en compte d'un effort de compression axial dans les clous, lors de la justification de la stabilit . Il s'applique galement aux ouvrages mixtes en sol clou comportant au maximum deux lits de tirants d'ancrage pr contraints ou de butons. Il ne s'applique ni aux ouvrages implant s dans des sites soumis une acc l ration sismique nominale sup rieure 3 m/s 2, ni au boulonnage des roches, ni la stabilisation de pentes naturelles instables.

2

R f rences normatives

Ce document comporte par r f rence dat e ou non dat e des dispositions d'autres publications. Ces r f rences normatives sont cit es aux endroits appropri s dans le texte et les publications sont num r es ci-apr s. Pour les r f rences dat es, les amendements ou r visions ult rieurs de l'une quelconque de ces publications ne s'appliquent ce document que s'ils y ont t incorpor s par amendement ou r vision. Pour les r f rences non dat es, la derni re dition de la publication laquelle il est fait r f rence s'applique. NF EN 10025 A 05-251

Produits lamin s chaud en aciers de construction non alli s son (indice de classement : A 35-501). Corrosion par les sols ches et pieux).

valuation de la corrosivit

Conditions techniques de livrai-

Ouvrages en acier enterr s (palplan-

NF A 35-015

Armatures pour b ton arm

Ronds lisses soudables.

NF A 35-016

Armatures pour b ton arm Barres et couronnes soudables Treillis soud s constitu s de ces armatures.

NF A 35-018

Armatures pour b ton arm

NF A 35-019-1

Armatures pour b ton arm Partie 1 : Barres et couronnes.

Armatures constitu es de fils soudables

empreintes

NF A 35-019-2

Armatures pour b ton arm Partie 2 : Treillis soud s.

Armatures constitu es de fils soudables

empreintes

NF A 35-024

Aciers pour b ton

NF A 35-027

Armatures pour b ton arm

verrous de nuance Fe E 500

Aptitude au soudage.

Treillis soud s constitu s de fils de diam tre inf rieur 5 mm. Armatures industrielles pour le b ton.

Saga Web pour COJAAL le 21/4/2008 10:45 5

XP P 94-240

NF P 06-013

R gles de construction parasismique PS 92.

NF P 94-210

Renforcement des sols

NF P 94-242-1

Renforcement des sols Essai statique d'arrachement de clou soumis traction Essai vitesse de d placement constante.

3

Terminologie et no tatio ns

3.1

Terminologie

R gles PS applicables aux b timents, dites r gles

G n ralit s et terminologie. un effort axial de

Les termes suivants, dont certains sont emprunt s la norme NF P 94-210, sont utilis s dans le pr sent document : c lou : Inclusion rectiligne incorpor e ou r alis e dans un terrain en place, adh rant au sol sur toute sa longueur, comportant au moins un l ment de renforcement continu, r sistant au moins la traction, et de longueur sup rieure 1,5 m. c louage : Technique de renforcement d'un massif de sol en place utilisant des clous. lit de c lous : Ensemble de clous situ s dans un m me plan subhorizontal. massif en sol clo u : Massif de terrain en place renforc par clouage, assurant une fonction de sout nement, ou formant un talus dont la stabilit est am lior e par le clouage. Un massif en sol clou comporte des clous d'orientation voisine de la normale au parement ou la surface du talus. Il comporte souvent aussi un parement et un dispositif de drainage. ouvrage de sout nement en sol renfo rc : Ouvrage en sol renforc assurant une fonction de sout nement. On distingue les ouvrages verticaux (inclinaison h = 0), les ouvrages fruit (inclinaison h 20 ) et les ouvrages inclin s (h > 20 ). ouvrage mixte en sol clou actifs et/ou des butons.

: Ouvrage de sout nement en sol clou

comportant des tirants d'ancrage

parement : Rev tement ou ensemble d' l ments rigides ou souples limitant sur sa face avant l'ouvrage de sout nement en sol renforc . Il peut assurer le confinement local du terrain entre les l ments de renforcement ainsi que des fonctions esth tiques et protectrices. Il lui est associ ventuellement un syst me de drainage et/ou de barbacanes.

3.2 3.2.1

Notations Majusc ules ro maines

A

est l'aire de la section transversale de l'armature du clou ;

B

est le diam tre th orique de forage pour un clou scell , exprim en m tres ;

EM

est le module pressiom trique du sol, exprim en kilopascals ou en m gapascals ;

F

d signe FA FR FT

G

d signe une action permanente : Gmin en est la valeur caract ristique minimale ; Gmax en est la valeur caract ristique maximale ;

une action : d signe une action accidentelle ; d signe l'action d'un clou ; d signe l'action d'un tirant d'ancrage actif ;

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6

Gw

d signe l'action de l'eau ;

H

est la hauteur du parement, exprim e en m tres ;

L

est la longueur du clou, exprim e en m tres : La est la longueur du clou en contact avec le sol au-del de la ligne de rupture du sol (ou en l'absence de parement la valeur inf rieure des longueurs de clou de part et d'autre de la ligne de rupture du sol) ; est la longueur de l'armature adh rente au sol ; Ls

P

est le p rim tre quivalent d'un clou battu, d fini comme la longueur de la plus courte ligne entourant la section droite de l'armature ;

Q

d signe une action variable, exprim e en kilonewtons ou en m ganewtons : Q1 Qi

T

est l'action variable de base ; est une action d'accompagnement ;

est l'effort axial de traction d'un clou en un point, exprim en kilonewtons ou en m ganewtons : Tmax est la valeur maximale de l'effort de traction T le long d'un clou, mobilis e vis- -vis d'un tat limite ultime ; To est la valeur de l'effort de traction en t te d'un clou ; TL est la valeur de l'effort de traction limite d'un clou vis- -vis de l'adh rence sol/clou ;

ELU est l'abr viation d' tat limite ultime ; ELS est l'abr viation d' tat limite de service. 3.2.2

Minuscules romaines

c

est la coh sion d'un sol, exprim e en kilopascals : c' est la coh sion effective ; cu est la coh sion non drain e (j u = 0) ;

fcj

est la r sistance caract ristique

fe

est la limite d' lasticit de l'acier en traction simple, exprim e en m gapascals ;

pl*

est la pression limite nette d'un sol, mesur e par l'essai pressiom trique, exprim e en kilopascals ou en m gapascals ;

pa

est la pression conventionnelle du sol sur le parement, exprim e en kilopascals ou en m gapascals ;

q

d signe une contrainte, exprim e en kilopascals ou en m gapascals ;

qs

est la contrainte de frottement limite sur la surface lat rale du clou, exprim e en kilopascals ou en m gapascals ;

Rn

est l'effort limite de traction axiale de l'armature du clou ;

s

est l'espacement des clous, exprim en m tres : sh est l'entraxe moyen horizontal entre deux clous successifs d'un m me lit ; sv est l'entraxe moyen vertical entre deux lits de clous successifs ;

sc

est l'aire conventionnelle de la surface du clou au contact du sol.

3.2.3

la compression du b ton g de j jours, exprim e en m gapascals ;

Lettres grecques

Sa

est l'indice global de corrosivit d'un sol ;

g

est le poids volumique du sol ;

gm

d signe un coefficient partiel de s curit relatif une caract ristique de r sistance d'un mat riau ; les coefficients partiels sont accompagn s d'indices correspondant aux variables auxquelles ils s'appliquent ;

Saga Web pour COJAAL le 21/4/2008 10:45 7

XP P 94-240

gs

d signe un coefficient partiel de pond ration relatif

d

est le d placement de la t te du parement, exprim en m tres : dv dh

une action ;

en est la composante verticale ; en est la composante horizontale ;

h

est l'angle mesurant le fruit global du parement (inclinaison par rapport ou en degr s ;

k

est un facteur, d pendant de la nature des sols, utilis dans la m thode empirique de pr vision des d placements ;

l

est la longueur horizontale, perpendiculairement la ligne de cr te du parement, sur laquelle s'amortissent les d placements de la plate-forme amont d'un massif clou , exprim e en m tres ;

r

est la masse volumique du sol, exprim e en kilogrammes par m tre cube ou en m gagrammes par m tre cube ;

t

est une contrainte de cisaillement, exprim e en kilopascals ;

j'

est l'angle de frottement effectif d'un sol, exprim en degr s ;

b

est l'angle d'inclinaison d'un talus par rapport l'horizontale, exprim en degr s ou en radians ;

q

est l'angle d'inclinaison d'un clou par rapport l'horizontale, exprim en degr s ou en radians.

3.2.4

la verticale), exprim en radians

Princ ipaux indices

k

est attach

la valeur caract ristique d'une donn e ;

d

est attach

la valeur de calcul d'une donn e.

4

Comportement et principes de justifications

4.1

G n ralit s

Le clouage des sols peut tre utilis soit pour la r alisation de massifs de sout nement, en d blai, soit pour le renforcement de talus existants. a) Dans un d blai, le sout nement en sol clou est r alis par phases successives au fur et l'excavation des terres. Chaque phase comporte :

mesure de

un terrassement de hauteur limit e, sur une longueur limit e ; la mise en place de clous ; l'installation ventuelle d'un syst me de drainage ; la r alisation ventuelle d'une partie de parement. La mise en uvre n cessite la ma trise des coulements souterrains et l'existence d'une coh sion apparente minimale pour assurer la stabilit du talus pendant les phases d'excavation (voir figure 1). Le phasage peut diff rer de l'ordre pr sent ci-dessus, notamment en pr sence de conditions g otechniques particuli res. Les clous sont mis en place : soit par scellement d'une armature dans un forage au moyen d'un coulis de ciment ; soit par enfoncement (battage, fon age, propulsion, etc.) d'une armature directement dans le sol.

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8

Les passes de terrassement peuvent tre de longueur limit e. L'ordre des op rations associ es phase peut tre am nag en fonction du comportement des sols.

chaque

Les clous conf rent au massif de terrain meuble renforc une r sistance en traction parall lement l'axe des clous. La mobilisation d'un effort de traction dans les clous, qui est cons cutive une longation horizontale du sol, se traduit par un d placement vers l'aval du plan du parement et un tassement du massif sur lui-m me. b) En pr sence d'un talus existant, l'op ration de renforcement par clouage se limite g n ralement en place de clous dans le massif et la r alisation d'un syst me de drainage.

la mise

La mobilisation d'un effort de flexion/cisaillement dans un clou est cons cutive une localisation de d formations de cisaillement dans le sol et d pend de l'orientation du clou. Elle ne peut se d velopper que si l'armature du clou n'a pas t auparavant plastifi e en traction simple.

a) D blai du terrain

c) Confection du parement

b) Mise en place des clous

d) Nouveau terrassement

Figure 1 : Phases de construction d'un sout nement en so l renforc par des clous avec excavation

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4.2

XP P 94-240

Comportement d'un sout nement en massif de sol clou

L'observation et l'instrumentation des ouvrages de sout nements en sol clou r alis s en d blai ont montr ce qui suit : l'amplitude des d placements de la t te du parement augmente au fur et mesure de la r alisation de l'ouvrage ; les composantes horizontale et verticale du d placement sont du m me ordre de grandeur (voir figure 2) ; les clous sont essentiellement mobilis s en traction ; l'effort de traction varie le long de chaque clou, et atteint g n ralement sa valeur maximale au sein du massif ; la distribution des efforts de traction dans les clous volue au fur et mesure de la construction, cette volution se poursuivant apr s ach vement de l'ouvrage (application d'actions, fluage des sols du massif et de son assise) (voir figure 3) ; la pouss e qu'exerce le sol sur le parement diff re fortement de celle qu'il exercerait sur un cran de m me g om trie en l'absence de clous ; la ruine d'un ouvrage peut correspondre (figure 5).

une rupture locale (figure 4) ou

0

Plate-forme avant travaux

1 et 2

Profil th orique du terrain

3 et 4

Excavations interm diaires

une rupture d'ensemble

Figure 2 : vo lution des d plac ements pendant la c o nstruc tion

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10

1 Clou 2 Effort de traction le long du clou 3

tapes de terrassement

4 Apr s construction a) volution des effo rts de trac tion dans un clou du premier lit au cours des phases succ essives d'excavation Exemple

1

Clou

2

Parement

3

Ligne des efforts de traction maximale dans les clous

b) Efforts de traction dans les clous apr s construc tion

Figure 3 : Efforts de traction dans les c lous d'un ouvrage

Exemple

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4.2.1

XP P 94-240

Rupture locale

Une rupture locale peut se produire soit pendant la construction, soit lorsque l'ouvrage est en service : a) Pendant la construction : du fait d'un effondrement d'une partie excav e non encore rev tue du parement ( rosion interne par coulement hydraulique, rosion externe par de l'eau sapant le pied du sout nement, etc.) ( voir figure 4 a)) ; du fait d'un glissement du parement vers le bas (voir figure 4 b)) ; etc. b) Lorsque l'ouvrage est en service : par d solidarisation du parement et d'un clou (poin onnement du parement par le dispositif de liaison clou/parement) (voir figure 4 c)) ; par rupture de l'armature d'un clou ; par arrachement d'un clou (adh rence au sol insuffisante) ; par rupture du parement en flexion ; etc.

1 2 3

Clou Parement Terrain

a) Effondrement local d'une partie exc av e

1 2 3

b) Glissement du parement

Clou Parement Terrain

c) D solidarisation du parement et du clou

Figure 4 : Rupture loc ale

Exemples

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4.2.2

12

Rupture d'ensemble

La rupture se traduit par un mouvement d'ensemble (voir figure 5) r sultant de ph nom nes locaux simultan s ou successifs du fait : d'une d sorganisation progressive du massif cons cutive un entra nement de mat riaux situ s l'arri re du parement (voir figure 6 a)). Ce ph nom ne peut tre d clench , par exemple, par une mise en place mal adapt e de tirants d'ancrage pr contraints (voir figure 6 b)) ; de l' puisement de la r sistance de tous les mat riaux le long d'une surface de glissement ou d'une bande de cisaillement (voir figure 6 c)).

a) Ruptures profondes

b) Rupture de fondation

d) Rupture interne

c ) Rupture de pied en phase de construction

e) Rupture externe de pied

Figure 5 : Rupture d'ensemble

f) Rupture interne de pied

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1

Parement

2

Clou

a-1

a-2

a-3

XP P 94-240

tats successifs

a) Rupture d'ensemble provoqu e par un effondrement local pendant la construction

3

Clou

4 b-1

Tirant d'ancrage b-2

tats successifs

b) Rupture d clench e par l'effet de la pr contrainte d'un lit de tirants d'ancrage

1

Rupture d'adh rence

2

Bande de rupture du terrain en cisaillement

3

Cassures des clous

4

Poin onnement du parement

5

Rupture du sol en but e

c) Rupture d'ensemble cons cutive

un poin onnement du parement par la t te d'un clou

Figure 6 : Partic ipatio n de ruptures locales

une rupture d'ensemble

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4.3

14

Principes de justific ation

4.3.1

Cat go ries g otechniques de sout nement et talus en sol en place renfo rc par des c lo us

La cat gorie g otechnique de l'ouvrage est d finie contractuellement parmi l'une des trois suivantes : 4.3.1.1 Ouvrage de dimensions modestes, dont une ventuelle d faillance ne peut avoir que des cons quences mineures, implant dans un site o les conditions g otechniques sont simples, et ne devant satisfaire que des crit res de r sistance l'exclusion de tout crit re de d placement. 4.3.1.2 Ouvrage n'appartenant ni

la cat gorie g otechnique 1, ni

la cat gorie g otechnique 2b.

4.3.1.3 Ouvrage r pondant un ou plusieurs des crit res suivants : ouvrage pour lequel une d faillance ventuelle aurait des cons quences humaines, conomiques, ou logistiques de grande ampleur ; ouvrage pour lequel une inspection d taill e ou une r paration ventuelle ne pourrait tre entreprise dans des conditions conomiques ou de g ne acceptables ; ouvrage pr sentant des difficult s notables d'ex cution et/ou de conception du fait de conditions g otechniques particuli res. 4.3.2

Dur e de service

La dur e de service d'un ouvrage, d finie contractuellement, est celle au terme de laquelle l'ouvrage satisfait encore les crit res pris en compte pour ses justifications. La dur e de service d'un ouvrage provisoire n'exc de pas deux ans. d faut de pr cision contractuelle, la dur e de service prise en r f rence pour les justifications d'un ouvrage permanent de cat gorie g otechnique 1 ou 2a est gale 70 ans, et est de 100 ans pour un ouvrage permanent de cat gorie g otechnique 2b. 4.3.3

Stabilit

4.3.3.1 La justification de stabilit est une v rification que les dispositions adopt es pr munissent contre tout risque de rupture. Les v rifications qui rel vent du calcul sont conduites en appliquant la m thode des tats limites avec des coefficients partiels de s curit sur les mat riaux et des coefficients de pond ration sur les actions ; les justifications de stabilit et de r sistance rel vent de l' tude d' tats limites ultimes (ELU). Pour les ouvrages de cat gorie g otechnique 1, les v rifications peuvent reposer sur l'utilisation d'abaques ou prendre pour r f rence des ouvrages semblables. L'ex cution d'un sout nement par clouage est incompatible avec la pr sence d'un champ de pressions interstitielles susceptibles de compromettre la stabilit des zones excav es et non rev tues. En pr sence d'une nappe, l'opportunit d'un rabattement pr alable est appr cier en fonction de la coh sion non drain e des terrains travers s.

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4.3.3.2 Les diff rents aspects suivants sont traiter. a) Stabilit d'ensemble Les v rifications de stabilit d'ensemble concernent aussi bien l'ouvrage termin que l'ouvrage en cours de construction. Elles n cessitent g n ralement un calcul la rupture bidimensionnel, sans tenir compte des effets du second ordre. Les sch mas de rupture potentielle tudi s sont choisis par analogie avec des m canismes repr sent s la figure 5. Les conditions d' quilibre sont d termin es pour chaque sch ma en prenant en compte les efforts r sistants locaux de chaque clou en son point d'intersection avec une surface de rupture potentielle. Pour chaque famille de sch mas de rupture tudi e, il faut rechercher la g om trie la plus d favorable. Comme la particularit du calcul la rupture est que le niveau de s curit de l'ouvrage est approch par valeurs sup rieures, il faut choisir judicieusement les familles de sch mas de rupture tudi es, et au sein de chaque famille rechercher pr cis ment la g om trie la plus d favorable. Ce calcul la rupture ne peut tre confi qu' des projeteurs qualifi s et exp riment s. Dans l' tude d'un sch ma de rupture, il n'est tenu compte que des caract ristiques de r sistance de chaque mat riau, toutes les r sistances disponibles se cumulent. Cela suppose que toutes les r sistances soient effectivement mobilisables simultan ment, ce qui n'est g n ralement le cas que si tous les mat riaux pr sentent une ductilit suffisante. Il convient donc d'examiner la r alit de cette ductilit et, le cas ch ant, pour certains mat riaux de ne tenir compte dans les calculs que de caract ristiques r siduelles. b) R sistanc e du clo u La r sistance locale d'un clou en traction est conditionn e (voir figure 7) par : la r sistance de l'armature (en tenant compte, le cas ch ant, d'une perte de mati re par corrosion) ; la r sistance par frottement lat ral

l'interface sol/clou de part et d'autre du point consid r du clou ;

la r sistance de la liaison clou/parement.

1

Limitation de la r sistance du clou par la r sistance de la liaison au parement To et par le frottement lat ral depuis la t te du clou

2

Limitation de la r sistance du clou par la r sistance

3

Limitation de la r sistance du clou par le frottement lat ral depuis l'extr mit libre du clou

4

Clou

5

Parement

6

T : effort de traction dans le clou

Figure 7 : Domaine de r sistance

la traction de l'armature

la trac tion d'un clou

La r sistance en traction des clous est souvent seule consid r e. La prise en compte d'une r sistance en flexion-cisaillement de l'armature du clou peut r duire la r sistance disponible en traction du clou (voir annexe F).

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16

c) R sistance du parement Les v rifications de la r sistance du parement et de la stabilit d'ensemble sont g n ralement conduites s par ment. Pour une combinaison d'actions donn e, c'est la m me valeur To de l'effort en t te de chaque clou qui doit tre prise en compte pour les deux v rifications. Les efforts subis par un parement en b ton et sa r sistance voluant au cours des travaux, il est admis de ne pas tablir, dans les cas courants, de calculs justificatifs de la r sistance du parement pour les phases de construction. Pour les ouvrages permanents et pour les ouvrages provisoires de cat gorie g otechnique 2b, il faut alors respecter le crit re fcj > 5 MPa pour le b ton de la derni re passe ex cut e avant de proc der l'excavation de la phase suivante. d) Situation sismique Dans le cas d'un ouvrage pouvant tre soumis une situation sismique, l'action du s isme est prise en compte sous la forme d'un champ d'acc l ration appliqu l'ensemble du massif et du terrain environnant ; certaines actions sont susceptibles d' tre affect es par le s isme, comme par exemple les actions qu'exercent des fondations sur un massif de sol renforc . L'acc l ration sismique est appr ci e, en fonction du site, conform ment la norme NF P 06-013. L' tude est conduite en condition statique quivalente, c'est- -dire, en cumulant les acc l rations de pesanteur et d'origine sismique (en v rifiant la stabilit pour la composante ascendante puis descendante de l'acc l ration sismique). Les caract ristiques m caniques de terrains prises en compte dans les calculs sont g n ralement de type non drain , apr s s' tre assur qu'il ne peut pas y avoir liqu faction au sein de l'ouvrage ni dans son environnement g otechnique. e) R gime hydraulique L'action de l'eau est conditionn e par l'ouvrage et son quipement en mati re de drainage, ainsi que par les am nagements superficiels. Il est indispensable d'envisager les conditions les plus d favorables pouvant exister pour chaque situation, en phases de construction et pendant la vie de l'ouvrage (la fonte d'un manteau neigeux par exemple est susceptible de g n rer des conditions hydrauliques particuli rement d favorables). Il convient d'estimer de mani re prudente les pressions interstitielles dans le terrain lorsque le mode d'alimentation en eau et la distribution des perm abilit s (influence des h t rog n it s) sont connus approximativement. Dans les sols fins, le r gime hydraulique a le plus souvent un caract re transitoire et en phase de construction les l ments drainants n'ont qu'une action progressive. Le choix d'hypoth ses de calcul pourra tre accompagn , le cas ch ant, de la d finition et de la mise en place de dispositifs de mesure (capteurs de pression interstitielle) en vue de valider les hypoth ses au fur et mesure de l'ex cution (les r sultats des mesures conditionnant la poursuite de l'ex cution). 4.3.3.3 Certaines justifications rel vent de dispositions constructives notamment : la fiche minimale du parement (voir 5.2.1.4) en fin de construction ; la prise en compte des effets du gel (voir annexe E) ; la mise hors gel des sols g lifs situ s pr s du parement et des exutoires du drainage pour un ouvrage construit en site fort indice de gel. En revanche, des dispositions constructives peuvent avoir une incidence sur les justifications de la stabilit , notamment : la hauteur de chaque phase d'excavation et son mode de r alisation ; le mode de r alisation de la continuit des armatures verticales du parement qui peut n cessiter une surexcavation provisoire ; le mode d'ex cution des premi res phases de construction. La figure 8 montre l'influence de la deuxi me phase d'excavation sur le lit de clou mis en place lors de la premi re phase. La figure 9 repr sente un parement instable du fait du premier lit de clou plac trop bas lors de la premi re phase, compte tenu de l'environnement (canalisations, etc.).

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1 2 3

XP P 94-240

Parement Excavation de la 1re phase Clou

a) M canisme de rupture avec effet non stabilisateur du premier lit de clou

1 3

b) Excavation par plots de faible longueur avec appui du parement sur le terrain

Parement Clou

c) Butonnage du parement au fur et

mesure de l'excavation

Figure 8 : Excavation apr s r alisation du premier lit de c lo u et du parement

1 2 3 4

Clou Parement Surcreusement R seaux divers

Figure 9 : Instabilit du parement

l'issue de la premi re phase d'ex cutio n

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4.3.4

18

tats limites de service

Dans l' tat actuel des connaissances, l' tude des tats limites de service ne concerne que les ouvrages pour lesquels des justifications sont n cessaires vis- -vis des d placements. Les d placements ne peuvent tre valu s par un calcul simple, et les informations disponibles sont g n ralement insuffisantes pour qu'un calcul labor conduise une pr vision fiable. Les d placements sont donc en g n ral estim s au moyen de r gles empiriques (voir 7.4), ou par extrapolation d'observations faites sur des ouvrages similaires. N anmoins, des mod les num riques tablis au moyen, par exemple, de la m thode des l ments finis, peuvent constituer des outils de pr vision dans la mesure o il est possible d'effectuer un calage, permettant, par exemple, d'extrapoler une partie d'un ouvrage les constats effectu s dans une zone voisine, ou d' valuer l'incidence d'une disposition constructive particuli re. Les d placements pr vus doivent tre compar s aux d placements maximaux acceptables par l'ouvrage et son environnement, ce qui conduit l'un des trois cas suivants : a) le d placement pr vu est tr s inf rieur la limite fix e ; b) le d placement pr vu est du m me ordre de grandeur que la limite fix e ; c) le d placement pr vu est sup rieur la limite fix e. Dans le cas c), il faut adopter des dispositions constructives permettant de se ramener au moins au cas b), telles qu'un phasage par passes tr s courtes, un surdimensionnement des clous, une densification des clous, l'ajout de micropieux subverticaux solidaires de la t te du parement, l'incorporation de tirants pr contraints, etc. Dans tous les cas o les d placements sont un crit re de justification, il faut pr voir un suivi programm des d placements afin de contr ler leur r alit : suivi de rep res li s au parement, suivi de rep res sur la surface amont, mesures de convergence de deux parois se faisant face, et ventuellement suivi de tubes inclinom triques. Dans le cas b), il faut appliquer la m thode observationnelle qui consiste en : une d finition pr alable du programme de mesures de d placement effectuer et des moyens

y associer ;

une fixation de seuils d'alerte pour chaque phase de la construction ( partir de la pr vision d' volution des d placements attendus au fur et mesure de la construction) ; une pr vision des moyens compl mentaires de limitation des d placements (butons, tirants actifs, densification du clouage, etc.), mettre en uvre au cas o un seuil d'alerte serait atteint ou d pass pendant la construction.

5 5.1

l ments g n raux de conception Donn es du projet

Les principales donn es, n cessaires

la justification d'un ouvrage, sont les suivantes :

site d'implantation, ouvrages avoisinants (sensibles ou non) ; cat gorie g otechnique de l'ouvrage ; dur e de service pr vue ; donn es g otechniques au droit de l'ouvrage et dans son environnement imm diat : - coupes des terrains ; - nature et caract ristiques des sols et des eaux superficielles et souterraines : identification, caract ristiques m caniques et pond rales, nature volutive, agressivit vis- -vis de l'acier et du ciment, g livit , perm abilit , fluctuations des niveaux d'eau, etc. ; - rapport g otechnique ; sismicit du site ; donn es climatiques (indice de gel, exposition, pluviom trie) ;

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XP P 94-240

donn es sur l'ouvrage : - implantation ; - g om trie du terrain naturel ; - caract ristiques g om triques (vue en plan, coupes, vue en l vation) ; donn es sur l'environnement de l'ouvrage : - existence de canalisations, de syst me de drainage, etc. ; - courants lectriques vagabonds ventuels ; actions appliqu es

l'ouvrage pendant sa construction et en service ;

phasage de construction et choix technologiques ventuels. Parmi les donn es fix es contractuellement, doivent figurer : le site d'implantation ; la dur e de service de l'ouvrage ; la cat gorie g otechnique de l'ouvrage.

5.2

Dispositions construc tives g n rales

La validit des calculs justificatifs pr vus dans ce document impose que certaines dispositions constructives soient respect es. L'objet de ce chapitre est de rappeler quelques-unes de ces dispositions. 5.2.1

Parement

5.2.1.1 Le parement, lorsqu'il existe, est g n ralement en b ton arm coul en place ou projet contre le terrain. Quel que soit le mode de r alisation, aucun vide ne doit subsister entre le terrain et le parement. Compte tenu des particularit s de sa construction, un parement en b ton arm comporte un ferraillage le plus souvent constitu d'une ou deux nappes de treillis soud , avec un renfort ventuel autour des t tes de clous (flexion et/ou poin onnement). Selon le mode d'ex cution retenu, la continuit m canique du parement est assur e ou non. En effet, le dimensionnement du parement doit tenir compte des conditions r elles d'ex cution et de son comportement dans le temps. Ainsi, par exemple, la continuit des armatures verticales d'un parement en b ton projet n'est g n ralement pas p renne du fait de la corrosion des aciers au droit des reprises du b tonnage. Les reprises de b tonnage se comportent alors m caniquement au cours de la vie de l'ouvrage comme des articulations. Compte tenu de cette observation, il s'av re que sur un plan pratique, la continuit du ferraillage peut tre limit e quelques aciers doux. Dans ces conditions, les hauteurs de terrain d gag es chaque passe d'excavation sont gales aux hauteurs de b tonnage. En cons quence, la hauteur de terrassement n'est pas major e de la hauteur correspondant au recouvrement des armatures, ce qui conduit de meilleures conditions de stabilit de la hauteur excav e non encore rev tue, assure au parement d j r alis un appui compl mentaire dans le cas d'une intervention par passes courtes, et r duit les d placements finaux de l'ouvrage. 5.2.1.2 Cette liaison doit tre con ue pour viter tout poin onnement du parement par la t te du clou, compte tenu des imperfections ventuelles de son positionnement. Dans le cas d'un parement en b ton projet , la mise en place du b ton doit garantir le contact du dispositif de liaison entre le parement et le clou avec le b ton.

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20

5.2.1.3 L'espacement des joints verticaux en l vation dans le parement est d fini en tenant compte du fait que les variations dimensionnelles du b ton du parement sont notablement entrav es par les liaisons avec les clous et par l'adh rence sol-parement et que le b tonnage par phases en bandes horizontales a pour cons quence un retrait diff rentiel. L'entraxe entre les joints est g n ralement compris entre 20 m et 40 m. Les joints doivent tre con us de mani re s'opposer l'entra nement des particules solides du terrain l'amont du parement (un pontage par un g otextile, c t terrain, pourra tre utilis par exemple). Pour les ouvrages provisoires, les joints ne sont pr voir que si leur omission est susceptible de compromettre la solidit de l'ouvrage. L'entraxe de deux clous situ s de part et d'autre d'un joint est g n ralement inf rieur l'entraxe courant des clous du lit consid r (afin de tenir compte des efforts subis par cette partie du parement du fait du joint). 5.2.1.4 Une fiche minimale est obligatoire pour tous les ouvrages permanents. Cette fiche est de 0,2 m au moins si l'assise est rocheuse, et de 0,4 m au moins si l'assise est meuble (voir figure 10). Une fiche plus importante peut s'av rer n cessaire pour se pr munir contre les affouillements, les coulements, les terrassements d'animaux, etc. Pour les ouvrages provisoires, si les conditions hydrauliques et g otechniques sont favorables, aucun minimum n'est impos .

1

Parement

2

Clou

3

Terrain apr s travaux

f

Fiche de parement f f

0,4 m pour assise meuble 0,2 m pour assise rocheuse

Figure 10 : Fiche du parement en pied

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XP P 94-240

5.2.1.5 Lorsque le parement comporte son sommet (c t terrain) une partie horizontale, cette derni re est trait e comme une poutre de raidissement destin e accro tre la r sistance du parement vis- -vis des pouss es engendr es par des charges concentr es appliqu es au bord du massif (voir figure 11). Cet l ment am liore aussi les conditions de stabilit du parement au cours des travaux, et facilite la pose d' quipements ult rieurs (garde-corps par exemple).

1 2 3

Parement sans raidisseur en t te (rupture ou glissement) Parement avec raidisseur en t te Charge concentr e

a) Ouvrage en cours d'ex cution

b) Ouvrage en service

Figure 11 : Effet d'un raidisseur en t te sur la stabilit du parement

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5.2.2

22

Durabilit des clous

La corrosion des armatures des clous est prise en compte dans les justifications, soit en la pr venant par une protection totale, soit en sacrifiant une paisseur d'acier, conform ment 6.2.1. Lorsque pour un ouvrage permanent le choix est fait de sacrifier une paisseur d'acier, une protection locale doit tre ajout e au voisinage du point triple sol/clou/parement, o la corrosion tend tre plus intense qu'en partie courante du clou ; cette protection peut tre du type repr sent la figure 12 ou faire appel d'autres dispositions d'efficacit quivalente. La d gradation des armatures, constitu es d'autres mat riaux, est prendre en compte en fonction des conditions d'alt ration de ces derniers dans le temps.

0 1 2 3 4 5

Terrain en place Forage Armature du clou Coulis de scellement Protection locale par gaine plastique B ton du parement projet en deux passes

6 Treillis soud et treillis soud 1re passe 7 Armature de renforcement en t te du clou 8 Mortier 9 Plaque de r partition 10 crou de blocage

Figure 12 : Protection d'un clo u vis- -vis de la co rrosio n au voisinage du parement Exemple sch matique

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5.2.3

XP P 94-240

Drainage et collecte des eaux

5.2.3.1 Dans les sols fins, il est n cessaire d'avoir un drainage efficace de l'interface sol-parement. Une disposition conseill e consiste placer : des bandes verticales de drains g osynth tiques continues de largeur de l'ordre de 0,5 m, tous les 3 m environ ; le haut de ces bandes est positionn 1 m ou 1,5 m au-dessous de l'arase du parement de mani re ne pas collecter des eaux de surface ; un exutoire en pied. Lorsque les conditions hydrauliques et g otechniques ne n cessitent pas un tel drainage de l'interface solparement, il faut alors placer des barbacanes, de diam tre minimal 6 cm, distribu es raison d'environ une pour 4 m2 de parement. 5.2.3.2 Lorsqu'un drainage du massif est n cessaire (notamment en pr sence de sols fins), il est g n ralement r alis au moyen de drains subhorizontaux (forages quip s de tubes cr pin s, ventuellement gain s par un g otextile pour satisfaire aux conditions de filtre). La conception du dispositif de drainage doit tre telle que l'acc s au drain reste possible tout au long de la vie de l'ouvrage pour le contr le et l'entretien du drain (voir un exemple figure 13). La longueur et la densit des drains sont d termin es en fonction des donn es g otechniques. Les choix effectu s doivent tre confirm s ou corrig s au fur et mesure de l'avancement des travaux partir, ventuellement, d'un suivi de l' volution des pressions interstitielles (conform ment la norme NF P 94-157-1 ou NF P 94-157-2, selon le cas).

1 2 3 4 5 6

Forage Drain avec tube cr pin + gaine en g osynth tique ventuelle Raccord en t Tube d' vacuation vers un collecteur Tube d'acc s au drain Parement

Figure 13 : Exutoire d'un drain subhorizontal

Co upe verticale

Exemple

Le phasage constructif et la position des drains doivent tre tels qu'il n'y ait pas colmatage des l ments de drainage et de leurs exutoires par le coulis de scellement des clous.

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24

5.2.3.3 Toute disposition interdisant ou limitant les infiltrations (en particulier d'eaux charg es d'agents agressifs) l'aplomb et en amont du massif de sol clou est favorable (imperm abilisation, collecte et vacuation). L' valuation des pressions interstitielles dans le massif doit tenir compte de ces dispositions dans la mesure o leur caract re favorable pourra tre maintenu tout au long de la vie de l'ouvrage. Lorsque des foss s sont r alis s, en amont imm diat du parement, leur efficacit dans le temps d pend de la pente de leur profil en long et de leur entretien. Aussi, il est g n ralement pr f rable, afin d' viter de g n rer des pressions interstitielles dans le terrain, de choisir des foss s forte pente (ce qui conduit multiplier les chutes) quip s d'une protection poreuse souple contre l' rosion plut t que des foss s b tonn s trop facilement contourn s par les eaux de ruissellement d s qu'une d formation appara t. 5.2.4

Longueurs des c lous

En pratique, (sauf rencontre d'obstacles), les longueurs de clous doivent tre peu variables sur toute la hauteur de l'ouvrage. Toutefois, toutes choses gales par ailleurs, une surlongueur des clous du lit sup rieur (voire une augmentation de la densit des clous) a tendance r duire l g rement les d placements du parement et du terrain l'arri re du parement.

6

Mat riaux

6.1

Sols

Les valeurs caract ristiques des param tres g otechniques sont d termin es lors de la reconnaissance g otechnique. Les sols du site sont g n ralement caract ris s par leur r sistance au cisaillement au moyen d'un crit re de type Mohr-Coulomb. L'indice k affect aux param tres indique qu'il s'agit de leurs valeurs caract ristiques et l'indice d est affect aux valeurs de calcul des param tres. En service, la justification du dimensionnement pour une combinaison fondamentale des actions doit se faire en adoptant, pour le sol, les param tres effectifs pour la coh sion et l'angle de frottement. En phase de construction, ou lors d'une situation accidentelle telle qu'un s isme, il faut utiliser en fonction de la nature du sol et de ses conditions de drainage, soit les caract ristiques effectives (drain es) du sol, soit ses caract ristiques apparentes (non drain es). NOTE : Un autre crit re que celui de Mohr-Coulomb peut tre utilis pour caract riser la r sistance au cisaillement du sol, condition d'adopter des coefficients partiels conduisant un niveau de s curit comparable ; par exemple, si le crit re envisag est un crit re parabolique tmax = a . s b, il faudra affecter au terme a un coefficient r ducteur partiel qui soit au moins celui affect tanj 'k.

6.2 6.2.1

Clous Armatures

La valeur caract ristique de la r sistance de l'acier en traction simple est prise gale la limite lastique conventionnelle. La valeur caract ristique de sa r sistance en cisaillement simple est prise gale 65 % de sa r sistance en traction simple. Par convention, s'il n'est pas connu pr cis ment, le module d' lasticit longitudinale de l'acier est pris gal 200 GPa. Lorsque les armatures des clous ne font pas l'objet d'une protection particuli re contre la corrosion, il faut tenir compte d'une perte de mati re en fonction de la dur e de vie de l'ouvrage et de l'agressivit du milieu. La norme exp rimentale A 05-251 pr cise le mode de d termination de l'indice global de corrosivit Sa. Pour les ouvrages de cat gorie g otechnique 2b, l'indice de corrosivit est major de 2. Le tableau 1 fournit les valeurs minimales de l' paisseur de mati re sacrifi e la corrosion (r duction du diam tre ou de l' paisseur pour des barres, des plats ou des corni res ; les armatures tubulaires remplies de coulis de ciment ne sont pas sujettes la corrosion de leur face int rieure et donc la r duction d' paisseur du tableau 1 ne s'applique qu'au diam tre ext rieur).

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Tableau 1 : paisseur minimale d'ac ier sacrifi e

la corrosio n Dimensions en millim tres

Indice de corrosivit

Dur e de l'ouvrage

Sa

2 ans

30 ans

70 ans

100 ans

4

0

2

3,25

4

5 et 6

0

3

5

6

7 et 8

0

4

6,5

8

9

2

8

0

12

> 12

gaine plastique

protection par gaine plastique inject e obligatoire

L'aire de la section de l'armature restant apr s corrosion doit toujours tre sup rieure l'armature avant corrosion.

la moiti de la section de

Lorsqu'une protection est adopt e, elle se fait avant mise en place de l'armature dans le forage par l'insertion de l'armature dans une gaine en mat riau inerte tanche (ferm e l'extr mit qui est situ e dans le sol) cr nel e (de mani re ne pas compromettre le frottement lat ral) et inject e de coulis de ciment. D'autres syst mes de protection peuvent tre utilis s si leur efficacit est comparable. En cas d'existence de courants lectriques vagabonds, dont la pr sence est d termin e lors d'une tude sp cifique motiv e par le voisinage d'une source de courant lectrique continu, une protection par gaine plastique cr nel e inject e est obligatoire. 6.2.2

Clous mis en plac e par forage

Le coulis n'est pas pris en compte dans l'appr ciation des sollicitations r sistantes des clous (traction, flexion, cisaillement), ni dans l'appr ciation du moment d'inertie. Par contre, pour l'interaction sol/clou, il faut prendre la section transversale ext rieure du clou, y compris le coulis de scellement, qu'il s'agisse de frottement lat ral ou de but e lat rale. 6.2.3

Fro ttement lat ral sol/clou

Pour les ouvrages de cat gorie 1, le frottement lat ral limite qs peut tre appr ci par corr lation. Pour les ouvrages de cat gories 2a et 2b, le frottement lat ral limite qs est d termin par des essais d'arrachement (NF P 94-242-1). La longueur adh rente des clous d'essai ne doit pas tre inf rieure 3 m, ni 30 fois le diam tre de forage. Pour chaque nature de sol, le tableau 2 indique le nombre minimal d'essais d'arrachement r aliser, en fonction de la superficie de parement int ressant cette nature de sol, pour justifier le dimensionnement. Tableau 2 : Nombre N minimal d'essais d'arrachement de clous, po ur une nature de sol, en fonctio n de l'aire correspondante de parement Aire du parement

Nombre d'essais d'arrachement

Aire du parement

Nombre d'essais d'arrachement

(m2)

N

(m2)

N

< 400

3

4 000

8 000

11

800

5

8 000

16 000

13

2 000

7

16 000

40 000

15

400 800 2 000

4 000

9

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26

Les essais d'arrachement de clous ne sont repr sentatifs que si le mode de forage et le mode de scellement, ou le mode d'enfoncement sont rigoureusement identiques ceux utilis s pour la r alisation de l'ouvrage. partir des essais d'arrachement de clous repr sentatifs des clous de l'ouvrage, la valeur caract ristique du frottement lat ral limite est prise gale la plus faible des deux valeurs suivantes : 1,1 fois la plus faible valeur mesur e ; la moyenne arithm tique des valeurs mesur es diminu e d'une fois l' cart-type. NOTE : Lorsqu'un clou est mis en place dans un forage traversant des terrains de nature diff rente, le frottement lat ral d'un tron on peut tre celui d'une couche sous-jacente argileuse si par exemple au cours de l'op ration de forage des d bris argileux ont tapiss les parois de la cavit . En effet, le ph nom ne de rupture lors de l'arrachement d'un clou se d veloppe sur une paisseur d'interface, partir du contact du coulis de scellement au terrain, inf rieure 10 voire 5 fois la dimension moyenne (D50) des grains du terrain.

6.3

Parement

La justification du dimensionnement du parement doit tre conforme aux normes ou r gles de calcul et de construction du mat riau constitutif. La r sistance adopt e pour le b ton doit tenir compte des conditions d'ex cution (par exemple, en cas d'utilisation d'un adjuvant raidisseur pour un b ton projet , il faut se r f rer une tude de l'influence de la variabilit pratique du dosage en adjuvant, sur la r sistance du b ton).

7

Justifications

7.1

Donn es g n rales

Les donn es du projet sont rassembl es conform ment 5.1.

7.2

Choix des tats limites, objet de justific ations

Pour chaque situation de l'ouvrage, il faut montrer, vis- -vis des tats limites ultimes (stabilit et r sistance) que les sollicitations r sultant de chaque combinaison d'actions ne d passent pas la sollicitation r sistante. La v rification vis- -vis des tats limites de service n'est faite que pour s'assurer que n'appara t pas un ph nom ne que l'on veut viter, en g n ral des d placements excessifs. Chaque tape de la construction d'un sout nement ou talus en sol en place renforc par des clous n cessite le plus souvent une ou plusieurs v rifications. La s lection des combinaisons d'actions, objet de justifications, est g n ralement facilit e par le fait que le poids des terrains a un effet pr pond rant.

7.3

tats limites ultimes

Une justification par le calcul est obligatoire pour les tats limites ultimes. Les justifications dissocient g n ralement le massif de sol clou et le parement. Il faut alors s'assurer de l'homog n it et de la compatibilit des efforts pris en compte. Par exemple, l'effort de traction des clous en t te To doit tre le m me, pour une combinaison d'actions donn e, qu'il s'agisse de l' quilibre du parement, de sa r sistance, ou d'une rupture d'ensemble. Le calcul la rupture doit g n ralement tre utilis pour s'assurer que, quel que soit le m canisme envisag , les efforts r sultant des actions n'exc dent pas les efforts r sistants mobilisables dans le sol clou , les actions et les r sistances tant l'objet de pond rations. Pour les ouvrages de cat gorie g otechnique 1, la justification n'est faite g n ralement qu'en utilisant un abaque conforme aux prescriptions du pr sent document.

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7.3.1

XP P 94-240

Coefficents partiels

Les coefficients partiels de pond ration (multiplicateurs) s'appliquent aux valeurs caract ristiques des actions (F) comme indiqu dans le tableau 3 : Fd = gS Fk. Les coefficients partiels de s curit permettent de d finir des valeurs de calcul de r sistance des mat riaux partir des valeurs caract ristiques Rd = Rk / gm conform ment au tableau 4. Tableau 3 : Coefficients partiels de pond ration des ac tions Coefficients de pond ration Nature des actions

Notation Combinaison fondamentale

Combinaison accidentelle

Ac tions permanentes Poids propre du sol 1)

G

stabilisateur

Gmax

gGmax = 0,95

gGmax = 1

d stabilisateur

Gmin

gGmin = 1,05

g'Gmin = 1

Action de l'eau 2)

GW

gGW = 1

gGW =1

Action de tirants 3)

FT

stabilisatrice

gT = 0,9

gT = 1

d stabilisatrice

g 'T = 1,2

g 'T = 1

stabilisatrices

gF = 0,9

gF = 1

d stabilisatrices

g 'F = 1,2

g 'F = 1

Autres actions permanentes

G

4)

FR

gR

gR

Ac tions variables 5)

Q

gQ = 1,33 6)

gQ = 1

Actions accidentelles

FA

Action des clous

gFA = 1

g

g g

g

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28

Tableau 4 : Co efficients partiels de s curit Coefficients partiels de s curit Propri t s des mat riaux

Combinaison fondamentale

Combinaison accidentelle

Cat gorie

Cat gorie

Notations 1

2a

2b

1

2a

2b

Sol : tangente de l'ange de frottement effectif : tan j '

gmj '

1,35

1,45

1,1

1,2

coh sion effective : c'

gmc'

1,7

1,85

1,4

1,5

coh sion non drain e c u

gmcu

1,45

1,6

1,2

1,3

gms e

1,15

1,15

1

1

gmqs

1,4

1,5

1,3

1,4

gmpl

1,9

2

1

1,1

gmEM

1

1

1

1

Acier passif : limite lastique s e Interaction sol/clou : frottement lat ral unitaire qs

1)

pression limite pressiom trique pl* module pressiom trique EM

g NOTE : Les valeurs des coefficients partiels de s curit sur la r sistance au cisaillement des sols int grent l'effet du coefficient de m thode.

Cas des ouvrages situ s sur des pentes o u des versants La stabilit pour de grandes surfaces de glissement n'est g n ralement pas beaucoup am lior e par la seule pr sence du massif de sol renforc , de taille modeste au regard de l'ensemble. Inversement, la construction de l'ouvrage ne doit pas compromettre la stabilit du versant. Lorsque l'application au site des coefficients partiels du pr sent document aboutit une conclusion d'instabilit (ce qui ne signifie pas que le versant est instable), l'ouvrage de sout nement est class dans la cat gorie g otechnique 2b. L'annexe A pr cise pour ces ouvrages la d finition du volume conventionnel de sol renforc , et propose une d marche suivre pour l' tablissement des justifications. 7.3.2

R sistanc e et stabilit du massif en sol clou

La justification a pour objet de s'assurer que, quel que soit le sch ma de rupture envisag , la sollicitation r sistante combin e du sol et des clous est sup rieure ou gale la sollicitation agissante ; l' criture symbolique de l'in quation fondamentale des ELU, que l'on doit v rifier, est : effets de gGmax Gmax,gGminGmin,gQ Q ,gGwGw,gAFA,gTFT,gR FR

effets r sistants de c gmc ,( tan(j ) gmj

Dans les cas courants, les sch mas de rupture envisager sont d duits de constats exp rimentaux tels que les m canismes pr sent s la figure 6 et desquels il faut exclure la rupture plane du type coin de Coulomb. Sauf lorsque le sol de fondation est nettement plus r sistant que le sol recevant le clouage, il faut examiner des sch mas de rupture passant au-dessous du pied du parement. Lorsque la rupture est analys e partir d'un mod le bidimensionnel utilisant la m thode des l ments finis ou des diff rences finies, il est pr f rable de repr senter les clous par une fonction de transfert plut t que sous la forme d'une plaque ou d'une nappe quivalente . Et l'issue du calcul, si l'effort de traction n'est pas trouv nul l'extr mit des clous situ e dans le sol, la longueur des clous doit tre rallong e en cons quence.

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7.3.3

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Stabilit et r sistanc e du parement

Le parement et ses liaisons avec les clous doivent satisfaire simultan ment les conditions suivantes, tape de la construction et en service :

chaque

quilibre du parement (le sol tant suppos stable) en utilisant un sch ma d' quilibre li la g om trie r elle, et en faisant g n ralement appel une r action de traction des clous (cette r action ne doit pas d passer l'effort de traction des clous en t te pris en compte, dans les justifications de stabilit d'ensemble, pour la m me combinaison d'actions) ; confinement du massif en mobilisant une r action des clous qui ne doit pas d passer la traction des clous en t te prise en compte dans les justifications de stabilit d'ensemble pour la m me combinaison d'actions ; r sistance du parement soumis de la part des clous un effort gal leur r sistance en t te prise en compte dans les justifications de stabilit d'ensemble, effort que le parement r partit contre le sol, pour la m me combinaison d'actions. L' quilibre du parement est souvent assur , au moins pendant les diverses phases de construction, par un frottement contre le massif et par la traction des clous ; un tel sch ma limite l'inclinaison possible des clous par rapport la normale au parement. Pour l' tude du parement assurant la fonction de confinement du massif, en partie haute (entre l'arase et le deuxi me lit de clous), on assimile le parement un cran de sout nement ancr , soumis au minimum aux pouss es correspondantes. En partie courante du parement, les pouss es subies par le parement assurant le confinement sont estim es soit par la r gle forfaitaire expos e ci-apr s, soit par un calcul local. Un calcul local est indispensable lorsque l'on veut justifier qu'un parement n'est pas n cessaire pour assurer le confinement du sol ou sa protection contre l' rosion (cas dans lequel To = 0 pour les justifications de stabilit d'ensemble). Les justifications de r sistance du parement sont tablies conform ment aux r gles propres titutif.

son mat riau cons-

Dans le cas du b ton arm , on doit g n ralement utiliser les r gles des planchers-dalles ou la m thode des charni res de rupture. Les conditions de non-fragilit , et la sensibilit de la r sistance au poin onnement aux d fauts g om triques doivent tre prises en compte. Pour les ouvrages permanents, la fissuration est consid r e, en fonction des conditions li es comme : soit non pr judiciable, soit pr judiciable, soit tr s pr judiciable.

l'environnement,

NOTE : En service, les sections d'acier sont, du fait d'une m connaissance des efforts subis par le parement l'ELS, celles calcul es l'ELU, major es : de 10 % lorsque la fissuration est consid r e comme pr judiciable, ou de 50 % lorsque la fissuration est consid r e comme tr s pr judiciable. La r sistance au poin onnement est v rifi e vis- -vis d'une composante normale de la traction des clous gale : Tmax cos (q h). R gle forfaitaire d'interaction sol/parement vis- -vis de la flexio n La r sistance la flexion de la plaque est v rifi e vis- -vis d'une pression pa, s'appliquant uniform ment sur l'interface sol/parement, prise gale la plus grande des deux valeurs suivantes : pa = 0,6

Tmax cos (q h) / (sv . sh)

pa = (0,4 + 0,2 . s)

Tmax cos (q

h) / (sv . s h)

o : s

est la valeur maximale de sv et de s h, exprim e en m tres ;

Tmax

est la valeur maximale de l'effort de traction (pond r ) pris en compte dans les calculs.

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7.4

30

tats limites de servic e

Une estimation des d placements doit tre faite soit vis- -vis des ouvrages existants soit pour le contr le de la construction de l'ouvrage. Elle est g n ralement issue d'observations faites sur des ouvrages ant rieurs et/ou de la r gle empirique pr sent e ci-apr s. Dans l' tat actuel des connaissances, l'utilisation d'un mod le num rique est surtout utile pour appr cier, par comparaison, l'incidence favorable ou d favorable d'une disposition particuli re, ou pour estimer l' volution du d placement de l'ouvrage lors des phases successives de travaux. Le mod le doit tre cal sur des constats ant rieurs ou sur la r gle empirique expos e ci-apr s. R gle empirique de pr vision des d placements La r gle s'applique aux ouvrages de cat gorie g otechnique 2a avec des plates-formes amont et aval horizontales et pour lesquelles les clous sont inclin s de 10 20 sous l'horizontale. Le tableau 5 fournit l'ordre de grandeur des composantes verticale dv et horizontale dh du d placement en t te du parement et la formule suivante permet de calculer la distance horizontale l au-del de laquelle les d placements qui d croissent lin airement en s' loignant du parement, deviennent n gligeables : l = k . H (1

tan h)

o : h

est l'inclinaison du parement par rapport la verticale ;

k

est un facteur donn dans le tableau 5. Tableau 5 : Param tres destin s

estimer les d placements

Sols indur s

Sables

Argiles

dv = dh

0,001 . H

0,002 . H

0,004 . H

k

0,8

1,25

1,5

Cette pr vision est adapter en fonction de param tres tendant : soit amplifier les d placements, comme par exemple dans les cas suivants : - sol de fondation de faible module ou susceptible de fluage ; - phasage de construction comportant de grandes surfaces unitaires d'excavation ; - inclinaison des clous, par rapport l'horizontale, sup rieure

20 ;

soit r duire les d placements, comme dans les cas suivants : - surdimensionnement des clous, forte densit de clous ; - phasage de construction par passes d'aire tr s r duite ; - quipements particuliers (tirants pr contraints, butons, pr fondation du parement par micro-pieux, colonnes de sol trait par jet-grouting, etc.). Lorsque les d placements sont un crit re de justification de l'ouvrage, un mode de suivi des d placements doit tre d fini avant l'ex cution, m me si les d placements estim s sont tr s inf rieurs la limite accept e. Lorsque les d placements estim s sont du m me ordre de grandeur que la valeur limite accept e, il faut appliquer la m thode observationnelle (voir 4.3.4).

8

Documents justificatifs du dimensionnement

8.1

G n ralit s

Le dossier doit comporter toutes les indications n cessaires au contr le du dimensionnement, l'ex cution de l'ouvrage et au contr le de cette ex cution. Y figurent notamment toutes les hypoth ses prises en compte dans les justifications.

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8.2

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Contenu du dossier

Le dossier contient les l ments suivants : implantation de l'ouvrage ; d finition de la g om trie de l'ouvrage ; rapport g otechnique ; note avec hypoth ses de calcul (cat gorie g otechnique de l'ouvrage, dur e de vie pr vue, mode de prise en compte de la corrosion, actions, crit res particuliers de dimensionnement, valeurs caract ristiques des param tres, phasage de construction) ; plans, l vations, coupes et d tails d finissant : - les clous (caract ristiques des armatures et mode de mise en place), leurs longueurs, leurs inclinaisons, leur distribution, le d tail de leur liaison au parement) ; - le dispositif de drainage et ses exutoires ; - le parement, sa constitution, ses joints, ses reprises ; - la coupe g otechnique au droit du parement ; - les dispositions particuli res

respecter en cours d'ex cution ;

le programme de suivi des d placements et les crit res d'alerte ; les directives d'application de la m thode observationnelle lorsqu'il y est fait appel ; les essais. Lors de l'ex cution, le dossier doit tre compl t ou modifi au fur et mesure de l'avancement des travaux (r colements, adaptations du drainage, adaptation des clous, constats de diff rences dans la nature et la distribution des sols et mesures correctives, etc.). Dans le cas d'un ouvrage de cat gorie g otechnique 1, le contenu du dossier peut tre simplifi .

8.3

Doc uments justificatifs pr sent s sur demande

Il s'agit des notes justificatives de la r sistance et de la stabilit de l'ouvrage. Ces notes peuvent traduire l'exploitation d'abaques dans le cas d'un ouvrage de cat gorie g otechnique 1. Quel que soit le type de justification pr sent , les l ments suivants doivent appara tre de mani re explicite pour chaque tape des justifications : le nom de l'ouvrage ; l'organisme metteur de la note, l'auteur, la date d' tablissement ou de modification ; le rep rage de chaque section tudi e ; la coupe de l'ouvrage repr sentant chaque situation objet des justifications, la nature des sols, la position des clous, et les actions prises en compte dans chaque combinaison ; la m thode de calcul et le logiciel utilis ; les coefficients partiels de s curit et de pond ration ; les familles de sch mas de rupture envisag es et le sch ma le plus d favorable obtenu accompagn de la v rification du respect de l'in quation fondamentale des ELU ; l'estimation des efforts subis par le parement et la liaison clou/parement, la v rification de coh rence avec les justifications de r sistance d'ensemble, et les v rifications de r sistance et les justifications ventuelles vis-vis de la fissuration ; le cas ch ant, l' tablissement des pr visions de d placement.

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Annexe A (informative) Cas d'un ouvrage sur versant Init num rotation des tableaux d annexe [A]!!! Init num rotation des figures d annexe [A]!!! Init num rotation des quations d annexe [A]!!!

Cette annexe s'applique au cas d'un ouvrage tabli dans une pente pour laquelle, en adoptant les coefficients partiels de s curit contenus dans ce document, les calculs justificatifs de la stabilit du versant, avant la construction de l'ouvrage, ne conduiraient pas la v rification de l'in quation fondamentale. La non-v rification ne signifie pas n cessairement que le versant est instable, car la stabilit peut avoir t v rifi e selon d'autres crit res. Rappelons que si la r alisation d'un ouvrage en sol renforc ne peut g n ralement pas am liorer sensiblement la stabilit d'un versant, en revanche il ne doit pas la compromettre. L'approche suivante peut tre suivie pour les v rifications de r sistance : d finir un volume conventionnel de sol renforc enveloppe de l'ouvrage conform ment la figure A.1 ; affecter aux param tres relatifs aux terrains ext rieurs au volume ainsi d limit , des coefficients partiels cal s sur la stabilit limite du versant dans son tat initial ; affecter tous les autres param tres les coefficients partiels relatifs aux ouvrages de cat gorie g otechnique 2b ; v rifier le respect de l'in quation fondamentale, quel que soit le sch ma de rupture envisag . Si, pour assurer la stabilit de l'ouvrage, il faut avoir recours pris en compte dans la d finition du volume de sol renforc .

des tirants actifs, ces tirants ne doivent pas tre

Notations : A B BC CDEF ABCDEFA 1 2 3

Sommet du parement Pied du parement Segment d fini par translation du clou GH amenant le point G en B Ligne convexe enveloppant les extr mit s des clous et se terminant verticalement en F Contour de la section du volume conventionnel de sol clou

Parement Tirant d'ancrage ventuel Clou

Figure A.1 : Conto ur c onventionnel d'un massif en sol clou

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Annexe B (informative) tude de surfaces de rupture interm diaires

Init num rotation des tableaux d annexe [B]!!! Init num rotation des figures d annexe [B]!!! Init num rotation des quations d annexe [B]!!!

L'expression surface de rupture interm diaire d signe une surface de rupture qui recoupe le parement. Une criture des conditions d' quilibre et de r sistance devrait en toute rigueur tenir compte de la participation du parement dont les capacit s en flexion et cisaillement permettent de mobiliser une partie de la r sistance de clous non recoup s par la surface de rupture tudi e. Il faudrait envisager des surfaces de rupture d bouchant de nombreux niveaux interm diaires et l' criture de l' quilibre serait alors d'une extr me complexit . Il est donc admis, lorsque le parement est dimensionn en appliquant la r gle forfaitaire du 7.3.3, de limiter l' tude des ruptures interm diaires des surfaces qui recoupent le parement la distance 0,33 sv au-dessus d'un lit de clous, et de n gliger la participation du parement l'effort de r sistance (voir figure B.1).

sv 0,33 sv

1 Clou

Figure B.1 : Surface de rupture interm diaire

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34

Lorsque les couches successives de sol pr sentent des contrastes marqu s de caract ristiques de r sistance (voir figure B.2), il faut appr cier l'opportunit de l' tude d'autres positions du pied des surfaces de rupture interm diaires.

1 Sol peu r sistant 2 Sol tr s r sistant Massif bicouche

Figure B.2 : Surfac e de rupture interm diaire

Massif en sol renforc par des clous sans parement

Cas particuliers

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Annexe C (informative) Abaque donnant la contrainte de frottement lat ral limite sol/clou en fonctio n de la pression limite pressiom trique du sol, de la nature du sol et du type de clo u Init num rotation des tableaux d annexe [C]!!! Init num rotation des figures d annexe [C]!!! Init num rotation des quations d annexe [C]!!!

C.1

Effort de traction d

l'interaction sol/clou

L'effort de traction mobilisable, pour un type de scellement et pour un mat riau donn s, est obtenu par la formule suivante : TL = qs . sc o : sc

est l'aire conventionnelle de la surface du clou en contact avec le sol : sc = p B Ls pour un clou mis en place par forage ; pour un clou battu ; sc = P Ls

B

est le diam tre th orique du forage pour un clou scell ;

P

est le p rim tre quivalent d'un clou battu d fini comme la longueur de la plus courte ligne entourant la section droite de l'armature ;

Ls

est la longueur de l'armature adh rente au sol ;

qs

est la contrainte de frottement lat ral limite.

C.2

Abaque de frottement lat ral limite

L'abaque du tableau C.1 permet d' valuer la contrainte de frottement lat rale limite qs pour une pression limite donn e en fonction de la nature du sol et de la technologie de clouage. NOTE 1 : La corr lation pl*/qs pr sente en fait une dispersion importante, d'une part parce que la pression limite ne suffit pas pour caract riser de mani re pr cise un sol cet gard, et d'autre part et surtout parce que les performances varient tr s fortement avec le mode de mise en place des clous pour un sol donn . NOTE 2 : Cet abaque donne g n ralement des valeurs inf rieures aux valeurs de frottement lat ral d duites d'essais d'arrachement de clou. Toutefois, dans les sols sensibles au mode d'ex cution du clou, l'utilisation de l'abaque peut aboutir des r sistances plus fortes qu'elles ne sont en r alit . Pour les ouvrages de cat gorie g otechnique 1, l'abaque C.1 peut tre utilis pour la justification de leur dimensionnement. Les coefficients partiels de s curit appliquer sont dans ce cas ceux explicit s la note 1 du tableau 4. Pour les ouvrages de cat gorie g otechnique 2, les justifications du dimensionnement sont tablies partir de r sultats d'essais d'arrachement de clous sur le site m me et l'abaque C.1 est ventuellement utilis pour un pr dimensionnement.

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pl*

Pression limite pressiom trique nette

qs

Contrainte de frottement lat ral limite

Figure C.1 : Abaques donnant le frottement lat ral limite sol/c lo u en fonctio n de la pressio n limite pressiom trique po ur diff rents types de so l et techniques de clouage donn es dans le tableau C.1 Tableau C.1 : L gende de la figure C.1 Technologie de clouage Terrains

Scellement dans un forage pr alable Injection gravitaire

Sable

S1

Grave

G1

Argile, limon

A1

Marne, marno-calcaire Craie alt r e fragment e

M1

Roche alt r e, sols indur s

R1

Injection basse pression

Battage

S3 G2

G3

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Annexe D (informative) Calcul en rupture c irculaire, cas de cercles passant au-dessous du pied du parement

faible distance

Init num rotation des tableaux d annexe [D]!!! Init num rotation des figures d annexe [D]!!! Init num rotation des quations d annexe [D]!!!

Les sch mas de rupture les plus d favorables sont souvent apparent s celui repr sent la figure D.1. Ce cas se rencontre lorsque le sol ne pr sente pas une plus forte r sistance propre sous le massif de sol clou que dans le volume de sol clou , ou qu'une nappe est susceptible de remonter faible distance sous la plate-forme aval. L'utilisation de sch mas de ruptures circulaires permet souvent de traiter les surfaces de rupture dont le pied recoupe le parement, mais galement les surfaces de rupture profonde. Toutefois, une adaptation est le plus souvent n cessaire pour traiter le cas des ruptures passant faible distance sous la base du parement. La figure D.2 pr sente deux cercles tr s voisins pour lesquels l' criture de l' quilibre par une m thode de tranches conduit des conclusions diff rentes ( l' vidence non repr sentatives pour le cercle de rayon R + e pour lequel l'apport stabilisateur notable de la partie situ e sous l'emprise de la plate-forme aval doit physiquement transiter par l' paisseur e de sol en pied de parement pour am liorer effectivement la stabilit de la partie amont, ce qui correspond en fait la rupture selon la figure D.3).

NOTE : Une nappe subaffleurante constitue une donn e d favorable

Figure D.1 : Exemple de sc h ma de rupture souvent dimensionnant, difficilement traitable par la m thode des tranches

Figure D.2 : Disc ontinuit des familles de sch mas de ruptures circulaires

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38

Pour conduire l' tude au moyen de sch mas de ruptures circulaires, on adopte la m thode pr sent e la figure D.4 : on remplace le sol situ l'aval du plan vertical passant par le pied du parement par la but e limite qu'il est susceptible d'opposer un d placement de ce plan vers l'aval (but e valu e en utilisant les coefficients de s curit partiels) ; les cercles de ruptures sont explor s en envisageant plusieurs profondeurs du point de pied ; en g n ral, on constate l'existence d'une profondeur plus d favorable que les profondeurs sup rieures ou inf rieures, et qu'il convient d'approcher avec une pr cision suffisante.

Figure D.3 : Am nagement n c essaire d'un sch ma de rupture circulaire

1

Plan vertical formant un cran fictif dans le prolongement du pied du parement

2

But e limite contre l' cran fictif

3

Cercle de rupture

Figure D.4 : Sch ma de calcul am nag

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Annexe E (informative) Prise en compte des effets du gel Init num rotation des tableaux d annexe [E]!!! Init num rotation des figures d annexe [E]!!! Init num rotation des quations d annexe [E]!!!

La pr sente annexe porte sur les effets m caniques directs du gel. Elle suppose que les exutoires des l ments du drainage sont bien entretenus. Les effets du gel ne sont dommageables sur un massif en sol clou que lorsque sont r unies simultan ment des conditions de gel important (dur e et temp rature) et d'existence d'un sol g lif derri re le parement du massif. Dans l' tat actuel des connaissances, on ne dispose pas d' l ments suffisants pour tablir des prescriptions quantitatives et la pr sente annexe reste donc dans un domaine qualitatif. Les conditions de gel sont appr ci es partir de l'indice de gel de l'air, essentiellement li au climat et l'altitude. Cependant, l'indice de gel ne traduit pas le r le important de l'exposition, et ne rend pas compte de l'effet d' ventuels matelas isolants naturels (v g tation, neige). Les effets destructeurs du gel r sultent surtout d'une augmentation du volume interne du massif, sollicitant les clous et le parement. Cette augmentation de volume interne reste relativement modeste lorsque le front de gel progresse rapidement dans le massif, elle devient tr s forte quand commencent se former des lentilles de glace, ph nom ne ayant lieu dans des sols assez fins pour tre tr s capillaires et, malgr tout, assez perm ables pour que l'eau puisse alimenter les lentilles de glace. Bien que les niveaux de contraintes ne soient pas identiques, les essais de g livit , mis au point pour les mat riaux supports de chauss es, sont susceptibles de fournir des indications utiles quant la g livit d'un sol renforc par des clous. Les cycles gel-d gel peuvent provoquer, avec certains sols, des changements cycliques de consistance et ainsi solliciter de mani re irr versible le parement. Pour pr venir les effets du gel lorsqu'ils sont susceptibles de d t riorer l'ouvrage, des dispositions peuvent tre prises parmi les suivantes : dimensionner les l ments constitutifs du massif clou pour qu'ils soient aptes

supporter les effets du gel :

- liaison souple et lastique entre les clous et le parement ; - parement souple et lastique ; - clous suppl mentaires (formant appuis compl mentaires du parement, plus courts que ceux qui assurent la stabilit d'ensemble) ; mettre l'ouvrage hors gel par l'un ou plusieurs des moyens suivants : - protection thermique par un sol non g lif, par mise en place contre le parement d'un massif constitu d' l ments cellulaires remplis d'un sol non g lif ; - protection thermique par un isolant de synth se. Pour b n ficier de l'inertie thermique du parement, l'isolant est plac sur la face externe du parement. Comme les conditions de temp rature, d'hygrom trie, et de ventilation sont fort diff rentes de celles qui existent dans le cas d'une isolation d'une fa ade de b timent, les caract ristiques de l'isolant peuvent voluer notablement dans un sens d favorable. Toutes les simulations doivent donc tre bas es sur les caract ristiques du mat riau apr s absorption maximale d'eau ; - mettre en place des moyens de chauffage. L'efficacit de cette solution d pend de sa maintenance (une panne du dispositif de chauffage n'est sans inconv nient que si elle reste de courte dur e). Le syst me de drainage et ses exutoires doivent tre en tat d'assurer leur fonction en p riode de gel (canalisations enterr es avec acc s pour entretien, zones proches de la surface quip es de r sistances lectriques effet antigel, etc.).

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40

Annexe F (informative) Prise en compte des efforts de cisaillement dans les clous M thode du multicrit re Init num rotation des tableaux d annexe [F]!!! Init num rotation des figures d annexe [F]!!! Init num rotation des quations d annexe [F]!!!

Dans un sol meuble, l'ensemble des efforts subis par les clous, leur point d'intersection avec la surface de rupture tudi e, peut tre pris en compte en utilisant la m thode du multicrit re pr sent e ci-apr s.

1 2

Clou Surface de rupture

Figure F.1 : Po sition du c lou au voisinage d'une surface de rupture dans le terrain Le syst me composite sol/clou, analys dans le cadre de l' lasto-plasticit , pr sente trois types de r sistance, correspondant chacun un ou plusieurs types de rupture, et dont les crit res de rupture pond r s sont les suivants (voir figure F.2).

1 2 3

Clou Position initiale Ligne de rupture dans le sol Clou Position apr s rupture du sol

Figure F.2 : Sch ma d'interaction so l/c lou

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1)

Rupture du sol : c'k t = --------- + (s gmc'

2)

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tanj 'k u) ---------------gmj '

Rupture du clou : Tn M ------ + ------Rn Mr

2

T + ------c Rc

2

=1

o : M

est le moment fl chissant dans le clou ;

Mr

est le moment de rupture en flexion pure du clou ;

Rn

est la r sistance en traction de l'armature du clou : Rn = A s e / gms e : A

est l'aire de la section transversale de l'armature du clou ;

gms e

est le facteur partiel de s curit en traction pure de l'armature m tallique du clou ;

Rc

est la r sistance

Tc

est l'effort tranchant ;

Tn

est l'effort normal.

3)

l'effort tranchant de l'armature du clou ; Rc = Rn

0,65 ;

Rupture par interactions sol/clou : [3] Interaction de frottement lat ral Tn1 = qs pB La gmqs

[1]

B Tc2 = ---- Lo pu gmpl 2

[2]

Interaction de but e lat rale o : B

est le diam tre du clou (diam tre th orique du forage pour un clou scell ) ;

La

est la longueur du clou en contact avec le sol au-del de la ligne de rupture du sol (ou la valeur inf rieure des longueurs de clou de part et d'autre de la ligne de rupture du sol en l'absence de parement) ;

qs

est la contrainte de frottement limite sur la surface lat rale du clou ;

Lo

4 EI est la longueur de transfert du clou ; Lo = ---------Es

E

est le module d'Young de l'inclusion ;

pu

est la pression lat rale ultime (prise gale

I

est l'inertie transversale du clou ;

Es

est le module de r action du sol (d termin avec le module pressiom trique).

0,25

la pression limite pressiom trique) ;

La m thode du multicrit re consiste repr senter les efforts dans le clou, au point d'intersection avec la surface de rupture o le moment est suppos nul, selon les crit res de rupture du clou et des interactions sol/clou dans le plan (Tn, Tc).

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42

Le clou peut se rompre : soit par effort tranchant maximal au point O d'intersection avec la surface de rupture dans le sol (figure F.1) ; soit par moment maximal au point F (figure F.2), ce qui conduit aux deux expressions suivantes du crit re de rupture du clou en admettant TnO = TnF : Au point O : TnO ---------Rn

2

TcO + ---------Rc

2

1

[2.1]

ce qui se traduit par une ellipse dans le plan (Tc, Tn). Au point F : MF = Mmax = Mr 1

TnO ---------Rn

2

TcO Lo avec Mmax = ---------------3,12

d'o :

TcO

3,12 ----------- Mr 1 Lo

TnO ---------Rn

2

[2.2]

ce qui se repr sente par une parabole dans le plan (TcO, TnO). Il r sulte de la combinaison des expressions pr c dentes dans le plan (Tn, Tc ) une courbe fronti re d finissant le domaine des efforts (TnO, TcO) possibles dans le clou. On d termine alors, sur cette fronti re, l'effort T le plus favorable vis- -vis de la stabilit . En se pla ant d'un point de vue tr s g n ral, c'est- -dire sans tenir compte d'un effet possible de la dilatance au voisinage de la surface de rupture, on recherche le maximum de la composante Tt de T sur la surface de rupture, le long de laquelle est suppos se produire le d placement d, ce qui conduit la construction de la figure suivante.

[2.1]

Contrainte dans l'inclusion

[2]

Interaction de but e lat rale

[2.2]

Plastification de l'inclusion

[1]

Interaction de frottement lat ral

Figure F.3 : Domaine des efforts dans un c lo u

Exemple

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XP P 94-240

Annexe G (informative) Bibliographie Init num rotation des tableaux d annexe [G]!!! Init num rotation des figures d annexe [G]!!! Init num rotation des quations d annexe [G]!!!

Recommandations Clouterre 1991 Chauss es. Ce document renvoie lui-m me

Projet National Clouterre, Presses de l'Ecole Nationale des Ponts et

une abondante bibliographie, non reproduite ici.

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