LES BUSES METALLIQUES - … · Club OA - 15 mars 2012 – O FISCHER / CG67 1 LES BUSES METALLIQUES...

Club OA - 15 mars 2012 – O FISCHER / CG67 1

LES BUSES METALLIQUES (Extraits et schémas tirés des recommandations du Sétra de 1981

et du catalogue IQOA de 1996)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 2

Ouvrages composites, constitués principalement d’une

paroi métallique en tôles ondulées et d’un certain

volume de sol qui l’entoure.

La buse et les remblais techniques sont indissociables

sur le plan du fonctionnement mécanique.

Les buses métalliques

Club OA - 15 mars 2012 - OF 3

Quelques repères historiques

- 1896 : Dépôt du 1er brevet de buse métallique aux USA

- 1899 : Création de la société ARMCO

- 1908 : Début de l’exploitation du brevet par ARMCO

- 1955 : Premiers documents techniques publiés par ARMCO

- 1964 : Premières recommandations publiées par l’Administration

(OHAP ab64)

- 1981 : Publication des recommandations et règles de l’art pour la

conception et la construction des buses métalliques

Club OA - 15 mars 2012 - OF 4

Infos concernant les Sociétés

- ARMCO installée en Allemagne depuis 1956

- ARMCO est devenue HAMCO en 1988

- TUBOSIDER commercialise les BM depuis 1970

- Les BM ARVAL commercialisées à partir des années 1970 ne sont

plus distribuées actuellement

- Les BM SPIREL sont distribuées par TUBOSIDER

Club OA - 15 mars 2012 - OF 5

Morphologie des buses métalliques

Club OA - 15 mars 2012 - OF 6

Géométrie des buses métalliques

Club OA - 15 mars 2012 - OF 7

Précision : Buse-arche ≠ Arche

Arche

Buse arche

Club OA - 15 mars 2012 - OF 8

Principales caractéristiques

- profil transversal,

- portée,

- flèche,

- épaisseur des tôles et type d’ondulation,

- biais,

- épaisseur de remblais au dessus de la clé

Club OA - 15 mars 2012 - OF 9

Portée = D

flèche

Schéma Sétra

Coupe transversale de la buse Coupe longitudinale de l’ouvrage

Club OA - 15 mars 2012 - OF 10

Précisions concernant la conception des ouvrages multiples

(guide Sétra 1981)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 11

Quelques caractéristiques des remblais techniques

Granulométrie des remblais techniques

Substitution 0/150

Assise 0/50

contigus 0/50

Caractéristiques chimiques et électrochimiques

ouvrage hors d'eau ouvrage en eau douce

Résistivité > 1000 Ω cm > 3000 Ω cm

PH 5<PH<9

Con

ce

ntr

atio

n Chlorures cl < 200 mg / kg cl < 100 mg / kg

Sulfates SO4 < 1000 mg / kg SO4 < 500 mg / kg

Soufre S < 300 mg / kg S < 100 mg / kg

matières organiques 0

Club OA - 15 mars 2012 - OF 12

Quelques caractéristiques des tôles et boulons

- Tôles en acier S 235 JR,

- Protection anticorrosion des tôles et boulons par

galvanisation au trempé dans un bain de zinc en fusion,

- Masse moyenne de zinc double face : 725 g/m²

- Masse mini de zinc double face : 640 g/m² (en tous points)

- Boulons HR en acier classe 8.8 ou 10.9

Club OA - 15 mars 2012 - OF 13

Types d’ondulations des tôles

Portée < 2 m

2 m < Portée < 4,5 m

4 m < Portée

Club OA - 15 mars 2012 - OF 14

Joint à recouvrement boulonné en sommet et en creux d’ondes (ARMCO)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 15

Joint à recouvrement boulonné en flanc d’ondes (ARVAL)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 16

Hauteur de couverture

La hauteur de couverture est l’épaisseur de remblai au dessus de la clé de la buse,

chaussée comprise.

En aucun point de l’ouvrage l’épaisseur de remblai ne doit être inférieur à la

hauteur mini de couverture.

Club OA - 15 mars 2012 - OF 17

Remise en cause

des propositions

d’aménagement du

fond du lit figurant

dans les

recommandations

de 1981.

(incompatibilité

avec loi sur l’eau et

durabilité des tôles)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 18

Notions de fonctionnement

Recommandations éditées par la DR

en 1981

(+ Mises à jour de juil.1982 et

fév.1985)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 19

Comportement

Le principal intérêt des BM est leur grande flexibilité sur le

plan du comportement mécanique.

A ce titre, elle pourraient être considérées comme un coffrage

destiné à réorienter les contraintes dans les massifs de sols

environnant et non comme un ouvrage possédant une

capacité portante intrinsèque.

Club OA - 15 mars 2012 - OF 20

Principe de justification

- Les justifications sont conduites en comparant les

sollicitations résistantes à des sollicitations de calcul

obtenues à partir de combinaisons d’actions de type

γg G+ γq Q (ex : compression tôle en clé : N= Ps x Rs)

- Pour tenir compte de la corrosion du métal au cours

de la durée de vie de l’ouvrage :

eo= ec+es eo: épaisseur nominale de la tôle

ec: épaisseur nominale de calcul

es: épaisseur sacrifiée à la corrosion

Club OA - 15 mars 2012 - OF 21

Justification du comportement

Justifications en phase définitive :

- Pression appliquée en clé,

- Etat limite de compression des parois,

- Etat limite d’instabilité de forme,

Justifications en phase de construction :

- Vérification que les contraintes dans les tôles

soient < limites élastiques,

- Vérification de la stabilité de forme au

passage des engins

Club OA - 15 mars 2012 - OF 22

Comportement longitudinal (de la buse)

Grande souplesse longitudinale liée aux ondulations des parois qui permet

aux buses métalliques de se déformer et de mieux s’adapter aux tassements

différentiels que des ouvrages rigides

Club OA - 15 mars 2012 - OF 23

Comportement transversal (de la buse)

jhvhvh

Club OA - 15 mars 2012 - OF 24

Théorie de l’anneau comprimé

25

PATHOLOGIE et SURVEILLANCE

Club OA - 15 mars 2012 - OF

Guide Sétra 1992 Catalogue IQOA 1996

Club OA - 15 mars 2012 - OF 26

Fissures transversales sur la chaussée

Club OA - 15 mars 2012 - OF 27

AFFAISSEMENT PROFIL EN LONG DE LA BUSE

Club OA - 15 mars 2012 - OF 28

AFFAISSEMENT LOCAL DU PROFIL EN

LONG DE LA BUSE

Club OA - 15 mars 2012 - OF 29

DEFORMATION EN FORME D’OGIVE OU DE POIRE

Club OA - 15 mars 2012 - OF 30

DEVERSEMENT

Club OA - 15 mars 2012 - OF 31

Attention au tracé en plan biais de la buse

Club OA - 15 mars 2012 - OF 32

Buse biaise avec remblaiement asymétrique

Club OA - 15 mars 2012 - OF 33

Club OA - 15 mars 2012 - OF 34

Extrait Fiche technique Buse ARMCO 152 x 51

Club OA - 15 mars 2012 - OF 35

Extrait Fiche technique Buse ARMCO 152 x 51

Club OA - 15 mars 2012 - OF 36

Déformations aux 2 extrémités

Club OA - 15 mars 2012 - OF 37

Déversement avec déformations et fissures

Club OA - 15 mars 2012 - OF 38

Club OA - 15 mars 2012 - OF 39

Club OA - 15 mars 2012 - OF 40

Club OA - 15 mars 2012 - OF 41

Club OA - 15 mars 2012 - OF 42

Club OA - 15 mars 2012 - OF 43

Club OA - 15 mars 2012 - OF 44

Club OA - 15 mars 2012 - OF 45

Inversion de courbure avec déchirure de tôles

Club OA - 15 mars 2012 - OF 46

Déchirure des tôles le long d’un joint longitudinal

Club OA - 15 mars 2012 - OF 47

APLATISSEMENT D’UNE BUSE ARCHE

Club OA - 15 mars 2012 - OF 48

Observation d’une anomalie sur le plan d’eau

Club OA - 15 mars 2012 - OF 49

Enfoncement d’une plaque de radier / à sa vis à vis

Club OA - 15 mars 2012 - OF 50

Détail de l’enfoncement d’une plaque de radier entraînée par la plaque de coin

Club OA - 15 mars 2012 - OF 51

Club OA - 15 mars 2012 - OF 52

EROSION DU LIT DU COURS D’EAU

Club OA - 15 mars 2012 - OF 53

Erosion du lit et début d’affouillement à l’extrémité amont avec risque de cheminement sous la buse

Club OA - 15 mars 2012 - OF 54

Corrosion perforante des plaques de coin (zones de marnage)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 55

Club OA - 15 mars 2012 - OF 56

Corrosion perforante des plaques de coin avec apparition de plis

Club OA - 15 mars 2012 - OF 57

Corrosion du radier favorisée par le régime torrentiel d’un cours d’eau

- Phase 1 :Abrasion de la galvanisation des plaques par les eaux du ruisseau chargées en sables siliceux et charriant des pierres. - Phase 2 :Corrosion de l’acier favorisée par l’alternance Eau / oxygène, classique des zones de marnage.

Club OA - 15 mars 2012 - OF 58

Corrosion d’une buse emboîtable (Joints longitudinaux à encoches

Joints circonférentiels par recouvrement de la dernière ondulation de la plaque adjacente)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 59

Ruine d’une buse métallique en Guyane suite à la corrosion perforante du radier par des sables abrasifs (photos JP Persy)

Club OA - 15 mars 2012 - OF 60

Club OA - 15 mars 2012 - OF 61

Attention au dimensionnement de la section hydraulique…

Club OA - 15 mars 2012 - OF 62

Autres références bibliographiques… (2009-2010)