BUSES METALLIQUES - PLATEFORME OUVRAGES D'ART

LES BUSES METALLIQUES
(Extraits et schémas tirés des recommandations du Sétra de 1981
et du catalogue IQOA de 1996)
Club OA - 15 mars 2012 – O FISCHER / CG67
1

Les buses métalliques
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.
Club OA - 15 mars 2012 - OF
2

Quelques repères historiques
- 1896 : Dépôt du 1 er 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
3

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
4

Morphologie des buses métalliques
Club OA - 15 mars 2012 - OF
5

Géométrie des buses métalliques
Club OA - 15 mars 2012 - OF
6

Précision : Buse-arche ≠ Arche
Arche
Buse arche
Club OA - 15 mars 2012 - OF
7

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
8

Coupe transversale de la buse
Coupe longitudinale de l’ouvrage
flèche
Portée = D
Schéma Sétra
Club OA - 15 mars 2012 - OF
9

Précisions concernant la conception
des ouvrages multiples
(guide Sétra 1981)
Club OA - 15 mars 2012 - OF
10

Concentration
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

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
12

Types d’ondulations des tôles
Portée < 2 m
2 m < Portée < 4,5 m
4 m < Portée
Club OA - 15 mars 2012 - OF
13

Joint à recouvrement boulonné en sommet
et en creux d’ondes (ARMCO)
Club OA - 15 mars 2012 - OF
14

Joint à recouvrement boulonné en flanc d’ondes
(ARVAL)
Club OA - 15 mars 2012 - OF
15

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
16

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
17

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
18

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
19

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
20

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
21

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
22

Comportement transversal (de la buse)
jhvhvh
Club OA - 15 mars 2012 - OF
23

Théorie de l’anneau comprimé
Club OA - 15 mars 2012 - OF
24

PATHOLOGIE et SURVEILLANCE
Guide Sétra 1992 Catalogue IQOA 1996
Club OA - 15 mars 2012 - OF
25

Fissures transversales sur la chaussée
Club OA - 15 mars 2012 - OF
26

AFFAISSEMENT PROFIL EN LONG DE LA BUSE
Club OA - 15 mars 2012 - OF
27

AFFAISSEMENT
LOCAL DU PROFIL EN
LONG DE LA BUSE
Club OA - 15 mars 2012 - OF
28

DEFORMATION EN FORME D’OGIVE OU DE POIRE
Club OA - 15 mars 2012 - OF
29

DEVERSEMENT
Club OA - 15 mars 2012 - OF
30

Attention au tracé en plan biais de la buse
Club OA - 15 mars 2012 - OF
31

Buse biaise avec remblaiement asymétrique
Club OA - 15 mars 2012 - OF
32

Club OA - 15 mars 2012 - OF
33

Extrait Fiche technique Buse ARMCO 152 x 51
Club OA - 15 mars 2012 - OF
34

Extrait Fiche technique Buse ARMCO 152 x 51
Club OA - 15 mars 2012 - OF
35

Déformations aux 2 extrémités
Club OA - 15 mars 2012 - OF
36

Déversement avec déformations et fissures
Club OA - 15 mars 2012 - OF
37

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

Inversion de courbure avec déchirure de tôles
Club OA - 15 mars 2012 - OF
45

Déchirure des tôles le long d’un joint longitudinal
Club OA - 15 mars 2012 - OF
46

APLATISSEMENT
D’UNE BUSE ARCHE
Club OA - 15 mars 2012 - OF
47

Observation d’une anomalie sur le plan d’eau
Club OA - 15 mars 2012 - OF
48

Enfoncement d’une plaque de radier / à sa vis à vis
Club OA - 15 mars 2012 - OF
49

Détail de l’enfoncement d’une plaque de radier
entraînée par la plaque de coin
Club OA - 15 mars 2012 - OF
50

Club OA - 15 mars 2012 - OF
51

EROSION DU LIT DU COURS D’EAU
Club OA - 15 mars 2012 - OF
52

Erosion du lit et début d’affouillement à l’extrémité
amont avec risque de cheminement sous la buse
Club OA - 15 mars 2012 - OF
53

Corrosion perforante des plaques de coin
(zones de marnage)
Club OA - 15 mars 2012 - OF
54

Club OA - 15 mars 2012 - OF
55

Corrosion perforante des plaques de coin avec
apparition de plis
Club OA - 15 mars 2012 - OF
56

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
57

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
58

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
59

Club OA - 15 mars 2012 - OF
60

Attention au dimensionnement de la section hydraulique…
Club OA - 15 mars 2012 - OF
61

Autres références bibliographiques…
(2009-2010)
Club OA - 15 mars 2012 - OF
62