Il est pratique, comme le suggéra Bishop, d’utiliser le coefficient ru, défini de la manière
suivante : h u ru .
γ
= avec : u : pression interstitielleγ : poids volumique du sol au-dessus du point considéré h : hauteur de la colonne de sol au-dessus du point considéré. Le calcul est réalisé en imposant un coefficient constant par zone ou par matériau.
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Annexe 3 : Etats-limites à vérifier pour les digues
comportant un rideau de palplanches
Pour le cas des digues avec un écran de soutènement en palplanches métalliques, il convient de prendre en compte :
● les états-limites de la digue du canal ; ● les états-limites de l'écran de soutènement.
Nous précisons ci-après les états-limites à vérifier pour un rideau de palplanches métalliques. Cette annexe a été rédigée en s'inspirant de la norme NF EN 1993-5 (Eurocode 3 - partie 5) et de ROSA 2000 (fascicule « rideaux de soutènement » ou fascicule « exemples commentés de notes de calcul – rideau de soutènement ancré »). Nous recommandons au lecteur de se reporter à ces deux ouvrages.
Pour le calcul des écrans de soutènement, la norme NF EN 1993-5 recommande de choisir l’approche de calcul 2 de l’Eurocode 7 qui consiste à appliquer les facteurs de sécurité aux actions ou à leurs effets et aux résistances. Dans certaines conditions, il est toutefois permis de justifier la stabilité générale du site selon l’approche de calcul 3, laquelle consiste à appliquer les facteurs partiels de sécurité aux actions ou à leurs effets et aux propriétés des matériaux.
1. Etats-limites ultimes
Les états-limites ultimes qui sont à vérifier pour un écran de soutènement en palplanches sont :
• la stabilité de l’écran vis-à-vis d’une rupture par défaut de butée (stabilité externe). Il s'agit de vérifier que la butée mobilisée est inférieure à la butée mobilisable (vérification de la fiche) ;
● la résistance de la structure de l’écran (stabilité interne). Il doit être vérifié que la résistance de la structure est suffisante pour supporter les efforts tranchants, moments fléchissants, efforts normaux, etc qui sont appliqués. Dans le cas de rideaux de palplanches métalliques, la vérification de la résistance doit être effectuée selon la norme NF EN 1993-5 ;
● la portance de l’écran (stabilité externe). La vérification par le calcul de la capacité portante d'un écran n'est en principe à faire que dans le cas où l'écran supporte des charges verticales descendantes transmises par une structure portée et/ou par des tirants d'ancrage fortement inclinés. Dans ce cas, les charges verticales appliquées doivent rester inférieures aux charges admissibles que l'on calcule de façon analogue à celle des fondations profondes ;
● la stabilité des tirants d'ancrage (stabilité interne). Il doit être vérifié la résistance de la structure des tirants et la résistance à l'arrachement de l'ancrage (longueur du scellement, résistance d'interaction terrain-ancrage dans le cas d'un ancrage scellé au terrain, ou butée des terres dans le cas d'un ancrage par contre-rideau) ;
● l’absence d’interaction entre l’écran et un ancrage (stabilité externe). Il s'agit de vérifier la stabilité du massif de terrain compris entre l'écran et l'ancrage et de s’assurer que les efforts d’ancrage appliqués au massif de sol sont exercés suffisamment loin de l’écran pour ne pas lui transmettre d’effort supplémentaire et générer davantage d’efforts sur la partie active de l’écran que le mécanisme de poussée traditionnel pris en compte lors des différentes étapes de son dimensionnement.
● la stabilité du fond du lit (stabilité hydraulique). Il s'agit de vérifier la stabilité du fond du lit vis-à-vis d'une rupture par soulèvement hydraulique global du terrain (cette vérification vise les situations où un niveau « étanche » sous le fond du lit existe et est
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d'Archimède, se produit lorsque la pression de l'eau sous le fond du lit « étanche » devient supérieure à la contrainte verticale moyenne due aux couches de terrain sus- jacente); par boulance (les particules de sol sont entraînées vers le haut et la rupture se produit par bouillonnement lorsque les forces d'écoulement ascendantes s'opposent au poids du sol et annulent la contrainte effective verticale) ; par érosion interne ; par érosion régressive.
● la stabilité d'ensemble de l'écran (stabilité globale). 2. Etats-limites de service
Les états-limites de service sont essentiellement associés aux déplacements et aux déformations (déplacement en tête du rideau, tassement du massif retenu, tassement et déplacement de la poutre de couronnement...). Habituellement, la justification de l'écran vis- à-vis des états-limites de service consiste à vérifier :
• que les efforts supportés par l’écran restent admissibles pour la structure de l’écran (pour éviter par exemple une fissuration inacceptable, ou des problèmes de corrosion) ; • et le cas échéant, que l’effort supporté par un tirant reste admissible pour sa structure
et pour éviter un fluage important de l'ancrage.
Le déplacement de l'écran de soutènement est principalement lié :
• à sa réalisation (battage de palplanches, forage et injections des tirants, etc ..) ;
• à ses déformations propres sous l'effet des sollicitations qui lui sont appliquées, donc à sa raideur et à celle de ses appuis ;
• aux déformations d'ensemble du massif, notamment dans le cas d'ancrages multiples ; • à l'effet d'un rabattement, ou de la modification des niveaux d’eau (par exemple due à
l’effet barrage d’un écran) ;
• au caractère gonflant ou évolutif des sols.
Pour la vérification du rideau de palplanches vis-à-vis de l'ensemble de ces états-limites, il convient de tenir compte de l'influence des affouillements sur l'évolution du fond du lit (érosion des matériaux en pied de berges et diminution de la butée de pied).
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