NF P 94 282

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NF P 94 282

K-REA v3
FOXTA
Journée de lancement FOXTA/K-Rea v3 – 19 Octobre 2011
Logiciel K‐
Logiciel K
K‐REA v3
REA v3
Prise en compte des vérifications ELU selon la norme « Ecran » (NF P 94 282)
Fahd Cuira
F. Cuira – Octobre 2011
K-REA v3
Page 1
Mise en œuvre de la norme NF P 94 282 dans KREA v3
Cadre général
 Norme NF P 94 282 = norme nationale d’application de l’EC7 pour la
justification des écrans de soutènement
 S
S’applique
applique aux écrans de soutènement verticaux : parois moulées, rideaux de
palplanches, rideaux mixtes, parois composites…
 Fixe les mécanismes de ruine à examiner pour un écran de soutènement ainsi
que la ou les approches de calcul imposées, recommandées ou au moins
reconnues
 En France, pour le calcul des écrans, l’approche de calcul de référence est
l’approche
pp
2 : p
pondération des actions et des résistances mais p
pas les
paramètres de résistances
F. Cuira - Octobre 2011
Page 2
1
K-REA v3
Liste des vérifications
 Vérifications ELU
1. Stabilité générale
2. Défaut de butée
3. Résistance de la structure
4. Stabilité du fond de fouille
5. Equilibre vertical
6. Stabilité du massif d’ancrage (Kranz)
7. Résistance de l’ancrage
8. Stabilité hydraulique
 Vérifications ELS
1. Déplacements
2. Durabilité
3. Fluage des ancrages
K-REA v3
Page 3
Liste des vérifications reprises dans K-REA
 Vérifications ELU
1. Stabilité générale
2. Défaut de butée
3. Résistance de la structure
4. Stabilité du fond de fouille
5. Equilibre vertical
6. Stabilité du massif d’ancrage (Kranz)
7. Résistance de l’ancrage
8. Stabilité hydraulique
 Vérifications ELS
1. Déplacements
2. Durabilité
3. Fluage des ancrages
Page 4
2
K-REA v3
Vérification du défaut de butée
 Principe de la vérification
 S’assurer que la fiche de l’écran est suffisante pour assurer une sécurité
suffisante entre la butée limite et la butée nécessaire à l’équilibre de l’écran ;
Ecran auto-stable
Ecran ancré
K-REA v3
Page 5
 Principe de la vérification
 S’assurer que la fiche de l’écran est suffisante pour assurer une sécurité
suffisante entre la butée limite et la butée nécessaire à l’équilibre de l’écran ;
 Deux situations selon la norme
 Cas d’un écran ancré (un ou plusieurs niveaux d’ancrage)=> le modèle aux
coefficients de réaction (dit MISS) peut servir de base pour la vérification du
défaut de butée
 Cas d’un écran auto-stable (dit « en console » ) => MISS interdit ! Passage
impératif par un modèle aux équilibres limites (dit MEL)
Page 6
3
K-REA v3
 Phase(s) où l’écran est ancré : modèles MISS
Evaluation de l’état de mobilisation intermédiaire des pressions des terres
nécessaires à l’équilibre horizontal de l’écran.
 a .B t,k 
Bm,k
b
Butée mobilisée
Butée limite
B t,k
Poussée (mobilisée)
Bm,k
K-REA v3
Page 7
 Phase(s) où écran est ancré : modèles MISS
 a .B t,k 
Bm,k
b
γa
γb
Phase provisoire
1,35
1,10
Phase définitive
1,35
1,40
Pratique française (approche 2*): les Bt,k et Bm,k sont issus d’un calcul de type
“MISS” mené en appliquant 1,50/1,35 = 1,11 sur les valeurs caractéristiques des
surcharges variables (§ 9.2.2 (3)).
 γa x γb = 1,50 pour une phase provisoire (sécurité globale)
 γa x γb = 1,90 pour une phase définitive (sécurité globale)
Page 8
4
K-REA v3
 Phase(s) où l’écran est auto-stable : passage par MEL obligatoire
Poussée
Fa
zn
Butée
ΔU
Fb
zn : niveau de « transition »
α.Fcb
Fca
Contre poussée
Contre butée
nécessaire
disponible
z
K-REA v3
Page 9
 Poussées (Fa, Fca): valeurs de calcul = 1,35 x valeurs caractéristiques
 Butées (Fb, Fcb) :
valeurs de calcul = 1/γb x valeurs caractéristiques
γb = 1,40 si phase définitive, 1,10 si phase provisoire
 Eau:
valeurs de calcul = 1,35 x valeurs caractéristiques
 Surcharges:
valeurs de calcul = γq x valeurs caractéristiques
Nature de la surcharge
Permanente
Variable
Favorable
1,00
0,00
Défavorable
1,35
1,50
Page 10
5
K-REA v3
Procédure en deux étapes
 Vérification de la fiche : s’assurer que la fiche disponible est suffisante pour
atteindre l’équilibre des moments
 Vérification de la contre butée : s’assurer que la contre butée disponible est
suffisante pour assurer l’équilibres efforts
K-REA v3
Page 11
 Vérification de la fiche :
fb  1,20 f0
Pression différentielle
• fb : fiche « disponible » sous le point
de pression différentielle nulle (O)
minimale permettant
• f0 : fiche
d’atteindre l’équilibre des moments
(point C, également appelé « point
critique »)
• Pression différentielle = poussée –
butée + Δeau (avec pondérations)
O
f0
RC
fb
C
P
z
Page 12
6
K-REA v3
 Vérification de la contre butée
On évalue le facteur de mobilisation
« α » de la contre butée permettant
d’équilibrer la résultante des efforts
horizontaux (travail avec les valeurs
de calcul).
Fa
zn
Contre butée
suffisante
  1
ΔU
Fb
α.Fcb
α.Fcb
Fca
P
nécessaire
disponible
z
K-REA v3
Page 13
Calcul des efforts ELU
 Pour les phases où l’écran est ancré :
 Utilisation d’un modèle MISS pour le calcul des valeurs caractéristiques des
efforts,, mené selon l’approche
pp
2* ((1,11
, sur les surcharges
g variables et 1,00
,
sur tout le reste)
 Valeurs de calcul = 1,35 x valeurs caractéristiques (résultat du calcul MISS)
 Pour les phases où l’écran est auto-stable
 Utilisation d’un modèle aux équilibres limites (MEL) qui conduit directement
aux valeurs de calcul des efforts
 Efforts (Td, Md) calculés par intégration des pressions différentielles et
surcharges appliquées sur l’écran
Page 14
7
K-REA v3
Vérification du bilan vertical des efforts
 Objet de la vérification
 Evaluer la résultante verticale des efforts => vérification de la portance,
vérification du soulèvement éventuel
 Juger de la pertinence des inclinaisons supposées pour les efforts de
poussée/butée
 Portance en pointe à vérifier selon la norme fondations (en cours de
rédaction)
 Principe du calcul
•
Rv d  P0  Pv d  Fv d  Tv d
Rvd: résultante verticale des efforts
•
P0:
•
Pvd: résultante verticale des pressions des terres
poids propre de l’écran
•
Fvd: résultante verticale des surcharges appliquées directement sur l’écran
•
Tvd: résultante verticale des efforts des ancrages
K-REA v3
Page 15
Stabilité du massif d’ancrage (Kranz)
 Principe général
• S’assurer que la longueur libre est suffisante pour éviter tout report des efforts
d’ancrage sur l’écran
• Equivaut à vérifier que la stabilité du bloc d’ancrage est assurée avec une sécurité
suffisante (correspondant à un faible niveau de déformations)
Page 16
8
K-REA v3
 Principe général : modèle simplifié
• S’assurer que la longueur libre est
suffisante pour éviter tout report
d efforts
des
ff t d’ancrage
d’
sur l’écran
l’é
• Equivaut à justifier la stabilité du
massif d’ancrage « ABCDA » =
modèle de Kranz
A
B
E
α
tirant
écran
• Modèle de Kranz simplifié =
surface de rupture plane (CD) :
C
• D : point d’effort tranchant nul
• C : point d’ancrage effectif
(milieu du scellement ou base
du contre rideau)
β
D
K-REA v3
Page 17
 Equilibre limite du massif d’ancrage
A
B
Fe
E
P2
•
•
•
•
•
•
•
•
θ2
W
F
T
α
C
P1
Rc
θ1
D
P1 : réaction
é
de l’écran
é
P2 : poussée amont
Fe : charges extérieures
W : poids « net »
T : effort d’ancrage
Rf : résistance frottement
Rc : résistance cohésion
φ : angle de frottement
β
φ
Rf








R c  R f  W  Fe  P1  P 2  T  0
Page 18
9
K-REA v3
 Cas d’un multicouche => discrétisation en plusieurs sous-blocs
Bloc 1
A
Bloc 2
...
X
Bloc n
B
C
Couche
h 1
Couche 2
...
C
Couche i0
Discrétisation
en sous blocs
Couche i0 +1
...
D
Couche i0 +n
Z
K-REA v3
Page 19
 Cas d’un multicouche : équilibre d’un bloc isolé
Bloc « k »
Fe(k)
V2(k)
V1(k)
H2(k)
W(k)
H1(k)
Hypothèse de Bishop
V1(k) = 0 et V2(k) = 0
Ck
Rc(k)
Dk
φk
Rf(k)
Page 20
10
K-REA v3
 Cas d’un multicouche : principe de résolution
Bloc « k »
1<k<n
Bloc 1
Bloc n
Fe(k)
Fe(1)
Fe(n)
P2V
P1H
P2H
W(n)
H2(1)
W(1)
H2(k)
W(k)
H1(k)
Tdsb
P1V
C
C(k)
C(1)
Rc(k)
Rc(1)
D
H1(n)
φ1
Rc(n)
φk
D(k)
Rf(1)
φn
D(n)
Rf(k)
Rf(n)
K-REA v3
Page 21
 Cas d’un multicouche : principe de résolution
P2
Tdst
Fe3+W3
Rc3+Rf3
H2/2=H1/3
Fe2+W2
Action/Réaction
Rc2+Rf2
H1(k) = H2(k-1)
H2/1=H1/2
Fe1+W1
Rc1+Rf1
P1
Page 22
11
K-REA v3
 Principe de vérification
Tdsb,d 
Tdsb,
d bk
1,10
Tref,d  Tdsb,d
Tref,d  1,35 Tref
Tdsb,k
l effort déstabilisant (issue du modèle Kranz)
d b k: Valeur caractéristique de l’effort
Tref,k:
Valeur caractéristique de l’effort d’ancrage (issue du modèle MISS)
K-REA v3
Page 23
 Cas de plusieurs tirants
A
B2
B3
B1
α1
écran
α2
α3
C2
C1
C3
D
Page 24
12
K-REA v3
 Cas de plusieurs tirants (exemple)
A
B1
Situation 1
α1
α2
Les trois tirants
sont pris en compte
T2
T1
C2
α3
C1
T3
C3
D
K-REA v3
Page 25
A
B2
Situation 2
α1
α2
Seul le tirant 2 est
pris en compte
T2
α3
C2
C1
C3
D
Page 26
13
K-REA v3
A
B3
Situation 3
α1
α2
Les tirants 2 et 3
sont pris en compte
T2
C2
α3
C1
T3
C3
D
K-REA v3
Page 27
 Cas de plusieurs tirants : définition d’un tirant « équivalent »
A
B
Fe
P2
θ2
Wtot
F
Tréf
αréf
C
P1
Rc
θ1
D
β
Teq
k T
k
eq
j
φ
Rf
Tj
Page 28
14
K-REA v3
Mise en œuvre dans KREA v3
Calcul sans vérifications ELU
Calcul avec vérifications ELU
Calcul ELS
l l
Calcul de Base
l ld
Calcul ELU
l l
Modèle « MISS » (sans pondération)
Modèle « MISS » (sans pondération)
Résultats de base
‐ Pressions mobilisées ‐ Déplacements
‐ Efforts (V M) Résultats ELS
‐ Efforts (V, M) Phase(s) où l’écran est ancré
Phase(s) où l’écran est en console
Modèle « MISS » (avec 1,11 sur les surcharges variables)
Modèle aux équilibres limites « MEL » (pondéré)
Résultats ELU
‐ Efforts caract. (Vk, Mk)
‐ Efforts de calcul (Vd, Md)
Résultats ELU
‐ Pressions mobilisées ‐ Efforts de calcul (Vd, Md)
Vérifications ELU
‐ Défaut de butée
‐ Equilibre vertical
Vérifications ELU
‐ Stabilité massif d’ancrage
Modèle « Kranz »
K-REA v3
Page 29
Calcul ELU
 Organigramme des
calculs ELU
Moteur de calcul
« originel » de Krea
Calcul « arrière plan »
opéré
é é di
directement
t
t par
l’interface
Moteur de calcul
spécifique
Modèle « Kranz »
Phase(s) où l écran
Phase(s) où l’écran est ancré
Phase(s) où l écran
Phase(s) où l’écran est en console
Modèle « MISS » (avec 1,11 sur les surcharges variables)
Modèle aux équilibres limites « MEL » (pondéré)
Résultats ELU
‐ Pressions mobilisées Pressions mobilisées
‐ Déplacements
‐ Efforts caract. (Vk, Mk)
Vérifications ELU
‐ Stabilité massif d’ancrage
Résultats ELU
‐ Pressions mobilisées P
i
bili é
Vérifications ELU
Page 30
15
K-REA v3
 Données : définition des coefficients partiels
Modèle MISS
général
Modèle
MEL
Equilibre
vertical
Kranz
K-REA v3
Page 31
 Données : définition du type de la phase
Nature de la phase
(provisoire / définitive)
Caractère de l’écran à
la phase considérée
(auto-stable / ancré) –
détection automatique
Page 32
16
K-REA v3
 Données : définition de la nature des surcharges
Surcharge sur le
terrain : permanente
ou variable
K-REA v3
Page 33
 Données : définition de la nature des surcharges
Surcharge
directe sur
l’écran
Page 34
17
K-REA v3
 Résultats ELU : Efforts et déplacements (phases avec ancrage(s))
K-REA v3
Page 35
 Résultats ELU : Efforts et déplacements (phase auto stable)
Page 36
18
K-REA v3
 Résultats ELU : Vérification du défaut de butée
Phase avec ancrage (s) => modèle MISS
K-REA v3
Page 37
 Résultats ELU : Vérification du défaut de butée
Phase auto-stable=> modèle MEL
Page 38
19
K-REA v3
 Résultats ELU : Vérification de l’équilibre vertical
K-REA v3
Page 39
 Résultats ELU : Vérification Kranz
Page 40
20
K-REA v3
K-REA v3
Page 41
Page 42
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