Le revêtement des tunnels : les fondamentaux - Michel Pré 2018-2019 - Educnet
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Le revêtement des tunnels :
les fondamentaux
Michel Pré
2018-2019 1
https://educnet.enpc.fr > Cours > Mastères spécialisés > Génie Civil Européen
Le revêtement des tunnels : les fondamentaux 1. Tunnels construits en méthode conventionnelle 2. Tunnels construits au tunnelier 2018-2019 2
Rôle général du revêtement 2018-2019 3
Rôle général du revêtement 2018-2019 4
Rôle général du revêtement 2018-2019 5
Rôle général du revêtement 2018-2019 6
Rôle général du revêtement 2018-2019 7
2018-2019 8
Le rôle de soutènement joué par le revêtement
1. Lors de la construction du revêtement, le soutènement est assuré
par le soutènement initial de l’excavation réalisé au front. Le
revêtement ne reprend aucun autre effort que son propre poids
2. En revanche, dans la vie de l’ouvrage, le revêtement va jouer un
rôle de soutènement plus ou moins important:
(i) Il va prendre le relais du soutènement initial, dont la pérennité n’est
pas assurée (corrosion des éléments métalliques, perte d’efficacité
des scellements et injections, béton projeté soumis aux attaques
directes du terrain et des circulations d’eau)
(ii) Il va supporter la charge d’eau, en particulier dans le cas du
revêtement étanche
(iii) Il va rendre des poussées de terrain augmentant avec le temps,
lorsque le massif encaissant a un comportement différé actif
(fluage à long terme, gonflements).
2018-2019 9
Critères généraux de conception
et de dimensionnement
• Aptitude au service:
– géométrie
– étanchéité, drainage
• Sécurité structurale:
– rôle de soutènement, à court terme, à long
terme
– tenue au feu
– tenue aux séismes
2018-2019 10Pratique de la détermination des combinaisons
d ’action sur les revêtements de tunnels
• Détermination des valeurs « caractéristiques » des
paramètres du terrain
• une valeur caractéristique ne peut être définie de la même manière que
pour le béton ou l’acier; c’est une estimation prudente de la valeur du
paramètre, définie à partir:
– de l ’étude géologique
– des valeurs données par les essais
– de la variabilité des paramètres ainsi que de la sensibilité du calcul à
cette variabilité
– de l ’importance de la zone de terrain influencée par la réalisation de
l ’ouvrage
– du mode de réalisation et du phasage de construction qui conditionnent
le comportement du terrain encaissant
– de la méthode de dimensionnement envisagée
– du retour d ’expérience du comportement de tunnels dans des
contextes géotechniques similaires ou proches
2018-2019 11Pratique de la détermination des combinaisons
d ’action sur les revêtements de tunnels
• Calcul des sollicitations dues à l ’interaction avec le terrain à partir des
valeurs caractéristiques des paramètres géomécaniques, sans appliquer de
coefficient de pondération à ces valeurs caractéristiques (principe d’ELS)
• Valeur des sollicitations: E = E (GG, QQ )
avec: G =1 ; Q= 1,11
Nota: en tunnel, Q joue un rôle mineur, voire favorable (exemple: charges
de véhicules à l’intérieur du tunnel)
• à l ’ELU, valeur de calcul: Ed = 1,35 E (sauf situations accidentelles)
• vérification à l ’ELS pas nécessaire, l’aptitude de la structure au service
étant assurée par sa conception même.
2018-2019 12Béton non armé en tunnel
• difficultés de mise en œuvre
d ’armatures dans le béton coffré
en tunnel usage général
du béton non
• caractère non déterminant de la armé
fissuration pour la stabilité du
béton non armé en tunnel
2018-2019 132018-2019 14
Les coffrages - outils 2018-2019 15
Tunnel de Chavanne 2018-2019 16
Tunnel de Zaouiat - Maroc 2018-2019 17
Liaison haute vitesse Gênes - Milan 2018-2019 18
Les coffrages – outils : le bétonnage 2018-2019 19
Béton non armé en tunnel:
composition et conditions de mise en œuvre
• limitation de l ’exothermie et du retrait, tout en restant
compatible avec les cycles de bétonnage
=> mixte CEM I/CEM II 350 kg/m3 max
• épaisseur minimum: 20 à 30 cm
• fortes épaisseurs difficiles à vibrer (vibreurs
extérieurs au coffrage
• pas de joints de retrait (inutiles), mais plots de
bétonnage limités à 8 à 10 m
2018-2019 20Les cycles de bétonnage: moyenne de 1 plot de 10 à 12 m par jour 2018-2019 21
Béton non armé:
vérification en flexion composée à l ’ELU
c bc
0,8 x
hw x
Déformation Contraintes (diagramme rectangle)
e M Ed
N Rd f cd .b.h w .(1 2 ) avec e
hw N Ed
h w 0 ,8 x
e 0 ,3 h w pour x 0 ,5 h w
2 2
2018-2019 22Béton non armé:
vérification en flexion composée à l ’ELU
• fcd = cc,pl.fck/c avec:
• c=1,5 en situation durable et transitoire, 1,2 en situation
accidentelle
• cc,pl.= 1 pour des revêtements provisoires, ou pas trop minces (>
30cm pour des diamètres inférieurs à 6 m, > 40 cm au-delà). Dans
le cas contraire, cc,pl.= 0,8
• NEd = 1,35 N
• MEd = 1,35 M
• VEd = 1,35 V
• Dans le cas d’effort normal faible, inférieur à :
NRd0 = 1,35 . 0,02 bhwfcj
il n’y a pas lieu de procéder à une vérification particulière.
2018-2019 23diagramme d'interaction ELU sans dimensions
0.0900
0.0800 Absence de limite
0.0700 de fissuration Règle AFTES
m = MEd/(b.hw².fck)
0.0600
0.0500
0.0400
Résultante dans le tiers
0.0300
central
0.0200
0.0100
0.0000
0.0000 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000 0.5000 0.6000 0.7000
n = NEd/(b.hw.fck)
2018-2019 24Béton non armé:
vérification de l ’effort tranchant à l ’ELU
• Condition issue de l ’Eurocode:
Sd f ctd ² cm f ctd
• avec Vu Nu
Sd 1,5 cm
yu b yu b
f ctd f ct 0.05 / c avec f ct 0.05 0,7 f ctm 0,7 x0,3 f cj2 / 3
2018-2019 25Exemple de ferraillage partiel:
2018-2019 26Le revêtement des tunnels : les fondamentaux 1. Tunnels construits en méthode conventionnelle 2. Tunnels construits au tunnelier 2018-2019 27
Exemple d’un tunnel réalisé au tunnelier : tunnel TGV de Villejust 2018-2019 28
2018-2019 29
Voussoirs préfabriqués dans l’emprise de la jupe d’un
tunnelier
2018-2019 302018-2019 -> paramètre principal : le diamètre 31
2018-2019 32
Garnitures d’étanchéité :
joint compressible / joint hydrogonflant
2018-2019 33Assemblage à la pose dans le tunnelier boulons broches (à réserver plutôt aux joints entre anneaux) 2018-2019 34
Exemple de coffrages de joints 2018-2019 35
La préfabrication 2018-2019 36
Paramètres de calcul des sollicitations dans l’anneau (1) 2018-2019 37
Paramètres de calcul des sollicitations dans l’anneau (2) 2018-2019 38
Paramètres de calcul des sollicitations dans l’anneau (3) 2018-2019 39
Extrait de la recommandation convergence – confinement : 2018-2019 40
Principes d’armatures de voussoirs
effet des pressions radiales en phase définitive:
2018-2019 41effet des poussées des vérins: 2018-2019 42
Voussoirs en béton renforcé de fibres métalliques (BRFM)
diam. 0.4 à 0.6 mm, long. 15 à 40 mm
Distribution des fibres dans la matrice
2018-2019 43Voussoirs en béton renforcé de fibres métalliques (BRFM)
Situation de dimensionnement Les fibres peuvent-elles remplacer
les armatures ?
Ovalisation de l’anneau par poussée À vérifier par des essais
du terrain et interaction sol-structure
Compression localisée aux points À vérifier par des essais : un
d’assemblage entre voussoirs, zones complément d’armatures est le plus
d’appui des patins, etc… souvent nécessaire
Démoulage et stockage À vérifier par des essais
Transport et manutention Oui
Réactions d’appui concentrées d’un Non, en général; peut éventuellement
voussoir sur un autre être vérifié par des essais
Tractions par retrait différentiel Oui
2018-2019 44Voussoirs en béton renforcé de fibres métalliques (BRFM)
1. Dimensionnement selon le Model Code 2010 de la fib portant sur les
bétons fibrés: prise en compte d’un comportement post-fissuration,
selon une loi (traction vs ouverture de fissure) du type:
2. Essais de convenance
3. Essais de contrôle
2018-2019 45Voussoirs en béton renforcé de fibres métalliques (BRFM)
Types d’essais :
Flexion 3 points pour la loi de
comportement post fissuration
Essais sur voussoirs complets
2018-2019 46Vous pouvez aussi lire
