Étude de la stabilité des collecteurs enterrés en maçonnerie

Stability of masonry sewers

Eau de Paris 2, av. de la Convention 94110 Arcueil thepot@eaudeparis.fr, France.

Résumé

On examine, par des calculs simples, la stabilité d’un anneau en maçonnerie (collecteur circulaire) soumis à un champ de contraintes géostatique, sans prendre en compte l’interaction sol-structure, et on met ainsi en évidence un domaine de stabilité limité par deux valeurs du coefficient de pression horizontale des terres. L’étude est poursuivie avec la méthode des éléments finis (progiciel CESAR-LCPC), qui permet de prendre en compte l’interaction sol-structure. On met alors en évidence un nouveau domaine de comportement, appelé post-limite, situé à l’extérieur du domaine naturel de stabilité (appelé sub-limite), qui se caractérise par une forte plastification de l’anneau qui tend à se comporter comme un ensemble de 4 voussoirs articulés en forte interaction avec le sol encaissant. L’étude est reprise pour un collecteur en forme d’ovoïde, et on met aussi en évidence les mêmes domaines de comportement, mais avec des bornes différentes. On conclut que la stabilité d’un collecteur en maçonnerie (circulaire ou non circulaire) est directement liée à la raideur du sol encaissant et qu’il n’y a généralement pas d’équilibre possible sans prise en compte de l’interaction sol structure.

Abstract

One examines, by simple calculations, the stability of a circular shaped masonry sewer subjected to a geostatic stress field, without taking into account the soil-structure interaction, and one thus highlights a field of stability limited by two values of the horizontal earth pressure coefficient. The study is continued with the finite element method (software package CESAR-LCPC), which makes it possible to take into account the soil-structure interaction. One then highlights a new field of behavior, called post-limit, located outside the natural field of stability (called sub-limit), which is characterized by a strong plasticization of the ring, which tends to behave like a whole of 4 voussoirs articulated in strong interaction with the surrounding soil. The study is resumed for a egg shaped sewer, and one also highlights the same fields of behavior, but with different boundaries. It is concluded that the stability of a masonry sewer (circular or not circular) is directly related to the stiffness of the surrounding soil, and that there is generally no possible balance without taking into account of the soil-structure interaction.