en Polyéthylène - canalisation.org le site du RésO-PE

Transcription

RésO-PE
Guide
d’étude des Réseaux
en Polyéthylène
Edition2011-2012
w w w . c a n a l i s a t i o n . o r g
• SOMMAIRE •
RésO-PE
Domaines d’application ..........................................4
Le polyéthylène ............................................................5
1- Historique du polyéthylène ..............................................5
1ère synthèse : Hans von Pechmann (Allemagne)...........................5
1ère synthèse industrielle du polyéthylène ......................................5
1ère synthèse haute pression reproductible de polyéthylène...........5
1ère production industrielle...........................................................5
Développement de plusieurs types de catalyse..............................5
3ème type de système catalytique....................................................6
Développements de nouveaux systèmes à « site unique » ............6
2- Les caractéristiques du polyéthylène ...........................6
Trois types de polyéthylène ...........................................................6
Deux méthodes de polymérisation sont mises en œuvre...............7
Histoire du PE pour tubes pression ...............................................9
3- Matière première et propriétés ........................................9
La légèreté.....................................................................................9
Flexibilité et installation .................................................................10
Flexibilité, élasticité et opération ....................................................11
Exemple du tremblement de terre à Kobe (Japon).........................12
La soudabilité du polyéthylène et l’absence de fuites ....................12
4- Les propriété mécaniques................................................12
a-La courbe de régression.............................................................13
b-La Propagation Rapide de Fissures
(RCP, Rapid Crack Propagation) ....................................................14
c-La Propagation Lente de Fissure (SCG, Slow Crack Growth)......16
5- Les modes de fabrication des tubes et accessoires....17
L’extrusion de tubes ......................................................................17
Les avantages du polyéthylène ...........................21
Types de PE utilisés................................................................21
Propriétés chimiques .............................................................21
Corrosion.......................................................................................21
Perméation ....................................................................................21
Vieillissement à la lumière- résistance aux U.V. : ..........................21
Propriétés mécaniques ..........................................................21
Comportement aux chocs..............................................................21
Comportement au fluage ...............................................................21
Résistance à la fissuration.............................................................21
Résistance à l’abrasion..................................................................22
Résistance aux coups de béliers....................................................22
Ductibilité et flexibilité: ..................................................................22
Autobutage................................................................................22
Environnement .............................................................23
La longévité du produit..........................................................23
Lʼempreinte carbone...............................................................23
La production des tubes ................................................................23
Le transport des tubes de l’usine au chantier ................................24
La pose..........................................................................................24
Le cycle de vie..........................................................................24
Le recyclage..............................................................................24
Les enjeux sanitaires..............................................................24
Normes et réglementations ...............................25
La normalisation ......................................................................25
La certification..........................................................................25
La Marque NF............................................................................25
Ne pas confondre norme NF et marque NF......................25
La Marque NF 114 – tubes en Polyéthylène .....................26
Comparatif marque NF et norme NF...................................28
La conformité à la norme NF EN 12201-2......................................28
La Marque NF114 ..........................................................................28
La réglementation : la conformité sanitaire
(Arrêté du Ministère du 29 mai 1997) ...........................................28
Produits ............................................................................30
Conditionnement ......................................................33
Manutention et stockage ......................................34
Règles générales .....................................................................34
Transport et livraison .............................................................34
Réception...................................................................................34
Déchargement et stockage ...................................................35
Tubes en longueurs droites ...........................................................35
Tubes en tourets ............................................................................35
Raccords .......................................................................................35
Stockage sur chantier....................................................................35
Signalisation, protection & détection des
conduites et fluides présents dans le sous-sol ..36
Les dispositifs avertisseurs .................................................36
Les exigences et objectifs de la norme NF EN 12613
« Dispositifs Avertisseurs » ..................................................36
La protection mécanique des conduites...........................37
Les étapes et étages de la protection des canalisations
présentes dans le sous sol ...................................................37
La détection des conduites non conductrices ................38
Accessoires .....................................................................39
Les raccords .............................................................................39
Les accessoires de canalisation .........................................40
Les modes de raccordements .............................41
La Polyfusion ou soudure bout-à-bout..............................41
Description ....................................................................................41
Le principe.....................................................................................41
2
• SOMMAIRE •
L’outillage nécessaire.....................................................................41
La procédure de soudage ..............................................................42
Valeurs types des paramètres de soudure : ...................................44
Lʼélectrofusion .........................................................................44
Description ....................................................................................44
Le principe.....................................................................................44
L’outillage nécessaire.....................................................................44
La procédure de soudage ..............................................................45
Le soudage des thermoplastiques par extrusion ...........47
Description ....................................................................................47
Le principe.....................................................................................47
Les raccords mécaniques .....................................................48
Formations ......................................................................49
Formations aux techniques de soudages.......................................49
Formations aux techniques d’essais de la Marque NF 114 ............49
Les types d’installation..............................................50
1- Recommandations générales pour la mise en œuvre
des tubes ...................................................................................50
Les tubes conditionnés en couronnes ...........................................51
Les tubes conditionnés en tourets.................................................51
Les tubes conditionnés en longueurs droites ................................52
La mise en place de vannes ou autres appareils lourds .................52
Contraintes d’environnements.......................................................53
2- La Pose traditionnelle en tranchée ................................53
Les règles de sécurité....................................................................53
Réalisation de tranchées................................................................54
Le remblayage des tranchées ........................................................54
Le compactage ..............................................................................56
La pose mécanisée ........................................................................56
3- Les techniques sans tranchées ......................................57
La pose aérienne ...........................................................................57
Le forage dirigé .............................................................................57
Le micro tunnelier .........................................................................58
Le remplacement de conduites en lieu et place .............................59
Essais de réception .....................................................62
Groupe 1 : Gaz combustibles...............................................62
Contrôles avant mise en service ....................................................62
Contrôles après mise en service....................................................62
Documents applicables..................................................................62
Groupe 2 : Applications eau potable..................................63
Épreuve principale en pression suivant NF EN 805........................63
Généralités.....................................................................................63
Procédure d'épreuve .....................................................................63
Phase préliminaire.........................................................................63
Essai de chute de pression ............................................................64
Phase d'épreuve principale............................................................64
Les groupes 3 & 4....................................................................65
Groupe 3 : Irrigation ......................................................................65
RésO-PE
Groupe 4 : Application industrie et eau non potable ......................65
Application assainissement sous pression ..................65
Maintenance des réseaux polyéthylène ..........66
Maintenance des réseaux polyéthylène ............................66
Guides de réparation des réseaux polyéthylène ............66
Réparation provisoire ....................................................................66
Réparation définitive......................................................................66
Conception du réseau polyéthylène ................67
1- Le dimensionnement de la canalisation .......................67
1-1 Calcul de la Pression Nominale (PN).......................................67
1-2 La résistance à la dépression (phénomène de flambement)....68
1-3 La résistance à des surpressions répétées ..............................70
1-3.2 Charge de surpression .........................................................72
2- Pertes de charge et écoulement libre............................74
2-1 Réseau en charge....................................................................74
2-2 Réseau avec écoulement à surface libre..................................75
3- Dilatation et points fixes ...................................................76
3-1 Généralités ..............................................................................76
3-2 Calcul de la dilatation ..............................................................76
4- Calculs de supportage.......................................................77
4-1 Calcul des portées...................................................................77
4-2 Support ...................................................................................78
4-3 Montage ..................................................................................79
5- Calcul de résistance mécanique.....................................80
5-1 Caractéristiques du tuyau, définies dans le fascicule 70..........80
5-2 Caractéristique de sol et de pose (extrait du fascicule 70) ......80
5-3 Calcul intermédiaire (comportement rigide ou flexible)...........87
(extrait du fascicule 70).................................................................87
5-4 Détermination des actions (extrait du fascicule 70) ................88
5-5 Détermination des sollicitations (extrait du fascicule 70) ........92
5-6 Vérification aux états limites ultimes (extrait du fascicule 70).....95
5-7 Résultats de l’étude du TEPPFA (The European Plastic Pipes ant
Fittings Association) sur le comportement mécaniques des canalisations plastiques enterrées..............................................................98
6-Les influences extérieures ................................................101
6.1-La tenue au feu........................................................................101
6.2-La tenue au rayonnement ultraviolet (UV) ...............................102
6.3-La tenue au gel........................................................................103
6.4-Ancrages, butées, passages de paroi ......................................103
Abbréviations-Glossaire ..........................................104
3
• DOMAINES D’APPLICATION •
Réseau et branchement d’eau potable
Réhabilitation
Distribution Gaz
Emissaire en mer
Irrigation et micro irrigation
Protection des câbles (fibres optiques,
énergie)
RésO-PE
Assainissement, évacuation d’effluents divers
Protection des canalisations (gaz, eau)
Réseau d’incendie
Réseau d’air comprimé
(canon à neige arrivée d’air)
Protection des câbles en acier (dont câbles
de précontrainte des ponts)
Etc…
Transport de fluides corrosifs (Industrie)
4
RésO-PE
• POLYÉTHYLÈNE •
1 - Historique du polyéthylène
1ère synthèse : Hans von Pechmann (Allemagne) - 1898
Réalisée par accident pendant le chauffage de diazométhane. Eugen Bamberger and Friedrich Tschirner
ont caractérisé cette substance blanche et cireuse constituée de longues chaines à motif -CH2- et l’ont
nommé « polyméthylène ».
1ère synthèse industrielle du polyéthylène - 1933
Réalisée à nouveau par accident chez ICI Chemicals : Eric Fawcett et Reginald Gibson appliquent une très
haute pression de quelques centaines d’atmosphères sur un mélange d’éthylène et de benzaldéhyde. La
réaction est alors initiée par une contamination sous forme de traces d’oxygène, ce qui explique la difficulté
de reproduire l’expérimentation au début.
1ère synthèse haute pression reproductible de polyéthylène - 1935
Réalisée par un chimiste d’ici, Michael Perrin. Les bases de la synthèse industrielle du polyéthylène basse
densité (LDPE) sont établies.
1ère production industrielle - 1939
Développement de plusieurs types de catalyse
(polymérisation d’éthylène à des conditions de températures et pressions plus modérées).
• 1ère catalyse basée sur le trioxyde de chrome – 1951
Réalisée par Robert Banks et Paul Hogan chez Phillips Petroleum, tous deux inventeurs du polypropylène
semi-cristallin et du polyéthylène haute densité (HDPE).
Ces 2 plastiques furent vendus sous la marque commerciale MARLEX®.
Paul Hogan
Né le 7 août 1919
Polymers and Production
Thereof
HDPE and Polypropylene
Plastics
Patent Number(s) 2,825,721
Robert Banks
Né le 24 novembre 1921
Décédé le 3 janvier 1989
Polymers and Production
Thereof
HDPE and Polypropylene
Plastics
Patent Number(s) 2,825,721
5
RésO-PE
• 1953 : Karl Ziegler développe un système de catalyse basé sur des halogénures de titane et un organoaluminium, travaillant à des conditions encore plus modérées que celles de la catalyse Philips.
Il faut cependant noter que la catalyse Phillips est moins coûteuse et plus aisée à mettre en œuvre. Les
deux systèmes persistent dans l’industrie à ce jour .
A la fin des années 1950, les deux types de catalyse, Philips et Ziegler sont utilisées pour la production
de HDPE. Phillips avait initialement des difficultés pour produire un HDPE de qualité uniforme et a rempli
des entrepôts de produits hors spécifications.
3ème type de système catalytique : les métallocènes - 1976 - Walter Kaminsky et Hansjörg Sinn
(Allemagne).
Développements de nouveaux systèmes à « site unique » (single-site) post-métallocène. Ils offrent
une plus grande maîtrise de la structure du polymère que les métallocènes.
Fujita chez Mitsui Corporation, a démontré que certains complexes iminophenolates de groupe IV métalliques présentent une plus grande activité que les métallocènes.
2- Les caractéristiques du polyéthylène
- Composé uniquement de carbone et d’hydrogène.
- Matériau thermoplastique, fait à partir du monomère éthylène (C2H4).
- Plus léger que l’eau (masse volumique entre 0.90 et 0.96 g/cm³).
- Polymère semi-cristallin.
- Thermo-fusible.
- Brûle entièrement en rejetant du CO2 et de l’eau.
- Non toxique et inerte.
Trois types de polyéthylène
• Le polyéthylène basse densité (PEbd ou LDPE) qui est un polyéthylène pur. Sa
masse volumique se situe entre 915 et 935 kg/m3. On observe des branchements
longs de 1000 à 10000 carbones.
6
RésO-PE
• Le polyéthylène basse densité linéaire (PEbdl ou LLDPE) qui est un copolymère. Sa masse volumique se situe entre 900 et 935 kg/m3. On observe environ 10 à 20 branchements courts (copolymères) tous les 1000 carbones.
• Le polyéthylène haute densité (PEhd ou HDPE) qui est un homopolymère ou plus souvent légèrement
copolymérisé.
Sa masse volumique se situe entre 935 à 965 kg/m3.
On observe environ 0 à 10 branchements
courts tous les 1000 carbones.
Nota : la dénomination PEmd (polyéthylène moyenne densité) est parfois utilisée pour l’intervalle de
masse volumique de 930 à 940 kg/m³.
Deux méthodes de polymérisation sont mises en œuvre
• Polymérisation du PEbd :
- Haute pression (2000 bar)
- Hautes températures (200 - 300°C)
- Initiation par radicaux libres (ROOR)
- Pas de comonomère
• Polymérisation du PEbdl et du PEhd :
- Basse pression (20 bar)
- Basses températures (70-100°C)
- Catalyseurs métaux de transition
- Comonomère
C4 – Butène
C6 – Hexène
C8 – Octène
• La copolymérisation du polyéthylène
Elle est « contrôlée » par le catalyseur
qui possède des sites actifs.
7
RésO-PE
• Le polyéthylène bimodal
Il est obtenu en mélangeant deux types de synthèses.
On obtient alors deux types de chaînes macromoléculaires de polyéthylène :
Ce type de produit présente quelques propriétés intéressantes :
8
RésO-PE
Histoire du PE pour tubes pression
3 - Matière première et propriétés
Par rapport aux matériaux traditionnels, le polyéthylène offre plusieurs avantages :
- Légèreté,
- Flexibilité et élasticité,
- Installation rapide et facile,
- Pas de corrosion,
- Bonne résistance chimique,
- Pas de fuites,
- Faible friction / faible perte de charges,
- Meilleure qualité de l’eau transportée,
- Facilité d’installation des connexions et des branchements,
- Pas d’encrassement.
Grâce à ces propriétés, de nombreux pays ont adopté le PE comme la solution idéale pour les réseaux de
distribution eau et gaz.
La légèreté
Elle permet une manutention facile de produits et par conséquent une main d’œuvre réduite, moins de
machines et les tubes polyéthylène flottent.
9
RésO-PE
Poids par métre de tube pression (PN 10)
Flexibilité et installation
Elle permet de suivre le terrain, de diminuer le nombre de connexions et de rendre le tracé du réseau
plus facile.
10
RésO-PE
La flexibilité des tubes permet de les transporter et de les stocker en tourets. On peut enrouler jusqu’à
200 m de tube, permettant ainsi d’avoir de grandes longueurs. Les avantages résultants sont :
- De grandes longueurs,
- Moins de connexions et soudures,
- Moins de manipulations et manutention,
- Moins de risques de fuite,
- Suit la forme du terrain,
- Moins d’engineering,
- Ceci représente un gain de temps et d’argent et une amélioration de la fiabilité.
Cette propriété permet également
l’utilisation de techniques d’installation récentes :
- Narrow trenching
- U or C-lining
- Swage lining
- Slip lining
- Pipe bursting
- Directional drilling
Flexibilité, élasticité et opération
Elle contribue à la durée de vie des tubes car elle procure :
- Une excellente résistance aux variations de pression, aux coups de bélier, …
- Une relaxation de contrainte liée aux contraintes internes (charges constantes ou trafic routier par exemple),
- Une résistance aux mouvements de terrain, tremblements de terre,
- Une résistance aux chocs (machines,…).
11
RésO-PE
Exemple du tremblement de terre à Kobe (Japon)
A l’issue du grand tremblement de terre à Kobe, le 17 janvier 1995, l’expertise a dénombré 26 459 ruptures de tubes. Les matières utilisées
étaient le polyéthylène, le PVC, la fonte ductile, l’acier, le béton.
Le nombre de ruptures sur le tube PE s’élève à ZERO !
La soudabilité du polyéthylène et l’absence de fuites
Une connexion mécanique = un risque de fuite.
Pour garantir un réseau sans fuite, il y a deux méthodes :
- Limiter le nombre de connexions, ce qui est réalisable avec les tubes polyéthylène qui peuvent être installés en grandes longueurs.
- Éviter les connexions mécaniques en réalisant des soudures entre les tubes polyéthylène.
Soudure bout à bout
Soudure par manchon électro-soudé
4 - Les propriété mécaniques
Il existe 3 propriétés mécaniques essentielles pour caractériser le PE :
a : la courbe de régression
b : la propagation rapide de fissure (RCP)
c : la propagation lente de fissure (SCG)
Propagation lente de fissure
(Résistance à l’entaille)
Propagation rapide de fissure
12
RésO-PE
a-La courbe de régression
La courbe de régression est réalisée en faisant des essais de pression hydrostatique à différentes
contraintes et températures afin de construire une courbe qui pourra permettre l’exploitation temps-température à 20°C jusqu’à un temps de 50 ans et assurer le dimensionnement correct des tubes dans l’application réelle.
Exemple de courbe de régression typique pour un matériau de 1ère génération :
Le test de pression hydrostatique
Un échantillon de tube est mis sous pression dans un bac d’eau à une température définie et on observe
l’évolution de ses caractéristiques en fonction du temps.
3 modes de rupture peuvent se produire :
13
RésO-PE
Evolution des grades PE pour tubes : augmentation de la tenue à la pression
Les nouvelles révisions des normes ISO et EN interdisent la présence d’un genou à 80°C avant 5000
heures.
La classification MRS (minimum required strength) :
b-La Propagation Rapide de Fissures (RCP, Rapid Crack Propagation)
Sous des conditions sévères telles qu’une pression élevée et/ou une température basse, un impact sur un
tube sous pression peut conduire à une fissuration rapide pouvant se propager sur plusieurs centaines de
mètres, dans le cas de canalisation rigides de types métalliques.
La mesure du RCP peut s’effectuer selon deux types de tests :
- Le full scale testing (FST) ou essai pleine échelle,
- Le test S4 (Small Scale Steady State).
14
RésO-PE
Full Scale Testing (FST) :
Le test est réalisé sur de grandes longueurs de tubes. De grands réservoirs de gaz sont requis.
Le test est cher et complexe à réaliser mais il est très proche de la réalité.
Rupture d’une
canalisation pa
r RCP
Test RCP Full Scale
15
RésO-PE
Test S4 (Small Scale Steady State) :
Ce test est réalisé typiquement sur un tube de 110 mm de diamètre et de SDR11.
La cage de confinement et les déflecteurs internes entrainent des conditions plus sévères de test.
Le test S4 est moins cher et
plus facile à réaliser. Il est également plus sévère que le test
Full Scale.
c-La Propagation Lente de Fissure (SCG, Slow Crack Growth)
C’est un processus de vieillissement de la résine à long terme
conduisant à une rupture dite fragile. Ce processus est accéléré
par les rayures et pierres en contact avec le tube.
Elle peut être mesurée en attendant l’apparition du genou dans
la courbe de régression, réaliste mais cher et très long, ou à
l’aide du test notch (test sur tube entaillé). L’ESC est accéléré
par la concentration des contraintes dans l’entaille.
16
RésO-PE
5 - Les modes de fabrication des tubes et accessoires
L’extrusion de tubes
La ligne d’extrusion est globalement constituée de 4 zones.
• Profils de température standards pour le polyéthylène des tubes
Les températures maximales recommandées sont :
Zone d’alimentation  50 °C
Fourreau  180 - 205 °C
Tête  205 - 210 °C
Filière  205 - 220 °C
Température de masse  200 - 220 °C
Lorsqu’un fourreau est équipé d’une culasse rainurée, la température doit être maintenue à 50°C ou moins
dans la zone d’alimentation. La différence de température de la matière fondue entre le bout de la vis et
la filière ne doit pas excéder 10°C.
Le phénomène de sagging
A cause de la faible conductivité thermique du polyéthylène, la surface interne ainsi que le cœur de l’épaisseur des tubes épais restent à l’état fondu pendant un temps important. Le matériau en fusion peut alors
s’écouler à l’intérieur de la paroi du tube.
17
RésO-PE
Ce flux gravitationnel de polyéthylène fondu s’appelle “sagging” ou fléchissement. Le résultat est une différence parfois importante d’épaisseur en différents endroits de la paroi.
Pour les grades PE100 classiques, le phénomène apparaît pour des épaisseurs de paroi à partir de
40-50 mm.
Les facteurs influençant le sagging sont :
• Sur la matière première :
- La tenue en fondu du grade polyéthylène (PE) considéré ( viscosité à faibles gradients de vitesse),
- La cristallinité ( chaleur de fusion ou de cristallisation),
- L’épaisseur du tube considéré.
• Sur le procédé de fabrication :
- La température (impact sur la viscosité en fondu),
- L’excentricité de la filière (pour compenser l’augmentation d’épaisseur vers le bas),
- Le taux d’étirage durant l’extrusion (rapport entre le diamètre du tube et le diamètre de la filière),
- L’influence du refroidissement dans le bain est relativement faible.
L’injection des accessoires (raccords) en PE100
- La machine d’injection : La matière est transportée et fondue dans l’unité d’injection.
Une pression est appliquée sur la vis pour faire avancer la matière fondue. Le moule
est maintenu fermé durant l’injection et le refroidissement. Ensuite le moule est ouvert
et la pièce moulée éjectée.
18
RésO-PE
- Le cycle d’injection : Il se compose de 4 étapes de moulage principales : remplissage du moule, maintien en pression, refroidissement et plastification de la matière pour le cycle suivant, ouverture du moule,
éjection de la pièce et de fermeture du moule.
1ère étape - Le remplissage du moule
C’est une phase dynamique où la vis effectue un mouvement vers l’avant avec une vitesse du flux de matière imposée, soit constante, soit avec un profil. La vis joue alors le rôle de piston.
A environ 95 % du remplissage complet de l’empreinte du moule, il y a commutation, c’est-à-dire passage
de la phase dynamique à la phase de maintien appelée également phase statique.
Type d’écoulement de la matière
2ème étape – La phase de maintien et de compactage
Une forte pression (300 à 1000 bar) reste imposée sur la matière pour permettre d’en rajouter dans la
cavité de moulage (= empreinte) pour compenser le retrait dû au refroidissement de la matière et à la
cristallisation du polyéthylène.
Le maintien se termine lorsque la solidification est complète au niveau du seuil d’injection.
3ème étape – Le refroidissement
Il démarre en même temps que le remplissage du moule. Son temps est évalué à environ 2,5 fois l’épaisseur pièce élevée au carré. La plastification pour préparer le prochain cycle démarre quand la phase de
maintien est achevée. La vis exécute un mouvement de rotation et recule vers l’arrière.
La vitesse de vis est fonction du diamètre de vis et de la masse injectée en une fois. Une contre-pression
est exercée simultanément sur la vis pour assurer une bonne homogénéisation de la matière.
4ème étape - Mouvement du moule et éjection des pièces
Le moule s’ouvre, la pièce est éjectée et le moule se referme pour réaliser le prochain cycle.
19
RésO-PE
Résumé du cycle d’injection
20
• AVANTAGES DU POLYÉTHYLÈNE •
RésO-PE
Types de PE utilisés Pour les applications courantes, les PE 80 et 100 sont les plus utilisés.
Propriétés chimiques
Le PE résiste bien à de nombreuses substances chimiques. En règle générale, cette résistance est évaluée par un gonflement des éprouvettes
ou leur allongement à la rupture. Elle est d’autant meilleure que la masse
volumique et la masse moléculaire sont élevées.
Pour connaitre la tenue du PE aux substances chimiques, se reporter à
la norme NFT 54-070 ou l’ISO-TR 10358.
Corrosion : Le PE est inerte chimiquement. Il est imputrescible et ne se corrode pas. Un tube PE est insensible à une corrosion chimique ou électrique.
Perméation : De par leurs caractéristiques, les tubes PE présentent une bonne résistance à la perméation
de la plupart des produits chimiques. Dans le cas de la présence dans le sol d’une forte pollution de composés aromatiques, un gainage du réseau est recommandé.
Vieillissement à la lumière- résistance aux U.V. : De par la présence d’antioxydants résistant spécifiquement à l’action des UV et de l’incorporation de noir de carbone bien sélectionné et correctement
dispersé, on peut estimer une durée de vie de 20 ans en exposition continue en climat tempéré.
Propriétés mécaniques
Comportement aux chocs : Les PEHD et PEMD ont une excellente résistance aux chocs et sont capables de dissiper une partie de l’énergie transmise au cours du choc par des mécanismes de déformation.
Comportement au fluage : Le phénomène de fluage qui désigne l’évolution au cours du temps de la
matière soumise à charge constante est une des manifestations de la nature viscoélastique des matières
plastiques. Cette propriété doit nécessairement être prise en compte dans le dimensionnement des tuyaux
qui sont soumis à contrainte et destinés à des applications de longue durée.
Résistance à la fissuration : Les nouvelles générations de PE présentent un excellent comportement
à la fissuration des tubes. En plus de la pression interne, d’autres charges peuvent être exercées sur un
tube lors de son installation ou lorsqu’il est en service comme par exemple des poinçonnement et des
défauts de surface causés par une pose peu précautionneuse.
Une haute résistance à la propagation lente de fissures est dès lors importante pour atteindre la durée de
vie calculée. Différents tests permettent de s’assurer de cette tenue à la fissuration, le plus connu est
l’essai sur tube entaillé (NF EN ISO 13479).
21
• AVANTAGES DU POLYÉTHYLÈNE •
RésO-PE
Résistance à l’abrasion : La structure du PE lui assure in coefficient de friction
faible, permettant dans certaines limites un frottement à sec avec les métaux.
La résistance à l’abrasion des tuyaux en PE est remarquable et ces tuyaux se révèlent supérieurs
à l’acier pour le transfert de substances abrasives en suspension.
Résistance aux coups de béliers : La nature de la matière limite les efforts du coup de bélier par un
effet d’amortissement rapide. La longévité du réseau s’en trouve améliorée.
Ductibilité et flexibilité : La ductibilité du PE permet aux réseaux de bien résister aux vibrations et
contraintes liées aux mouvements de terrain. Le tube est flexible; ainsi il s’adapte parfaitement à des
conditions de pose nécessitant des changements de direction et des tracés difficiles. Le tube PE s’adapte
aussi au mouvement du sol.
Autobutage
Les réseaux en PE, de part l’aptitude du matériau à être conditionné en grande longueur, permettent de
limiter les points d’ancrage du réseau.
22
• ENVIRONNEMENT •
RésO-PE
La production de tous les plastiques ne nécessite que 4% de la production mondiale de Pétrole. Par leur
apport sur notre vie quotidienne (légèreté des véhicules, isolation, remplacement de métal, etc ...) ils permettent une économie énergétique de 25%. La balance est donc très largement positive et ils contribuent
ainsi à la préservation des ressources énergétiques.Le transport des résines polymères se fait par voie
maritime et fluviale, ou par le train, ce qui réduit la facture énergétique de l'approvisionnement. Son faible
prélèvement sur la ressource pétrolière et sa recyclabilité font du PEHD une ressource quasi-inépuisable.
Le Polyéthylène est précieux, c'est pour quoi on le recycle.
La longévité du produit
L’eau est au centre des préoccupations de notre nouveau millénaire. La raréfaction des sources d’eau potable et la distribution auprès des populations sont des sujets essentiels. Il n’y a plus de place pour le
gaspillage. Les réseaux d’adduction d’eau sous pression doivent de plus en plus répondre à des normes
de qualité exigeantes en termes de propriétés physiques dans le temps et organoleptiques, mais aussi
en terme d’adaptabilité à l’environnement en milieu urbain ou rural.
Le polyéthylène haute densité (PEHD), utilisé depuis plus de 50 ans, a fait ses preuves et continue à offrir
d’innombrables perspectives grâce à l’évolution constante des techniques de fabrication des matières
premières, des tubes, raccords et accessoires. Des normes internationales, telle que la norme ISO/TR
9080, permettent, à partir de mesures mécaniques en température, d’extrapoler la durée de vie jusqu’à
100 ans !
Lʼempreinte carbone
Les tubes en polyéthylène constituent une excellente réponse au regard des critères du développement
durable, avec un bilan Carbone très favorable, de la production de tubes, au transport de l’usine au chantier
puis à la mise en œuvre de techniques modernes de pose.
La production des tubes
Des études montrent par rapport à un matériau traditionnel une nette différence en faveur du polyéthylène
PEHD lorsqu’on raisonne en mètre linéaire de tube à diamètre nominal (DN) caractéristiques de pression
nominale (PN) équivalentes. Exemples :
- Pour un tube DN 160 (PN16) :
PEHD  3,4 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué,
Fonte  13,8 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué.
- Pour un tube DN 800 ( PN16) :
PEHD  83,3 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué,
Fonte  132,5 kg d’équivalent Carbone / m de tube fabriqué.
23
• ENVIRONNEMENT •
RésO-PE
Le transport des tubes de l’usine au chantier
Le poids d'un tube PE est 4 à 10 fois inférieur au poids d'une fonte par exemple, ce qui permet un transport beaucoup plus économique en carburant.
Par exemple, pour un tube DN 100 et PN 16, la quantité d’équivalent Carbone émise est divisée globalement par 4 par rapport à la fonte.
La pose
La légèreté relative du polyéthylène permet de minimiser l'utilisation des engins de chantier. Lors dune
pose traditionnelles, la réduction d’émission de gaz à effet de serre peut atteindre 20 %. Avec les techniques sans tranchées, elle atteint 80 %.
Le cycle de vie
La production de tubes et canalisations polyéthylène PEHD n'émet aucun rejet dans l'environnement.
100% des rebuts de production sont recyclés sur site et l'eau servant au refroidissement des canalisations
produites circule en circuit fermé. En conséquence, aucun rejet n'est à craindre pour l'environnement.
La fiabilité du polyéthylène PEHD en terme d'étanchéité surclasse tous les autres matériaux. Sa flexibilité
lui permet de s'adapter à tous les terrains, sans risque de casse ou de fuites. Le réseau soudé, son taux
de défaillance est proche de ZERO, même sous contraintes. C'est un matériau extrêmement résistant, ce
qui explique son expansion sous tous les climats et permet de préserver de manière considérable la ressource en eau. Le Polyéthylène est le matériau le plus utilisé au monde pour sa fiabilité.
cf : site de TEPPFA-étude EPD (www.teppfa.org/epe-pe.asp)
Le recyclage
Le polyéthylène PEHD est un matériau 100% recyclable et sans retraitement spécifique en fin de vie. Il
peut être broyé et utilisé dans d’autres applications.
Il peut également être valorisé par incinération avec récupération d’énergie.
Les enjeux sanitaires
Le PEHD, en tant que matériau, est considéré comme neutre vis-à-vis de l’eau. Pour le transport de l’eau
potable, les matières premières et les canalisations répondent à des critères stricts :
- Délivrance d’ACS (Attestation de Conformité Sanitaire) par des laboratoires agrées par le ministère de
la Santé. Une harmonisation européenne est en cours pour mettre en place un système d’homologation
des matériaux en contact avec l’eau potable (EAS, European Acceptance Scheme).
- Tests organoleptiques réguliers.
24
• NORMES ET RÉGLEMENTATIONS •
RésO-PE
La normalisation
Les canalisations d’eau potable exigent des propriétés nécessitant un suivi à chaque étape de leur fabrication, de la maîtrise de la composition de la matière de base à la fabrication des tubes. Ces exigences
sont précisées dans des normes élaborées par des commissions de normalisation regroupant tous les
acteurs économiques concernés et définissant :
- Les caractéristiques générales des produits,
- Les spécifications auxquelles ils doivent satisfaire,
- Les méthodes d’essais permettant de les évaluer.
Les normes les plus utilisées sont les suivantes :
- NF EN 1555 : Systèmes de canalisation plastique pour la distribution de combustibles gazeux
Polyéthylène (PE).
- NF EN 12201 : Systèmes de canalisation plastique pour l’alimentation en eau
Polyéthylène (PE).
- NF EN 13244 : Systèmes de canalisation plastique pour l’industrie et eau non potable.
- NF T 54-965 : Systèmes de canalisation plastique pour la distribution de combustibles gazeux
Polyéthylène.
Spécifications pour le conditionnement, le stockage, la manutention et le transport des tubes.
La certification
C’est une preuve de conformité aux normes apportée par une tierce partie qui a suivi une procédure de
contrôle définie et donné l’assurance écrite que le produit est conforme aux exigences spécifiées.
La Marque NF
C’est une démarche de certification volontaire du fabricant qui souhaite apporter des preuves supplémentaires de la sécurité et de la qualité de son produit.
La marque NF s’appuie sur la vérification systématique de l’aptitude à l’emploi, des performances et de
la sécurité du produit, ainsi que sur l’évaluation du système qualité. Elle atteste la conformité des produits
aux normes françaises, européennes ou internationales les concernant.
Ne pas confondre norme NF et marque NF
- La norme est un document de référence qui fixe des caractéristiques et des critères de performance.
Elle est élaborée collectivement.
- La certification est une preuve de conformité. Dans ce cadre, la Marque de qualité délivrée par un organisme certificateur indépendant est attribuée après contrôle du produit et de l’organisation du fabricant.
25
RésO-PE
La Marque NF 114 – tubes en Polyéthylène
Elle concerne les producteurs de matières et les extrudeurs.
Les référentiels sont :
• Règles de Certification Marque NF 114 – Tubes en polyéthylène pour réseaux de distribution de gaz
combustibles, réseaux de distribution d’eau potable, irrigation et applications industrie, eau non potable
et assainissement sous pression – qui distingue 4 groupes :
- Groupe 1 - Applications gaz combustibles
- Groupe 2 - Applications eau potable
- Groupe 3 - Applications irrigation
- Groupe 4 - Applications industrie, eau non potable et assainissement
• Norme de référence : NF EN 12201-2 (2003) – Systèmes de canalisations en plastiques pour l’alimentation en eau – Polyéthylène (PE) – partie 2 : tubes,
• Spécifications pour les compositions de base et de repérage (tableau I des RC),
• Méthodes d'essais complémentaires (§ 2.1.2. des RC),
• Spécifications pour les tubes (tableau III des RC).
Conformité
Marque NF 114
Caractéristiques et méthodes d’essais
Conformité norme
NF EN 12201-2
Dimensions
Diamètre, épaisseurs,
ovalisations
Diamètre, épaisseurs, ovalisations,
conditionnements
PE 80 : 20 à 125
PE 100 : 90 à 1000
Indice de fluidité à 190°C, 5 kg
(g/10 min) (NF EN ISO 1133)
+/- 20 % valeur mesurée
sur la composition de base
+/- 10 % valeur mesurée
sur la composition de base
Dispersion du noir de carbone
(ISO 18553 / § 2.1.2)
/
Stabilité à l’oxydation à 200°C
(NF EN 728 / § 2.1.2)
Retrait à chaud
(NF EN ISO 2505 / § 2.1.2)
Traction
(NF EN ISO 6259-1
et ISO 6259-3 / § 2.1.2
Contrainte au seuil
d’écoulement
Allongement
à la rupture
Note ≤ 3
T ≥ 20 min
/
≤ 3 %, aspect conservé
/
PE 80 > 15 MPa
PE 100 > 19 MPa
≥ 350 %
≥ 500 %
26
Caractéristiques et méthodes d’essais
20°C
Résistance à la pression
hydraulique (NF EN ISO
1167-1
et 1167-2 / § 2.1.2)
80°C
RésO-PE
Conformité
Marque NF 114
Conformité norme
NF EN 12201-2
≥ 100 h
PE 80 : 10 MPa – PE 100 : 12,4 MPa
≥ 165 h
PE 80 : 4,5 MPa – PE 100 : 5,4 MPa
≥ 1000 h
PE 80 : 4 MPa – PE 100 : 5 MPa
Propriétés organoleptiques
(NFT 54-951 / § 2.1.2)
Résistance à la propagation lente de fissure,
tube e ≤ 5 mm, essai à la virole
(ISO 13480 / §2.1.2)
Résistance à la propagation lente de fissure,
tube e > 5 mm, essai sur tube entaillé
(NF EN ISO 13479)
Résistance à la propagation rapide de fissure,
test S4 (ISO 13 477), pression critique (Pcs4)
à 0°C
Conformité sanitaire
Contact de produits chimiques
Aptitude à l’emploi
/
Seuil ≤ 3
/
v ≤ 10 mm/ jour
/
≥ 500 h – 80°C
/
PE 80 ≥ 0,95 bar
PE 100 ≥ 3,5 bar
Les réglementations
nationales
s’appliquent
Les compositions et tubes doivent être
conformes aux dispositions de l’arrêté
du 25-05-97 relatif aux matériaux
et objets utilisés dans
les installations de production,
de traitement et de distribution
d’eau destinée à la consommation
humaine et ses annexes
(JO du 01-06-97) complété par la
circulaire DGSNS4 n° 2000-232
du 27-04-2000
ISO 4433
Guide résistance chimique ISO TR 10358
Suivant NF EN 12201-5
27
RésO-PE
Comparatif marque NF et norme NF
La conformité à la norme NF EN 12201-2
- Auto-déclaration : n’engage que la responsabilité du fabricant ou distributeur
- Rapport d’essai de conformité : essais selon la norme pour un lot de tube
La Marque NF114
La gestion de la Marque NF 114 est assurée par le Laboratoire National d’Essais (LNE), mandaté par l’AFNOR qui est l’organisme certificateur.
• Audits LNE :
- 1 fois/an pour les producteurs de matières,
- 2 fois/an pour les extrudeurs dont 1 audit inopiné avec contrôles dimensionnels.
• Essais LNE :
- 1 fois/an pour les producteurs de matières (prélèvement audit),
- 2 fois/an pour les extrudeurs (prélèvement audit inopiné et dans le commerce).
La réglementation : la conformité sanitaire
(Arrêté du Ministère du 29 mai 1997)
« Les matériaux utilisés dans les systèmes de production ou de distribution et qui sont en contact avec
de l’eau destinée à la consommation humaine ne doivent pas être susceptibles d’altérer la qualité de l’eau ».
Les tubes et raccords doivent par conséquent subir des tests normalisés afin d’obtenir une attestation
de conformité sanitaire (ACS) délivrée par des laboratoires habilités par la Direction Générale de la Santé.
L’ACS, obligatoire depuis 2002, a été intégrée dans le Règlement de la Marque NF pour les tubes destinés
aux réseaux d’eau potable.
La réglementation liée aux eaux potables se distingue de celle liée au contact alimentaire car un matériau
apte au contact alimentaire n’est pas de facto reconnu apte au transport de l’eau potable.
Elle demande à ce que les matières premières servant à fabriquer le Polyéthylène soient en conformité
avec des « listes positives » de molécules autorisées et qu’en outre des essais rigoureux soient effectués
en ce qui concerne :
- les caractéristiques organoleptiques,
- la migration du produit dans l’eau selon les procédures normalisées, avec détection des molé
cules à des concentrations extrêmement faibles (moins de 1 microgramme par litre après des
28
RésO-PE
mises en contact de plusieurs fois 24 heures avec des eaux témoins). Les tubes certifiés sont caractérisés
par des filets de repérage de couleur jaune pour le gaz et bleu pour l’eau potable. Ils sont marqués comme
indiqué sur la figure ci-dessous.
NOTA
La seule présence de bande bleue ou le marquage CE sur un produit n’est pas un gage de conformité. Le marquage CE est une auto-certification qui garantit uniquement le respect des spécifications propres au fabricant. La réglementation française est parmi les plus sévères en Europe.
Malgré les efforts imposés par l’harmonisation européenne, il n’existe pas encore de réglementation commune. Aussi, la meilleure façon d’être garanti est d’utiliser un produit à la marque NF.
29
RésO-PE
• PRODUITS •
• Gammes usuelles de tubes
- Gaz
- Eau
- Fluide industriel
Gammes usuelles de tubes du groupe 1 : Marque NF gaz
Gaz 4 PE 80
Ø
Gaz 8 PE 100
SDR
Epai.
Poids
20
7,4
3,0
0,162
25
9
3,0
0,210
32
11
3,0
0,277
40
11
3,7
0,428
50
11
4,6
0,665
63
11
5,8
1,050
75
11
6,8
1,470
90
11
8,2
2,130
110
11
10,0
3,150
125
11
11,4
4,090
140
11
12,7
5,100
160
11
14,6
6,700
180
11
16,4
8,450
200
11
18,2
225
11
20,5
Gaz 4 PE 100
SDR
Epai.
Poids
SDR
Epai.
Poids
11
14,6
6,750
10,400
17,6
11,4
6,800
13,200
17,6
12,8
8,650
250
17,6
14,2
10,700
280
17,6
15,9
13,500
315
17,6
17,9
16,900
355
17,6
20,2
21,600
400
17,6
22,8
27,400
Tube gaz 4 : traits jaunes
Tube gaz 8 : double traits jaunes
30
RésO-PE
• PRODUITS •
Gammes usuelles de tubes du groupe 2 : Adduction eau potable
Ø
PN 10
PN 12,5
PE 80
PN 20
PN 25
SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids
20
PE 100
PN 16
7,4
3,0
0,162
7,4
3,0
0,162
7,4
3,0
0,162
6
3,4
0,182
25
9
3,0
0,210
9
3,0
0,210
9
3,0
0,210
7,4
3,5
0,241
6
4,2
0,279
32
11
3,0
0,277
11
3,0
0,277
9
3,6
0,326
7,4
4,4
0,387
6
5,4
0,456
40
13,6
3,0
0,361
11
3,7
0,428
9
4,5
0,510
7,4
5,5
0,603
6
6,7
0,705
50
13,6
3,7
0,550
11
4,6
0,665
9
5,6
0,790
63
13,6
4,4
0,870
11
5,8
1,050
9
7,1
1,260
75
13,6
5,6
1,220
11
6,8
1,470
9
8,4
1,770
90
13,6
6,7
1,750
11
8,2
2,130
9
10,1
2,550
110
13,6
8,1
2,620
11
10,0
3,150
9
12,3
3,790
125
13,6
9,2
3,370
11
11,4
4,090
9
14,0
4,880
90
17
5,4
1,47
13,6
6,7
1,77
11
8,2
2,15
9
10,1
2,57
7,4
12,3
3,04
110
17
6,6
2,19
13,6
8,1
2,65
11
10,0
3,19
9
12,3
3,82
7,4
15,1
1,55
125
17
7,4
2,79
13,6
9,2
3,41
11
11,4
4,13
9
14,0
4,94
7,4
17,1
5,83
140
17
8,3
3,50
13,6
10,3
4,17
11
12,7
5,15
9
15,7
6,20
7,4
19,2
7,35
160
17
9,5
4,57
13,6
11,8
5,60
11
14,6
6,75
9
17,9
8,7
7,4
21,9
9,58
180
17
10,7
5,80
13,6
13,3
7,10
11
16,4
8,55
9
20,1
10,20
7,4
24,6
12,10
200
17
11,9
7,15
13,6
14,7
8,70
11
18,2
10,60
9
22,4
12,65
7,4
27,4
15,00
225
17
13,4
9,05
13,6
16,6
11,00
11
20,5
13,30
9
25,2
16,00
7,4
30,8
18,95
250
17
14,8
11,10
13,6
18,4
13,60
11
22,7
16,40
9
27,9
19,65
7,4
34,2
23,40
280
17
16,6
14,00
13,6
20,6
17,00
11
25,4
20,60
9
31,3
24,70
7,4
38,3
29,30
315
17
18,7
17,70
13,6
23,2
21,60
11
28,6
26,00
9
35,2
31,20
7,4
43,1
37,10
355
17
21,1
22,50
13,6
26,1
27,30
11
32,2
33,00
9
39,7
39,70
7,4
48,5
47,00
400
17
23,7
28,40
13,6
29,4
34,60
11
36,3
42,00
9
44,7
50,30
7,4
54,7
59,70
450
17
26,7
35,90
13,6
33,1
43,90
11
40,9
53,10
9
50,3
63,70
7,4
61,5
75,60
500
17
29,7
44,50
13,6
36,8
54,50
11
54,4
65,50
9
55,8
78,50
560
17
33,2
55,50
13,6
41,2
68,00
11
50,8
82,50
630
17
37,4
70,50
13,6
46,3
86,00
11
57,2
104,0
710
17
42,1
89,00
13,6
52,2
109,0
800
17
47,4 113,00
13,6
58,8
139,0
31
RésO-PE
• PRODUITS •
Gammes usuelles de tubes du groupe 4 :
Industrie, eau non potable et assainissement sous pression
Ø
PN 6,3 PE 80
PN 10 PE 80
PN 16 PE 80
PN 6,3 PE 100
PN 10 PE 100
PN 16 PE 100
SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids
20
9
2,3
0,133
25
9
2,8
0,200
0,231
9
3,6
0,327
0,361
9
4,5
0,510
5,6
0,795
13,6
32
40
13,6
2,4
3,0
50
13,6
3,7
0,550
9
63
13,6
4,7
0,870
9
7,1
1,270
75
13,6
5,6
1,220
9
8,4
1,780
90
13,6
6,7
1,750
17
5,4
1,47
11
8,2
2,15
110
21
5,3
1,78
13,6
8,1
2,620
17
6,6
2,19
11
10,0
3,19
125
21
6,0
2,27
13,6
9,2
3,390
17
7,4
2,79
11
11,4
4,13
140
21
6,7
2,85
13,6
10,3
4,240
17
8,3
3,50
11
12,7
5,15
160
21
7,7
3,73
13,6
11,8
5,550
17
9,5
4,57
11
14,6
6,75
180
21
8,6
4,69
26
6,9
3,82
17
10,7
5,80
11
16,4
8,55
200
21
9,6
5,80
26
7,7
4,74
17
11,9
7,15
11
18,2
10,60
225
21
10,8
7,35
26
8,6
5,95
17
13,4
9,05
11
20,5
13,30
250
21
11,9
9,00
26
9,6
7,40
17
14,8
11,10
11
22,7
16,40
280
21
13,4
11,40
26
10,7
9,20
17
16,6
14,00
11
25,4
20,60
315
21
15,0
14,30
26
12,1
11,80
17
18,7
17,70
11
28,6
26,00
355
21
16,9
18,10
26
13,6
14,80
17
21,1
22,50
11
32,2
33,00
400
21
19,1
23,10
26
15,3
18,80
17
23,7
28,40
11
36,3
42,00
450
21
21,5
29,20
26
17,2
23,80
17
26,7
35,90
11
40,9
53,10
500
21
23,9
36,00
26
19,1
29,30
17
29,7
44,50
11
54,4
65,50
560
21
26,7
45,00
26
21,4
36,70
17
33,2
55,50
11
50,8
82,50
630
21
33,9
57,00
26
24,1
46,50
17
37,4
70,50
11
57,2 104,00
710
21
38,1
72,50
26
27,4
59,50
17
42,1
89,00
800
21
33,2
92,00
26
30,6
75,00
17
47,4 113,00
Les tubes industrie et eau non potable n'ont pas de traits de repérage
Les cases grisées en marron peuvent comporter des traits marron pour l'application Assainissement sous pression
32
RésO-PE
• CONDITIONNEMENT •
Touret
Couronne
Barre
Longueurs et diamètres standards
Les diamètres standards sont définis à la rubrique «produits»
33
• MANUTENTION ET STOCKAGE •
RésO-PE
Règles générales
Le tube en Polyéthylène est résistant, léger et facile à manutentionner.
Les propriétés du Polyéthylène ne sont pas altérées par le froid. Malgré tout, du fait de leur surface lisse,
il conviendra de porter une attention particulière lors des manutentions durant les périodes de pluie ou
de gel.
Les tubes resteront dans leur emballage d’origine ainsi que les bouchons de protection jusqu’à leur mise
en œuvre.
Les tubes et les raccords seront stockés à la même température. Ils seront couverts par une bâche durant
une longue période de stockage au soleil.
Transport et livraison
Les camions destinés au transport des tubes doivent être appropriés sans parties saignante pouvant blesser les tuyaux. Les chargements en hauteur seront bien sécurisés.
Les tubes et raccords ne seront pas stockés à proximité d’une source de chaleur qui pourrait altérer le
polyéthylène. Ils ne devront pas être en contact avec des hydrocarbures.
Les manutentions sur chantier se feront à l’aide de sangles Nylon (Polyamide) ou Polypropylène.
Réception
Tous les produits livrés feront l’objet d’un contrôle visuel par le destinataire afin de s’assurer qu’il n’y a
aucune blessure ou autre altération de la surface du tube. En cas d’un défaut le fabricant sera immédiatement informé en plus des réserves habituelles sur les documents de transport.
34
• MANUTENTION ET STOCKAGE •
RésO-PE
Déchargement et stockage
Tubes en longueurs droites
Les tubes en palette seront déchargés avec une grue et avec une sangle non métallique. Pour les longueurs
supérieures à 6 mètres on utilisera un palonnier. L’emploi de chaînes ou de crochets est interdit. Les opérations de levage nécessiteront une attention particulière afin de ne pas blesser les tubes ou leurs extrémités.
Tubes en tourets
Les cerclages posés lors de la fabrication ne doivent pas être coupés avant la mise en œuvre du produit
afin d’éviter des accidents lors de la pose (effet ressort).
Le déchargement et la manutention des tourets se feront avec beaucoup de précautions afin d’éviter tout
accident lors des manœuvre de la grue.
Les tourets métalliques devront être manipulés avec précaution afin de préserver leur état pour faciliter
de nouvelles utilisations. Ils seront stockés sur un sol propre et plan et seront calés afin d’éviter tout accident de déplacement qu’ils soient vides ou pleins.
Raccords
Les raccords devront rester dans leurs emballages d’origine, à l’abri des intempéries, jusqu’à leurs mises
en œuvre. On appliquera les mêmes précautions de déchargement que pour les tubes.
Stockage sur chantier
Les tubes et accessoires devront être protégés du vandalisme et de la pollution.
Les zones de stockages devront être balisées afin d’assurer la sécurité des personnes. Les tubes (longueurs droites ou tourets) doivent être calés. Les règles de sécurité de stockage respecteront la signalisation routière.
35
• SIGNALISATION, PROTECTION & DÉTECTION
DES CONDUITES ET FLUIDES PRÉSENTS
DANS LE SOUS-SOL •
RésO-PE
Les dispositifs avertisseurs
Les Dispositifs Avertisseurs ont pour fonction de signaler la présence d’une canalisation ou d’un câble
lors de l’ouverture d’une fouille, d’indiquer son orientation et d’identifier (par le coloris code) l’ouvrage
protégé.
Les exigences relatives au matériau ainsi que les exigences mécaniques et fonctionnelles des dispositifs
avertisseurs et méthodes d’essais sont définis et décrits par la norme NF EN 12613 (diapositifs avertisseurs à caractéristiques visuelles, en matière plastique, pour câbles et canalisations enterrés).
La présence du logo NF sur les produits « Dispositifs Avertisseurs » garantit que les caractéristiques du
produit mis en œuvre sont conformes aux exigences Normatives.
La mise en œuvre des Dispositifs Avertisseurs NF répond aux exigences normatives :
• NF P 98-331 Chaussées et dépendances Tranchées : ouverture, remblayage, réfection (Article 6.2.6),
• NFP 98-332 Règles de distance entre les réseaux enterrés et règles de voisinage entre les réseaux
et les végétaux (Tableau 3 : Règles techniques « réseaux souterrains dans le domaine routier »).
Les exigences et objectifs de la norme NF EN 12613
« Dispositifs Avertisseurs »
IDENTIFIER L’OUVRAGE PROTÉGÉ
INDIQUER SON ORIENTATION
SIGNALER LA PRÉSENCE D’UNE CANALISATION OU
D’UN CÂBLE LORS DE L’OUVERTURE D’UNE FOUILLE
36
RésO-PE
La protection mécanique des conduites
La mise en œuvre de la plaque de protection est tout particulièrement recommandée contre les éventuelles
agressions mécaniques des outils et machines d’excavation :
- Lors d’une intervention d’excavation sur une conduite dite « fragile »
- Décaissage de route (évite le dévoiement des réseaux)
- Pour la protection des branchements
- Lors de croisement d’ouvrages
- Dans une zone à forte densité d’ouvrages enterrés
- Lors de traversée d’ouvrages d’art.
De part leur composition et leurs caractéristiques mécaniques, les plaques de protection protègent durablement les ouvrages et résistent à l’agression de la majorité du parc des machines d’excavation.
Les étapes et étages de la protection des canalisations présentes
dans le sous sol
37
RésO-PE
La détection des conduites non conductrices
La détection électromagnétique est la technique de base permettant de suivre et d’identifier tout réseau
présent dans le sous-sol. De même, il sera possible de réaliser des mesures de profondeur. De nombreux
fabricants et experts de détecteurs électromagnétiques sont présents sur le marché.
Par contre la nature des conduites PE voire des conduites métalliques séparées par un joint d’étanchéité
n’étant pas ou difficilement conducteur diélectrique, il devient impossible de localiser ces ouvrages à
l’aide de ces appareils.
Le mode opératoire pour s’affranchir de cette incapacité consiste à mettre en œuvre sur ces ouvrages soit :
- Un dispositif avertisseur détectable (intégrant un fil traceur, dont il sera nécessaire d’assurer la continuité
électrique avec le rouleau de dispositif avertisseur précédent).
- Un fil traceur spécifique déroulé en fond de fouille à proximité de la canalisation, ou positionné sur la
génératrice supérieure. Le fil traceur sera raccordé à des boîtiers d’accès, autorisant ultérieurement le
raccordement direct du générateur du détecteur électromagnétique. Ainsi seul le signal véhiculé par le fil
traceur sera identifié sur toute sa longueur même dans les zones encombrées de signaux parasites.
38
RésO-PE
• ACCESSOIRES •
Il faut distinguer 2 types d’accessoires :
Les raccords
• Compatibilité Types d’assemblages usuels
• Gamme raccords existants
- Coudes, T, prises et selles de branchement, réductions, collets, brides, etc.
- Expliquer qu’avec PE on a une gamme de raccords identique / matériaux traditionnels
Les accessoires de canalisations
• Accessoires pour la sécurité des réseaux (grillages avertisseurs, etc.)
• Accessoires pour la protection des réseaux (point haut ventouse, point bas vidange)  citer les systèmes
de protection existants (catalogue Bayard par exemple)
Les raccords
Ce sont des éléments utilisés pour la jonction de deux ou plusieurs tronçons de canalisation. Plusieurs
modèles existent dont ceux permettant de modifier la direction de celle-ci.
Ils doivent assurer l’étanchéité de la canalisation et garantir son maintien mécanique pour éviter le déboitage des éléments.
• La compatibilité
Le polyéthylène étant une matière chimiquement non polaire, il n’est pas possible d’assembler les tubes
et les raccords par collage.
La méthode appropriée sera le soudage. La matière est fondue au niveau de l’interface des 2 parties à assembler, puis refroidie.
Les résines de base sont désignées par leur contrainte minimale requise MRS. Les résines PE 63, PE 80 et
PE 100, dont les indices de fluidité sont compris entre 0,2 g/10 min et 1,3 g/10 min, sont considérées comme
compatibles au soudage entre elles (cf. norme EN 12201-1, fiche technique DVS 2207 – partie 1, …).
Il faut prendre en compte ces données pour vérifier la bonne adéquation au soudage d’un élément de
tuyauterie par rapport à un autre.
• Quelques exemples de raccords usuels :
Réduction
Té
Coude 45°
39
• ACCESSOIRES •
Prise de branchement
RésO-PE
Selle de dérivation
Les accessoires de canalisation
• Manchon simple
• Manchon électrosoudable
- Exemple de manchon électrosoudable
(Doc. Plasson)
40
• LES MODES DE RACCORDEMENT •
RésO-PE
Il existe deux types d’assemblages pour raccorder les tubes PE (polyéthylène) :
La soudure, qui peut être exécutée par :
- Polyfusion
- Electrofusion
- Soudure par extrusion
Les raccords mécaniques dont le principe repose sur la compression d’un joint.
La Polyfusion ou soudure bout-à-bout
Description
La soudure bout-à-bout est une méthode simple et rapide de soudure, sans apport de matière, des tubes
et des raccords en PEHD de même épaisseur et de même PN (Pression Nominale, ce qui signifie que les
indices de fluidité doivent être compatibles entre eux).
Cette méthode de soudage, réalisable à partir des diamètres de 63 mm, est souvent utilisée pour des
tubes de diamètre supérieur ou égal à 200 mm.
Le principe
La soudure bout à bout peut être divisée en plusieurs étapes :
• Les tubes à souder sont coupés au droit. Les surfaces doivent être propres.
• Les extrémités des tubes et/ou raccords à assembler sont portées à température de soudage (environ
220-230°C) par un outil chauffant, souvent appelé miroir, jusqu'à création du bourrelet. Le chauffage est
maintenu ensuite sans pression.
• L’outil chauffant est escamoté.
• Les extrémités à souder sont mises rapidement en contact et maintenues en pression pendant le cycle
complet de refroidissement.
Exécutée dans les règles de l’art, une bonne soudure assure la continuité de la canalisation en termes
d’étanchéité et de résistance mécanique qui restent identiques à celles du tube. Par conséquent, elle doit
être réalisée par un soudeur qualifié.
L’outillage nécessaire
• Une machine à souder avec une partie fixe et une partie mobile, des colliers de serrage rapide (mâchoires), deux vérins hydrauliques pour déplacer les mâchoires, un groupe hydraulique avec mise en
pression rapide et précise,
• Un dispositif de fraisage (rabot),
• Un miroir chauffant thermorégulé,
• Une source d'énergie électrique,
• Des rouleaux pour supporter les tubes,
• Un coupe-tube pour adapter la longueur des tubes,
41
RésO-PE
• Un enlève-bourrelet extérieur pour vérifier la qualité de la soudure,
• Une tente de protection pour protéger la zone de soudure contre les mauvaises conditions atmosphériques,
• Des bouchons pour obturer les tubes afin d’éviter toute circulation d’air qui pourrait refroidir brutalement
la zone de soudure.
La procédure de soudage
Le document de référence est la norme ISO 12176-1.
• Préparation de la machine :
- Monter les mors au diamètre du tube,
- Connecter les câbles,
- Monter la température du miroir à 210°C +/- 10°C, sa température devant se situer entre 200°C et 230°C,
- Aligner les tubes pour faciliter leur positionnement sur la machine,
- Fixer les tronçons de tube dans les mâchoires en laissant dépasser 30 à 40 mm du côté à assembler. Laisser un espace suffisant entre eux pour insérer le rabot puis le miroir.
NOTA : les tubes doivent être parfaitement coaxiaux sur la machine. Leur surface de contact doit concorder. Ils doivent également garder leur mobilité dans le sens longitudinal.
• Préparation au soudage :
- Usiner immédiatement avant le soudage les extrémités des tubes à souder à l’aide du rabot
associé à la machine de manière à les rendre parallèles et parfaitement planes. Des tolérances
sur le jeu et le parallélisme existent et sont données dans les normes de référence.
- Retirer les copeaux produits, y compris à l’intérieur du tube. Les extrémités à souder doivent
être propres. Dans le cas contraire, il est nécessaire d’utiliser un nettoyant adapté à la matière
et ne plus toucher les surfaces à souder.
• Réalisation du soudage :
42
RésO-PE
Elle s’effectue en 5 phases, illustrées graphiquement sur le diagramme ci-dessous :
t1 temps de chauffage initial sous pression
t2 temps de chauffage initial sous pression réduite
t3 temps de retrait du miroir
t4 temps de mise en pression
t5 temps de refroidissement en pression
Les paramètres de soudure sont fonction du diamètre et de l'épaisseur du tube ou du raccord.
1- La phase d’égalisation
C’est la première étape du chauffage des deux surfaces à souder.
Ces surfaces sont appliquées sur le miroir à une pression P1,de0,18 à 0,22 MPa. Cette pression est calculée sur la surface totale de contact, le niveau de pression à appliquer sur le groupe hydraulique dépendant de la taille du vérin de la machine à souder.
Cette pression est maintenue pendant un temps t1 jusqu'à la formation d'un bourrelet de 0,5 + 0,1.e (mm)
(e = épaisseur). La régularité et l’épaisseur du bourrelet servent d’indicateurs pour l’appréciation du
contact en tous points entre le tube et le miroir.
Si la température est trop élevée, il y a risque de dégradation de la matière. Une température trop basse
peut entraîner des difficultés liées à l'état insuffisamment fondu de la matière.
Il est impératif de vérifier régulièrement la température du miroir.
2- La phase de chauffage
La pression est réduite à un niveau P2 très voisin de zéro, juste suffisante pour que les surfaces à souder
restent en contact avec le miroir.
Le temps de chauffe t2 de cette seconde étape est fonction de l’épaisseur du tube et doit être suffisamment
long pour éviter une soudure froide non-conforme. t2 =15.e (mm).
3- La phase d’escamotage
Les mors sont écartés et le miroir retiré sans endommager ni salir les surfaces préparées. Les surfaces
à souder sont jointes le plus rapidement possible, à pression nulle, pour limiter les risques d’oxydation
et de refroidissement des surfaces.
Ce temps d’opération t3 doit être le plus court possible.
43
RésO-PE
4- La phase de soudage
Les surfaces ramollies sont rapprochées avec une vitesse être presque nulle au moment du contact.
La pression est montée linéairement jusqu’à la pression maximale P1 préconisée pour le temps de soudage
(0,18 à 0,22 MPa).
5- La phase de refroidissement
La pression de soudage P1 est maintenue constante pendant le temps de refroidissement t5, temps durant
lequel l’assemblage ne doit pas subir de contraintes mécaniques.
Un bourrelet uniforme se constitue sur le pourtour du joint. Il peut fournir des indications sur la régularité
de la soudure.
Valeurs types des paramètres de soudure :
Ces paramètres s'appliquent pour les conditions suivantes :
• Température de soudure : 200 à 230°C.
• Pression P1 : 0,18 à 0,22 Mpa
• Pression P2 : Pression de contact
• e = épaisseur de paroi
• D = diamètre extérieur (mm)
• t1 = temps jusqu'à la formation d'un bourrelet de 0,5 + 0,1.e (hauteur en mm)
• t2 = 15.e (secondes)
• t3 = maximun 3 + 0,01.D (secondes)
• t4 = maximun 3 + 0,03.D (secondes)
• t5 = 10 + 0,5.e (minutes)
Lʼélectrofusion
Description
Cette technique consiste à assembler 2 tubes de même PN (pression nominale) à l’aide de raccords électrosoudables dans lesquels a été intégré, dès leur fabrication, une résistance électrique.
Le principe
Après avoir réalisé un montage dans les règles de l’art, décrites dans la procédure ci-après, la résistance
électrique du raccord est connectée à une source d’énergie électrique. La dissipation par effet Joule de
la puissance électrique provoque une fusion de surface des deux pièces à assembler et assure grâce à
un mélange intime des polyéthylènes des 2 pièces une cohésion et une étanchéité parfaites.
L’outillage nécessaire
• Un désovaliseur pour corriger l’ovalisation du tube dans la zone de soudage.
44
RésO-PE
• Un outil de grattage pour gratter toute la surface où s’effectuera la soudure de la pièce à raccorder. Pour
obtenir une surface propre et non oxydée, il doit enlever des copeaux et donner une profondeur de grattage de l’ordre de 0,15 mm sur toute la surface grattée.
• Un coupe-tube pour couper perpendiculairement le tube à son axe sans l’écraser (nota : l’utilisation
d’une scie est à proscrire).
• Des positionneurs et positionneurs redresseurs, indispensables pour garantir la qualité de l’assemblage.
Ils servent à :
- aligner les pièces et les tubes,
- supprimer les courbes résiduelles pour les tubes en couronne ou en touret,
- supprimer les mouvements intempestifs pendant les temps de soudage et de refroidissement
de l’assemblage.
• Un automate de soudage pourfournir une énergie régulée définie par le fabricant de la pièce à souder.
Il peut être programmé :
- par lecture d’un code à barres,
- par lecture d’une carte magnétique contenant les informations nécessaires à la réalisation du soudage.
- par une entrée manuelle des paramètres de soudure.
• Un groupe électrogène de puissance minimale de 5 kVA. Il doit être démarré avant de brancher l’automate de soudage.
• Des produits de nettoyage des surfaces à souder. Certains fabricants proposent des serviettes pré-imprégnées de solvant en conditionnement individuel.
• Des crayons marqueurs à marquage permanent compatible avec le PE.
• Des mètres pour mesurer les longueurs d’emboitement.
• Des équerres pour s’assurer que les coupes sont bien perpendiculaires à l’axe du tube.
La procédure de soudage
• Préparation
- En cas de mauvais temps, pluie, neige, mettre une protection (tente, bâche) car toute trace
d’humidité entraînera une mauvaise qualité de soudure (bulles, effets de collage).
- Mettre en place le positionneur-redresseur.
- Marquer et couper le premier tube à la longueur désirée.
• La coupe doit être perpendiculaire à l’axe du tube.
• La tolérance maximum d’une coupe biaise doit être conforme aux valeurs indiquées
dans le tableau suivant.
45
RésO-PE
- Placer ce tube dans le positionneur.
- Présenter le deuxième tube en suivant la même procédure que pour le premier.
- Gratter régulièrement toutes les surfaces à souder des tubes (une longueur de manchon sur le
premier tube et une demi-longueur de manchon sur le deuxième tube). L’utilisation de papier
de verre, toile émeri, lime, couteau, cutter est interdite. Le grattage est obligatoire.
- Eliminer après grattage les copeaux sur les arêtes intérieures et extérieures des tubes ou pièces
mâles lisses.
- Remettre les tubes au rond avec un appareil approprié.
- Nettoyer les tubes avec un solvant dégraissant adapté et un tissu de coton blanc propre ou bien
avec une serviette de dégraissage spéciale.
- Attendre l’évaporation complète du solvant.
- Marquer sur chaque extrémité des tubes, de façon précise, la longueur du demi-manchon
(emboîture) avec un crayon ou un marqueur PE. Prendre le manchon (toujours dans son
emballage d’origine) et en nettoyer l’intérieur avec le solvant dégraissant ou la serviette spéciale.
- Attendre l’évaporation complète du solvant.
- Placer le deuxième tube dans le positionneur.
- Emboîter entièrement le manchon sur le tube qui a été gratté sur une longueur de manchon.
- Redresser et aligner les tubes à l’aide du positionneur. L’espace résiduel entre les 2 faces
de tubes doit être le plus réduit possible et au maximum de :
- Faire coulisser le manchon sur le deuxième tube jusqu'à ce qu’il se trouve bien centré entre les
2 marques. Dans cette position, le centre du manchon se trouve alors à l’interface des 2 tubes.
NOTA 1 : pour les manchons comportant une butée centrale, placer le manchon en butée sur le premier
tube, puis emboîter ensuite le deuxième tube dans le manchon jusqu’à la butée.
NOTA 2 : les diamètres importants entraînent quelques difficultés d’installation des tubes du fait de leur
poids. Il faut éviter d’endommager les résistances lors de l’emboitement du tube dans le manchon et
s’assurer d’un bon alignement du tube et du manchon.
• Soudage
- Le cas échéant, vérifier la tension délivrée par le groupe électrogène avant le raccordement
électrique de l’automate de soudage.
- En cas d’utilisation, dérouler complètement la rallonge électrique. Respecter la longueur correcte
pour la section de cette rallonge (ne pas dépasser 25 m avec un câble 3 x 2,5 mm2).
- Suivre scrupuleusement les instructions affichées par l’automate de soudage.
46
RésO-PE
- Connecter le manchon aux câbles secondaires de l’automate. Pour un soudage en mode code
à barres ou carte magnétique, lire les données de soudage pour la programmation de
l’automate(attention : seul le code ou la carte de l’accessoire doit être utilisé).
- Dans le cas d’une utilisation en mode automatique, respecter la procédure affichée
par l’automate et les instructions fournies par le fabricant du manchon.
- Vérifier le bon déroulement du cycle de soudage jusqu'à son terme.
- Observer les indicateurs de fusion du manchon et faire une marque pour visualiser
leur activation. Indiquer sur le tube, l’heure prévue de fin de refroidissement de l’assemblage
autorisant le démontage du positionneur.
- Le temps de refroidissement est défini par le fabricant du manchon.
- A l’heure indiquée, démonter le positionneur. On peut procéder aux essais d’étanchéité à l’air
ou à l’eau suivant le fluide à véhiculer seulement quand les assemblages sont revenus
à température ambiante.
- Après avoir vérifié l’étanchéité avec un produit moussant, il est obligatoire de rincer à l’eau
claire les parties concernées et de bien les essuyer.
- Pour un soudage en mode manuel, suivre les instructions de soudage fournies avec le manchon.
Veiller à l’affichage des bons paramètres et à la correction éventuelle du temps de soudage en fonction
de la température superficielle du tube.
Le soudage des thermoplastiques par extrusion
Description
Cette technique de soudage permet l’assemblage de tubes et plaque polyéthylène avec l’apport d’un cordon de polyéthylène fondu.
Le principe
L’outil, dont la forme s’apparente à une grosse perceuse et qui présente l’avantage d’être très maniable
par rapport à d’autres moyens de soudage, comprend :
• Une extrudeuse qui avale un fil thermoplastique entre 3 et 5 mm qu’elle broie et met en fusion à une
température contrôlée.
• Un flux d’air chauffé au moyen d’une résistance incorporée pour préchauffer les surfaces à souder.
En France, le soudage des thermoplastiques par extrusion est défini par la norme NF EN 13 705.
Principe de soudure par extrusion
Détail : dépose cordon PE
47
RésO-PE
Les raccords mécaniques
Constitués de collets brides, de raccords électrosoudables mixtes ou de pièces de transition PE/cuivre ou
PE/acier, ils servent principalement à assurer les raccordements entre le tube PE et la robinetterie en place.
Recommandations d’emploi : utilisables jusqu’au diamètre 63 mm, à proscrire au-delà.
48
• FORMATIONS •
RésO-PE
La bonne tenue dans le temps des réseaux polyéthylène passe par le respect des procédures régissant
les règles de mise en œuvre. De fait, la formation des équipes de pose s’avère indispensable.
Formations aux techniques de soudages
• L’Office International de l’Eau (OIE)
22 rue Edouard Chamberland
87065 Limoges cedex
tél : 05 55 11 47 70
• Institut de soudure
90 rue des Vanesses
93200 Villepinte
tél : 01 49 90 36 00
Formations aux techniques d’essais de la Marque NF 114
Laboratoire National d’Essais (LNE)
1 rue Gaston Boissier
75724 PARIS Cedex 15
tél : 01 40 43 37 00
49
• LES TYPES D’INSTALLATION •
RésO-PE
2 types d’installation coexistent
• Les travaux neufs, comprenant :
- Pose traditionnelle
• En tranchée
• Aérienne
- Travaux sans tranchée
• Forage dirigé
• Micro tunnelier
•…
• La réhabilitation, comprenant :
- Pose traditionnelle
• En tranchée
- Travaux sans tranchée
• Forage dirigé
• Micro tunnelier
• Eclatement
• Tubage avec ou sans remplissage du vide annulaire
• Techniques spéciales (swage, roll down, ….)
•…
1 - Recommandations générales pour la mise en œuvre des tubes
La pose en grande longueur, spécifique aux canalisations en polyéthylène, à partir de couronnes et de
tourets permet une exécution plus rapide du chantier en limitant le nombre de raccordements.
Les tubes PE doivent être soigneusement inspectés avant la pose. Toute couronne, tout tube blessé ou
entaillé doit être écarté. Un soin particulier doit être apporté à la mise en fouille pour éviter des contacts
brutaux avec le bord ou le fond de la tranchée.
Ne pas installer les tubes sur des cales provisoires en matériaux durs (bois, briques, parpaings) qui risqueraient d’être oubliés au moment du remblayage.
Les tubes polyéthylène assemblés par soudage supportent les efforts longitudinaux et ne nécessitent
pas, en général, de butées ni d’ancrages au droit des courbes ou des piquages.
Lors des changements de direction, lorsqu’elle est possible, la pose en courbe est à respecter puisqu’elle
limite la perte de charge et les effets des coups de bélier. Pour les tubes, en fonction du SDR, un rayon
de courbure minimum du tube doit être respecté selon le schéma suivant :
50
RésO-PE
Nota : ces valeurs sont utilisables à 20°C. Pour une installation par temps froid (0°C), il est nécessaire de
doubler ces rayons de courbures.
Dans tous les autres cas, l’utilisation de raccords est nécessaire.
Les tubes conditionnés en couronnes
Leur pose doit s’effectuer par déroulement des couronnes plutôt que par tirage du tube, de façon à éviter
le vrillage.
Par temps froid, le désanglage des couronnes ou la coupe du tube demandent une attention et
des moyens particuliers pour éviter un effet de ressort.
Positionner la canalisation au fond de la fouille en réalisant de larges ondulations pour tenir compte d’une
éventuelle contraction thermique ultérieure, surtout lors d’une pose en pleine chaleur.
Les tubes conditionnés en tourets
Les tubes polyéthylène sont enroulés « à chaud » en usine sur des tourets adaptés sur lesquels ils sont
solidement sanglés par des liens.
Lors du déroulage, afin de garantir la sécurité des personnes, il convient de respecter les règles
de mise en œuvre ci-après permettant de se protéger de l’effet ressort du matériau.
• Equipements nécessaires
- Une dérouleuse pour tourets disposant d’un axe fixe et stable. Les systèmes à rouleaux tangentiels reposant sur le sol sont interdits.
- Une tête de tirage fixée au tube par un système d’excentrique interne. Le tirage par utilisation de cordes
ou câbles passés dans un trou fait sur le tube est interdit.
- Des galets ou diabolos de pose en nombre suffisant, y compris aux angles pour éviter les frottements.
- Dans le cas où le déroulage serait effectué en poste fixe :
- Un treuil avec dispositif de limiteur de couple,
- Des appareils de communication de type « talkie-walkie » permettant à tous les opérateurs de
se coordonner.
• Sens de déroulage
Le touret doit être placé sur la dérouleuse de façon à, dans tous les cas, effectuer le déroulement par le
dessous. Les frottements sur le sol ou sur les bords de la tranchée seront évités par la mise en place de
protection bois ou en matière plastique. L’emploi d’une goulotte de guidage facilite l’entrée en fouille.
51
RésO-PE
• Coupe des liens
Avant de procéder à la coupe des premiers liens, l’extrémité externe du tube, équipée de sa tête de tirage,
doit être arrimée au dispositif de traction. Les liens seront coupés couche par couche au fur et à mesure
du déroulage.
L’opérateur chargé de cette tâche se placera obligatoirement à l’arrière de la dérouleuse, face au touret,
c’est-à-dire entre le touret et la tranchée.
L’accès aux liens par le côté du touret est formellement interdit. A cet effet, certaines dérouleuses sont
maintenant équipées de carters, latéralement et à l’avant, interdisant cet accès.
Le lien assurant la fixation de l’extrémité intérieure du tube sur le touret ne sera libéré qu’à la fin du déroulage, après avoir immobilisé le tube.
• Coupe du polyéthylène pour les diamètres au-delà de 90 mm
Avant de procéder à la coupe du tube, lorsqu’une partie reste sur le touret, il est nécessaire d’immobiliser
le tube de part et d’autre de la coupe afin d’éviter la détente du tronçon restant et le coup de fouet de la
partie libre. Pour ceci, il convient d’utiliser des sangles à cliquet ou un outil de contention.
La mise en œuvre du polyéthylène à des températures inférieurs à 0°C n’est pas recommandée. En cas
de nécessité absolue de pose jusqu’à -5°C, il faudra être très prudent lors de la coupe : l’amorce de la
coupe peut provoquer à basse température la rupture du tube.
Toutes ces règles doivent être respectées, y compris dans le cas d’une pose à la trancheuse. Toutefois,
si le déroulage par le dessus est obligé, ces règles devront être adaptées.
Les tubes conditionnés en longueurs droites
Dans le cas d’assemblage de longueurs droites en poste fixe, il est indispensable d’utiliser des rouleaux
permettant d’acheminer la canalisation en évitant tout contact avec le sol.
Le maintien des bouchons d’extrémité jusqu’au raccordement est conseillé :
- Pour éviter toute intrusion de corps étrangers ou d’animaux,
- Pour conserver l’état sanitaire de la canalisation,
- Pour éviter tout tirage thermique, en termes plus simples un courant d’air, lors du soudage.
La mise en place de vannes ou autres appareils lourds
En raison des efforts supplémentaires que la conduite aura à supporter autour de ces pièces, à cause
de leur poids propre et d’un éventuel couple de torsion à la manœuvre, il convient de les sceller ou
de les supporter directement.
Dans le cas de l’utilisation de vannes en polyéthylène, cette contrainte est fortement réduite.
52
RésO-PE
En cas de supportage, le tube doit être maintenu par des colliers fixes de
part et d’autre de l’appareil.
Dans le cas de passage en zones privatives avec trafic automobile, il est
recommandé de protéger la conduite par un fourreau rigide si la profondeur
d’enfouissement est inférieure à 40 cm.
Il est possible de noyer dans le béton des portions de canalisations polyéthylène si celles-ci passent à
travers un fourreau. L’épaisseur de l’enrobage doit être au moins de 10 cm.
Lorsque la conduite polyéthylène se trouve au voisinage d’une canalisation de chauffage urbain, il est recommandé de la faire passer dans un fourreau.
Contraintes d’environnements
La flexibilité des canalisations en polyéthylène leur permet de s’adapter à des conditions de terrain particulièrement difficiles.
Le polyéthylène satisfait bien au besoin d’étanchéité de la canalisation d’eau potable chaque fois que le
réseau ne peut éviter une zone sensible ou polluante telle que la proximité d’un réseau d’assainissement
par exemple, ou d’effluents industriels.
Les canalisations en polyéthylène soudées ou électro-soudées permettent d’assurer l’étanchéité totale
des réseaux.
Toutefois, dans le cas de réseaux d’eau potable, il est nécessaire d’assurer une protection des canalisations
par un fourreau approprié, PVC ou autre, lorsque le terrain comporte des risques de présence d’hydrocarbures.
2 - La Pose traditionnelle en tranchée
Les règles de sécurité
La réglementation en vigueur devra être respectée, en particulier ce qui concerne le blindage des parois
de la tranchée, précaution obligatoire lorsque des hommes doivent travailler en fond de fouille.
Il en va de même pour les règles de signalisation et de balisage pour garantir la sécurité des personnes.
Un rappel de toutes ces règles est effectué dans le guide des bonnes pratiques pour la pose des réseaux
de distribution de GrDF (Gaz Réseau Distribution France).
53
RésO-PE
Réalisation de tranchées
Le tracé doit être conforme à celui défini dans le projet. La souplesse naturelle des tubes en polyéthylène
(PE) leur permet d’éviter les obstacles du sous-sol et de croiser facilement les autres réseaux.
On distingue la tranchée classique, de 0,30 à 0,60 m et la tranchée étroite, inférieure à 0,30 m. La largeur
de tranchée minimale, au fond de fouille, y compris les blindages est déterminée en fonction de :
- de la profondeur de la tranchée,
- du type de blindage employé,
- du diamètre nominal du tuyau (DN),
- du diamètre extérieur (De).
La largeur du fond de fouille doit être déterminée pour permettre le déroulage du tube et le compactage
du remblai. Les sur-largeurs de part et d’autre du tube pour réaliser ce dernier sont données dans le fascicule 71 :
- DN 20 à DN 160 : 100 mm,
- DN 180 à DN 600 : 300 mm,
- DN 600 : 400 mm.
La profondeur minimale de la tranchée est en général de 0,80 m par rapport à la génératrice supérieure
du tube, et de 0,40 m pour les branchements posés en terrain privé sans circulation. Cette profondeur
doit permettre de maintenir la canalisation hors gel.
Le fond de fouille de la tranchée est réglé selon la pente prescrite et compacté si nécessaire de façon à
ce que chaque tube repose sur toute sa longueur. Lorsque des bancs rocheux ou des maçonneries sont
rencontrées, la fouille est approfondie d’au moins 0,10 m est sablée jusqu’à la hauteur initialement prévue.
Si le fond de fouille ne présente pas les caractéristiques de portance suffisante pour assurer l’appui correct
du tube, cet approfondissement est alors de 0,20 m minimum, le lit de pose étant constitué ensuite par
des matériaux rapportés.
Les éventuelles venues d’eau seront épuisées de façon à maintenir le niveau d’eau à un niveau inférieur
à celui du fond de fouille pendant la durée des travaux. Si nécessaire, des niches sont creusées à l’emplacement des raccords.
Le remblayage des tranchées
Il comporte en générale 2 phases principales :
- Le remblai d’enrobage,
- Le remblai supérieur.
54
RésO-PE
La zone d’enrobage comprend le lit de pose, l’assise et le remblai de protection.
Source : Guide SETRA/LCPC de mai 1994
Le remblai d’enrobage est réalisé avec des matériaux ne blessant pas la canalisation par des effets de
poinçonnement, tassements ou chocs lors de la consolidation. Les débris végétaux, les pierres, les produits de démolition, par exemple, seront éliminés. Le guide SETRA / LCPC de mai 1994 et le guide de la
distribution REAL 0160 font référence à du sable 0/6,3mm pour un objectif de densification q5/q4.
La mise en œuvre du lit de pose doit être soignée. Il est réalisé avec une couche minimale de 10 cm de
sable roulé de granulométrie comprise entre 0,1 et 5 mm. En présence d’une nappe phréatique, cette
granulométrie est de 5 à 15 mm.
Jusqu’à un diamètre nominal DN de 160 mm, l’assise et le remblai de protection ne sont pas différenciés
et sont réalisés en une seule fois.
Pour l’assise, jusqu’à hauteur de l’axe du tube, le matériau de remblai sera poussé sous les flancs de la
canalisation et compacté de façon à éviter tout mouvement de celle-ci. En cas d’utilisation de blindages,
l’assise sera réalisée après un relevage partiel de ceux-ci.
Avant ou après les épreuves en pression, le remblai supérieur est réalisé :
• Pour la partie inférieure avec de la grave nontraitée pour un objectif de densification q4,
• Pour la partie supérieure avec de la grave nontraitée pour un objectif de densification q3.
55
RésO-PE
Le compactage
Les objectifs de compactage à atteindre sont fonction de la densité OPN (densité à l’Optimum Proctor
Normal).
La distance minimale entre la canalisation et l’engin de compactage est de 25 cm. Le compactage est
réalisé par couches de 15 cm mini.
Source : Guide SETRA/LCPC de mai 1994
Il est cependant conseillé de se reporter aux règles décrites selon les cas dans les fascicules 70 ou 71.
La pose mécanisée
Deux types de machines sont utilisés :
• Les trancheuses à roue pour les terrains nécessitant de couper le revêtement, comme la pose de fourreaux le long d’une
chaussée d’autoroute. La tranchée est étroite, et un dispositif
à l’arrière de la machine permet le mise en place des tubes,
du sable et le grillage avertisseur.
• Les trancheuses à chaîne où la roue dentée est remplacée
par une chaîne à godets, permettant d’obtenir des tranchées
plus larges et profondes (> 2m). Une bande transporteuse
évacue les matériaux d’extraction pour les remplacer par un
remblai de granulométrie appropriée.
Source : Guide des bonnes pratiques GrDF
56
RésO-PE
Ces machines sont utilisées lorsque plusieurs tubes sont installés simultanément.
La pose par ces techniques s’effectue avec des tourets de grande longueur pour éviter des arrêts de la
trancheuse trop fréquents. Elle permet ainsi de poser chaque jour plusieurs centaines de mètres.
Pour des diamètres supérieurs à 160 mm, les tubes polyéthylène (PE) conditionnés en longueur droite
sont soudés bout à bout au préalable le long de la zone de pose.
3 - Les techniques sans tranchées
La pose aérienne


Gestion de la dilatation : cf. chapitre conception § 3 « Dilatation et points fixes ».
Montage : cf chapitre conception § 4 « Supports »
Le forage dirigé
Technique dérivée des forages pétroliers, elle fait appel à un matériel spécifique permettant d’enterrer
une canalisation en limitant la gêne pour les riverains et dans le respect de l’environnement. Elle permet
en outre de réaliser des travaux impossibles à réaliser autrement ou très coûteux (exemple : passage
sous une rivière).
Il est à noter que dans tous les cas, une étude préalable de la composition du terrain est nécessaire, ainsi
que la localisation des canalisations existantes.
La technique se décompose en deux étapes :
• La réalisation du trou pilote, environ d’une dizaine de centimètres de diamètre, avec une tête de forage
adaptée, amenée en rotation et poussée. Simultanément, de la bentonite, mélange thixotropique de boue,
argile, eau et plastifiant, est injectée au niveau de la tête de forage. Ceci lubrifie la tête tout en consolidant
le trou. Par la suite, elle permettra le passage de l’aléseur en rendant malléable la zone de forage.
57
RésO-PE
La profondeur, la direction et l’inclinaison de la tête sont communiquées à la surface par une sonde incorporée à l’outil. L’opérateur dirige le forage en jouant sur l’angle d’inclinaison de la tête directement à
partir de la foreuse.
• L’alésage et le tirage simultané du tube.
Le trou pilote réalisé, un aléseur, 1,2 à 1,5 fois le diamètre de la canalisation à installer, est monté à l’extrémité du train de tige. Immédiatement derrière est accroché le tube polyéthylène (PE). Le tout est ramené
vers la foreuse en même temps que le trou se fait.
Le micro tunnelier
Cette technique concerne de petites distances et est idéale pour réaliser de petits branchements sans ouvrir la chaussée.
Une tête de coupe évoluant sous terre et pilotée par des personnes depuis la surface avance en tirant
derrière elle le tube au fur et à mesure du forage. Seuls deux puits d’accès sont nécessaires.
58
RésO-PE
Le remplacement de conduites en lieu et place
Ces techniques sont applicables aux tuyaux en fonte grise, amiante-ciment, PVC jusqu’au diamètre 250
(voire 300 pour l’éclatement). Elles permettent d’augmenter le diamètre de la conduite existante dans le
cas des réseaux sous-dimensionnés et de réhabiliter des tronçons jusqu’à 150 m.
Cependant, il est nécessaire de connaître le réseau des autres concessionnaires et il est difficile de les
mettre en œuvre pour des conduites peu profondes.
L’éclatement de conduite
Le procédé « Hydros plus »
Le tubage avec et sans vide annulaire
Le tubage consiste à introduire dans une canalisation existante, depuis un puits d’introduction et tiré depuis un puits de tirage, un tuyau PE soudé au miroir.
59
RésO-PE
Le tubage peut être étanche, consolidant et auto-structurant.
Il existe deux types de tubage :
- Le tubage avec espace annulaire, lorsque le diamètre extérieur du tube PE est inférieur au diamètre intérieur de la conduite à tuber.
- Le tubage sans espace annulaire, lorsque le diamètre extérieur du tube PE est égal au diamètre intérieur
de la conduite à tuber.
Le tubage simple
Principe : positionner dans une conduite existante, utilisée comme fourreau, un tube polyéthylène (PE).
La technique a pour avantages une faible emprise de chantier, une rapidité d’exécution, une étanchéité
du réseau, une solution auto-structurante utilisable pour tous les diamètres.
Les inconvénients sont liés à une réduction de diamètre intérieur du réseau à cet endroit. Par conséquent,
elle n’est utilisée que dans le cas de réseaux surdimensionnés. Le cas des coudes crée également une
difficulté.
Le tubage sans espace annulaire structurant : le ROLLDOWN
Le principe consiste à réduire le diamètre du tuyau PE soudé à l’aide d’une machine ROLLDOWN équipée
de galets concentriques, de procéder ensuite à un tubage simple et de « réverser » le tuyau grâce à de
l’eau sous pression.
60
RésO-PE
C’est une technique applicable du diamètre 100 au diamètre 500 jusqu’au PN 16.
Elle présente l’avantage d’être une technique à froid, ce qui présente une certaine souplesse de mise en
œuvre, de produire une faible réduction de diamètre et de permettre ainsi l’utilisation de raccords PE
standards.
En inconvénients, on notera la nécessité d’une implantation de chantier importante car il y a obligation
de souder le tube au préalable et également le cas des coudes et forts rayons de courbures à traiter.
Le Tubage sans espace annulaire étanche ou consolidant : le SUBLINE
Une fois soudé, on plie le tube en forme de U et on l’introduit dans la conduite.
La réversion est réalisée grâce à de l’eau sous pression.
Cette technique s’applique du diamètre 100 au diamètre 1400.
61
• ESSAIS DE RÉCEPTION •
RésO-PE
Groupe 1 : Gaz combustibles
Contrôles avant mise en service
Avant leur mise en service, les canalisations en PE sont soumises à des essais de résistance mécanique
et d’étanchéité. Les essais sont réalisés après remblaiement de la canalisation excepté au droit des différents assemblages.
1-1 Essai de résistance mécanique
L’essai est réalisé à l’air sec à une pression ≥ 1,5 fois la Pression Maximale de Service avec un minimum
de 6 bar pendant une durée d’au moins 2 heures.
A la fin de l’essai et sous la pression d’essai maintenue, vérifier l’étanchéité des assemblages à l’aide
d’un produit moussant puis rincer ces assemblages à l’eau claire.
1-2 Essai d’étanchéité
L’essai se fait à l’air sous une pression comprise entre 0,5 et 1 bar pendant une durée d’au moins 48
heures. Aucun défaut d’étanchéité ne peut être toléré. La différence de pression relative (atmosphérique
+ essai) entre le début et la fin de la conduite doit être inférieure (après correction éventuelle de température) à la valeur de l’incertitude des instruments de mesure utilisés.
1-3 Modalités applicables
Si la longueur de la canalisation est inférieure à 200 m, l’essai consistera en un essai en gaz à la pression
de service avec contrôle de l’étanchéité des assemblages avec un produit moussant.
Si le tronçon comporte des parties en cuivre ou acier (dont la longueur ne doit pas dépasser 200 mètres),
les essais sur ces parties seront les mêmes que pour la partie polyéthylène et les soudures acier seront
radiographiées.
Un rapport d’essai devra être effectué par l’opérateur. Celui-ci devra tenir compte des précautions de sécurité à prendre lors des essais.
Contrôles après mise en service
Après leur mise en service et sous une période inférieure à 12 mois, les canalisations doivent faire l’objet
d’une recherche systématique de fuite.
Documents applicables
• NF EN 12007-1 - Systèmes d'alimentation en gaz - Canalisations pour pression maximale de service inférieure ou égale à 16 bar - Partie 1 : Recommandations fonctionnelles générales.
• NF EN 12007-2 - Systèmes d'alimentation en gaz - Canalisations pour pression maximale de
service inférieure ou égale à 16 bar - Partie 2 : Recommandations fonctionnelles spécifiques
pour le polyéthylène (pression maximale de service inférieure ou égale à 10 bar).
• NF EN 12327 - Systèmes d'alimentation en gaz - Essais de pression, modes opératoires
de mise en service et de mise hors service des réseaux d'alimentation en gaz - Prescriptions fonctionnelles.
• DTU 61.1 – « Installations de gaz ».
62
RésO-PE
Groupe 2 : Applications eau potable
Épreuve principale en pression suivant NF EN 805
Généralités
Cette méthode, applicable aux conduites à comportement viscoélastique telles que les conduites en polyéthylène et en polypropylène, est fondée sur le fait que le fluage qui caractérise ces matériaux est insuffisamment pris en compte dans le cadre de l'épreuve principale en pression. En conséquence une
procédure particulière est décrite ci-après.
Procédure d'épreuve
La procédure d'épreuve complète comprend nécessairement :
- une phase préliminaire incluant une étape de relaxation,
- un essai de chute de pression,
- une phase d'épreuve principale.
Phase préliminaire
Condition préalable à la phase d'épreuve principale, son but est de créer les conditions initiales pour les
variations de volume qui dépendent de la pression, du temps et de la température.
Afin d'éviter des résultats erronés lors de la phase d'épreuve principale, réaliser la phase préliminaire
comme suit :
- Après remplissage et purge, ramener la pression à la pression atmosphérique et autoriser un temps de
relaxation d'au moins 60 min afin d'éliminer toute contrainte due à la pression. Prendre soin d'éviter
toute entrée d'air.
- Après ce temps de relaxation, monter la pression régulièrement et rapidement (en moins de 10 min)
jusqu'à la pression d'épreuve du réseau (STP). Maintenir STP pendant 30 min en pompant continuellement ou fréquemment.
Pendant ce temps, vérifier la conduite pour détecter les fuites manifestes.
- Laisser une période supplémentaire de 1 h sans pomper pendant laquelle la conduite peut fluer de façon
viscoélastique.
- Mesurer la pression rémanente à l'issue de cette période.
Dans le cas où la phase préliminaire est réussie, il y a lieu de poursuivre
la procédure.
Si la pression a chuté de plus de 30 % de STP, arrêter la phase préliminaire et ramener la pression à la
pression atmosphérique. Examiner et revoir les conditions d'épreuve (influence de la température, indice
de fuite par exemple). Ne reprendre la procédure d'épreuve qu'après un temps de relaxation de 60 min
au moins.
63
RésO-PE
Essai de chute de pression
Les résultats de la phase d'épreuve principale ne peuvent être pris en compte que si le volume d'air emprisonné dans le tronçon d'épreuve est suffisamment faible.
Les étapes suivantes sont indispensables :
- Réduire rapidement la pression effective mesurée à l'issue de la phase préliminaire, en extrayant de
l'eau de façon à produire une chute de pression, ΔP comprise entre 10 % et 15 % de STP.
- Mesurer avec précision le volume ΔV extrait.
- Calculer la perte d'eau admissible ΔVmax à l'aide de la formule ci-après et vérifier que le volume extrait
ΔV ne dépasse pas ΔVmax :
Pour l'interprétation du résultat, il est important d'utiliser la bonne valeur de ER correspondant à la température et à la durée d'épreuve.
Il y a lieu de mesurer ΔP et ΔV avec la plus grande précision possible, particulièrement pour les petits
diamètres et les petits tronçons d'épreuve.
Interrompre l'épreuve si ΔV est supérieur à ΔVmax et purger à nouveau après avoir ramené la conduite
à la pression atmosphérique.
Phase d'épreuve principale
Le fluage viscoélastique dû à la contrainte produite par STP est interrompu par l'essai de chute de pression. La chute rapide de pression conduit à une contraction de la conduite. Observer et noter pendant 30
min (phase d'épreuve principale) l'accroissement de pression dû à la contraction.
La phase d'épreuve principale est considérée comme satisfaisante si la courbe des pressions montre une
tendance croissante et n'est en aucun cas décroissante pendant ce laps de temps de 30 min qui est normalement suffisamment long pour donner une bonne indication (voir fig. ci-dessous).
Phase épreuve principale - Courbe des pressions
64
RésO-PE
Si, pendant ce laps de temps, la courbe des pressions montre une tendance décroissante, cela indique
une fuite dans le réseau.
En cas de doute, prolonger la phase d'épreuve principale jusqu’à une durée totale de 90 min. Dans ce cas
la chute de pression est limitée à 25 kPa à partir de la valeur maximale atteinte en phase de contraction.
Si la pression chute de plus de 25 kPa, l'épreuve n'est pas satisfaisante.
Il est conseillé de vérifier tous les raccords mécaniques préalablement au contrôle visuel des joints soudés.
Corriger tout défaut de l'installation décelé lors de l'épreuve et répéter celle-ci.
La répétition de la phase principale d'épreuve ne peut être réalisée qu'en suivant la procédure complète
en y incluant les 60 min du temps de relaxation de la phase préliminaire.
Les groupes 3 & 4
Groupe 3 : Irrigation
- Plus de produits à la marque pour l’irrigation.
Groupe 4 : Application industrie et eau non potable
Application assainissement sous pression
- Dès qu’il y a une application pression pour un tube assainissement, le fascicule 70 renvoie sur
le fascicule 71
65
• MAINTENANCE DES RÉSEAUX POLYÉTHYLÈNE •
RésO-PE
Maintenance des réseaux polyéthylène
Aucune maintenance particulière n’est requise pour les réseaux de canalisation en PE réalisés exclusivement par soudure.
Guides de réparation des réseaux polyéthylène
Réparation provisoire
• Suite à un accident mineur, il est possible d’intervenir sans précautions particulières et de procéder à
la pose d’un accessoire à joint (manchon, collier, etc.). Ceci permet de rétablir très vite la continuité du
réseau et d’attendre une réparation définitive ultérieure.
• Suite à un écrasement ou autre agression du tube PE, il faut remettre au rond le tube et mettre en place
une selle de renfort électrosoudable qui assurera le renforcement de la paroi.
Réparation définitive
C’est l’élimination de la partie du réseau endommagée et son remplacement par un élément sain.
• Mise en place de raccords mécaniques coulissants : exclusivement pour les canalisations de petites dimensions (DN ≤ 63) lorsque ceci est possible.
• Soudure : impossible en présence de liquide. Par conséquent, il s’avère indispensable de mettre la canalisation « hors d’eau ». En supprimant les écoulements résiduels.
La plupart du temps, un élément de tube en longueur droite est utilisé pour remplacer la partie détériorée.
Il est raccordé à la canalisation par des raccords électrosoudables.
66
• CONCEPTION DU RÉSEAU POLYÉTHYLÈNE •
RésO-PE
1- Le dimensionnement de la canalisation
Le dimensionnement de la canalisation dépend :
- Des caractéristiques de la matière (type de PE, PE 80 et PE 100),
- De la géométrie de la canalisation : diamètre et épaisseur.
A partir de ces éléments, on calcule :
- La pression nominale
- La résistance à la dépression (phénomène de flambement)
- La résistance à des surpressions répétées
Nota : tous les calculs présentés dans ce chapitre le sont à titre indicatif et doivent être vérifiés et validés
par un bureau d’études.
1-1 Calcul de la Pression Nominale (PN)
L’épaisseur des tubes est déterminée à partir de la formule de Gabriel LAMÉ qui a établi la théorie mathématique de l’élasticité des corps solides en prenant en compte les caractéristiques de la déformation et
les tensions internes.
σ = contrainte hydrostatique à long terme
P = pression à l’intérieur du tube (en MPa) – (1 MPa = 10 bar)
D = diamètre extérieur du tube (en mm)
e = épaisseur du tube (en mm)
Désignation Polyéthylène
MRS (Minimum Required
Stress)
Contrainte hydrostatique
à long terme σ
PE 100
10 MPa
8 MPa
PE 80
8 MPa
6,3 MPa
PE 63
6,3 MPa
5 MPa
Lorsqu’un tube est soumis à une pression interne P, il en résulte dans sa paroi un système de contraintes
dont la plus importante est la contrainte circonférentielle. Dans cette équation, on choisit pour cette
contrainte la résistance hydrostatique à long terme parmi les valeurs du tableau précédent. Elle intègre
déjà le coefficient de sécurité de 1,25. Ceci permet de déterminer l’épaisseur de la paroi du tube :
- Le SDR (Standard Dimension Ratio)
Pour une matière et une pression donnée, le rapport des dimensions nominales
des tubes (diamètre, épaisseur) est constant. Cette constance est désignée sous le
sigle SDR qui se traduit par « Rapport Dimensionnel Standardisé ».
67
RésO-PE
Il a été convenu d’arrondir ses valeurs aux nombres suivants, selon la série de Renard : 33 – 26 – 21 17 (ou 17,6) - 13,6 – 11 – 9 et 6.
- Le détimbrage
Dans le cas où les conditions de fonctionnement présentent un risque vis-à-vis de la pérennité de la canalisation (températures > 20°C, nature du fluide, type de pose, …), il convient d’appliquer un coefficient
de détimbrage calculé de la façon suivante :
PMA = f(t) x f(a)xPN
Avec :
• PMA : Pression Maximale Admissible à ne pas outrepasser dans le réseau considéré.
• f(t) : facteur de détimbrage imposé par la température, avec f(t) ≤ 1.
• f(a) : facteur de détimbrage entrainé par les conditions internes et environnementales de fonctionnement,
avec f(a) ≤ 1.
Ce qui revient à dire que pour une PMA déterminée, on définira la pression nominale (PN) du tube par
l’expression :
Les valeurs de coefficient de détimbrage sont données dans le tableau ci-dessous, issu de la norme
NFI2201-Partie 2 :
Température
Coefficient
20°C
1,00
30°C
0,87
40°C
0,74
Pour des températures intermédiaires,
une interpolation est permise
(voir également ISO 13761:1996).
1-2 La résistance à la dépression (phénomène de flambement)
La pression de flambement Pb correspond à la charge limite à partir de laquelle va se produire le flambement de la paroi du tube.
Elle peut être calculée par l’équation suivante :
68
RésO-PE
Avec : E = module d’élasticité de la matière du tube
v = coefficient de contraction de la matière du tube
e = épaisseur de la paroi du tube
Dm = diamètre moyen du tube
Pb
−σ
e
N
Avant flambement, la déformation du tube suit une forme elliptique et l’étape finale de flambement est
considérée comme un effondrement à 2 nœuds. La résistance théorique au flambement suit alors l’équation suivante :
Où :
n = nombre de nœuds à partir duquel le flambement se produit,
SR = rigidité circonférentielle du tube, donné par l’équation :
I est le moment d’inertie de la paroi du tube
Le nombre de nœud étant de 2, la relation entre Pb et SR devient :
Pb = 24 SR
69
RésO-PE
1-3 La résistance à des surpressions répétées
Exposition intermittente
Le terme « intermittent » est employé dans les cas où la charge est interrompue par des périodes de
non-opération pendant lesquelles le tube n’est pas exposé à la charge et où différents mécanismes de
charge ou thermiques interviennent à différents moments.
La question alors est de savoir comment les durées d’utilisation sous charge se cumulent et comment
elles influencent la durée d’utilisation réelle calculée sur la base d’une charge constante dans le temps.
Pour clarifier les choses, un tube PE de 32 x 3 mm a été exposé à une température constante de 80°C et
à une contrainte de 3 N/m² pendant 6 h, puis déchargé et laissé au repos pendant 18 h.
Ce cycle de mise en charge a été répété jusqu’à la rupture de l’échantillon. Le temps moyen de défaillance
(durée totale d’utilisation sous charge) observé sur 6 tests est de 310 h contre 275 h pour un test avec
une exposition constante à la charge.
Sous ces conditions, l’exposition intermittente à la charge n’a pratiquement pas d’influence sur le fluage
et le temps de défaillance des tubes par rapport à une exposition constante à la charge.
La théorie de l’accumulation linéaire des dommages est donc applicable. Elle est basée sur un dommage
linéaire équivalent au ratio de durée de vie sous charge et la durée de vie jusqu’à la défaillance peut ainsi
être anticipée.
On peut transposer le modèle mathématique de la durée de vie réelle sous charge constante vers celle
sous charge évoluant dans le temps :
Δti est le temps d’exposition à la charge particulière σi à la température θi et tB le temps de défaillance
mesuré dans le test de fluage sous la charge constante correspondante.
70
RésO-PE
La figure suivante montre une superposition de courbes de dommages à différentes températures.
Exemple de calcul
• Données : transport d’eau à pression constante de 9,6 bar dans un tube PE 100 avec les températures
en cycle suivantes :
- à 50°C - 3 h par jour,
- à 30°C - 21 h par jour.
Le coefficient de sécurité (tubes pour eau) choisi est S = Smin = 1,25.
• Recherche : quelle SDR doit avoir un tube PE 100 pour assurer une durée de vie de 50 ans ?
• Calculs :
Un tube en PE 100 de SDR 11 (ratio diamètre/épaisseur) est retenu en première approche.
Sur une période de 50 ans, les temps d’expositions se répartissent de la façon suivante entre les 2 températures :
- à 50°C - Δt1 = 6,25 ans
- à 30°C - Δt2 = 43,75 ans
Le niveau de contrainte admis (contrainte d’exploitation) pour une pression d’exploitation constante de
9,6 bar est :
71
RésO-PE
σzhul = MRS = PN x (SDR – 1) x S/20 = 9,6 x (11-1) x 1,25/20 = 6 N/mm²
Les temps de défaillance obtenus pour une contrainte constante de 6 N/mm² à partir du diagramme des
forces hydrostatiques des tubes en PE 100, en conformité avec la DIN 8075, sont :
- à 50°C – tB(θ1) = 16 ans
- à 30°C – tB(θ2) ≥ 100 ans
Les dommages proportionnels correspondants sont alors :
- Δt1/ tB(θ1) = 6,25 / 16 = 0,39 = 39 %
- Δt2/ tB(θ2) = 43,75 / 100 = 0,44 = 44 %
Il en résulte : Δt1/ tB(θ1) + Δt2/ tB(θ2) = 0,83 = 83 %
• Résultat :
Le tube en PE 100 de ratio diamètre/épaisseur SDR 11 sélectionné est correct pour l’application envisagée.
1-3.2 Charge de surpression
Des changements de vitesse d’écoulement d’un fluide dans une canalisation génèrent simultanément des
changements de pression qui se propagent dans le système à partir du lieu de changement de vitesse.
Les ondes de dépression et de surpression sont répercutées aux extrémités du réseau, branches et intersections comprises, se superposent les unes aux autres, d’avant en arrière, apparemment de façon
aléatoire jusqu’à leur déclin par atténuation après un certain temps.
Les principes de base régissant les états stationnaires et non stationnaires de l’écoulement d’un fluide
dans un tube sont connus, mais le calcul spécifique des variations de pression est difficile du fait d’une
connaissance insuffisante du caractère particulier de certaines conditions limites des cycles d’utilisation.
Les surpressions se produisant dans un tube lors d’une fermeture soudaine d’une vanne, par exemple,
ou en cas d ’arrêt brutal de pompes peuvent être assimilées à une défaillance de puissance. Elles peuvent
être calculées en termes de magnitude théorique maximale selon les bases établies par Zhukovsky :
Pzhuk = a . v0 . ρ . 10-5
Où :
Pzhuk = surpression maximum selon Zhukovsky
a = vitesse de propagation des ondes de pression (m/s)
v0 = vitesse du fluide (m/s)
ρ = masse volumique du fluide (kg/m3)
La vitesse de propagation des ondes de pression, et donc l’intensité de la surpression, est grandement
réduite par rapport aux tubes acier dans le cas du polyéthylène haute densité (PEHD) du fait de son bas
72
RésO-PE
module d’élasticité. La vitesse de propagation des ondes de pression devient donc :
EM = module d’élasticité du fluide (N/m²), Eeau = 2100.106
N/m²
ER = module d’élasticité du PEHD en surcharge (N/m²)
Dm = diamètre moyen du tube (m)
e = épaisseur de la paroi du tube (m)
Le module ER du tableau suivant peut être utilisé pour les calculs de surcharge et des températures de
20°C, 40°C et 60°C.
Température (°C)
20°C
Coefficient
Module ER du
PEHD (N/m²)
Il a été démontré sur des tests réalisés sur des tubes en polyéthylène exposés à une pression dynamique interne que la
surpression peut être pré-calculée avec une bonne approximation par la théorie de surpression de Zhukovski.
1680.106
De nouveaux essais ont permis de découvrir que les surpressions ne sont pas en principe nuisible pour les tubes poly60°C
760.106
éthylènes à condition que la contrainte moyenne ne soit pas
plus grande que la contrainte à la pression nominale, c’està-dire à condition que la pression nominale ne soit pas dépassée, en cas de variation de pression, à
moyen et long terme.
40°C
1230.106
En fonction de leur coefficient de sécurité, des tubes sous pression sont capables d’absorber des pics de
pression définis dans le tableau ci-joint sans dommage permanent à des températures supérieures à
20°C.
1,25
Evaluation du degré de dépassement de la
pression nominale pour une courte période
50 %
1,6
100 %
Coeff. de sécurité S
Les tubes en polyéthylène pour pression, s’ils sont correctement soudés à chaud par des techniques de
fusion adaptées (Electrofusion ou Polyfusion), ne présentent aucune différence de comportement avec
les tubes non soudé lorsqu’ils sont exposés à la surpression.
73
RésO-PE
2- Pertes de charge et écoulement libre
2-1 Réseau en charge
On distingue 2 types de perte de charge :
Les pertes de charge régulières
Elles se calculent de la façon suivante :
ΔH = J x L (nota : pour obtenir ΔH en bar diviser le résultat par 10)
ΔH = perte de charge du réseau (m de colonne d’eau)
J = perte de charge par frottement (m colonne d’eau/m
de tuyau)
L = longueur de la canalisation (m)
vm = vitesse moyenne du fluide (m/s)
g = accélération de la pesanteur (m/s²)
λ = coefficient de perte de charge (sans dimension)
Di = diamètre intérieur (m)
k = rugosité hydraulique (m)
Re = nombre de Reynolds
υ = viscosité cinématique (m²/s)
La démarche de calcul pour une conduite droite :
1 - Calculer λ
2 - Calculer J
3 - Calculer ΔH
La perte de charge peut également s’exprimer comme une pression :
ΔP = ω x ΔH
Avec :
ΔP = perte de charge (Pa)
ω = poids volumique du fluide (N/m3)
Les pertes de charge singulières
Ce sont celles induites par les changements de direction et les coudes.
ΔP1 = perte de charge due aux points singuliers (bar)
Vm = = vitesse moyenne du fluide (m/s)
ζ = coefficient de résistance des points singuliers
74
RésO-PE
Vue d’ensemble des résultats d’essais réalisés par le Pr.Dr-Ing. W. Tiedt sur 2 tubes pression polyéthylène
de 300 et 450 mm.
Rugosité de la paroi du tube
k (mm)
Rugosité hydraulique effective
0,01
Nature des résistances singulières
Coefficient de résistance ζ
Collet soudé avec bride folle
0,053
Bourrelet de soudure bout à bout
0,025
Soudure par électrofusion
0,025
Té de branchement à 90°
0,100
Dérivation à 90°
0,036
Coude 45° à 90°
0,100
2-2 Réseau avec écoulement à surface libre
Ici on calcul un débit en fonction de la pente et de la rugosité de la surface du tube. Le calcul du débit
gravitaire s’effectue avec la formule de Marning STRICKLER :
Avec :
Ri = rayon intérieur du tube (mm)
θ = 2 x cos-1 x (1 – 2 x taux de remplissage)
Coeff. de Strickler : il est communément admis de prendre 90.
Taux de remplissage = 0,938 si on veut un débit maximum.
75
RésO-PE
3- Dilatation et points fixes
3-1 Généralités
Un tube PEHD soumis à des variations de température va se dilater ou se contracter. L’effet de la dilatation
sera d’autant plus important que l’amplitude de température sera importante. Cela se traduit, soit par un
allongement ou une rétractation, soit par une mise en contrainte du tube PEHD.
Un réseau d’adduction d’eau enterré en polyéthylène associé à des raccords électrosoudables est un réseau autobuté. La dilatation ou la contraction n’a aucun effet sur le fonctionnement du réseau. Aucune
disposition particulière n’est à prévoir (ancrage, point fixe...).
Le polyéthylène lui même va prendre en charge les contraintes associées à la dilatation.
La gestion de la dilatation est nécessaire dans les cas suivants :
- Pose du tube PEHD en aérien car les variations de température peuvent être importantes.
- A l’entrée d’un bâtiment pour éviter que les efforts de la dilatation ne portent sur les murs porteurs.
- A l’interface entre un réseau autobuté et un réseau non autobuté (emboiture mécanique) car la dilatation
ou la contraction peut provoquer un déboitement du réseau non autobuté.
Dans ces trois cas, deux solutions permettent de gérer la dilatation :
• Solution 1 – le tube est laissé libre de s’allonger ou se rétracter. Dans ce cas, il n’ y pas d’effort
de poussée.
• Solution 2 – le tube est bloqué par un point fixe. Dans ce cas, le tube ne s’allonge pas ni ne se
rétracte.
Dans le premier cas il faut prévoir un dispositif permettant au tube de s’allonger tout en assurant l’étanchéité (ex : lyre de dilatation en aérien, joint de dilatation…).
Dans le deuxième cas, le point fixe doit être dimensionné pour résister aux efforts liés à la dilatation.
3-2 Calcul de la dilatation
Solution 1 : Méthode de Calcul de l’allongement du polyéthylène :
La variation de longueur ΔL d'un tube est calculée selon la formule (1) :
ΔL = α.L.ΔT
avec α = 0,2.10-3 m/m/°C, coefficient de dilation du PEHD
L = longueur initiale
ΔT = variation de température en °C
Solution 2 : Méthode de Calcul de la poussée au point fixe :
Le calcul de la poussée est donnée par la formule suivante. Elle est issue de la théorie de la mécanique
des milieux continus :
76
F = E. ΔL /L .S Avec
RésO-PE
E = module de Young. Pour le PE100 : E = 1700 MPa.
ΔL = dilatation réelle
L = longueur entre support ou point fixe
S = surface de la section du tube
Soit, en reprenant la formule (1), F = E.ΔL /L .S = E.α.ΔT.S
Il est à noter que la force de poussée au point fixe est indépendante de la longueur du tube.
Pour prendre en compte les caractéristiques viscoélastiques du polyéthylène et du temps pendant lequel
la dilatation va avoir lieu, la valeur à prendre en compte pour le module de Young est égale à E/4, soit
425 MPa.
Lors de l’installation il conviendra de faire attention aux températures de pose et au risque de rétractation
du tube avant le raccordement, une fois le tube remblayé.
4- Calculs de supportage
Les conduites en polyéthylène installées en aérien doivent être maintenues par des supports appropriés.
La conception du supportage doit prendre en compte la variation de longueur liée aux phénomènes de
dilatation en fonction de la température.
Le montage des canalisations sera donc réalisé avec des supports libres et des points fixes choisis en tenant compte des possibilités du tracé (lyre, bras, robinetterie, …).
Les fixations sont dimensionnées afin de ne pas endommager les canalisations.
La distance entre les supports prend en considération :
- Le dimensionnel du tube (diamètre, épaisseur, SDR),
- La densité du fluide transporté,
- La température de service de la canalisation,
- La disposition de la canalisation.
Si les supports doivent être très proches, il est souhaitable d’utiliser des goulottes. Pour des conduites
horizontales, un support continu (goulotte, chemin de câble, …) peut être plus rationnel et économique
que des fixations.
4-1 Calcul des portées
Un abaque donne les distances entre supports. Les distances indiquées sont valables pour une canalisation horizontale en PE de SDR 11 et un fluide transporté de densité 1 (eau).
77
RésO-PE
Portées (cm)
DN (Diamètre Nominal)
Les distances seront multipliées par un ou plusieurs coefficients en fonction :
De la densité du fluide :
- Gaz …………………...............coeff. 1,30
- Fluides de densité 1,25 …….... coeff. 0,90
- Fluides de densité 1,50 …..….. coeff. 0,85
- Fluides de densité 1,75 …….... coeff. 0,80
Du SDR de la canalisation :
- SDR 9 ……………………...... coeff. 1,03
- SDR 11 .……………………... coeff. 1,00
- SDR 13,6 …………………..... coeff. 0,95
- SDR 17 …………………….... coeff. 0,90
- SDR 21 …………………….... coeff. 0,86
De l’inclinaison de la canalisation :
- Installation verticale ……......... coeff. 1,30
4-2 Support
Il existe des fixations standards en acier ou en matière plastique. Il est nécessaire de protéger les canalisations de l’effet des frottements.
Les points fixes : évitent les déplacements de la canalisation non maitrisés. Lors de leur calcul, il faut
prendre en compte le type de montage : montage bloqué ou montage libre.
78
RésO-PE
Exemple de conception :
Les points mobiles : utilisés pour suivre
les déformations de la canalisation dans
toutes les directions d’un plan.
4-3 Montage
Montage bloqué
Points fixes
Les mouvements longitudinaux sont annulés par des points fixes, ce qui génère des tensions dans la
matière. Les poussées axiales résultantes doivent être absorbées par les points fixes et la conduite doit
être guidée longitudinalement pour éviter qu’elle ondule sous l’effet de ces tensions.
Colliers de guidage
Evitent que la conduite ondule entre deux points fixes. Ils doivent être répartis judicieusement et laisser
le jeu nécessaire à la conduite. Le diamètre intérieur de ces colliers doit être de 2 % supérieur à celui du
diamètre extérieur du tube afin que ce dernier puisse se dilater librement. Lors du serrage, le collier de
guidage ne devra en aucun cas bloquer la conduite.
G
F
G
G
F
79
RésO-PE
Le choix du type de point fixe dépend des poussées attendues, ainsi que de la distance à supporter. Dans
la zone de changement de direction ou de courbure de la conduite, les efforts transversaux sont à considérer. Un dimensionnement approprié doit être effectué pour tout montage particulier.
La répartition des colliers « points fixes » (F) et de « guidage » (G) dépend du diamètre, du tracé ainsi
que des conditions d’utilisation de l’installation (température, etc.).
Poussées axiales sur les points fixes dans le cas d’une conduite installée en aérien
Elles sont à calculer avec la formule suivante :
P=SxK
P = poussée sur le point fixe (N)
S = section du tube (mm²)
K = coefficient de poussée (N/mm²) dépendant de la température (cf. courbe ci-dessous).
Remarque : la poussée P n’est pas fonction de la distance entre points fixes.
Montage libre
Contrairement au montage bloqué, les mouvements longitudinaux sont dirigés et absorbés dans les dispositifs de dilatation (manchon long, compensateurs, lyre de dilatation, etc.). Le système de fixation
(point fixe, collier de guidage et blocage) doit être adapté en conséquence.
5- Calcul de résistance mécanique
5-1 Caractéristiques du tuyau, définies dans le fascicule 70
Les paramètres relatifs à la canalisation sont essentiellement :
- la nature du ou des matériaux constitutifs,
- le diamètre extérieur De (en m),
- l’épaisseur minimale e de la paroi (en m) définie par la norme, l’avis technique ou la déclaration par le
fabricant en cas d’absence de données dans la norme ou l’avis technique,
- les modules d’élasticité instantané ETi et différé ETv (en MPa) et le coefficient de Poisson vT du ou des
matériaux constitutifs (sans dimension),
- la déformation avant application des charges e0 (en mm) qui s’exprime pour certains matériaux en
fonction du diamètre nominal DN.
5-2 Caractéristique de sol et de pose (extrait du fascicule 70)
Pour toutes les canalisations, il est recommandé de réaliser une zone d’enrobage soignée.
80
RésO-PE
Définition générale des différentes zones
Par convention, on considère :
• Le sol en place 
• La zone d’enrobage Ç constituée par :
- le lit de pose, constitué d une épaisseur de matériau supérieure ou égale à 10 cm sur sol normal et à
15 cm (a) sur sol dur ou rocheux.
- l’assise,
- le remblai latéral
- le remblai initial, dont l’épaisseur doit être au moins égale à 10 cm au-dessus du collet et à 15 cm audessus de la génératrice supérieure (c). Cette épaisseur minimale de la première couche doit tenir
compte des contraintes de mises en œuvre liées aux caractéristiques du matériel de compactage ("Guide
de remblayage des tranchées" du SETRA).
• La zone de remblai proprement dite Å, composée des parties inférieure et supérieure du remblai.
Ces 3 zones de sol sont caractérisées par un certain nombre de paramètres physiques ou mécaniques.
• Poids volumique : déterminé par des essais, il peut varier de 16 à 22 kN/m3. Cette valeur dépend notamment du
type de sol et de son état hydrique. A défaut d’une valeur précisée par le maître d’ouvrage on prendra = 18 kN/m3.
• Coefficient de poisson : le coefficient de POISSON vs de l’enrobage est pris égal à 0,3.
• Coefficient de cisaillement du sol k1 : en un point donné dans un sol, il est égal au rapport entre la contrainte de
cisaillement sur un plan vertical et la contrainte normale sur un plan horizontal au point considéré.
Le coefficient k1 est pris égal en général à 0,15 quel que soit le sol.
• Module de sol conventionnel Ec : paramètre d’interaction sol-structure qui caractérise la raideur du remblai.
• Coefficient k2 de pression horizontale des terres : à l’interface tuyau / enrobage, en un point donné, il est égal au
rapport des contraintes normales agissant respectivement sur un plan vertical et sur un plan horizontal, au point
considéré.
• Angle d’appui conventionnel 2α :
La valeur de ces trois dernières caractéristiques est fonction du groupe de sol et des conditions de mise en œuvre
traitées ci-dessous.
81
RésO-PE
5-2-1 Influence de la mise en place sur le module de sol conventionnel Ec
Les modules de sol à prendre en compte sont déterminés à partir de l’identification des sols établie lors de l’étude
géotechnique réalisée au préalable, en particulier dans le cas d’un réemploi. A défaut d’informations spécifiques
sur la nature des sols, ces valeurs sont celles figurant dans le tableau 3 ci-dessous.
Suivant les modalités de mise en œuvre des matériaux au niveau de l’enrobage (2) et le type de sol en place, différentes valeurs de module de sols conventionnels sont à considérer pour le dimensionnement (voir § 5.2.5).
Dans les cas courants sous l’emprise de la chaussée, la mise en œuvre de l’enrobage se fait selon les prescriptions
de la norme NF P 98-331 pour atteindre les objectifs de densification q5 (cas courants) ou q4 (cas particuliers).
Le compactage correspondant à un objectif de densification q4 peut présenter des conséquences dommageables
pour les canalisations (ovalisation, déplacements, fissuration...). Ces dommages apparaissent notamment dans le
cas du non-respect des distances minimales de recouvrement telles qu’elles sont préconisées dans le "guide de
remblayage des tranchées" du SETRA ou dans le cas de compactage non symétrique.
On distingue les cas de mise en œuvre suivants :
• Mise en place non contrôlée : ne faisant l’objet d’aucun contrôle ou
vérification.
• Compacté contrôlé non validé : contrôle des moyens de compactage
mis en œuvre mais pas de validation de l’objectif de densification. Dans
ce cas, l’entrepreneur soumet pour avis au maître d’œuvre le mode
d’exécution et de justification des dispositions prévues pour le compactage.
• Compacté, contrôlé et validé q5 : contrôle des moyens de compactage
et validation de l’obtention de l’objectif de densification q5.
• Compacté, contrôlé et validé q4 : contrôle des moyens de compactage
et validation de l’obtention de l’objectif de densification q4.
82
RésO-PE
Niveau de mise
en œuvre
Non contrôlé
Objectifs de densification recommandés
Compacté/Contrôlé/
Non validé
Compacté, contrôlé
et validé q5 (1)
et validé q4 (1)
Valeur moyenne (3) minimale :
90 % de l’OPN (2)
Remarques
Valeur moyenne (3) minimale :
95 % de l’OPN (2)
Groupe de sol
Ec (MPa)
Ec (MPa)
Ec (MPa)
Ec (MPa)
G1
0,7
2
5
10
G2
0,6
1,2
3
7
G3
0,5
1
2,5
4,5
G4
< 0,3
0,6
1,5
3
G5
-
-
-
2
(1) Au sens de la norme NF P 98-331 :
q4 ≥95 % de l’OPN en moyenne, et ≥92 %
de l’OPN en fond de couche
q5 ≥90 % de l’OPN en moyenne et ≥87 % de
l’OPN en fond de couche
(2) OPN = Optimum Proctor Normal
(3) Sur la hauteur de la couche
Tableau 3 : Valeurs conventionnelles des modules de sol
Pour les enrobages de type gravette, on adoptera en l’absence d’études spécifiques Ec = 5 MPa
Cas des matériaux autocompactants liés utilisés en enrobage : dans l’attente d’informations plus précises sur ces
matériaux, on assimilera leurs paramètres mécaniques à ceux des sols de groupe 1 compactés contrôlés validés q4.
Nota : pour les besoins du calcul, on considérera :
Ec2 qui désigne le module conventionnel de la zone d enrobage (2)
Ec3 qui désigne le module conventionnel du sol en place (3)
5-2-2 Influence de la mise en place sur les valeurs de k2 et 2α
Pour k2 et 2α, il convient de prendre les valeurs données dans le tableau 4 ci-dessous pour lesquelles le niveau de
mise en place évoqué ne concerne que la zone d’enrobage (2).
Pour les enrobages de type gravette, on adoptera en l’absence d études spécifiques k2 = 0,5 et 2α = 120°, quel que
soit le niveau de mise en place.
Niveau de mise
en œuvre
Non validé
Non contrôlé
Objectifs de densification recommandés
et validé q5
Valeur moyenne minimale :
90 % de l’OPN
Remarques
et validé q4
Valeur moyenne minimale :
95 % de l’OPN
Groupe de sol
K2
2α
K2
2α
K2
2α
K2
2α
G1
0,15
60
0,35
90
0,50
110
0,60
120
G2
0,15
60
0,35
90
0,50
110
0,60
120
G3
0
60
0,15
90
0,35
110
0,50
120
G4
0
60
0
60
0,15
110
0,25
120
G5
Matériaux inutilisables en enrobage
Tableau 4 : Valeurs de k2 et 2α (°) suivant le groupe de sol et le mode de mise en place de la zone (2)
Les valeurs de k2 et de 2α indiquées dans le tableau 4 sont à considérer comme des valeurs maximales.
83
RésO-PE
5-2-3 Influence de la nappe phréatique sur le module de sol
Dans le cas où la zone de pose (enrobage, remblai proprement dit et sol en place) est soumise à l’influence de la
nappe phréatique, certains sols sont inutilisables, ou les valeurs de leur module sont minorées en fonction du groupe
de sol et du niveau de mise en place de l’enrobage.
Ec(2) devient E’c(2) = CE . Ec(2) avec CE ≤ 1
Groupe de sol
de la zone d’enrobage (2)
Non contrôlé
non validé
et validé q5
G1-G2
CE : 1,00
CE : 1,00
CE : 1,00
et validé q4
CE : 1,00
G3
Interdit en enrobage en présence de nappe
CE : 0,75
CE : 1,00
G4
Interdit en enrobage en présence de nappe
CE : 0,50
CE : 075
Matériaux inutilisables
G5
Tableau 5 - Valeurs du coefficient minorateur CE en présence d’une nappe phréatique dans la zone d’enrobage
Dans le cas où le niveau de la nappe phréatique est connu de façon certaine, on peut déjauger les terres situées
dans la nappe. Dans ce cas, le poids volumique du remblai est pris égal à = 10 kN/m3.
5-2-4 Influence des conditions de retrait de blindages sur le module du sol, sur le coefficient k2, sur l’angle 2α
et sur le coefficient k1
Lorsque des blindages sont nécessaires, il est recommandé de les retirer d’une hauteur égale à chaque couche de
remblai puis de compacter cette couche (cas 1).
Lorsque les conditions de chantier ne permettent pas ce mode de retrait, deux solutions non recommandées restent
possibles :
- compactage de chaque couche de remblai puis retrait des coffrages ou panneaux sur la même hauteur (cas 2).
- coffrage, panneaux ou palplanches retirés après remblaiement complet de la tranchée (cas 3). Ce dernier mode
de retrait doit être évité, dans la mesure du possible.
Relèvement du blindage puis
compactage d’une couche
Compactage d’une couche
avant relèvement du blindage
Remblaiement total puis
enlèvement du blindage
Blindage
Figure 3
Mode de retrait des blindages
dans la zone d’enrobage
Compactage
Cas 1 recommandé
Cas 2
Cas 3
84
RésO-PE
a) Influence sur le module de sol conventionnel de l’enrobage E’c2, sur l angle d appui conventionnel 2α et sur le
coefficient de poussée k2
Dans le cas d’une pose en tranchée avec dispositif de blindage, les valeurs des modules de sol de l’enrobage E’c2,
de l’angle d appui conventionnel 2 α, et du coefficient de poussée k2 sont pondérées de telle sorte que :
E’c2 devient E’’c2 = C’E. E’C2 avec C’E ≤1
2α devient C’2α . 2α avec C’2α ≤ 1
k2 devient C’k2 . k2 avec C k2 ≤ 1.
Les valeurs des coefficients C’E, C’2α C’k2 sont fonction de la manière dont s effectue le retrait du blindage, et de
l’épaisseur relative de celui-ci vis-à-vis de l’espace disponible entre canalisation et blindage.
Elles sont données par le tableau 6 ci-après, dans lequel les 3 types de retrait de blindage sont considérés.
Type de blindage
(B – De)/b ≤ 6
6 < (B – De)/b < 26
(B – De)/b ≥ 26
Cas 1
Coffrage ou panneaux retirés par
couche de remblai avant leur
compactage
1
1
1
Cas 2
Coffrage ou panneaux retirés
par couche de remblai après
leur compactage
0,6
2.(B – De) / 100.b + 0,48
1
0,2
4.(B – De) / 100.b - 0,04
1
Cas 3
Coffrage ou panneaux ou
palplanches retirés après
remblaiement
complet de la tranchée
Tableau 6 - Valeur des coefficients minorateurs CÉ , C´2α et C´k2 en cas d’utilisation de blindage
- B : largeur de la tranchée hors tout en m - De : diamètre extérieur de la conduite en m
- b : épaisseur utile du blindage (en l’absence dínformations précises, on prendra b = 0,10 m)
b) Influence sur le coefficient de cisaillement k1
Le coefficient de cisaillement k1 à l’interface remblai/sol en place dépend du type de retrait de blindage. Dans ce
cas, le coefficient de cisaillement k1 devient C’k1 . k1 avec C’k1 choisi dans le tableau 7.
Le coefficient de cisaillement k1 n’est pas affecté par la largeur de tranchée.
Mode de retrait des blindages
C’k1
Coffrage ou panneaux retirés par couche de remblai avant leur compactage
1
Coffrage ou panneaux retirés par couche de remblai après leur compactage
0,6
Coffrage ou panneaux ou palplanches retirés après remblaiement complet de la tranchée
0,2
- Tableau 7 - Valeur du coefficient minorateur C´k1 en cas dútilisation de blindage
85
RésO-PE
5-2-5 Détermination du module de sol de calcul Es
Le module de calcul Es en MPa est déterminé comme suit :
Si le rapport de la largeur de tranchée B au diamètre extérieur De est supérieur ou égal à 4, le sol en place (3) ne
vient pas perturber l’enrobage (2). Et l’on retient Es = E’’c2 .
La nature du sol en place étant identifiée lors de l’étude préalable, on adoptera pour ce sol, sauf information contraire,
le module Ec3 correspondant à une densification q4.
Figure 4 - Définition de la largeur de tranchée
Loi E = f(B/De)
E (MPa)
E’’c2 =
Ec3 =
Figure 5 - Évaluation du module de sol de calcul en fonction de celui de l’enrobage E’’c2 et celui du sol en place Ec3.
• Dans les autres cas :
Si le module E"c2 de la zone (2) (après minoration éventuelle) est supérieur au module de la zone (3), et en l’absence
de géosynthétique, l évaluation du module Es est effectuée selon la formule ci-après :
En présence d’un géosynthétique de renforcement anti-contaminant et si la largeur minimale de tranchée indiquée au
chapitre V du fascicule 70 est respectée, on retient Es = E’’c2 (sans minoration liée à la présence d’une nappe phréatique).
86
RésO-PE
Si le module E"c2 de la zone (2) est inférieur au module Ec3 de la zone (3), c’est le module de la zone (2) qui est
retenu, quelle que soit la largeur de la tranchée.
5-3 Calcul intermédiaire (comportement rigide ou flexible) - (extrait du fascicule 70)
Le calcul du critère de rigidité s’effectue notamment en fonction des rigidités annulaires spécifiques instantanée
rasi et différée rasV par unité de longueur
La rigidité annulaire spécifique à l’ovalisation du tuyau peut être mesurée ou calculée.
Elle s’exprime en kN/m² (= 1.10-3 MPa).
Dans le cas de tuyaux circulaires à paroi homogène, on a :
où I représente l’inertie de flexion du tuyau par unité de longueur, égale à :
Dans le cas des tuyaux à comportement flexible, les valeurs rasi correspondent à la classe de rigidité (ras i = CR en
kN/m² ou SN = rigidité annulaire nominale) et sont indiquées dans les normes produits ou les avis techniques.
Les autres paramètres nécessaires aux calculs, par exemple sont également définis dans les normes produits ou
les Avis Techniques délivrés en France par le CSTB.
Pour quantifier le comportement du tuyau dans son environnement, il convient de déterminer le critère de rigidité
RIG qui caractérise les différents comportements possibles du tuyau dans son environnement :
(*) rasi pour le calcul à court terme, rasv pour le calcul à long terme.
(**) cette valeur de Es tient compte des minorations éventuelles précédentes.
Si RIG > 0, le comportement de la canalisation est considéré comme rigide.
Si RIG ≤ 0, le comportement de la canalisation est considéré comme flexible.
RIG exprime la différence de déformation sous l’effet de la charge de remblai entre la canalisation et le sol environnant sous le plan horizontal passant par la génératrice supérieure de la canalisation.
87
RésO-PE
5-4 Détermination des actions (extrait du fascicule 70)
Les actions à considérer sont :
1 : la pression verticale des terres pr due aux remblais en kN/m² ;
2 : la pression verticale due aux charges d’exploitation roulantes routières per, permanentes pep ou de chantier
pec en kN/m² ;
3 : la pression horizontale ph exercée par les remblais et les charges d’exploitation ou permanentes en kN/m² ;
4 : la pression hydrostatique extérieure pwe due à la présence éventuelle d’une nappe phréatique en kN/m² ;
5 : le poids propre du tuyau ;
6 : le poids propre de l’eau véhiculée.
Les actions 1, 2, 3, 4 sont déterminantes
Les actions 5 et 6 peuvent être négligées dans certains cas particuliers :
- Si le diamètre nominal de la canalisation est inférieur à 1000.
- Le poids propre du tuyau peut être négligé si le poids par ml du tuyau en kN/ml divisé par D (D diamètre moyen
exprimé en m) est inférieur à 6 kN/m3 ou si la vérification de la force portante séffectue à partir dún essai de résistance conventionnel.
On ne considère pas, dans les calculs suivants, les actions spécifiques résultant soit des discontinuités longitudinales
de l’assise (conditions d’appui aléatoires), soit de conditions de remblaiement impropres qui se traduisent par des
flexions longitudinales dans les canalisations. La sensibilité des canalisations à ce phénomène étant fonction de
leur longueur, on peut être conduit selon les cas à en tenir compte.
5-4-1 Pression verticale du remblai pr
pr est uniformément répartie sur le diamètre extérieur de la canalisation. Dans le cas d’une pose sur lit de pose et
assise conformes au chapitre V du fascicule 70, la réaction dáppui est verticale et uniformément répartie suivant
l’arc d’appui 2α.
pr est égale à la pression due au prisme de terre situé au-dessus de la génératrice supérieure du tuyau jusqu’au
terrain naturel TN corrigé par un coefficient de concentration C.
Dans ces conditions, on a : pr = C . γ . H
γ : poids volumique du remblai
H : hauteur de couverture
Le coefficient de concentration C résulte d’un calcul.
Le coefficient de concentration C dépend en particulier :
- du comportement du tuyau dans son environnement, celui-ci étant déterminé par le critère de rigidité RIG.
- des conditions de mise en œuvre (type de pose, niveau de mise en œuvre, modalités de retrait des blindages).
- de la qualité des matériaux de remblai et d’enrobage (en particulier les coefficients k1 et k2 tels que défini dans le
tableau 4).
- de la hauteur de remblai H.
- de la présence ou non d’une nappe phréatique.
88
RésO-PE
Dans le cas où l’on est en présence d’une nappe phréatique dont les niveaux sont connus, pour les terres situées
sous le niveau de la nappe, on peut utiliser le poids volumique déjaugé des terres, soit 10 kN/m3.
Détermination du coefficient de concentration C :
Cas où l’on est en tranchée :
Cas des canalisations à comportement flexible : on prend C = 1.
Cas des canalisations à comportement rigide :
On effectue le calcul à l’aide du modèle de MARSTON.
On obtient alors C1 à l’aide de la figure 7, en fonction de H / B, de B / De et de k1, (B étant la largeur de la tranchée
en m au niveau de la génératrice supérieure de la canalisation).
Si C1 ≤ 1 on retient C = 1
Sinon :
On calcule C2 = C0 si H / De ≤ 2.5 (voir figure 6),
C2 = C0 - 0,009 Es/rasi si H / De > 2,5
Avec Es et rasi en MPa et C0 fonction de H/De et 2α.
On retient C = Min (C1 ; C2).
Cas où l’on est en remblai indéfini :
Cas de canalisations à comportement flexible : on prend C = 1
Cas de canalisations à comportement rigide :
On effectue le calcul à l’aide du modèle de MARSTON.
On détermine C2 tel qu’indiqué précédemment, et on retient : C = C2
C0
2α : 15°
2α : 60°
2α : 90°
2α : 120°
ki : 0,03
ki : 0,09
ki : 0,15
H/B
H/DE
-Figure 6 - Valeurs du coefficient C0 en fonction de H/De et 2α
Figure 7 - Valeurs de C1/(B/De) en fonction de H /B et de kl
5-4-2 Pression verticale due aux charges d’exploitation pe
Trois types d‘actions sont visées :
• Les actions per s’exerçant au niveau de la génératrice supérieure de la canalisation, qui résultent de l’effet des
charges roulantes routières. Elles correspondent au système de charge le plus défavorable affecté de coefficients
de majoration dynamique. En général, on retient le convoi type Bc.
89
RésO-PE
La valeur des pressions correspondantes est indiquée sur la figure 8.
Les différents systèmes de charges réglementaires sont définis dans le fascicule 61 du CCTG (Bc, Bt, Br, Mc120)
ou dans l’Eurocode 1 (tandem, tandem + UDL, essieu simple).
Les coefficients dynamiques inclus dans la figure 8 sont tels que λ = 1,6 pour la file de roues directement à l’aplomb
de la canalisation et λ = 1 pour les autres roues.
• Les actions pep s’exerçant au niveau de la génératrice supérieure de la canalisation qui résultent de l’effet des
charges permanentes au niveau du terrain naturel.
La valeur de la pression pep exercée par les surcharges permanentes po dans le cas d’une pose en tranchée étroite
est prise égale à :
pep = po.e - 2 kl H/B
avec : pep en kN/m2
po en kN/m2
e, base de logarithmes népériens
k1, coefficient de cisaillement
H, hauteur de couverture (en m)
B, largeur de la tranchée hors tout au niveau de la génératrice supérieure (en m).
• Eventuellement, les actions pec s’exerçant au niveau de la génératrice supérieure de la canalisation, qui résultent
de l’effet des conditions d’exécution du chantier et qui peut être plus défavorable que celui du système de charges
roulantes retenu.
La pression verticale totale vaut alors : pr + pe.
Avec pe = Max (per + pep ; pec).
Figure 8 (du texte) - Pression per due aux charges roulantes de type Bc en fonction du diamètre extérieur
des canalisations et pour différentes hauteurs de remblai
90
RésO-PE
5-4-3 Pression horizontale ph exercée par les remblais et les charges d exploitation
Exercée sur la canalisation, elle est considérée comme uniforme et prise égale à k2 (pr + pe),
avec :
- k2, le coefficient de pression horizontale des terres dont les valeurs, après Minorations éventuelles, sont données
dans les tableaux du § 5.2.
5-4-4 Action due à la pression hydrostatique extérieure pwe
Dans le cas où la canalisation est posée sous le niveau de la nappe phréatique, elle se trouve soumise à une pression
hydrostatique extérieure pwe que l’on considère comme uniforme et égale à celle qui s’exerce au niveau des reins
de la canalisation. Cette action est en général négligée pour les canalisations à comportement rigide.
5-4-5 Influence des actions
Sous l’effet des actions initiales précédemment définies, la canalisation est soumise aux pressions combinées suivantes :
- La pression verticale des terres pr et les charges d’exploitation pe.
- La pression verticale totale est pv = pr + pe.
- La pression horizontale associée est ph = k2 . pv
- La pression hydrostatique extérieure pwe.
Sous l’influence de ces pressions combinées, la canalisation se déforme en fonction du critère de rigidité RIG et
subit alors de son environnement en tout point une pression de réaction ps. Cette pression de réaction ps est considérée comme normale à la paroi du tuyau et proportionnelle au déplacement radial, elle est égale à :
ks : caractérise le comportement du milieu supposé élastique (en MPa/m).
Es : module conventionnel du sol (incluant les minorations éventuelles) (en MPa).
υ : coefficient de Poisson de l’enrobage.
Dm : diamètre moyen du tuyau (en m).
V – V0 déplacement radial au point considéré par rapport à la position initiale V0
définie comme indiquée à la figure ci-après (en m).
91
RésO-PE
Avant d’être soumis aux actions combinées, le tuyau est considéré comme étant de forme elliptique.
Le défaut initial de géométrie e0 par rapport à la forme circulaire théorique de la canalisation correspond aux tolérances de fabrication, à l’ovalisation au repos sous l’effet du poids propre du tuyau ou à l’ovalisation générée par
les conditions de stockage.
La canalisation sous l’effet des actions se déforme elliptiquement.
5-5 Détermination des sollicitations (extrait du fascicule 70)
Dans le cas des canalisations à comportement rigide, caractérisées par une charge de rupture garantie FR, déterminée selon l’essai de qualification défini dans la norme de produits, il est loisible de s’assurer de la sécurité d’emploi conformément au § 5.6. Dans les autres cas, les calculs ci-après sont réalisés.
5-5-1 Pression moyenne d’étreinte
Sous l’effet des actions combinées, la canalisation se trouve soumise à une étreinte extérieure moyenne :
5-5-2 Pression critique de flambement
La pression d’étreinte a pour effet d’amplifier les sollicitations (moments fléchissants, déformations, allongements...). Ce phénomène est d’autant plus marqué que la canalisation est proche des conditions critiques d’instabilité par flambement caractérisées par la pression critique de flambement pcr.
La pression critique de flambement pcr est telle que :
Avec :
Ras qui peut prendre la valeur de rasi ou de rasv.
s = indice de rigidité relative sol-tuyau à court terme ou à long terme obtenu respectivement à partir du module
d’élasticité du tuyau instantané ETi ou différé ETv, avec ETv ≤ ETi :
no est l’entier supérieur ou égal à 2 qui rend minimum l’expression :
92
RésO-PE
no représente le nombre d’onde de la figure de flambement d’ovalisation de la canalisation :
Pour les canalisations à comportement rigide (RIG > 0), no est égal à 2.
5-5-3 - Calcul du moment fléchissant
Le calcul des sollicitations se fait à court terme en considérant :
- la forme initiale elliptique, telle que définie au § 5.4. avant l’application des actions,
- la rigidité annulaire spécifique rasi instantanée du tuyau.
Le calcul des sollicitations se fait à long terme en considérant :
- la forme initiale elliptique, telle que définie au § 5.4 avant l’application des actions ;
- la rigidité annulaire spécifique rasv différée du tuyau
Les paramètres suivants sont quantifiés selon le caractère rigide ou flexible de la structure et selon les besoins :
- les moments fléchissants par unité de longueur M dans les sections les plus sollicitées quelle que soit la nature
de la canalisation ;
- le moment fléchissant M est maximum à la base du tuyau, et a pour expression :
avec :
Ras qui peut prendre la valeur de rasi ou de rasv.
Kα, coefficient de moment, fonction de l’angle d’appui conventionnel 2α est donné par la formule suivante :
- Figure 9 - Valeur du coefficient de moment à láppui Kα -
α est exprimé en radians
Dm, diamètre moyen
93
RésO-PE
5-5-4 Ovalisation relative et contrainte
L’ovalisation verticale relative ov = d/Dm où d est la déformation verticale du diamètre moyen, pour toutes les canalisations flexibles.
L’ovalisation verticale relative ov = d/Dm a pour expression :
ov (pr, pe, pwe) = ov1 + ov2
avec :
Où kα, coefficient de déformation fonction de l’angle d’appui conventionnel 2α, est donné par la formule ci-après :
avec a exprimé en radians.
Figure 11 - Valeur du coefficient de déformation Kα
L’allongement maximal ∈ résultant de l’ovalisation pour les canalisations flexibles.
∈ est donné, dans le cas de tuyau de paroi homogène présentant une section longitudinale de paroi rectangulaire, par :
94
RésO-PE
La contrainte maximale correspondante σ est donnée par la formule : σ = Et.∈
où Et peut prendre la valeur de ETi ou ETv .
Dans le cas d’une canalisation à comportement rigide ayant un indice de rigidité relative sol-tuyau négligeable et
donc peu sensible au fluage, on n’effectue en principe que le calcul à court terme.
Dans le cas d’une canalisation flexible, on effectue les calculs à court terme et à long terme.
5-6 Vérification aux états limites ultimes (extrait du fascicule 70)
On distingue les états limites ultimes et les états limites de service.
Les états limites ultimes correspondent à l’atteinte de la capacité portante et concernent de ce fait la résistance mécanique et/ou la stabilité au flambement.
Les états limites de service sont ceux dont le dépassement remet en cause les conditions de fonctionnement ou
d’exploitation de l’ouvrage, ou à terme, de sa durabilité, par exemple par fissuration ou ovalisation excessives.
Les états limites de fatigue. Lorsque la canalisation soumise à des actions répétitives et d’un niveau connu (charges
roulantes par exemple) voit par fatigue ses résistances caractéristiques diminuer, il y a lieu dén tenir compte au
niveau de la justification (voir § correspondant ci-après).
Dans certains cas particuliers les états limites de fatigue appelant des justifications spécifiques doivent être considérés.
Lorsque la résistance du matériau ou du produit intervient dans la définition d’un état limite, on se réfère en principe
suivant le cas à la résistance du matériau à la traction σt, ou la résistance à l’écrasement du produit, ou à sa limite
élastique σe.
Le principe général de la sécurité est de faire en sorte que les états limites ne soient pas dépassés, et ce, compte
tenu des variations aléatoires affectant :
les caractéristiques des matériaux définies par leurs valeurs caractéristiques,
les valeurs caractéristiques des actions et des sollicitations calculées.
5-6-1 - Vérification aux états limites ultimes
Suivant le comportement rigide ou flexible de la canalisation, on effectue en principe les vérifications suivantes :
canalisation à comportement rigide : la résistance à court terme (force portante ou contrainte ou moment résistant),
canalisation à comportement flexible : la stabilité par flambement à long terme et la résistance à court terme (force
portante ou contrainte ou moment résistant).
• Vérification à l’état limite ultime de résistance
Cette vérification consiste à montrer que sous l’effet des actions majorées (pression des terres, des charges d’exploitation et pression hydrostatique extérieure), les sollicitations qui en découlent ne dépassent pas dans le sens
défavorable les sollicitations limites correspondantes, c’est-à-dire les résistances mécaniques de référence obtenues
en divisant les résistances caractéristiques par un coefficient γM multiplié par un coefficient pris égal à 1,1 pour les
canalisations visitables (Di ≥ 1000) susceptibles de présenter une rupture brutale.
Les valeurs des actions à prendre en compte sont alors les suivantes :
95
RésO-PE
- Pression verticale :
Le coefficient γA tient compte principalement du dépassement possible dans le sens défavorable de la combinaison
d’actions considérée, compte tenu de la probabilité réduite de la simultanéité des actions.
- Pression moyenne d’étreinte :
γA = 1,25
Le moment fléchissant vis-à-vis de l’état limite ultime Mu est donc déterminé comme indiqué au § 5.5.3. en prenant :
Trois types de vérification sont alors menés, selon la nature de la canalisation :
1°) Vérification de la force portante
On vérifie que :
avec FR la charge de rupture minimale garantie obtenue suivant l’essai de qualification défini dans les normes de
produit. Le coefficient γM tient compte de la probabilité d’avoir une résistance inférieure à la résistance caractéristique, ainsi que d’éventuels défauts géométriques ou structurels localisés.
2°) Vérification de la contrainte dans le cas d’un matériau homogène.
On vérifie que la contrainte calculée σu est telle que :
avec σc, contrainte caractéristique garantie donnée dans les normes produits ou les avis techniques.
La contrainte calculée σu peut s’écrire dans le cas d’un matériau homogène élastique (PVC compact, béton non
armé...) :
96
RésO-PE
3°) Vérification du moment résistant :
On vérifie que Mr ≥ γM Mu où Mr est le moment résistant garanti correspondant à l’apparition de désordres dans la
paroi du tuyau. Il est obtenu à partir d’un essai de caractérisation, par exemple selon le mode opératoire figurant
dans la norme NF T 57-105.
Vérification à l’état limite ultime de flambement
On vérifie que :
avec :
définis au § 5.5 avec ras = rasv
γF : coefficient de sécurité vis-à-vis du phénomène considéré
avec γF = 2,5.
5-6-2 - Vérification aux états limites de service
Suivant le comportement rigide ou flexible et la nature du tuyau, on effectue en principe les vérifications suivantes :
Tuyau à comportement rigide : suivant le cas, il s’agit d’états limites d’apparition de fissures ou d’ouverture de fissures. On vérifie que, sous l’effet des charges de service (non majorées), l’inégalité suivante est satisfaite :
avec FF, la charge minimale garantie d’’ouverture de fissure stable admissible en service, obtenue suivant l’essai de
qualification défini dans les normes de produits.
Ms, le moment fléchissant M vis-à-vis de l’état limite de service, déterminé comme indiqué au § 5.5.3. avec :
Dans le cas où le critère à prendre en compte est celui de l’ouverture de fissures longitudinales stabilisées, c’est le
cas notamment pour les tuyaux préfabriqués en béton armé, l’ouverture maximale admissible des fissures est fixée
à 0,3 mm pour les tuyaux armés en fibre moyenne, et à 0,5 mm pour les tuyaux armés en double nappe ou de manière ovalisée. Aucune fissure circulaire n’est admise.
Pour les ouvrages coulés en place, le CCTP précisera l’état limite d’ouverture de fissure (peu préjudiciable, préjudiciable, très préjudiciable).
Tuyau à comportement flexible : il s’agit en principe d’état limite de déformation à court terme et à long terme (allongement et ovalisation relative verticale ov) que l’on vérifie selon la nature des matériaux et le comportement de
leurs systèmes d’assemblage sous déformation.
Cette valeur de calcul correspond à une valeur d’ovalisation moyenne à court terme (3 mois).
97
RésO-PE
Pour les tuyaux à comportement flexible, l’ovalisation maximale à long terme admissible pour l’exploitation du réseau est de 10 %, l’ovalisation admissible de calcul à court terme est 5%, sauf prescription d’ovalisation inférieure
figurant dans les normes ou avis techniques. On vérifie que sous l’effet des charges de service (non majorées),
l’ovalisation calculée comme indiqué au § 5.4. reste inférieure aux ovalisations admissibles.
5-6-3 - Vérification à l état limite de fatigue
Ce type de vérification n’est généralement applicable qu’aux matériaux à comportement flexible.
Dans le cas où le CCTP prévoit une vérification à l’état limite de fatigue en fonction des conditions d’actions répétitives ou fréquentes particulières, le spectre de chargement (niveau, amplitude, fréquence) doit figurer dans le
CCTP.
Ne sont à considérer en principe que les charges roulantes. Dans ce cas le projeteur, lorsque le spectre de chargement n’est pas connu, est amené, par simplification, à augmenter la valeur du coefficient γm
5-7 Résultats de l’étude du TEPPFA (The European Plastic Pipes ant Fittings Association) sur
le comportement mécaniques des canalisations plastiques enterrées
En 1999, une importante étude technique a été menée sur les réseaux en tubes polyéthylène. Elle a permis une plus
grande compréhension du comportement flexible des tubes en plastique et des aspects de leur installation. Un graphique a été développé pour prédire la déformation du tube en situation.
Financée par TEPPFA et Plastics Europe, l’équipe projet a consulté un large éventail d’experts industriels du métier.
D’éminents professeurs à travers l’Europe ont donné la possibilité de vérifier leurs calculs pour les installations de
tubes. Un comité de pilotage d’industriels a été également formé pour superviser et réaliser le travail nécessaire
sous quelque forme que ce soit.
Le graphique présenté ici montre les déformations obtenues après installation et celles obtenues après stabilisation
du sol. Il a été construit à partir de l’analyse des résultats d’un travail mené par TEPPFA sur la performance des
tubes plastiques enterrés entre 1996 et 2001. Les résultats de cette analyse ont été vérifiés et croisés avec ceux
d’autres études , y compris les résultats des mesures réalisées sur les réseaux opérationnels partout en Europe.
98
RésO-PE
Le graphique est valable pour :
1. Les profondeurs d'enterrement de plus de 60 cm. Les données utilisées pour l’évaluation concernaient des profondeurs comprises entre 30 cm et 6 m. Il a été démontré que trafic, charge et profondeur sont des paramètres peu
influents car ils n’affectent pas la déformation du tube. Ils accélèrent seulement le tassement du sol,.
2. Les types de sol allant du granulat à une compacité de type sol argileux.
3. La charge de trafic est incluse. L’effet du trafic est comprise dans le graphe de déformation final. La déformation
finale sera toujours atteinte. En présence de trafic, elle sera atteinte plus tôt. Lorsque le sol a atteint sa densité maximale, il n’y a pas d’accroissement ultérieur de la déformation.
4. Tous les tubes thermoplastiques de rigidité supérieure à 2 kN/m² satisfont au test de flexibilité en compression.
Ensuite, ils satisferont aux normes EN13476, EN12666, EN1852 et EN1401.
5. (Sheet piles) Les piles de feuilles seront enlevées avant le compactage, en accord avec la norme EN 1610. Cependant si elles étaient enlevées après compactage, on s’apercevrait que le « bon » compactage ou le compactage
« modéré » seront en fait réduits à un niveau de non compactage.
6. Diamètres de tubes supérieurs ou égal à 100 mm. Au-delà de ce diamètre, les déformations ont été vérifiées.
Toutefois, il a été trouvé que le graphe est également valable pour de plus grands diamètres.
Le graphique ne couvre pas l'utilisation de grandes masses d'argile sèche qui sont déposées au dessus du tube.
99
RésO-PE
5-7-1 – Les types d’installations utilisés pour l’étude
Installation sans compactage
Installation de type modéré
Une installation modérée est réalisée quand 30 à 60 cm de granulats sont
positionnés autour du tube et ensuite compactés.
Les valeurs typiques de densité vont de 95 à 98 % Standard « Proctor ».
Bon type d’installation :
Une bonne installation est réalisée quand des granulats de sol sont utilisées. Le
sol sera structuré en couches de 30 cm, puis compacté. Le tube sera recouvert
d’au moins 15 cm de terre avant compactage au dessus du sommet du tube.
Le niveau de compactage dépend beaucoup de la qualité du granulat utilisé.
Quand des matériaux équivalents sont utilisés, peu d’efforts sont nécessaires.
Si le granulat devient plus cohésif, comme le sable limoneux, plus d’efforts sont
requis pour obtenir un bon compactage.
Recommandations :
Il est recommandé de toujours utiliser une bonne installation plutôt qu’une installation modérée pour prévenir un affaissement de la route causé par le tassement du sol après l’installation. Il sera réalisé dès lors que la plupart des efforts
et des coûts des projets de réseau urbains sont relatifs à des travaux d’installation routière.
La rigidifié recommandée pour les tubes s’échelonne de 4 à 16 kPa pour obtenir
une faible déformation.
L’image ci-contre montre ce qui se passe dans le cas d’une rigidité de tube non
respectée et où un affaissement de la chaussée se produira à cause du tassement du sol qui n’a pas été compacté pendant l’installation.
100
RésO-PE
5-7-2 Chargement combiné et désovalisation (Combined Loading & Rerounding)
Cas des tubes pression
Quand ils sont enterrés, les tubes sont encore sans pression et se comporteront comme des tubes d’écoulement
par gravité. Après installation, les tubes seront mis sous pression et ils tendront à recouvrer la déformation subie.
Il faut noter que les tubes pressions utilisés dans cette étude présentent une rigidité de 6 kN/m² et de ce fait la déformation restera faible.
Le processus de recouvrement du tube sous l’action de sa pression interne est montré sur les graphes ci-contre.
Les tubes ont été enterrés dans de l’argile tendre (3 m de hauteur) et de l’argile ferme (1,15 m de hauteur). Quand
on remblaye les tubes avec du granulat, on observe moins de désovalisation.
Firm clay
Soft clay
Pour les tubes pression, deux conditions basiques existent actuellement :
1. Tube pression enterré dans des sols très fragiles comme de l’eau. C’est la condition la plus sévère. Le tube est
dans un état de pleine reprise et se ré-arrondît complètement. Cette condition est utilisée également dans la classification des tubes. Ceci signifie que le ratio PN du tube est basé sur les conditions d’exploitation les plus sévères.
2. Tubes installés dans des sols durs. Ils ne seront pas capables de se ré-arrondir totalement. Le tube est déformé
dans une mesure acceptable et se trouve en état de relaxation. Ces 2 contraintes n’entrainent pas de dégâts. Au
même moment, l’expansion du tube est bloquée par le sol ferme et les contraintes ne sont pas complètement développées comme indiquée par les formules de Barlow ou de Lame. Par conséquent, les tubes thermoplastiques
peuvent être utilisés dans les conditions de charge les plus sévères pour des tubes, avec des conditions de fluage
importantes, en utilisant la formule de Barlow (même procédure que pour leur classification).
6 - Les influences extérieures
6.1 - La tenue au feu
Le comportement au feu des matériaux et éléments de construction est apprécié selon deux critères :
- La réaction au feu avec le classement M0 à M4 qui sera prochainement remplacé par les Euroclasses A à F,
- La résistance au feu.
Nota : les canalisations PE sont généralement classées M4. L’analyse des risques se fait également par la connaissance de la nature et du mode d’exploitation des locaux.
101
RésO-PE
Nota : le paragraphe suivant tient compte des réglementations en vigueur au 1er avril 2006 et n’a qu’un but d’information. Il ne peut en aucun cas se substituer aux différents textes officiels en vigueur, ni être considéré comme
base juridique.
Type de bâtiment
et local
Emplacement
des conduits
Dispositions
réglementaires
• Etablissements recevant du
Aucune exigence en réaction
Conduits dans et hors gaine à
public (E.R.P.)
et résistance au feu pour les
l’intérieur d’un E.R.P.
• Local à risques courants,
conduits d’eau en charge
moyens ou importants
(Articles CO31 et CO32 de l’arrêté Conduit traversant une paroi Le coupe feu de la traversée
doit être égal à celui de la
du 22 décembre 1981 et ses moséparant un E.R.P. et un tiers
paroi franche
difications)
Utilisation des canalisations de distribution
d’eau en PE
Oui.
Aucune restriction
Autorisée avec clapet
coupe-feu
Bâtiment d’habitation (Arrêté du 31 janvier 1986 relatif à la protection des bâtiments d’habitation contre l’incendie et ses modifications)
• Individuel de 1ère et 2nde famille (habitations individuelles)
• Isolées ou jumelées ou sur
RDC groupée en bande
• A 1 étage sur RDC groupées
avec structure non indépendante
Conduit dans
et hors gaine
Collectifs de deuxième famille,
troisième et quatrième famille
Conduits traversant
des planchers
Conduits traversant
des murs
Oui.
Aucune restriction
Matériau M4.
Gaine non exigée, coffrage
éventuel
Oui, si matériau M4 e en eau
permanente
Oui si en matériau M2 à M4 et
Matériau M4.
dans une gaine (avec degré de
Gaine obligatoire si propriété résistance au feu de moitié de
de résistance au feu du mur
celui de la paroi traversée ou
exigée
égal si placé entre logements ou
entre logements et circulation)
Conduits traversant
des caves et sous-sols
Oui pour les conduits de diamètre inférieur ou égal à 125
6.2 – La tenue au rayonnement ultraviolet (UV)
Le noir de carbone présent entre 2 et 2,5 % et finement dispersé dans les matières homologuées est un excellent
agent de protection contre la dégradation du polymère provoquée par le rayonnement UV.
Il est vivement recommandé de n’utiliser que des tubes certifiés NF, produits imposant l’emploi de compositions
homologuées. En effet, une mauvaise répartition du noir de carbone dans le polyéthylène de base altère fortement
la résistance mécanique et la résistance aux UV.
102
RésO-PE
6.3 – La tenue au gel
Les caractéristiques mécaniques du tube ne sont pas dégradées en cas de gel du fluide transporté (absence d’éclatement). Le polyéthylène est en effet un simple retardateur de gel. Aussi, toute partie de canalisation située en
dehors de la zone hors gel devra être correctement calorifugée. Le tube revient à sa forme initiale après dégel.
6.4 – Ancrages, butées, passages de paroi
Certains raccords mécaniques proposés sont du type « à ancrage ». Dans ces cas, il est impératif de suivre rigoureusement les indications fournies par le fabricant, en incluant dans la conception les éventuels efforts longitudinaux
additionnels que peuvent créer l’effet de fond et les efforts de dilatation ou de retrait causés par les différences de
températures (cf. paragraphe sur la dilatation).
L’ensemble des tubes et raccords électrosoudés ou tubes soudés bout à bout constitue une canalisation autobutée
qui, par définition, évite toute confection de butée. Par contre, l’immobilisation par ancrage des vannes et de la robinetterie reste nécessaire. Les passages de paroi devront être réalisés en intercalant entre celle-ci et le tube PE un
fourreau pouvant être pourvu éventuellement d’un système à joint assurant l’étanchéité.
Une attention particulière doit aussi être portée aux éventuels problèmes de tassement du sol à l’aplomb de la paroi,
risquant d’engendrer de sévères contraintes de cisaillement qu’il conviendra donc de limiter (fourreau plus long et
souple, supportage du tube prolongé hors de l’aplomb, …).
103
• BIBLIOGRAPHIE •
RésO-PE
Marque de qualité NF
Attestation de Conformité Sanitaire (ACS)
Références normatives
- Tubes
- Raccords
Résistance chimique
Documents de référence
104
• ABRÉVIATIONS - GLOSSAIRE •
RésO-PE
DETIMBRAGE : Facteur correctif inférieur à 1 qui s’applique à la PN d’un réseau lorsque les
conditions de fonctionnement diffèrent des conditions standard (température, nature du fluide,
conditions mécaniques).
DN : Diamètre Nominal. Diamètre extérieur pour le PE (PolyEthylène).
DP : Design Pressure, pression de calcul en régime permanent. C’est la pression maximale de
fonctionnement du réseau qui prend en compte les développements ultérieurs mais pas le coup
de bélier.
MDP : Maximum Design Pressure, pression maximale de calcul du réseau fixée par le prescripteur. Elle doit prendre en compte le coup de bélier et les développements ultérieurs.
MRS : Minimum Required Stress ou contrainte minimum requise.
PFA : Pression hydrostatique maximale à laquelle un composant est capable de résister lorsqu’il
y est soumis de façon intermittente en service.
PERTES DE CHARGE : Chute de pression entre deux points du réseau dans lequel circule un
fluide, conséquence des frottements du fluide lors de son écoulement.
PMA : Pression Maximale Admissible d’un élément de canalisation, susceptible d’être atteinte
dans une installation dans les conditions de service.
PN : Pression Nominale, exprimée en bar. Pression d’eau maintenue constante à l’intérieur d’un
élément de canalisation à 10°C. Désignation conventionnelle relative à la résistance mécanique
d’un composant de tuyauterie et utilisée à des fins de référence.
PROPRIETES ORGANOLEPTIQUES : Aptitude de la canalisation PE à conserver les qualités
gustatives et d’aspect (couleur, saveur, odeur, transparence).
SDR : Standard Dimension Ratio, rapport dimensionnel standardisé du diamètre nominal DN
divisé par l’épaisseur e. (SDR = DN/e).
STP : System Test Pressure, pression hydrostatique d’épreuve du réseau. Appliquée à une
conduite, elle permet de s’assurer de son intégrité et de son étanchéité.
UNITES USUELLES DE PRESSION :
1 atm = 760 mm de mercure = 10,33 m d’eau = 1 bar = 0,1 MPa = 1,013 daN/cm².
105

en Polyéthylène - canalisation.org le site du RésO-PE

Transcription

Documents pareils

BROUETTES TUBES 200 KG

Tondeuses à coussin d`air

Table d`inversion APOLLO KETTLER 359,00

BROUETTES TUBES 200 KG

Le polyéthylène - canalisation.org le site du RésO-PE

DOIGTIERS 2 DOIGTS POLYETHYLENE

www.zigosclub.fr L`invitation-tube Un anniversaire, une pyjama party

Présentation de la Cintreuse à Tube VIRAX type MINGORI

ECLAIRAGE BASSE TENSION A CATHODE FROIDE (NEON)

Recommandations pour les prélèvements et le transport des