eurocode 7 presentation
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Ecrans de soutènement
Lecture française de l’Eurocode 7Application à la Norme Ecrans
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Ecrans de soutènement Lecture française de l’EC7
• Principes généraux
• ELU (compléments / Exposé Y.Canépa)
o GEO (défaut de butée, défaut de capacitéportante, instabilité générale, instabilité du massif d’ancrage)
• Modèles de calcul
o STR
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Principes généraux
• L’application de l’EC7 ne doit pas modifier sensiblement l’économie des projets.
• Normaliser = formaliser l’état de la pratique, en corrigeant ce qui doit être corrigé.=> Normaliser ≠ inventer.
• Les calculs doivent rester intelligibles et contrôlables.• Le calcul est un moyen parmi d’autres.
=> Normaliser ≠ bloquer. => Participation nécessaire de l’ensemble des
acteurs de la profession.
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Principes généraux
• Autres moyens :
o Expériences comparables
o Reconnaissance préalable des avoisinants
=> mesures prescriptives
o Méthode observationnelle
=> dispositions constructives appropriées
=> dimensionnement interactif=> suivi géotechnique
=> diagnostic
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Approches de calcul
1,1
Approche 1 Approche 2Approche 3A1+M1+R1 A2+M2+R1 A1+M1+R2 A1/2+M2+R3
Facteurs partiels pour les actions, F, ou leurs effets, E
Facteurs partiels pour les paramètres du sol, M
Facteurs partiels de résistance, R
Action perm. défavorable, G
Action perm. favorable, G
Action var. défavorable, Q
’
c’cu
Résistance / soutènements
Résistance / stabilité globaleRésistance / ancrages
1,3511,5
1111
111,1
111,3
11,251,251,4
111,1
1,35
1,5
1111
1,1
1
1,4
1,35 ou 11
1,5 ou 1,3
11,251,251,4
111
(STR et GEO)Approches de calcul
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Approches de calcul (STR et GEO)
o Approche 3 = application de coefficients partiels appliqués principalement à la résistance au cisaillement du sol, y compris pour les ELU « STR ».
o Approche 1 = considère que tout ELU peut être à la fois « GEO » et « STR » => application de plusieurs jeux de coefficients partiels dans chacune des situations.o Approche 2 = application de coefficients partiels appliqués principalement aux actions, y compris pour les ELU « GEO ».
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• Résistance structurelle de l’écran (STR)
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• Résistance structurelle de l’écran (STR)
Approche 2
Action du sol x 1,35
Surchargex 1,5 / 1,35
Effet des actions x 1,35
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• Résistance structurelle de l’écran (STR)Question : le coefficient 1,35 est-il suffisant pour couvrir l’incertitude inhérente à l’action du sol ?
Réponse :- oui a priori, sous réserve que :
. on utilise de vraies valeurs caractéristiques résultant d’une vraie reconnaissance ;. on dispose de coefficients de sécuritésuffisants vis-à-vis des ELU « GEO » ;. on applique la méthode observationnelle lorsque le modèle géotechnique est incertain ;. la conception permette d’éviter l’occurrence d’une rupture fragile.
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• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol => EC2
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• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol
Avant-propos de l’Annexe nationale de l’EC2 :
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• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol
Cmax = 35 MPa
K1 = 1,3K2 = 1,05 si d / h < 1/20K2 = 1,3 à 1,35 – d/2 si d < 0,6 mK3 = 1,2 si contrôle renforcé
1,3 . 1,05 / 1,2 # 1,1 = kf
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• Résistance structurelle de l’écran (STR)Béton moulé dans le sol
o ELS de compression du béton
Alternative aux réductions d’épaisseur nominale demandées par l’EC2
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• Défaut de butée (GEO)
Instabilité rotationnelle ELU2 : GEO => STR
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• Défaut de butée (GEO)
Approche 2
Action = ce qui pousse côté terresx 1,35
x 1 / 1,4Résistance = ce qui bute côté excavé
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• Défaut de butée (GEO)
P = Ka . . (H+F)2 / 2
H
F
R B = Kp . . F2 / 2D P = B + R
P . (H+F) / 3 = B . F/3 + R . (D+F)
F(Ka x 1,35 ; Kp / 1,4) = F(Ka ; Kp / 1,9)
Ka . .[(H+F)3/6-(H+F)2/2.(D+F)] = Kp . .[F3/6-F2/2.(D+F)]
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• Défaut de butée (GEO)
Bt;d= 1,35 . Bt;kBm;d = Bm;k / 1,4
Bt;d < Bm;d
Bt;k < Bm;k / 1,9
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• Défaut de butée (GEO)
• Calcul aux coefficients de réaction :
Butée mobilisée
Butée mobilisable
butée mobilisable / butée mobilisée = 1,9
• Avantage : calcul unique=> ELS=> STR=> GEO
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• Défaut de butée (GEO)
Butée mobilisée
Butée mobilisable
Kp / 1,9 .plus défavorable vis-à-vis des sollicitations(on augmente la portée entre appuis)
.plus favorable vis-à-vis de la fiche(pour une fiche donnée, la butée agit plusefficacement sur l’équilibre rotationnel)
• Calcul à la rupture :
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• Défaut de butée (GEO)
• Cas des écrans en console :butée mobilisable / butée mobiliséetoujours > 1
=> ne signifie rien !=> seule l’approche type « calcul à la rupture » est acceptable dans ce cas
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• Défaut de butée (GEO)
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• Défaut de butée (GEO)
H
- H x 1,35- Kp x 1 / 1,4
Homogénéité avec le calcul des pieux chargés horizontalement :
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• Défaut de butée (GEO)
Distinction entre :• cas où il est nécessaire de limiter la butée locale :
- efforts permanents ou alternés (fluage, fatigue)- terrains surconsolidés
• cas où un dépassement localest sans conséquence :
- phases provisoires ou situations transitoires- terrains normalement consolidés - surconsolidation non prise en compte - faibles déplacements
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• Défaut de butée (GEO)
• se rapprocher des niveaux de sécurité actuels pour les phases provisoires dans les cas courants :
R = 1,1 < 1,4 => Kp x 1/1,5 et non 1/1,9
• inciter à une réflexion sur le choix des paramètres géotechniques et la signification des mesures.
Intérêt de cette distinction :
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• Défaut de butée (GEO)
Et les éléments finis ?
o Approche 2 : il est toujours possible de comparer la butée mobilisée à la butée théorique mobilisable.
o Approche 3 autorisée (« -c réduction »).
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• Défaut de portance (GEO)
• Assimilation de la fiche à une fondation profonde.
• Si frottement sur la hauteur décomprimée :
o prise en compte de l’inversion de l’inclinaison des actions de poussée dans la justification de l’équilibre horizontal (GEO et STRU) ;
o limitation de qs;k à la composante verticale de la poussée des terres, ou précontrainte des appuis.
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• Défaut de portance (GEO)
< 0
> 0
• Principe général = compatibilité entre inclinaisons des contraintes prises en compte dans les justifications de portance et d’équilibre horizontal.
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• Défaut de portance (GEO)• En toute rigueur, l’EC7 dit :
?
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• Instabilité générale (GEO)
R . (c+ n.tg ).dsF = ________________
W . d
Approche 2
oR
d
W
Mn
-actions sur la ligne de glissement x 1,35-résistance au cisaillement x 1/1,1
…soit F = 1,5
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)
R . (c+ n.tg ).dsF = ________________
W . d
Approche 2
oR
d
W
Mn
-tg / 1,5-c / 1,5
…ou encore F=1, avec :
-tg / 1,25-c / 1,25
Or l’approche 3 demandeseulement :
…ce qui permet de ne pas déclarer inconstructibles tous les sites avec TN en pente.
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)
• Rappel EC7 : « Si l’on ne peut pas facilement vérifier la stabilité d’un site ou si les mouvements sont trouvés être inacceptables pour l’usage prévu du site, le site devra être jugé inadapté sans mesures de stabilisation ».
• Possibilité de coefficients de sécurité réduits si déplacements importants acceptables et caractéristiques calées sur un nombre représentatif de mesures in situ et de retro-analyses.
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
• Théoriquement équivalentes dans le cas d’une rupturecirculaire, mais :
o l’approche 2 ne s’intéresse qu’au bilan des forcesexercées sur la surface de rupture (approche « blocs rigides » classique) ; o l’approche 3 demande en toute rigueur d’envisager une réduction de et c dans l’ensemble du massif…
=> surdimensionnement des ouvrages. pas illogique si l’on est moins éloignés de l’ELU. raccordement avec calcul des murs cloués.
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Question fondamentale : à partir de quand
un soutènement devient-il un clouage?
![Page 34: Eurocode 7 Presentation](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050713/545467fab1af9f80228b4aeb/html5/thumbnails/34.jpg)
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Question fondamentale : à partir de quand
un soutènement devient-il un clouage?
![Page 35: Eurocode 7 Presentation](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050713/545467fab1af9f80228b4aeb/html5/thumbnails/35.jpg)
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
F = 1,5Approche 2 => OK
![Page 36: Eurocode 7 Presentation](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050713/545467fab1af9f80228b4aeb/html5/thumbnails/36.jpg)
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
F = 1,1
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Approche 2 ou approche 3 ?
F = 1,25=> OK mais approche 3
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)Lecture française ?
• Approche 3 adaptée pour étude stabilité générale et dimensionnement des ouvrages de renforcement.• Pour les écrans de soutènement, et d’une façon générale lorsque des déplacements importants ne sont pas acceptables, il est nécessaire d’introduire un « coefficient de mobilisation de la résistance au cisaillement », variable de 1 à 1,2.
• Soit 1,25 . 1,2 = 1,5 pour la stabilité générale des écrans, auquel cas il n’est pas nécessaire de vérifier les surfaces de rupture « internes » (raccordement avec l’approche 2).
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité générale (GEO)
• Rappel général : les méthodes généralement utilisées (méthode des tranches, calcul à la rupture) sont de types cinématique.
• => Nécessité de considérer la surface de rupture la plus défavorable, laquelle n’est pas nécessairement un cercle.
• Moyennant quoi il n’y a pas lieu d’introduire de « coefficient de modèle ».
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)• Rappel EC7 : « La force d’ancrage doit agir dans le terrain à une distance suffisamment grande du volume retenu pour que la stabilitéde ce volume ne soit pas affectée ».• Approche française => mécanisme traitécomme un Etat Limite à part entière (méthode de Kranz).• Contrairement à sa dénomination, la sanction
de la non vérification de cet ELU n’est pas nécessairement une instabilité, mais la nécessité de tenir compte de l’interaction entre les ancrages et l’écran.
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Etats Limites Ultimes
• Instabilité du massif d’ancrage (GEO)
![Page 45: Eurocode 7 Presentation](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050713/545467fab1af9f80228b4aeb/html5/thumbnails/45.jpg)
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Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
• Coefficients de réaction
k = 2 . (EM/ )4/3 / (EI)1/3
a = 1,5 . lo
a = 1,5 . lo
a = 1,5 . l0
• k = proportionnel à Es / a• a proportionnel à l0 = (4 . EI / k)1/4
=> a ~ (EI / Es)1/3
=> k ~ Es4/3 / (EI)1/3
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CFMS / 3 mai 2007
Ecrans de soutènement / Lecture EC7 Modèles de calcul
• Coefficients de réaction
Le coefficient de réaction ne permet pas de prendre en compte :
• les déplacements d’ensemble ;• les interactions entre ouvrages ;• le rôle du temps ;• les effets cycliques ;• les tassements ;• les effets-voûte.
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CFMS / 3 mai 2007
• Coefficients de réaction
l0 = (4 . EI / k)1/4
a = 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/ a
=> k # 2 . (EM/ )4/3 / (EI)1/3
a >> 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/ a
=> k ↓ 5,4 . EM/ f
a = 2/3 . f
Cas d’une fiche hydraulique importante
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CFMS / 3 mai 2007
• Coefficients de réaction
l0 = (4 . EI / k)1/4
a = 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/ a
=> k # 2 . (EM/ )4/3 / (EI)1/3
a << 1.5 . l0
k = 3,6 . EM/ a
=> k ↑ 5,4 . EM/ f
a = 2/3 . f
Cas d’un écran très rigide
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• Coefficients de réaction
a
b
k = 3,6 . EM/ l
=> k ↑ 7,2 . EM/ b
l = b/2
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• Action de l’eau
• A l’aval : éviter gradients ascendants (ancrage dans couche peu perméable + pompage profond).
• A l’amont : incertitude sur distribution des pertes de charges => il est recommandé de les négliger.
• Dans ces conditions : distribution hydrostatique amont + aval.
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• Cas des sols fins
o Le niveau d’eau doit être considéré au toit du massif soutenu, sauf dispositions constructives appropriées.
o Il doit être tenu compte du comportement à court terme et du comportement à long terme.
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• Cas des sols fins
« Court terme » = très courte durée :• Comportement non drainé• u = 0, cu
« Long terme » = phases de service : • Calcul en contraintes effectives• ’, c’ # 0 en général
« Moyen terme » = phases provisoires de durée significative :
• Calcul en contraintes effectives• ’, c’ ≠ 0 si matériau surconsolidé
cu = f(z)
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Calcul en contraintes totales
Massif de sol
Soutènement
q
hh
satv = h . h + sat . (z-h) + q
pa = Ka . v – Kac . cu
pa = max[ (Ka . v – Kac . cu), 0]pa = max[ (Ka . v – Kac . cu), pmin]
pa = max [ (Ka . ’v – Kac . cu), pmin] + w . (z-h)
pmin = 0,1 . (q + .z)
u = w . (z-h)
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pa = max [max[ (Ka . v – Kac . cu), pmin], w . (z-h)]
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• Surcharges
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• Surcharges
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• Surcharges
Krey :P = Q . tg( /4- /2)
Boussinesq :P = Q /
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• Surcharges
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• SurchargesGraux :
p = q . tg2( /4- /2)
Boussinesq :p = q / 2
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• Surcharges
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• SurchargesHouy
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• Surcharges
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• Surcharges
B0
B1
R
Méthode des « bandes Boussinesq négatives »
Cas des risbermes
Insuffisant
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• SurchargesCas des risbermes
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• SurchargesCas des risbermes
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• Surcharges Boussinesq x 2 si écran rigide ?
• yh = 0 : écran puis immeuble• h = Boussinesq : immeuble puis écran
=> le coefficient majorateur sert à tenir compte de la réalisation de l’écran
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D = => pas de majoration
D = 0 => Boussinesq x 2
Hypothèse extrême = écran lisse
=> Expression possible du coefficient majorateur :
= (D + 2) / (D + 1)
=> Valeur usuelle :
= 1,5
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