PDF COURS DE PROJET DE PONTS -PONTS METAUl - MEMOAR - Calcul Des Ponts Aux Eurocodes - Utilisation Du Fascicule 62 Titre v Du CCTG
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Calcul Des Ponts Aux Eurocodes - Utilisation Du Fascicule 62 Titre v Du CCTG

PONTS METAUl - MEMOAR

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Aux Eurocodes

Description

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L'application de la norme NF EN 1997-1 (Eurocode 7 : calcul géotechnique – Partie 1 : règles générales) au calcul des fondations des ouvrages ne peut se faire qu'en s'appuyant sur son Annexe Nationale et sur des normes nationales complémentaires

Ces dernières sont en cours d'élaboration et,

dans l'attente de leur parution,

il est donc nécessaire pour pouvoir appliquer l'Eurocode 7 au calcul des ponts,

de définir des règles complémentaires provisoires

A cet égard,

les règles du fascicule 62 Titre V du CCTG sont dans leur ensemble assez bien adaptées

L'objet de cette note est donc d'indiquer les conditions dans lesquelles celles-ci peuvent être utilisées,

en complément de la norme NF EN 1997-1 et de son Annexe Nationale

Il est important de souligner qu'il ne s'agit là que de dispositions provisoires pour l'application de cette norme pour le calcul des fondations des ponts,

dans l'attente de la parution des normes nationales complémentaires

Sommaire 1

- Annexes

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

Son Annexe Nationale d'application (NF EN 1997-1/NA) est parue en septembre 2006

La norme NF EN 1997-1 ne traite que des aspects généraux du calcul géotechnique

Son application sur le territoire français ne peut se faire qu'en s'appuyant sur son Annexe Nationale,

qui définit notamment les approches de calcul retenues pour les ouvrages géotechniques et les valeurs des paramètres déterminées au plan national,

et sur des normes nationales complémentaires

Celles-ci précisent notamment les conditions de justification des ouvrages géotechniques et surtout,

les méthodes de calcul des efforts qui les sollicitent et des résistances du sol mobilisées

Ces normes nationales complémentaires sont les suivantes : •

NF P 94-261 : Fondations superficielles

NF P 94-262 : Fondations profondes

NF P 94-270 : Remblais renforcés et clouage

NF P 94-281 : Murs de soutènement

NF P 94-282 : Ecrans de soutènement

NF P 94-290 : Ouvrages en terre

Il est indiqué dans l'Annexe Nationale que ces normes sont en cours de préparation et,

dans l'attente de leur parution,

pour appliquer l'Eurocode 7 et son Annexe Nationale au calcul et à la justification technique des fondations des ouvrages,

Le fascicule 62 Titre V du CCTG intitulé "Règles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de génie civil" constitue un ensemble de règles qui,

à cet égard,

sont assez bien adaptées pour ces ouvrages,

et pour les ponts routiers en particulier

En effet,

ces règles ne sont pas en contradiction avec les dispositions générales du calcul géotechnique définies dans la norme NF EN 1997-1 et s'inscrivent bien dans l'approche de calcul 2* retenue dans l'Annexe Nationale (cf

le Fascicule 62 du CCTG comprend également un ensemble de règles pratiques complémentaires indispensables au calcul et à la justification des fondations (notamment modèles de comportement et méthodes de calcul) qui seront très probablement largement reprises par les normes nationales complémentaires en cours de rédaction

L'objet de ce document est donc d'indiquer les conditions dans lesquelles le Fascicule 62 Titre V du CCTG peut être appliqué pour un calcul suivant les Eurocodes,

en complément de la norme NF EN 1997-1 et de son annexe nationale,

et dans l'attente de la parution des normes nationales complémentaires

Lorsqu' aucune indication différente n’est donnée ci-après sur un article du Fascicule 62 Titre V du CCTG,

les dispositions de celui-ci s’appliquent

Les textes indiqués en italique dans ce document correspondent à des commentaires

Remarques importantes : Il n'est pas traité ici des procédures de vérification vis-à-vis de l'équilibre limite (EQU) qui pour les ouvrages géotechniques,

ne peut pratiquement concerner que les murs de soutènement fondés superficiellement

Ces ouvrages sortent du cadre d'application du fascicule 62 Titre V du CCTG

On notera par ailleurs que cette vérification est généralement assurée par les dispositions prévues à l'ELU de renversement (cf

Il en est pratiquement de même pour ce qui concerne les états-limites ultimes de soulèvement hydraulique (UPL),

qui peuvent davantage concerner aussi le terrain en phase de construction

Si nécessaire,

il conviendra donc de se reporter à la clause 2

Dans l'approche de calcul 2,

les facteurs partiels sont appliqués aux actions

Par ailleurs,

les mêmes combinaisons d'actions sont utilisées pour justifier aux ELU aussi bien la résistance de la structure que celle du terrain de fondation

Enfin ces combinaisons d'actions,

qui sont celles définies à l'article 6

3 de la

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

norme NF EN 1990 et complétées pour les ponts par les dispositions de la norme NF EN 1990 A1/NA (annexe nationale à la norme NF EN 1990/A1),

sont très sensiblement les mêmes que celles du Fascicule 62 Titre V du CCTG

Les principales correspondances seront indiquées ci-après (texte et § 8

L et au B

L sont à remplacer par la référence à la norme NF EN 1992-2 (ponts en béton – Calcul et dispositions constructives,

qui se réfère elle-même à la norme NF EN 1992-1-1) et à son annexe nationale (NF EN 1992-1-1/NA )

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

Il exclut notamment les procédés de soutènement* (murs en béton armé,

écrans de soutènement…),

les tirants d'ancrage et les ouvrages en terre

Il correspond aux ouvrages de catégorie 2 tels que définis à l'article 2

Pour les ouvrages de catégorie 3,

le marché précise les conditions dans lesquelles il peut s'appliquer et les dispositions alternatives et/ou complémentaires nécessaires

Le Fascicule 62 Titre V du CCTG n'est pas applicable sans discernement aux cas des fondations établies sur des terrains dont le comportement relève de la mécanique des roches (voir commentaire (*) à l'article A

Il est à noter toutefois que l'AN à la NF EN 1990/A1 fixe à 100 ans la durée d'utilisation des ouvrages de soutènement routiers (sauf indication contraire du projet individuel)

Article A

Chapitre A

Ainsi les valeurs de fclim sont conservées

Par ailleurs,

le produit des coefficients k1 et k2,

qui tiennent compte des conditions de mise en œuvre particulières pour les pieux,

se substitue au coefficient kf de l’article 2

la résistance caractéristique en compression du béton à 28 jours y est notée fck (fctk pour la traction)

Rappelons par ailleurs que les références au B

L sont à remplacer par les références aux normes NF EN 1992-2 (ponts en béton – Calcul et dispositions constructives,

qui se réfère elle-même à la norme NF EN 1992-1-1) et NF EN 1992-1-1/NA (annexe nationale)

Cela concerne également ici les articles A

Article A

Rappelons que les références au fascicule du CCTG relatif à la conception et au calcul des constructions métalliques sont à remplacer par la référence à la norme NF EN 1993-1 avec son Annexe Nationale et à la norme NF EN 1993-5 qui traite plus spécifiquement des pieux et palplanches métalliques

Chapitre A

Chapitre A

de ce chapitre sont modifiés comme suit :

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

Article A

se reporter à la remarque faite en préambule)

En règle générale,

les sollicitations de calcul à considérer – ou valeurs de calcul des effets des actions selon les eurocodes – sont les suivantes (*) :

⎧ ∑ (γ Gj ,

inf ) + [ γ sn G ⎪ j≥1 = E ⎨ ⎪ + γ Fw

F w + γ Q 1

⎫ ⎪ ⎬ ⎪ ⎭

avec les notations suivantes : Gkj,sup

actions permanentes défavorables

Gkj,inf

actions permanentes favorables

actions éventuelles de frottement négatif

actions éventuelles de poussées latérales

actions hydrodynamiques dans la situation considérée

valeur de combinaison de l'action variable dominante

ψ0,iQk,i valeur de combinaison des actions variables d'accompagnement

Les valeurs des facteurs partiels sont celles données dans le tableau A2

lorsqu'il y a lieu de prendre en compte des actions hydrodynamiques,

γFw vaut 1,35 ou 1,00,

sa valeur étant choisie de manière à obtenir l'effet le plus défavorable

lorsqu'il y a lieu de prendre en compte des déplacements du sol autour de la fondation : – γsn vaut 1,35 ou 1,00,

sa valeur étant choisie de manière à obtenir l'effet le plus défavorable

sa valeur étant choisie de manière à obtenir l'effet le plus défavorable

Les règles de cumul sont précisées à l'article C

Les combinaisons fondamentales du Fascicule 62 Titre V du CCTG ne concernent que les ELU STR (justifications vis-àvis de la résistance ou de la déformation excessive de la structure) et GEO (justifications vis à vis de la résistance ou de la déformation excessive du terrain) des Eurocodes

Elles correspondent bien à l'approche de calcul 2 (cf

préambule) qui est retenue à la fois dans l'Annexe Nationale à la NF 1990/A1 et dans l'Annexe Nationale à la NF EN 1997-1 (EC7 – 1) pour ces ELU

Ces combinaisons fondamentales ne s'appliquent pas à la justification vis à vis de l'équilibre statique (EQU) et,

du soulèvement hydraulique (UPL),

pour lesquelles des combinaisons d'actions quelque peu différentes sont prévues dans la norme NF EN 1997-1 (cf

les sollicitations de calcul à considérer – ou valeurs de calcul des effets des actions – sont les suivantes (*) (clauses A

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

⎧ ⎫ Ed = E ⎨ ∑(Gkj,sup + Gkj,inf ) + Gsp + [Gsn] + Ad +ψ1,1Qk,1 + ∑ ψ2,iQk,i ⎬ i>1 ⎩ j>1 ⎭ Expression dans laquelle Ad est la valeur nominale de l'action accidentelle considérée

Les actions variables d'accompagnement à considérer ( Qk,1 et Qk,i ) et les valeurs des facteurs partiels qui les affectent sont définies dans les normes NF EN 1990/A1 et NF EN 1990 A1/NA

(*) Les actions dues au frottement négatif ont été isolées car elles ne se cumulent pas intégralement avec les actions variables

Les règles de cumul sont précisées à l'article C

En règle générale,

les sollicitations de calcul à considérer sont les suivantes :

⎧ E d'= E ⎨ ∑ (γ Gj ,

Q k ,1 + ⎩ j ≥1

⎫ Q 0 ,i k ,i ⎬ ⎭

Les valeurs des facteurs partiels qui affectent ces actions sont celles définies à l'article A

y compris pour les actions permanentes géotechniques

Article A

Il n'est pas prévu de combinaison non fréquente d'actions pour les ponts routiers et pour les ponts ferroviaires (cf

⎧ E ⎨ ∑ ( G kj ,

inf ) + [ G sn ] + G sp + F w + Q k ,1 + ⎩ j ≥1

⎫ Q k ,i ⎬ ⎭

Les règles de cumul sont précisées à l'article C

⎧ E ⎨ ∑ ( G kj ,

inf ) + [ G sn ] + G sp + F w + ψ ⎩ j ≥1

Q k ,1 +

⎫ Q k ,i ⎬ ⎭

Les règles de cumul sont précisées à l'article C

⎧ E ⎨ ∑ ( G kj ,

inf ) + G sn + G sp + F w + ⎩ j ≥1

⎫ Q 2 ,i k ,i ⎬ ⎭

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

on retient celle donnée au commentaire de cet article

Chapitre B

Pour les fondations d'ouvrages d'art,

il y aura lieu de procéder dans tous les cas aux justifications qui suivent

Article B

Cette justification est conduite dans le Fascicule 62 Titre V du CCTG à partir des contraintes

Elle correspond bien toutefois à celle présentée dans la norme NF EN 1997-1 à partir des charges (charge verticale transmise à la fondation Vd et résistance de calcul du terrain sous celle-ci notée Rd),

de laquelle elle ne diffère donc que par sa présentation

Cette présentation à partir des contraintes est par ailleurs généralement nécessaire pour le calcul des efforts dans la semelle et les justifications de la résistance structurelle de celle-ci (STR)

On considère que le facteur partiel sur la résistance noté γq ici et pris égal à 2 est le produit du facteur partiel de résistance γR (tableau A5 de l'Annexe A de la norme NF EN 1997-1) et d'un coefficient de modèle dont la valeur est prise égale à 2/1,4

Ce coefficient de modèle est introduit ici dans l'attente de la parution de la norme complémentaire correspondante (NF P 94-261 : Fondations superficielles),

et notamment des règles de calcul de la résistance caractéristique du sol qui y seront définies et des dispositions complémentaires éventuelles

pour les fondations superficielles d'ouvrages d'art,

il y a lieu d'appliquer les dispositions de cet article,

notamment pour les combinaisons d'actions caractéristiques

Dans l'attente de la parution de la norme complémentaire,

et dans la mesure où les tassements et déformations du terrain ne sont généralement calculés que pour les combinaisons d'actions quasi-permanentes (cf

§ 1 de l'annexe F

Article B

Pour les ponts cette disposition reste donc applicable

Elle concerne notamment le cas des charges fortement excentrées

Article B

Article B

de la norme NF EN 1997-1 auquel il convient de se reporter,

et dans lequel il est demandé de vérifier l'inégalité : Hd ≤ Rd + Rp,d

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

Sauf disposition différente du marché on négligera le terme Rpd relatif à la valeur de calcul de la force résistance due à la pression des terres sur le coté de la fondation

La valeur du facteur partiel sur la résistance au glissement γR,h est de 1,1 (cf

tableau A5 de l'Annexe A de la norme NF EN 1997-1 et Annexe AN 2 de son 'Annexe Nationale')

Toutefois,

s'il est admis dans le marché de tenir compte d'une cohésion en conditions drainées,

les dispositions du présent article B

Article B

L sont à remplacer par les références a la norme NF EN 1992-2 (ponts en béton – Calcul et dispositions constructives,

qui se réfère elle-même à la norme NF EN 1992-1-1) et à son Annexe Nationale NF EN 1992-1-1/NA

Article B

en se référant aux sollicitations définies à l'article A

en adoptant un facteur partiel de réduction γRe de 1,2 sur la résistance globale au cisaillement du terrain sur la surface de rupture potentielle (cf

Chapitre B

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

on retient celle donnée au commentaire de cet article

Chapitre C

Chapitre C

Il est rappelé que les actions dues au frottement négatif ne se cumulent pas intégralement avec les actions variables (cf

Les règles de cumul sont précisées à l'article C

Chapitre C

Pour les fondations d'ouvrages d'art,

il y aura lieu de procéder dans tous les cas aux justifications qui suivent

Article C

Les deux catégories d'états-limites considérés conventionnellement ici sont : •

les états limites de mobilisation locale du sol,

qui correspondent au défaut de portance (ou de traction) des pieux pris individuellement

les états limites de mobilisation globale du sol,

qui correspondent au comportement du groupe agissant comme un bloc

d (valeur de calcul de la portance d'un pieu ) et Rt

d (valeur de calcul de la résistance à la traction d'un pieu ) tels qu'ils sont définis aux articles 7

De même,

les termes Qu et Qtu utilisés ici correspondent respectivement à Rc

k (valeur caractéristique de la portance d'un pieu – ou portance ultime) et Rt

k (valeur caractéristique de la résistance à la traction d'un pieu)

Les procédures de calcul des résistances caractéristiques déduites des résultats d'essais sur les sols définies dans le présent fascicule (cf

Annexes C

3 (8) et 7

Sauf disposition différente du marché,

l'évaluation des paramètres de charge des pieux à partir d'essais statiques ne pourra se faire qu'à partir d'essais simples instrumentés ou d'essais d'étalonnage tels qu'ils sont définis aux articles 3

Les procédures de calcul des résistances caractéristiques déduites des résultats de tels essais sont celles définies à l'article 4

Si le marché autorise l'évaluation des paramètres de charge à partir d'essais statiques de chargement non instrumentés,

il définit également les conditions de détermination des valeurs caractéristiques des paramètres de charge des pieux *

Il conviendra de se reporter à l'article 4

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

2 ci-avant

Le tableau précisant les valeurs de Qmin et Qmax,

en fonction des combinaisons d'actions considérées est remplacé par le suivant : Qmax ELU GEO et STR Qmin Combinaisons durables ou transitoires

Qu (ou Rc

Combinaisons accidentelles

Qu (ou Rc

Dans ce tableau le facteur partiel γR représente le facteur partiel sur la résistance dont la valeur vaut pour les principaux types de pieux considérés (cf

A7 et A8 de l'Annexe A de la norme NF EN 1997-1) : •

il faut lire combinaisons caractéristiques à la place de combinaisons rares (cf

Article C

Ces dispositions dispensent de prendre en compte un abattement forfaitaire sur le diamètre tel qu'il est indiqué à l'article 2

Les justifications requises par la norme NF EN 1992-2 (Ponts en béton – Calcul et dispositions constructives,

qui se réfère elle-même à la norme NF EN 1992-1-1) et son annexe nationale (NF EN 1992-1-1/NA ) sont complétées comme suit : •

la contrainte moyenne de compression du béton sur la surface comprimée de celui-ci est limitée à 0,3

la contrainte de traction des armatures ou des gaines,

lorsque ces dernières sont prises en compte dans la résistance de la section,

est limitée aux deux tiers de la limite d'élasticité de l'acier

L'attention est attirée sur l'importance que revêt,

pour les éléments de fondation du groupe B (cf

la compatibilité entre la dispositions des armatures et la mise en place correcte du béton (cf

Il est conseillé de veiller à bien motiver la classe d'exposition retenue et de s'assurer que les dispositions constructives relatives au ferraillage puissent être respectées

Article C

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

Chapitre C

le nombre minimal de barres longitudinales est de 6 et leur diamètre n'est pas inférieur à 16 mm

l'espacement des barres longitudinal ne peut être inférieur à 100 mm entre nus

Sauf disposition différente du marché,

cet espacement ne peut être supérieur à 200 mm

la section minimale d'armatures longitudinales As,bpmin est donnée par le tableau 9

6N de l'article 9

Aire minimale d'armatures longitudinales As,bpmin

As ≥ 0,005

As ≥ 25 cm2

Ac > 1,0 m2

As ≥ 0,0025

Ces dispositions reprennent et complètent celles de la clause (3) de l'article 9

L'épaisseur du béton qui enrobe les armatures est au moins égale à : •

parties de pieux ou barrettes dans le cas général

cet enrobage étant compté à partir de la surface intérieure du tubage ou de la chemise

On notera que les dispositions de l'article C

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

à l'exception de l'article 4

Annexe C

Evaluation des paramètres de charge d'un élément de fondation profonde à partir d'essais de chargement statique 4

Pour déterminer la valeur caractéristique de la résistance à la compression du terrain sous le pieu Rc

k (ou la valeur caractéristique de la résistance du terrain à la traction Rt

k) il convient d'appliquer l'équation (7

Les valeurs des coefficients de corrélation ξ1 et ξ2 sont donnés dans le tableau A

de l'annexe normative A de cette norme

Il est rappelé que ce type d'essai ne peut convenir que dans des configurations particulières (cf

l'évaluation des paramètres de charge des pieux des ouvrages d'art se fait à partir d'essais statiques simples instrumentés ou d'essais d'étalonnage tels qu'ils sont définis aux articles 3

Les autres paramètres de charge,

et notamment les valeurs caractéristiques des charges de fluage sont fixés à partir d'une interprétation critique des résultats de ces essais

Annexes aux commentaires Ces annexes gardent le caractère d'annexes aux commentaires

Note d'information du Sétra – Ouvrages d'Art n° 30 Calcul des ponts aux Eurocodes

Par ailleurs certaines correspondances de notations sont mentionnées dans le texte de cette note

elles ne sont donc pas nécessairement reprises ici

Notations du F 62 Titre V du CCTG

Notations de l'EC 7 – Norme NF EN 1997-1

A' Surface comprimée d'une semelle A Surface de la base d'un pieu B Largeur (d'un pieu,

d'une barrette) ou diamètre d'un pieu

A' Surface effective d'une semelle Ab Surface de la base d'un pieu

γx Coefficient "γm" relatif à la résistance considérée (indice variable) exemple : γq Coefficient "γm" relatif à la contrainte de rupture d'un sol γg1 Coefficient "γm" relatif à tan φ γg2 Coefficient "γm" relatif à la cohésion

γR Facteur partiel pour une résistance

B ou b Largeur d'une fondation D'd'Hauteur (d'une fondation) contenue dans le sol Profondeur d'encastrement L'L Longueur d'une semelle ou de la section d'une barrette Longueur de la fondation qb

k qu Contrainte de rupture sous la pointe d'un élément de fondation profonde Valeur caractéristique de la pression résistante à la base qs (z) qs

k Valeur caractéristique de la contrainte de frottement latéral dans la Frottement latéral unitaire limite sur le fût d'un élément de fondation couche i profonde à la profondeur z Rb

k Qpu Effort limite mobilisable sous la pointe d'un élément de fondation profonde Valeur caractéristique de la résistance de pointe Rc

d Q Valeur de calcul de la résistance à la compression du terrain sous un pieu à l'ELU Rc

k Qu Valeur caractéristique de la résistance à la compression du terrain sous Charge limite d'un élément de fondation profonde un pieu à l'ELU Qsu Rs

k Effort limite mobilisable par frottement latéral sur le fût d'un élément de Valeur caractéristique de la résistance latérale sur le fût d'un élément de fondation profonde fondation profonde Rt

d Pas de notation correspondante Valeur de calcul de la résistance à la traction d'un pieu ou d'un groupe de pieux Rt

k Qtu Charge limite en traction d'un élément de fondation profonde Valeur caractéristique de la résistance à la traction d'un pieu ou d'un groupe de pieu V Pas de notation correspondante Charge verticale ou composante normale de la résultante des actions appliquées à la base de la fondation Vd Vd Composante de calcul verticale de l'effort appliqué à la fondation Valeur de calcul de V

γφ facteur partiel pour l'angle de frottement interne (tan φ') γc' facteur partiel pour la cohésion effective

Rédacteurs Gilbert Haiun – Sétra/CTOA téléphone : 33 (0)1 46 11 32 07 – télécopie : 33 (0)1 45 36 83 07 mél : [email protected] Vivien Darras – Sétra/CTOA téléphone : 33 (0)1 46 11 34 10 – télécopie : 33 (0)1 45 36 85 10 mél : [email protected]

AVERTISSEMENT

Document imprimé par téléchargement à partir des sites web du Sétra :

Référence : 0804w – ISSN : 1250-8675

La collection des notes d'information du Sétra est destinée à fournir une information rapide

La contre-partie de cette rapidité est le risque d'erreur et la non exhaustivité

Ce document ne peut engager la responsabilité ni de son rédacteur ni de l'administration

Les sociétés citées le cas échéant dans cette série le sont à titre d'exemple d'application jugé nécessaire à la bonne compréhension du texte et à sa mise en pratique