Figure 13 : charges appliquées et transmises
par les remblais
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Selon les performances structurelles du PEHD : Les
canalisations de grands diamètres sont généralement
classifiées selon deux catégories : les canalisations rigides
ou bien flexibles selon la matière utilisée pour leur
fabrication. Les canalisations rigides comme celles en béton, ont une
solidité inhérente et résistent aux charges
appliquées par un effet de voûte des parois de la canalisation.
Elles sont généralement plus denses et rigides
que les remblais latéraux et par conséquent, les charges
supportées par la canalisation seule sont plus importantes que celles
supportées par les remblais latéraux. Lors de l'étude de
projet, on suppose donc que la totalité des charges appliquées et
transmises par les
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remblais est uniquement supportée par la
génératrice supérieure de la canalisation.(voir
schéma).
Quand les charges appliquées à une canalisation
rigide excèdent sa capacité de résistance à
l'écrasement, celle-ci rompt. (Voir schéma). Pour avoir des
performances satisfaisantes, les canalisations rigides doivent être
installées sur un lit de pose totalement stable et horizontal capable de
supporter entièrement les poussées retransmises par la
canalisation sans s'affaisser. Dans le cas de mouvement de terrain ou
d'affaissement du sol porteur créant des différences de niveaux
sous la canalisation, les tensions trop importantes alors exercées sur
la conduite provoquent la rupture des parois du tube rigide.
La souplesse et la flexibilité des structures des
canalisations en matière plastique, leur confèrent des
performances mécaniques exceptionnelles bien plus avantageuses que
celles des canalisations rigides face aux surcharges, aux mouvements de terrain
et aux tassements différentiels de sol, garantissant une totale
intégrité des réseaux. En comparaison avec les
canalisations rigides, les canalisations flexibles présentent des
avantages importants de par leur structure. Exposées à de lourdes
charges, les canalisations en matière plastique vont simplement
s'ovaliser sous la pression (voir schéma) de manière à
générer une pression passive de la terre plus importante
jusqu'à ce que le système retrouve l'équilibre.
Figure 14 : Comportement après application de
charges
Les actions à considérer sont
déterminantes.
- le poids propre du tuyau ;
- le poids propre de l'eau véhiculée.
- la pression verticale des terres pr due
aux remblais en kN/m2 ;
- la pression verticale due aux charges d'exploitation
roulantes routières per, permanentes pep
ou de chantier pec en kN/m2 ;
- la pression horizontale ph exercée
par les remblais et les charges d'exploitation ou permanentes en kN/m2
;
- la pression hydrostatique extérieure pwe
due à la présence éventuelle d'une nappe
phréatique en kN/m2 ;
Le poids des tuyaux et de l'eau 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 s'effectue à
partir d'un essai de résistance conventionnel.
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 d'appui est verticale et uniformément répartie
suivant l'arc d'appui 2á.
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 . ã .
H
ã : poids volumique du remblai
H : hauteur de couverture
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Pression verticale due aux charges d'exploitation
pe
En tenant compte du modèle de MARCEL GERBAULT dans la
version du fascicule 70 de 1992, qui considère que le comportement du
tuyaux comme étant celui d'une coque cylindrique de longueur infinie,
placée dans un sol. La coque se comporte comme suit : Comportement
élastique linéaire et son calcul se rapporte à celui d'un
anneau équivalent de longueur 1m avec une rigidité pour un
matériau homogène.
Pour la pression verticale, Trois types d'actions sont
visées :
? Les actions per, elles 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.
? Les actions pep, elles 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 : 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).
? Les actions pec, elles résultent de
l'effet des conditions d'exécution du chantier et peuvent 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).
NB : toutes ces actions s'exercent
au niveau de la génératrice supérieure de la
canalisation
- Pression horizontale ph exercée par les
remblais et les charges d'exploitation Elle est
considérée comme uniforme et prise égale à
k2 (pr + pe), avec : k2, le coefficient de
pression horizontale des terres.
- 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.
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
