ROSA les Recommandations pour le calcul aux états …

1 VItmes Journ es Nationales G nie Civil- G nie C tier, Anglet, France, 15-17 Mai 2002. ROSA 2000 : les Recommandations pour le calcul aux tats-limites des Ouvrages en Site Aquatique Olivier Pietl, Jean-Bernard Kovarik2, Manuel Le Moine3. JIng nieur en Chef des Ponts et Chauss es, Centre d' tudes Techniques Maritimes Et Fluviales (CETMEF), Compi gne, France 03 44 92 60 15. 2 Ing nieur des Ponts et Chauss es, Port Autonome de Rouen, France 02 35 52 54 20. 3 Ing nieur des Travaux Publics de l' tat, Centre d' tudes Techniques Maritimes Et Fluviales (CETMEF), Compi gne, France 03 44 92 60 17. R sum . Les Recommandations pour le calcul aux tats-limites des Ouvrages en Site Aquatique, pr sent es sous la forme du c d rom ROSA 2000, ont t labor es par le CETMEF gr ce la collaboration de nombreux auteurs (ing nieurs, chercheurs, universitaires, praticiens avertis, etc.); elles servent de document d'application des Eurocodes aux projets d'ouvrages neufs maritimes et fluviaux, tout en harmonisant les r gles de v rification selon le format semi-probabiliste aux tats-limites.

2 Le c d rom fournit au projeteur une aide hypertexte indispen- sable la recherche et la navigation dans cet ensemble tr s structur de textes. Abstract The Guidelines for limit states design of maritime and waterways structures, presented in the form of the ROSA 2000 CD-ROM, have been developed by the CETMEF through the partnership of many authors (chief engineers, researchers, academics, skilled practitioners, etc.). These Guidelines assist the designer in applying Eurocodes to new projects in maritime and waterways works and in harmonizing design rules in coherence with limit states - semi probabilistic format. This CD-ROM provides the concept manager with hypertextual help making search and browsing easier within a structured set oftexts. 1. Le contexte Les Eurocodes ([3]), r gles europ ennes de justification des constructions fond es sur le format semi-probabiliste aux tats-limites, voient progressivement le jour et 463 ISBN 2-9505787-6-4.

3 Vlrmes Journ es Nationales G nie Civil- G nie C tier, Anglet, France, 15-17 Mai 2002. ne tarderont pas s'imposer aux concepteurs de b timents et d'ouvrages de g nie civil. Des principes analogues de v rification sont d'ailleurs d j adopt s par les r glements fran ais portant sur le b ton arm ([14]), le b ton pr contraint ([12]) et les fondations ([13]). Mais, en abordant le cas des ouvrages en site aquatique, le concepteur est confront des probl mes sp cifiques: o ces ouvrages sont moins bien connus que, par exemple, les b timents ou les ponts courants, et leur analyse est moins standardis e;. o les actions ne sont en g n ral pas d crites par des textes r glementaires mais sont laiss es la libre appr ciation du concepteur, qui dispose pour cela de moins de lignes directrices;. o actuellement, les textes de r f rence officiels restent incomplets, notamment: des ph nom nes importants ne sont pas couverts (par exemple, l'action du sol sur les rideaux de sout nement).

4 Les textes sont obsol tes ou peu compatibles (par exemple, les r gles de calcul des grues, se raccordent mal avec les r gles de calcul des ouvrages de g nie civil qui les supportent) ;. certains textes proc dent d'une m me doctrine ( calcul aux tats- limites et approche semi-probabiliste de la s curit ) mais ne sont pas encore unifi s. Le Minist re de l' quipement, des Transports et du Logement (METL) a labor , par le biais du CETMEF, ROSA 2000 ([15]), recueil de Recommandations dont l'objectif principal est de guider le concepteur pour l'application des Eurocodes aux projets d'ouvrages neufs maritimes et fluviaux. 2. Qu'est-ce que le format semi-probabiliste ? La m thode de calcul semi-probabiliste aux tats-limites consiste v rifier le dimensionnement d'un ouvrage de g nie civil. Son application suppose donc que cet ouvrage est d j pr -dimensionn . Le projeteur doit commencer par recenser l'ensemble des situations de projet que l'ouvrage est susceptible de rencontrer au cours de sa vie.

5 Une situation de projet peut tre d finie comme tant une tape de la vie de la structure d termin e par l'ensemble des conditions du projet r gnant pendant un certain intervalle de temps durant lequel les param tres int ressant la s curit de l'ouvrage peuvent tre consid r s comme constants. A chaque situation (class e en durable , transitoire , accidentelle voire post-accidentelle ) correspond une liste des actions (<< permanentes comme le poids des terres par exemple, variables comme les charges d'exploitation ou accidentelles comme le s isme), ou cas de charge, appliqu es la structure. 464. VLtmes Journ es Nationales G nie Civil- G nie C tier, Anglet, France, 15-17 Mai 2002. Pour une situation de projet donn e, le concepteur doit v rifier le bon compor- tement de l'ouvrage vis- -vis des tats-limites pertinents. Un tat-limite est un ph nom ne pr judiciable contre l'apparition duquel on souhaite pr munir l'ouvrage.

6 Il existe deux classes principales d' tats-limites: o les tats-limites de service (ELS), dont l'enjeu est mod r ; en g n ral, ils correspondent une perte d'aptitude au service de l'ouvrage;. o les tats-limites ultimes (ELU), dont l'enjeu est lev ; en g n ral, ils correspondent une forme de rupture de l'ouvrage. chaque tat-limite (glissement-plan, poin onnement du sol de fondation, rosion r gressive, r sistance du b ton arm , etc.), le projeteur associe une ou plusieurs combinaisons types d'actions. Comme l'indique Lequien ([9]), une combinaison type d'actions (rare, fr quente, quasi-permanente, fondamentale ou accidentelle) repr sente une s lection pr d finie des valeurs repr sentatives des actions figurant dans le cas de charge consid r ; elle correspond th oriquement . une probabilit d'occurrence donn e au cours de la situation de projet tudi e. On appelle valeurs repr sentatives les diverses valeurs d favorables possi- bles des grandeurs variables.

7 Elles se distinguent g n ralement par leurs probabi- lit s respectives d'occurrence ou de d passement. On peut citer par exemple: o la valeur caract ristique Xk ; pour certains param tres, elle correspond au fractile 5% de sa loi de distribution suppos e;. o la valeur de calcul Xd; elle est souvent d finie partir de la valeur caract ristique par l'application d'un coefficient partiel (Xd = Xk / YM)'. La condition devant tre remplie pour que l' tat-limite ne soit pas atteint peut tre traduite sous la forme d'une quation, appel e condition d' tat-limite: R(X)-S(F)~O [ quation 1]. o R repr sente la r sistance de la structure, X les param tres hors actions (mat riaux, g om trie, interactions) qui la d terminent et S l'effet des actions appliqu es F. Les l ments moteurs S sont galement appel s sollicitations. Le projeteur doit retenir les valeurs repr sentatives pertinentes de chaque param tre, partir desquelles il tablit la condition de calcul v rifier: [ quation 2].

8 Dans cette nouvelle quation, o l'on compare les l ments de r sistance Raux sollicitations S subies par l'ouvrage, les param tres Xk et Fk sont les valeurs caract ristiques. Les coefficients YM et rt sont les coefficients partiels de s curit . Les expressions Xd = Xk / YM et Pd = Yf. Pk repr sentent les valeurs de calcul . 465. VI/mes Journ es Nationales G nie Civil- G nie C tier, Anglet, France, 15-17 Mai 2002. Afin de tenir compte des incertitudes li es la diff rence entre la mod lisation th orique et la r alit du comportement, il convient d'introduire un coefficient de mod le. La condition de justification devient alors: [ quation 3]. Si l'on note Ri = R(Xd) et Sd = S(F d) les valeurs de calcul de la r sistance et des sollicitations, l' quation 3 devient: [ quation 4]. Le facteur de dimensionnement r permet de qualifier la posItIon d'un ouvrage (dont les dimensions sont suppos es connues) vis- -vis d'un tat-limite donn.

9 L'ouvrage est justifi si et seulement si r~. 1 pour chaque tat-limite. Au final, on s'aper oit que la v rification d'une structure selon le format semi- probabiliste r side dans la volont de traiter, par le biais de coefficients partiels de s curit , les incertitudes l o elles se trouvent. La d marche des justifications peut tre r sum e par l'organigramme suivant: SITUATION DE PROJET VALEURS. REPR SENTATIVES. DES PARAM TRES. Valeur caract ristique Valeur de calcul Valeur accidentelle COMBINAISON TYPE D'ACTIONS Valeurs d'accompagnement ASSOCI E L' TAT-LIMITE Valeur de service VALEURS REPR SENTATIVES PERTINENTES POUR LA V RIFICATION. CONDITION D' TAT-LIMITE DE calcul . FACTEUR DE. DIMENSIONNEMENT. Figure 1 : Organigramme des v rifications Figure 1 : The design flow chart 466. VI/mes Journ es Nationales G nie Civil- G nie C tier, Anglet, France, 15-17 Mai 2002. Il convient de retenir que la m thode semi-probabiliste aux tats-limites a pour objectif fondamental la ma trise des risques, ce qui ne signifie pas leur suppression totale, mais leur cr tement un niveau jug acceptable.

10 Elle conduit un dimensionnement optimis des ouvrages pour un niveau de s curit . homog ne et explicite; les mat riaux seront donc bien r partis l o ils sont n cessaires, sans surdimensionnement. Le format semi-probabiliste tire son nom de la m thode de d termination des coefficients partiels. Ceux-ci sont calcul s par calibration probabiliste. Cette m thode est pr sent e dans les articles [1], [4] et [8]. Les coefficients partiels donn s dans ROSA 2000 ([15]) ont t d termin s, non pas par une calibration strictement probabiliste, mais : o pour les coefficients de valeur (Yg, Yq, YM ou YR), partir des r glements de calcul existants en France et l' tranger ;. o pour les coefficients de mod le (Yd), par ajustement, en moyenne, sur les r gles traditionnelles de v rification aux coefficients globaux, et pour certains d'entre eux par la traduction de r glements fran ais existants.