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Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
profondeur. Il pose aussi des problèmes structuraux au niveau
de la connexion du pipeline et de la fondation.
Tableau 1. Comparaison des comportements admis pour les
ipelines et pour les fondations.
p
Paramètre
Pipeline
Fondation
Géométrie
de l’interface sol-
fondation
Incertaine, la
pénétration dépend des
méthodes d’installation, de
la forme du fond marin
Connue,
contrôlée
Critère de
dimensionnement
en service
Déplacement autorisé,
lois de comportement
spécifiques
Fixe,
déplacements
minimes de la
fondation
Sol
Perturbé pendant
l’installation et les cycles
Similaire à
l’état initial
Charges
La réponse du pipeline
est affectée par l’interaction
avec le sol
Les charges ne
sont pas affectées
par le sol de
fondation
Méthodes de
dimensionnement
Non disponible (ou
encore contestées), les
hypothèses de sol
enveloppes (hautes ou
basses) doivent être
considérées
Disponibles,
les hypothèses de
sol basses sont
conservatives pour
la stabilité
3 DIMENSIONNEMENT SOUS CHARGES
PERMANENTES
La première étape traite du dimensionnement sous charges
permanentes qui requiert un coefficient de sécurité supérieur à 1
avec la prise en compte concomitante des efforts verticaux et
moments (Cathie 2008).
La stabilité au sens usuel du terme doit être assurée. Les
charges permanentes sont essentiellement liées au poids de la
structure.
La problématique du dimensionnement des fondations
superficielles connait de nombreux développements récents et il
existe une normalisation (ISO 19901-4 2011) afférente. Celle-ci
permet la prise en compte de manière concomitante des efforts
verticaux N, horizontaux T ainsi que des moments M.
On rappelle en préambule les principes du dimensionnement
intégrant ces efforts M, N, T, sous la forme d’enveloppes 3D
(Randolph 2005).
Les mécanismes de rupture sont rappelés sur la figure 1.
L’approche traditionnelle de dimensionnement de
fondations superficielles consiste à simplifier le chargement (M,
N, T) en un chargement (N, T) appliqué sur une surface réduite.
Cette approche conduit à des surdimensionnements quand ils
sont comparés à des calculs par éléments finis tridimensionnels.
L’approche proposée dans l’API-ISO permet l’utilisation
d’enveloppes de rupture 3D, utilisant les valeurs de :
Nult charge verticale de rupture sous chargement
vertical seul (M=0 et T=0) ;
Tult charge horizontale de rupture sous chargement
horizontal seul (M=0 et N=0) ;
Mult moment de renversement ultime en condition de
renversement seul (T=0 et V=0).
La surface limite dans l’espace (N/N
ult
, M/M
ult
, T/T
ult
) est
alors définie par des calculs spécifiques 3D ou disponibles dans
certaines références pour des formes de fondation types. Un
exemple est proposé sur la figure 2.
Figure 2 : Enveloppe de rupture (Gourvenec 2007)
4 DIMENSIONNEMENT SOUS CHARGES
HORIZONTALES
effort vertical N
Les efforts horizontaux résultent de conditions transitoires pour
les pipelines (arrêt et redémarrage de l’exploitation induisant
des changements de température dans les pipelines).
Un coefficient de sécurité suffisant doit être obtenu pour
que la fondation soit stable (pas de rupture sous charges
verticales et moments), tout en autorisant son déplacement
horizontal.
effort horizontal
L’évaluation présentée dans cet article se limite au cas des
argiles molles trouvées dans les grands fonds.
4.1
Vérifications de stabilité
L’évaluation des effets résultants de la dégradation cyclique des
propriétés des sols (ici la résistance au cisaillement) se
décompose en trois étapes :
Moment M
Une évaluation des contraintes de cisaillement est
effectuée sous la fondation le long de surfaces de
rupture ;
Figure 1 : Mécanismes de rupture
l’effet des cycles est intégré en utilisant des résultats
usuels d’essais de laboratoire caractérisant la
dégradation cyclique ;
une vérification de la stabilité de la fondation est
effectuée le long des surfaces de rupture précédentes,
avec les caractéristiques réduites déterminées
précédemment.
4.1.1
Évaluation des contraintes de cisaillement
Il est suggéré d’utiliser un programme de calcul aux éléments
finis pour obtenir les contraintes de cisaillement sous la
fondation.
Il n’est pas requis d’utiliser un modèle autorisant des grands
déplacements (2 à 3 mètres sont observés pour les pipelines), ni
