Guide Terre Armée - Mars 2010

Centre d'Études techniques de l'Équipement de l'Est

Analyse des risques (AR) Application aux ouvragesTerre Armée (TA) du RRN

F. RENAUDINCETE DE L’EST - DOA

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Objectifs et champ d’application pour les ouvrages TA

� Objectif particulier : classer ces ouvrages vis à v is d’un risque potentielde ruine. par instabilité interne liée à la corrosion des éléments derenforcement => cas de ruptures prématurées d’ouvrages par corrosion:

Catégorie 1 : Risque faibleCatégorie 2 : Risque moyenCatégorie 3 : Risque inacceptable ou difficile à éva luer qualitativement

� Ouvrages concernés : Murs de soutènementMurs de culées porteuses ou de culées mixtes

� Ouvrages sortant du champ d’application de la métho de :Ouvrages totalement réparésOuvrages relevant d’un autre procédé de renforcement de remblai paréléments métalliques

ConstitutionParement, remblai

Armatures métalliques

Fonctionnement interneFrottement sol / armatures

Amélioration des caractéristiques du sol

Les ouvrages TA

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Murs de soutènement indépendants

Murs contigus aux culées de pont : murs en aile et murs en retour

Ouvrages TA concernés :

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Ouvrages TA concernés :

Culées porteuses lorsque les fonctions de portance et de soutènement sont assurées par le mur, c'est-à-dire lorsque le sommier d'appui repose directement sur le mur

Culées mixtes lorsque seule la fonction de soutènement est assurée par le mur, la fonction portance étant assurée par une structure indépendante du mur (pile-culée par exemple) pouvant être intérieure ou extérieure au mur.

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Les grandes étapes de la démarche

Deuxième étape :Analyse simplifiée des risques

Troisième étape :Analyse détaillée des risques

Risque faible Risque moyen Risque inacceptable ou difficile à évaluer qualitativement

Meilleure évaluation du risque(caractérisation de l’aléa ou de lavulnérabilité par investigationscomplémentaires)) ou analyse

détaillée des risques

Surveillance organisée

Détermination des actions de gestion :* définition du régime de surveillance

* réparation* mesures d’exploitation

Première étape :Recensement et

Recueil des données

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1ère étape : découpage en individus

� Soutènement indépendant :

Découpage en un ou plusieurs murs homogènes (même t ype et même procédé notamment) ; on ne retient comme individus qu e les murs qui relèvent du procédé Terre Armée.

Le découpage transversal des murs superposés pourra être fait selon le principe du guide « Les ouvrages de soutènement – Gui de de conception générale » édité par le SETRA.

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1ère étape : découpage en individus

� Murs en retour ou en aile indépendants contigus à une culée ou àun piédroit d'un pont (murs contigus à un portique P IPO par exemple) :

Chaque mur est un individu à évaluer. On identifie a utant d’individus qu’il y a de murs associés au pont.

Classiquement, pour un PIPO qui présente 4 murs en aile en Terre Armée, on attend le recensement de 4 individus. Pou r l’analyse simplifiée des risques, on fera l’hypothèse que ces murs ont uniquement une fonction de soutènement.

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1ère étape : découpage en individus

� Soutènement constitué de murs en retour ou en aile p rolongeant un mur de front de culée (culée porteuse ou culée mixt e) en Terre Armée :

On découpe le soutènement en distinguant la partie « murs de front »des parties en aile ou en retour si :

-ces parties sont séparées par un « joint » et si les p arties de murs ainsi découpées représentent une surface suffisamment gra nde (> 20 m²)

- ces parties ne sont pas séparées par un joint et qu e la surface des murs en dehors de la zone d’emprise du tablier est suffisamment grande (50 m²)

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1ère étape : découpage - exemple murs en aile

� cas 1 : mur en aile dans le prolongement du mur de front sans joint :

On compte un individu : en l’absence de joint le mur en aile est rattaché au mur de front (mur 1), ce mur est du type mur de culée p orteuse ;

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1ère étape : découpage - exemple murs en aile

� cas 2 : mur entre deux murs de front de culée séparé par d es joints et d’une surface de plus de 20 m²

On compte trois individus :- 1 individu pour chaque mur de front (murs 1 et 3) qui so nt du type murs

de culée porteuse ;- 1 individu pour le mur central entre mur de front (mur 2) qui est du type

mur de soutènement ;

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1ère étape : découpages particuliers

�Cas d’un mur de front d’origine qui porte deux tabl iers : on compte un individu, que le mur présente ou non un j oint;

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1ère étape : découpages particuliers

� Cas d’un mur en aile remonté pour faire un mur de fr ont, on considère un seul mur en retenant les caractéristiq ues du plus ancien

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2ème étape : analyse simplifiée des risques

� Cette méthode nécessite l'appréciation de trois cri tères :

- l'aléa : « la corrosion des éléments métalliques de r enforcement - qualifié par l'environnement de l'ouvrage et son âge ;

-la vulnérabilité de l'ouvrage vis à vis de cet aléa : - qualifiée par la nature des éléments de renforcemen t et la géométrie

du mur;

- les conséquences d'une instabilité interne par corr osion des armatures : - qualifiées par des paramètres tels que la fonction du mur (culée porteuse, mur uniquement à fonction de soutènement,… ) sa hauteur, l'importance des voies portées et protégées (trafic ) et par les impacts qui résulteraient de la ruine du mur sur l’exploita tion de la route et sur la sécurité des riverains et usagers.

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2ème étape : évaluation de l’aléa

A = a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7+a8+a9+a10

Niveaux d'aléa Note d'aléa

A1 : faibles A <= 6

A2 : moyens 6 < A < 12

A3 : élevés 12 <= A

Ancienneté ouvragemoins de 10 ans 10-20 ans 20-30 ans 30-40 ans > 40 ans

a1 0 2 4 8 12

Conditions d'exploitation

zone de salage peu fréquent fréquentassez rigoureux très

fréquentrigoureux très

fréquent

a2 0 2 3 5

Conceptionréseaux d'eau intérieurs absence présence inconnu

a3 0 1 1

étanchéité, drainage efficaces inefficaces inconnu

a4 0 1 1

parement "pseudo-étanche" oui non

a5 0 1

ouvrage hydraulique interne absence présence

a6 0 1

Environnement

Mer (distance < 50 m) oui non

a7 8 0

Immergé oui non

a8 2 0

Courant vagabond (porte ou protège une voie) oui non

a9 1 0

Gelfaible modéré et sévère

a10 0 1

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2ème étape : évaluation de l’aléa

Carte salage : guide LCPC « Recommandations pour la durabilité des bétons durcis soumis au gel »

Carte intensité du gel : carte de l’AN à NF EN 206-1

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2ème étape : évaluation de la vulnérabilité

Type d'armature

type d'armaturesHAR OU HA galva

5 mmlisse galva 3 mm inox et alu non revêtu inconnu

v1 0 6 8 8 8

Facteurs susceptibles de diminuer la réserve de rés istance des armatures

type de mur culée porteusefausse culée pieux

intérieursfausse culée pieux

extérieursmur

simple

v2 3 3 0 0

hauteur du mur <=5 m entre 5 et 10 m > 10 mv3 0 2 5

autres facteurs connus :déformations, tassement, végétation, surcharges,nature du remblai…

absence présence jugée mineureprésence jugée

majeurev4 0 1 4

V = v1+v2+v3+v4Niveaux de vulnérabilité

Note de vulnérabilité

V1 : faibles V < 4V2 : moyens 4 <= A < 8V3 : élevés 8 <= V

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2ème étape : évaluation de la vulnérabilité

Type d’armature :

---- armature en acier galvanisarmature en acier galvanisarmature en acier galvanisarmature en acier galvaniséééé au trempau trempau trempau trempéééé àààà haute adhhaute adhhaute adhhaute adhéééérence dites HA ou HAR de 5 rence dites HA ou HAR de 5 rence dites HA ou HAR de 5 rence dites HA ou HAR de 5 mm dmm dmm dmm d’é’é’é’épaisseur, utilispaisseur, utilispaisseur, utilispaisseur, utiliséééée the the the thééééoriquement depuis 1975oriquement depuis 1975oriquement depuis 1975oriquement depuis 1975 ;;;;

---- armature en acier lisse galvanisarmature en acier lisse galvanisarmature en acier lisse galvanisarmature en acier lisse galvaniséééé (proc(proc(proc(procééééddddéééé SendzimirSendzimirSendzimirSendzimir) de 3 mm d) de 3 mm d) de 3 mm d) de 3 mm d’é’é’é’épaisseur utilispaisseur utilispaisseur utilispaisseur utiliséééée e e e depuis ldepuis ldepuis ldepuis l’’’’invention du procinvention du procinvention du procinvention du procééééddddéééé au milieu des annau milieu des annau milieu des annau milieu des annéééées 1960 jusques 1960 jusques 1960 jusques 1960 jusqu’à’à’à’à 1976197619761976 ;;;;

---- armature en acier inoxydable ou en alliage darmature en acier inoxydable ou en alliage darmature en acier inoxydable ou en alliage darmature en acier inoxydable ou en alliage d’’’’aluminium utilisaluminium utilisaluminium utilisaluminium utiliséééée the the the thééééoriquement de oriquement de oriquement de oriquement de 1974 1974 1974 1974 àààà 1976197619761976 ;;;;

---- armature en acier non revarmature en acier non revarmature en acier non revarmature en acier non revêêêêtu utilistu utilistu utilistu utiliséééée dans de tre dans de tre dans de tre dans de trèèèès rares cas (ouvrage provisoire, s rares cas (ouvrage provisoire, s rares cas (ouvrage provisoire, s rares cas (ouvrage provisoire, environnement particulier,environnement particulier,environnement particulier,environnement particulier,…………))))

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2ème étape : évaluation du danger

Danger Vulnérabilité V1 V2 V3

Aléa faible moyen fortA1 faible D1 D1 D2A2 moyen D1 D2 D3A3 fort D2 D3 D3

Le danger est le croisement de l’aléa et de la vuln érabilité

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2ème étape : évaluation des conséquences

Impacts techniquesType de mur amont aval intermédiaire culée

c1 0 1 3 6

Impacts socio-économiques

importance du trafic trafic <= 15 000 v/j 15 000 v/j < trafic

<= 35 000 v/j 35 000 v/j < trafic

<= 80 000 v/j 80 000 v/j < trafic

c2 0 1 3 5

Importance de l'ouvrage surface <= 500 m2 surface <= 1000 m2 surface > 1000 m2c3 0 2 5

Impacts sur exploitation de l'itinéraire et sur la zone d'influence

faibles moyens forts

c4 0 2 4

C = c1+c2+c3+c4Niveaux de

conséqencesNote des

conséquencesC1 : faible C < 6

C2 : moyen 6 < C < 12C3 : élevé C > 12

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2ème étape : évaluation du risque

Risque Danger D1 D2 D3Conséquence faible moyen fortC1 faible R1 R1 R2C2 moyen R1 R2 R3C3 Fort R2 R3 R3

Le risque est le croisement du danger et des conséq uences

Les trois niveaux de risque R1 à R3 permettent le classemen tdes ouvrages en trois groupes :

- Risque R1: Risque faible- Risque R2: Risque moyen- Risque R3: Risque inacceptable ou difficile à évalu er

qualitativement

Présentation du patrimoine

29% de culées dont 18% de culées porteuses (ceci comprend des murs en retour associés à des murs de c ulées)

Présentation du patrimoine

79 murs construits avant 1978

58 murs de date inconnue

Présentation du patrimoine

16 % d’armatures «inconnues

3 % d’armatures de 1ère génération

4 murs avec armatures « inox »: théoriquement renforcés

Résultats de l’évaluation

20 % de murs en aléa « fort »

Résultats de l’évaluation

31 % de murs en vulnérabilité « fort

»

Résultats de l’évaluation

20 % de murs en danger « fort »

Résultats de l’évaluation

Résultats de l’évaluation

12 % de murs en conséquences

« fort »

Résultats de l’évaluation

17 % de murs en risque « fort »

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2ème étape : suites à donner

� Les suites à donner en fonction des niveaux détermin és par l’analyse simplifiée peuvent être les suivantes :

- Risque R1 = Surveillance continue de l’ouvrage sel on la méthodologie IQOA.

-Risque R2 = Des sondages, permettant de mieux cern er l’aléa au travers de l’état de corrosion des armatures ou la vulnérab ilité par la connaissance du type d’armature, doivent être réalisés si cela n ’a jamais été fait pour mieux évaluer le danger.

- Risque 3 = On retrouve ici les ouvrages pour lesqu els un risque important a été décelé et ceux pour lesquels trop peu de donnée s ont pu être rassemblées pour estimer le risque. Un diagnostic ( analyse détaillée du risque) de l'ouvrage vis à vis de la corrosion doit être réalisé par un bureau d'étude spécialisé.

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3ème étape : analyse détaillée des risques

� Cette étape consiste à réaliser un diagnostic de l’é tat de mur vis à vis de la corrosion des éléments de renforcement et à établ ir le cas échéant le pronostic d’évolution de l’état du mur.

� La première phase du diagnostic est l'organisation et la mise en œuvre d'une reconnaissance de l'ouvrage avec examen des a rmatures à l'aide de petites et/ou grandes fouilles et/ou d'armatures té moins et/ou carottages. La teneur de ces investigations est à définir par le bureau d'étude chargédu recalcul.

� La seconde phase consiste à réaliser un recalcul perme ttant d’évaluer l’état de l’ouvrage et de se prononcer sur son évol ution.

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3ème étape : analyse détaillée des risques

� L’analyse détaillée des risques doit déboucher sur la nature des actions de gestion à prévoir pour l’ouvrage :

- définition du niveau de surveillance à mettre en pl ace (nature et périodicité des actions de surveillance) ;

- détermination de la nécessité de réparations de l’o uvrage et du degréd’urgence de ces réparations ;

- détermination des mesures d’exploitation provisoi re (neutralisation de voies,…) ;

� Dans le cas où des réparations s’avèrent nécessaires , l’analyse doit envisager les solutions de confortement possibles e t définir les éventuelles investigations complémentaires nécessaires pour le dimensionnement de ce confortement.

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