Interactions pratiques

Il existe deux interactions pratiques entre les travaux réalisés au CER et en centrifugeuse. La première est relative à la géométrie de l’ouvrage. Il fallait que le modèle physique tienne dans le conteneur d’essai de la centrifugeuse. Un double conteneur rectangulaire mesure 72 cm de haut, 120 cm de long et 80 cm de large. Les éléments mis à l’échelle ne devaient pas avoir une taille trop petite. Par exemple, un parement composé de 10 écailles dans le sens de la hauteur aurait posé des difficultés de mise en œuvre et d’instrumentation. A contrario, l’ouvrage devait être suffisamment grand pour être représentatif des futurs soutènements. Pour rappel, les murs de Perrigny mesurent au maximum 5,25 m de haut, soit 3,5 écailles.

La deuxième interaction, qui a été choisie et non pas subie, concerne les mesures des tractions dans les armatures. Les armatures ont été « découpées » en deux zones. La première est la zone plus directement touchée par la sollicitation, c'est-à-dire proche de la traverse, et la deuxième est aux alentours de la ligne de traction maximale. C’est cette dernière qui a été privilégiée (Figure 2-21) lors des expérimentations du CER, car il est possible que des phénomènes, comme un élargissement de la zone active, apparaissent plus distinctement dans un ouvrage à échelle 1 que dans les modèles centrifugés. A l’inverse, mesurer au moyen de jauges l’effet dynamique du chargement sur les tractions dans les armatures est plus adapté aux essais en centrifugeuse où plusieurs niveaux de chargement sont programmés.

2.2. Ouvrage expérimental du CER

2.2.1. Géométrie de l’ouvrage expérimental

La définition de sa géométrie était contrainte par plusieurs critères. Tout d’abord, il a été choisi de réaliser les expérimentations du CER « en intérieur » dans une des fosses d’essais. Celles-ci sont limitées par une bordure en béton sur 1,5 m de profondeur. Les dimensions du cadre intérieur sont d’environ 8 m de large pour 30 m de long. En dessous, l’ouvrage est en contact direct avec le sol en place. Celui-ci est une grave sablo – argileuse 0/100 mm classée C1B4 suivant la NF P 11-300 (AFNOR, 1992a) (Figure 2-1).

a) b)

Figure 2-1 - Insertion du plot expérimental dans la fosse d’essais : a) vue côté parement, b) vue côté remblai technique. Pour pouvoir accueillir l’ouvrage, une fosse a été creusée sur 4,30 m de profondeur. Pour des raisons de sécurité, un talutage a dû être conservé (sauf au droit des armatures et du parement). Une rampe d’accès a été laissée pour faciliter la circulation des engins de chantier. Elle a été retaillée en fin de mise en œuvre. Le parement a été disposé parallèlement au petit côté de la fosse de sorte que le plot représente une tranche de 8 m de large d’une future LGV.

La deuxième contrainte porte sur la géométrie et la nécessité d’être le plus proche possible des conditions réelles, ce qui implique de pouvoir poser sur l’ouvrage une structure d’assise ferroviaire. Un pré-dimensionnement de celle-ci a abouti à la pose d’une couche de ballast et d’une sous-couche de 30 cm d’épaisseur chacune. De plus, toujours dans le but de se référer aux futurs ouvrages, c’est la distance minimale entre l’axe de la voie et le parement qui a été retenue, soit 3 m, ce qui place la traverse à l’aplomb des armatures.

La hauteur maximale des murs de Perrigny est de 5,25 m de haut (Figure 1-12). Ne pouvant disposer d’une telle hauteur, le facteur déterminant fut de disposer d’au moins 3 lits

d’armatures en fonctionnement « normal ». En effet, il est couramment admis qu’au-delà de 2 m de profondeur, l’impact des vibrations devient très faible. En plus de la structure d’assise, il s’avère nécessaire d’avoir trois lits d’armatures pour atteindre 2 m de profondeur. A cause de l’effet de frettage du sol support, les tractions dans les deux lits du bas sont plus faibles et les maxima des tractions se rapprochent du remblai. Au final, la hauteur de parement retenue a été de 3,75 m, soit 2,5 écailles et 5 lits d’armatures. Les lits sont numérotés de 1 à 5, en allant de haut en bas. La hauteur du remblai a été fixée à 3,5 m (Figure 2-2).

30 cm 30 cm Sol support 16,5 m Parement 14 cm 11 m 3,5 m 37 cm 37 cm 4 x75 cm = 3,.0 m Ballast 3 m Force Poutre de chargement 3 m Sous couche 3,74 m 3,5 m 3 : 2 Soutènement Remblai technique

Figure 2-2 : Coupe longitudinale du plot expérimental du CER (d’après Froumentin et al., 2008).

Afin de favoriser l’apparition des déformations lors des essais, le dimensionnement de l’ouvrage a dû être adapté et la méthode de justification imposée par les textes en vigueur n’a pas été strictement suivie. Les coefficients de sécurité partiels et les coefficients de méthode ont été pris égaux à 1. Les valeurs des coefficients de pondération pour les différentes combinaisons d’actions étaient de 1 ou de 0. La majoration de 20 % des tractions maximales dans les armatures liée aux vibrations et imposée par l’IN0203, anciennement nommée Notice Générale EF 2 B 21 n°1 (SNCF, 1985), n’a pas été prise en compte. La longueur des armatures, de type HAR 45x5, a été définie de sorte que le coefficient de sécurité global de l’ouvrage soit de 1,5. Elles mesurent 3,5 m de long (Figure 2-2). Une justification « classique » du dimensionnement aurait conduit à multiplier le nombre d’armatures par 1,25 pour les lits 2 et 3 et par 1,5 pour les lits 4 et 5. Enfin, le substratum situé à 4,12 m sous la traverse étant supposé indéformable, il n’y a pas de problème de poinçonnement à considérer.

La distance entre l’axe de la deuxième voie et le bord du remblai technique est aussi de 3 m pour faciliter la comparaison. La distance entre les deux axes des voies est là encore réglementaire, c’est-à-dire 5 m, ce qui fait un ouvrage de 11 m de long en tête. La pente du remblai est de 3 H pour 2 V, ce qui donne une longueur de la base de l’ouvrage de 16,5 m.