Eurocode 7 - Application aux écrans de soutènement - Génie Civil

 

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04/10/2019

Eurocode 7 - Application aux écrans de soutènement

Eurocode 7


Eurocode 7 - Application aux écrans de soutènement



   Introduction

Après une longue période de préparation et d'écriture, le corpus normatif des Eurocodes a été mis en place. L'Eurocode 7 (NF EN 1997-1), un des derniers nés de cette série de normes traitant du calcul des structures, permet une certaine uniformisation des pratiques au niveau européen pour le calcul des ouvrages géotechniques.

Cet Eurocode a pour objectif de fournir des outils de dialogue entre les différents corps de métier intervenant dans la justification d'un ouvrage géotechnique.

L'application de cet Eurocode se complète par une annexe nationale qui instaure l'écriture des normes d'application nationales. En France, le choix a été fait de rédiger une norme d'application pour chacun des types d'ouvrages géotechniques : écrans (NF P94-282), remblais renforcés et massifs en sol cloué (NF P94-270), murs de soutènement (NF P94-281), fondations superficielles (NF P94-261) et fondations profondes (NF P94-262).

Pour aider à la familiarisation, l'apprentissage et l'appropriation de ces nouvelles normes, le Cerema Infrastructure de transport et matériaux a décidé de publier une série de guides méthodologiques. Deux premiers guides relatifs à la justification des fondations superficielles et profondes respectivement selon les normes NF P94-261 et NF P94-262 ont déjà été publiés(1) 2en 2015 et 2014.

Ce troisième guide traite donc des écrans de soutènement, et s'appuie sur la norme d'application française NF P94-282 et son amendement de février 2015. Il accompagne ainsi le changement des méthodes de calcul induit par la nouvelle norme d'application française de l'Eurocode 7. Le guide est aussi un moyen de lever des doutes sur l'utilisation au quotidien de la norme NF P94-282.

Ce guide ne dispense pas de se référer à la norme NF P94-282 et à la norme NF EN 1997-1, son amendement d'avril 2014

et son annexe nationale, traitant des écrans de soutènement, ainsi qu'à l'ensemble des Eurocodes et leurs annexes nationales le cas échéant.

Ce guide se veut être un lien entre les ingénieurs de calcul de structures et les géotechniciens afin de mettre en place une meilleure synergie entre ces deux domaines techniques et de co-concevoir les écrans de soutènement. Le vocabulaire commun défini par l'Eurocode 7 et la norme NF P94-282 y est présenté et détaillé afin d'améliorer les échanges lors des phases de conception.

Le guide présente et décrit les méthodes de calcul nécessaires à la justification du dimensionnement des écrans de soutènement. Il contient aussi des exemples détaillés de justifications qui complètent le corps du guide, afin d'aider le lecteur à prendre en main ces nouvelles méthodes.

Dans le corps du guide, les points particuliers sont identifiés par des encadrés colorés ; ils permettent d'apporter des explications sur la norme et son application. Les renvois aux normes sont indiqués en [grisé et italique], et sans précision, il s'agit de la norme NF P94-282 objet de ce guide. Ces nombreux renvois permettent de conserver un lien fort vers la norme de référence.

   Extrait du document:

1 - Domaine d'application

La norme française NF P94-282 « Justification des ouvrages géotechniques - Écrans de soutènement » est une norme d'application nationale de l'Eurocode 7 « Calcul géotechnique ». Cette norme présente les méthodes de justification des écrans pleinement applicables pour les ouvrages de catégorie géotechnique 2 [Tableau 1.3.1]. 

Le présent document traite en conséquence : 

des écrans continus, notamment plans et circulaires, constitués par des parois moulées ou des rideaux de palplanches ; 

des écrans à inertie non uniforme, et notamment : 
  • les parois discontinues (paroi berlinoises, etc.) ; 
  • les rideaux mixtes ;
  • les parois armées au coulis ;
  • les parois constituées de pieux sécants ; 
  • des voiles réalisés par passes alternées ; 
  • des blindages de tranchée. 

2 - Mécanismes de ruine des écrans de soutènement

La ruine des écrans de soutènement peut se produire : 

par insuffisance de résistance du terrain au contact de l'écran :
  • défaut de butée en pied ;
  • défaut d'équilibre vertical, qui ne concerne que les écrans chargés mécaniquement en tête (écrans jouant également le rôle de fondation) ou ancrés par des tirants très inclinés ;
par rupture des terrains autour des appuis ;
  • instabilité du massif de réaction d'un buton ;
  • instabilité locale (défaut de scellement, butée insuffisante d'un contre-rideau) ou globale (rupture de type Kranz) du massif d'ancrage du fait d'une localisation de l'ancrage trop proche de l'écran ; 
par insuffisance de résistance :
  • de la structure de l'écran ;
  • de la structure d'un tirant ou d'un buton, des contre-rideaux, des dalles de frottement et des massifs de réaction associés ; 
par instabilité du fond de l'excavation :
  • rupture d'origine mécanique (renard solide) ; 
  • rupture d'origine hydraulique ;
  • par instabilité générale. 

3 - États limites à vérifier

La norme NF P94-282 ne s'applique pleinement qu'aux écrans de soutènement soumis à des sollicitations statiques ou pouvant être considérés comme tels dans les calculs justificatifs.

En particulier, elle ne traite que des écrans situés dans des zones non sismiques ou de sismicité très faible à faible(2) [1 (5)]. Sous ces conditions de sismicité, et pour les ouvrages de catégorie géotechnique 2 [Tableau 1.3.1], il est admis de vérifier ces ouvrages uniquement à partir des exigences de l'Eurocode 7. Les justifications appropriées pour des sollicitations sismiques plus importantes ne sont pas traitées directement par la norme et ne sont donc pas abordées dans le présent guide. Le lecteur est invité à se reporter à la norme NF EN 1998-5 qui traite des sollicitations sismiques pour les ouvrages géotechniques. 

3.1 - États Limites Ultimes (ELU)

Pour les ELU de type GEO (géotechnique), les vérifications portent sur : 
  • le non-défaut de butée ;
  • la portance et résistance à l'arrachement ;
les dispositifs d'ancrage ou de réaction des appuis :
  • résistance à l'arrachement des tirants ancrés ;
  • résistance au glissement des dalles de frottement ;
  • butée des contre-rideaux ;
  • stabilité des massifs d'ancrage ;
  • interaction entre massif d'ancrage et rideau principal (Kranz) ;
  • la stabilité du fond de fouille (renard solide) ; 

la stabilité générale.

Pour les ELU de type STR (structure), les vérifications portent sur :
  • la résistance de la structure ;
la résistance des ancrages, des dispositifs d'ancrage et d'appuis, y compris des liernes. 
Pour les ELU de type UPL (soulèvement) / HYD (hydraulique) les vérifications portent sur la stabilité du fond de fouille. 
Les vérifications des états limites ultimes (ELU) sont à mener pour les situations durables et transitoires ainsi que pour les situations accidentelles et sismiques le cas échéant. 

3.1.1 - Insuffisance de résistance du terrain

Défaut de butée 

La ruine d'un écran par défaut de butée se produit lorsque la butée mobilisée en pied d'écran dépasse la butée mobilisable. Les mécanismes de rupture observés dépendent de la typologie d'écrans, en distinguant les écrans autostables des écrans présentant un ou plusieurs niveaux d'appuis : 
  • pour les écrans autostables, le défaut de butée se traduit par un basculement autour d'un centre de rotation situé SOUS le fond de fouille comme le montre la Figure 1 ;


   Au sommaire:

1 - Avant-propos
2 - Mécanismes de ruine des écrans de soutènement
3 - États limites à vérifier

Chapitre 2 - Hypothèses et données d'entrée
  • 1 - Pression des terres
  • 2 - Obliquité ô
  • 3 - Coefficient de réaction kh
  • 4 - Géométrie
  • 5 - Raideur des appuis
  • 6 - Talus et surcharges
  • 7 - Prise en compte des effets de l'eau
  • 8 - Résistance structurale
  • 9 - Hypothèses spécifiques aux écrans composites
Chapitre 3 - Méthodes de calcul
  • 1 - Les modèles à l'équilibre limite (MEL)
  • 2 - Les modèles d'interaction sol-structure aux coefficients de réaction (MISS-k) 
  • 3 - Synthèse des stratégies de calcul envisageables
Chapitre 4 - Justifications
  • 1 - Justification des appuis
  • 2 - Justification de la stabilité verticale
  • 3 - Justification de la stabilité du fond de fouille
Chapitre 5 - Exemples
  • 1 - Présentation des exemples
  • 2 - Exemple 1 : Écran autostable
  • 3 - Exemple 2 : Un niveau de tirants 
  • 4 - Exemple 3 : Deux niveaux d'appui 
  • 5 - Exemple 4 : Paroi composite
Notations et symboles utilisés Bibliographie

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