Support Information Produits en Béton BONNA 19-10-2010

8/19/2019 Support Information Produits en Béton BONNA 19-10-2010

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LE TUYAU BETON POURUN DEVELOPPEMENT

DURABLE


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LES TUYAUX EN BETON POUR

LE TRANSPORT D EAUQuels tuyaux pour quelles applications

Conception et calcul des tuyaux

Concevoir et construire un réseau à partir de tuyaux enbéton: les joints et les appareillagesInstallation des conduites

Position des tuyaux en béton par rapport aux produitssubstituts

L hydraulique des canalisations en bétonLe béton, un matériau pour le développement durable

Maintenance et réhabilitation des réseaux


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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONS

Tuyau béton armé à âme en tôle RCCPLa tôle est revêtue de béton à lintérieur et de béton armé à lextérieur

Pression admissible: Moyenne pour les petits diamètres et modérée pour les grands diamètres

Les tuyaux béton armé à âme en tôle sont utilisables pour ladduction et la distribution deau localement,pour les circuits industriels en centrale électriques, Stations de traitement deau, eau de process, ainsi quepour les émissaires ou prises d eau en mer.

Tuyau en béton précontraints PCPCanalisations de diamètre moyen destinées à ladduction deau sur de grandes distance sous des pressions

moyennes ou élevées

Tuyau en béton précontraint à âme en tôle PCCPLaptitude à résister à la pression et aux charges est procurée par létat de compression du béton sous

leffet de la tension des aciers circulaires de précontrainte

Pression admissible: large classes de pression dans tous les diamètresLes tuyaux type PCP et PCCP sont utilisables pour des transports d eau sur des longues distances et dans

des terrains variés


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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONSTuyau Béton Armé à Âme en tôle RCCP

Normes applicables

Normes Européennes : EN 639; EN 641

Normes Américaines : AWWA C300

+ Manuel M9

Coupe type de paroi


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QUELS TUYAUX POUR QUELLES APPLICATIONSTuyau en Béton Précontraint PCP

Coupe type de paroi

Normes applicables: Normes européennes: EN 639; EN 642

Normes Américaines: Aucune


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Tuyau en Béton Précontraint à Âme en TôleCoupe type de paroi

Normes Applicables

Normes Européennes : EN 639; EN 642

Normes Américaines : AWWA C301 & AWWA C304


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Domaine demploi des différents types de tuyaux

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2 5 0 0

3 0 0 0

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Diametre mm

p r e s

s i o n

( b a

RCCP reinforced Concrete Pipe

PCP Prestressed Concrete Pipe

PCCP Prestressed Concrete Cylinder Pipe


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Domaine d

emploi des différents types de tuyaux pression en bétonRCCP: Grande capacité dadaptation au projetGamme de pression moyenne. En site industriel pour l eau de process, en station dépuration ou depotabilisation, en distribution deau potable en site urbanisé ou hors des villes. Ce type de tuyau estassorti à une large gamme de pièces spéciales telles que:

Coudes, pièces de raccord à bride, trous dhomme, tés, raccordement au génie civil, compensateursde mouvement.

Ces tuyaux sont également utilisables pour des poses par fonçage ou pour des poses aériennes surberceaux.

PCP and PCCP: Transport deau longues distancesLes tuyaux précontraints sont principalement destinés au transport deau sur de grandes distancesavec des pressions élevées ou moyennes. Les pièces spéciales sont réalisée sur le principe des RCCP.

Charges et Surcharges: Tous ces tuyaux peuvent être dimensionnées pour lescharges de remblai, les différents types de charge mobiles (convoi routiers, aéroport, voies ferrées,etc..) Les surcharges climatiques pour les tuyaux aériens, les séismes

Qualité de leau: Ces tuyaux peuvent transporter de leau potable sans en altérer laqualité, de leau brute, de leau de mer


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Principaux types de pose

Pose enterrée


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Tuyaux poutre aériens


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ASSAINISSEMENT


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ADDUCTION D EAU


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STATIONS DE POMPAGE


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SITES INDUSTRIELS


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CENTRALES ELECTRIQUES


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EMISSAIRES MARINS


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POSE PAR FONCAGE


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CONCEPTION ET CALCUL DES TUYAUX

Réseau pérenne = Bien conçu + bien réalisé + bienexploitéConception : pressions ( PS, PMF, PET ) + sollicitationsexternes ( H, charge d exploitation, conditions de pose )+ Prise en compte des conditions d environnementFabrication : nature des composants, qualité des bétons,conditions de cure et de stockagePose : appui dans le sol, traitement des points singuliersExploitation : régimes des pressions, entretien, prise encompte des environnements particuliers


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Comportements comparésdes conduites rigides etflexibles

Dimensionnement adaptéaux différents types decomportements

Précautions de mise enuvre fortement

dépendantes de cesconsidérations.

Rigide

Flexible

Extrait du manuel d installation de FLOWTITE

(tuyaux PRV):It is important for the owner, engineer andcontractor to understand that glass-reinforcedplastic (GRP) pipe is designed to utilize thebedding and pipe-zone backfill support fromrecommended installation procedures.Together, the pipe and embedment materialform a "pipe-soil system" that providessupport f or the installation.


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Pose en remblai

Pose en tranchée


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Pose en dépression

Pose sur berceaux


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Pression interne : pression de fonctionnementpermanent, pressions transitoires

Dépression


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Impact des conditions d installation de la conduite


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Report des charges ovalisantes sur appuis

Flexion longitudinale de la conduite : recherche de lacontinuité longitudinale

Installation en poutre


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Phases de transport et demanutention

Remblaiement des conduites

Chutes d objet ou chocs

accidentels en exploitationconduites non enterrées )

Résistances aux chocs et poinçonnements


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Installations particulières

Pose en fonçage Emissaires marins


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LES JOINTS ET LES APPAREILLAGES

Le joint souple d assemblage des tuyaux FB


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L assemblage flexible des tuyaux AT

Le joint ER


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L assemblage soudé des tuyaux AT

Le joint SL


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Compensateur àondes

Compensateur demouvement autobuté

Assemblages àbrides


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REPRISE DE TASSEMENTS DIFFERENTIELS

TRAVERSEES DE VOILES


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INSTALLATION DES CONDUITES

ESPACES NÉCESSAIRES À LA POSE

Pose en tranchée

Pose en remblai


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ESPACES NÉCESSAIRES À LA SOUDURE (Cas des condui tes à âme en tô le)


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pS assurer du bon alignement des tuyaux en plan et enprofil, et vérifier la compatibilité des angulations effectives etdes angulations admissibles par les joints utilisés

pContrôler la mise en uvre du compactage latéral

LES VERIFICATIONS IMPORTANTES


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CONTRÔLE DES SOUDURES (pour les tuyaux à âme entôle):

Contrôle par ressuage ou contrôle par pénétrationcapillaire, suivant l accessibilité des soudures

Procédure recommandée : NT 416

EPREUVE HYDRAULIQUE DU RESEAU :

EN 805 Procédure recommandée NT 239

LES VERIFICATIONS IMPORTANTES


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Quelques exemples d appareillages

développant des efforts longitudinaux :

Té

Réducteur Coude

Plaque pleine

Compensateur à ondes

LES BUTEES


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EXEMPLES DE FORCES HYDRAULIQUES DEVELOPPEES SUR

UN APPAREILLAGE COMPLEXE

LES BUTEES


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EXEMPLE DE DISPOSITIONS DE BUTAGE DUNE

CONDUITE NON AUTOBUTEE

LES BUTEES


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MARIAGE DE TRONÇONS AUTOBUTÉS ET DETRONÇONS NON AUTOBUTÉS

LES BUTEES


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POSITIONNEMENT CONCURRENTIEL DES TUYAUX EN BETON

COMPORTEMENT MECANIQUERobustesse des tuyaux en béton, peu susceptibles de dégradations lors des

opérations de manutention et pose. Sécurité d exploitation du réseau vis-à-vis de

possibles travaux ultérieurs à proximité: le béton n est pas un matériau fragile.

Les performances mécaniques sont peu dépendantes des conditions extérieures, et

remarquablement stables dans le temps. Au contraire, les matériaux plastiques fluent

dans le temps et ce fluage, combiné à celui des sols environnant la conduite,peut

entraîner des ovalisations inacceptables sur le long terme, alors qu elles peuvent

paraître admissibles lors de la mise en service. Par ailleurs, les performances

intrinsèques mêmes de ces matériaux synthétiques évoluent négativement dans le

temps.

Homogénéité des comportements mécaniques de l

ensemble des composants d un

réseau: pièces spéciales et tuyaux standards présentent des inerties identiques, au

contraire d autres matériaux, dont les modes de fabrication respectifs des tuyaux et

pièces engendrent un différentiel d ovalisation préjudiciable; un tel différentielapparaît parfois également entre corps des tuyaux et manchons d emboîtement.


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COMPORTEMENT MECANIQUE

Le béton est un matériau largement autoportant, peu exigeant vis-à-vis desconditions de pose et de remblaiement : il permet généralement la réutilisation desmatériaux extraits, s accommode d un remblai compacté jusquaux reins de lacanalisation seulement. Les produits plus déformables, tels que les tuyaux plastiquesmais également la fonte et l acier dans les moyens et grands diamètres, nécessitentau contraire la mise en place de matériaux de remblai triés et calibrés dans une largezone d enrobage autour de la canalisation, car leurs performances dépendentétroitement de celles des sols qui en constituent l environnement.

Les conduites en béton armé et précontraint sont peu affectées par la présence et lebattement des nappes phréatiques, quelquefois à l origine du flambement ou del ovalisation exagérée de tuyaux plus déformables.

Les conduites en béton sont remarquablement stables en fouille : massives, elles nese soulèvent ni ne se déplacent accidentellement.


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COMPORTEMENT VIS-A-VIS DE LA PRESSION INTERNE

Le dimensionnement des conduites en béton, réalisé sur des critères de limitation dela fissuration des produits, ménage une très large sécurité vis-à-vis de la rupture, carles taux de contraintes effectifs des matériaux composants, et en particulier desaciers, se tiennent très en deçà de leurs limites ultimes. Les conséquences d undépassement accidentel des pressions de service s en trouvent limitées : peu de

produits offrent une telle sécurité d exploitation.Au contraire de bon nombre de produits substituts, la conduite en béton acceptemécaniquement le vide absolu, et n est pas susceptible de flamber en exploitation.

COMPORTEMENT VIS-A-VIS DES CONDITIONS EXTERNES

Les produits en béton sont pratiquement insensibles aux intempéries et, au contraire

des matériaux plastiques, ne craignent ni les UV, ni les expositions au froid ou à lachaleur; ils se caractérisent par un coefficient de dilatation thermique compatible avecles exigences de la construction.


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DURABILITE

Dans les cas courants, une conduiteen béton ne nécessite aucuneprotection additionnelle, les aciersenrobés dans le béton se trouvant

protégés par le phénomène chimiquenaturel de passivation

L efficacité de ce type de protectionest de beaucoup supérieure à celledes protections mécaniques parpeinture ou film,qui sont vulnérables etdont la parfaite intégrité conditionne lafiabilité.


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DURABILITE

Les conduites en béton s accommodent sansprotection additionnelle des environnements depose les plus courants, caractérisés par :

Des résistivités supérieures à 10 .m

Des teneurs en chlorures et sulfates modérées(environnement marin par exemple)

Lorsque la teneur en sulfates est très élevée, il peut êtrenécessaire d utiliser pour la confection des tuyauxun ciment résistant aux eaux séléniteuses .

Même très chargé en chlorures, un environnementhomogène ne présente pas de danger notablequant à la pérennité des conduites. Seul le risquede situation est à évaluer avec prudence : danscertaines situations, l hétérogénéité hydrique del enrobage des tuyaux est susceptible de conduire àun enrichissement anormal en sels agressifs(chlorures) de la paroi des tuyaux, créant lesconditions du développement de la corrosion desaciers par perte de passivation.


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DURABILITE

Lorsque le risque de situation est avéré, oul agressivité du milieu particulièrement notable,lamis en uvre de dispositions simples, prisesséparément ou en combinaison, met le tuyau enbéton à l abri de la corrosion :

Application d un revêtement de peinture sur la

paroi externe des tuyauxEnveloppement des tuyaux dans un feuil ouune manche de polyéthylène


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DURABILITE


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DURABILITE ET PROTECTION CONTRE LES EFFLUENTSAGRESSIFS


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DURABILITECOMPORTEMENT VIS-À-VIS DES COURANTS VAGABONDS : de par l enrobage des aciers dans lebéton, on considère qu un déplacement de potentiel de 200 mV est admissible sans circulation decourant préjudiciable. A contrario, il est pratiquement impossible d empêcher la circulation de courantsdans des conduites métalliques (fonte ou acier), indépendamment du type de joint utilisé pour raccorderles tuyaux.

Dans les cas de déplacements de potentiels sévères, l interposition d un feuil plastique entre laconduite en béton et la source de pollution par courant suffit à mettre le tuyau en béton à l abri de toutphénomène de corrosion, le recours à des « coupures » de la ligne par joints isolants étant réservéeaux cas exceptionnels.

CORROSION PAR LES EFFLUENTS SEPTIQUES :

La conception des réseaux (conditions d aération, temps de séjour des effluents, régularité despentes, ) , combinée avec le traitement éventuel des effluents, doit en principe garantir contre lacréation du gaz mortel H2S.Même si ce gaz n est pas en solution très agressif vis-à-vis du béton, sonoxydation sous l effet catalyseur de certaines bactéries, aboutit à la création d acide sulfurique

concentré H2SO4, très préjudiciable à la durée de vie des conduites. Le seul palliatif dans cesconditions extrêmes consiste à doter la paroi interne des tuyaux en béton d une peau additionnelleprotectrice en PVC ou en PEHD. Une alternative en cas d attaque très localisée, consiste à protéger lebéton par une couche d imprégnation époxydique.


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LES CONDUITES EN BETON ET LA PROTECTION CATHODIQUE

La protection des aciers dans le béton est une protection naturelle d origine chimique,

non susceptible de se dégrader sous l effet de chocs ou de frottements, tels que ceuxoccasionnés par le transport et la pose des tuyaux.

Au contraire des protections mécaniques usuellement employées pour les tuyauxmétalliques, elle n est pas sensible aux imperfections locales, et elle n est pasconsommable à l instar de la galvanisation par exemple.

Pour la même raison, elle se suffit à elle-même, et ne requiert pas de protectioncathodique complémentaire comme l exigent le plus souvent les conduitesmétalliques.

La protection cathodique, en déplaçant le potentiel des aciers enrobés dans lebéton, aboli t les condi tions de la passivation des aciers : elle ne complète jamais la protect ion naturelle des aciers enrobés, el le s y substi tue, avec lesaléas concomitants.

Son installation n est donc pas recommandée à titre préventif sur les conduites enbéton armé ou précontraint, d autant plus qu elle s accompagne de contraintes demise en uvre importantes : contrôle des potentiels, continuité des aciers,

Il est cependant loi sible d

y faire appel à titre curatif , lorsque des conditionsextrêmes (sollicitations mécaniques excessives par exemple) ont dégradé le tuyaudans des conditions telles que la passivation des aciers n est plus assurée.


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L HYDRAULIQUE DES CANALISATIONS EN BETON

Le comportement hydraulique des conduites en béton est rendu par la prise encompte d un coefficient de rugosité de 0.1 mm dans la formulation de Colebrook,et de manière équivalente par celle d un coefficient de 90 dans les formules deManning.

De tels coefficients intègrent les singularités normales d un réseau linéaire et, dans lerégime habituel des écoulements pratiqués, tant en distribution d eau qu enassainissement gravitaire, ils reflètent bien davantage le frottement interne par

viscosité des veines liquides dans la couche limite au contact de la paroi des tuyauxque le frottement effectif sur celles-ci, pour peu que les rugosités en soient limitées,ce qu est le cas de toute fabrication industrielle soignée. Il en résulte que cecoeffic ient ne varie pratiquement pas en fonction de la nature du matériauconstituti f de la canalisation.

Après quelques semaines d exploitation, le bio film créé sur la paroi des tuyaux lisseencore davantage l effet des rugosités propres du matériau.


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LES TUYAUX EN BETON POUR

L ASSAINISSEMENT

Les différents types de tuyaux

Le dimensionnement des réseaux

Les tuyaux non circulaires et les dalots

Propriétés comparées des dalots et tuyaux circulaires

Les grands ouvrages préfabriqués


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LES DIFFERENTS TYPES DE TUYAUX

Les procédés àdémoulage immédiat :

Compression radiale

Moulage vertical

Les procédé àdémoulage différé :

Compactage sur arbre(procédé Rocla)

Moulage vertical


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LE DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX

DIMENSIONNEMENT MECANIQUECalcul des charges par la théoriede MarstonÉvaluation de l incidence descharges d exploitation ( diffusiondes charges dans le remblai:modèle de Fröhlich)Calcul des sollicitations(modèle de

l anneau élastique)Calcul de la charge d écrasementsous presse donnant dessollicitations équivalentes dans letuyauDéfinition de la série de résistancecorrespondant à cette charged écrasement.

DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE

Modèle de Manning Strickler (K =90).


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LES TUYAUX NON CIRCULAIRES ET LES DALLOTS

Moduloval

Cadres rectangulaires


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PROPRIETES COMPAREES DES DALLOTS ET DES TUYAUXCIRCULAIRES

SUR LE PLAN HYDRAULIQUE :La régularisation des débits en fonctiondu taux de remplissage d une conduiteest plus harmonieuse dans uneconduite circulaireL incrément de perte de charge lié à lamise en charge par remplissage totald une section rectangulaire est plusbrutal que pour une conduite circulaire

SUR LE PLAN MECANIQUE :Le dalot se prête mal à la pose sousfort remblai du fait de la flexionpénalisante de la dalle supérieure, làoù les tuyaux circulaires mobilisent uneffet de voûte important.

Les cadres rectangulaires constituentcependant une solution de complémentappréciable lorsque des considérations degabarit (position du fil d eau par rapport auxchaussées) ou d encombrement pénalisentl utilisation de tuyaux circulaires.


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LA REHABILITATION DES RESEAUXLa réhabilitation des réseaux d assainissement :

Collecteurs visitables : réhabilitation par coques

Collecteurs non visitables : réhabilitation par insertionde gaines réversibles ou non

La réhabilitation des feeders pression

L auscultation et le diagnostic des réseaux

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