Le dimensionnement et le choix de la classe des conduites en CAO réalisés par fonçage sont effectués conformément au chapitre 4 du Fascicule 70, en tenant compte des différentes sollicitations agissantes. Cette page présente les hypothèses de base, la méthode de calcul retenue et les chargements pris en considération.
1. Cadre normatif – Fascicule 70
Le Fascicule 70 constitue le texte de référence pour l'exécution des travaux de pose des conduites d'assainissement. Son chapitre 4 définit précisément la démarche de justification applicable aux conduites posées par fonçage horizontal (micro-tunnelage). Il s'applique conjointement avec les normes :
- NF EN 476 — Exigences générales pour les composants utilisés dans les réseaux de canalisations d'assainissement
- NF P 11-300 — Classification des matériaux utilisables dans la construction des remblais
- Guide SETRA O.H.A.P.ab 64 — Calcul des effets des surcharges roulantes sur les ouvrages enterrés
Le Fascicule 70 fait partie des Cahiers des Clauses Techniques Générales (CCTG) applicables aux marchés publics de travaux. Son respect est obligatoire pour tous les ouvrages d'assainissement réalisés sous maîtrise d'ouvrage publique en France.
2. Domaine d'application de la méthode
Les ouvrages visés par cette méthode de dimensionnement sont ceux qui répondent à l'ensemble des conditions suivantes :
- Mis en œuvre de façon traditionnelle dans des tranchées ou sous remblai sur un lit de pose constituant un appui continu ;
- Enterrés à des hauteurs de couverture supérieures ou égales à 0,80 m lorsqu'il y a une chaussée ;
- Posés dans le plan médian d'une tranchée avec une tolérance de ± 10 cm, quel que soit le diamètre ;
- Entrant dans un réseau à écoulement gravitaire, la pression hydraulique intérieure ne dépassant pas 4 m de colonne d'eau (0,04 MPa), conformément au domaine d'application de la NF EN 476.
La hauteur minimale de couverture de 0,80 m est une condition de validité de la méthode. En dessous de ce seuil, l'approche Marston n'est plus directement applicable et des vérifications complémentaires sont nécessaires.
3. Méthode de calcul
La méthode est conforme à celle présentée dans le chapitre 4 du Fascicule 70. Elle repose sur quatre piliers fondamentaux :
- Le calcul de l'action due au remblai s'effectue sur les bases de la théorie de Marston ;
- Le calcul de l'action due aux charges d'exploitation éventuelles s'effectue sur la base de la théorie de Frohlich ;
- Le calcul des sollicitations tient compte des effets de second ordre ;
- La vérification de la sécurité fait appel aux notions d'états limites (ELU et ELS).
Théorie de Marston
La théorie de Marston permet d'évaluer la charge verticale transmise à la conduite par le remblai de couverture. Elle prend en compte l'effet de voûte du sol et le frottement mobilisé sur les parois de la tranchée, conduisant à une charge sur la conduite différente du poids brut de la colonne de sol au-dessus.
- γ : poids volumique du sol (kN/m³)
- Ct : coefficient de Marston, fonction de H/Bt, k et μ′
- Bt : largeur du terrain excavé (m)
- c : cohésion du sol (kPa)
Théorie de Frohlich
La théorie de Frohlich (aussi référencée Boussinesq–Frohlich) permet de calculer la diffusion des contraintes en profondeur dues aux surcharges en surface (trafic routier, ferroviaire ou aéronautique). Elle est appliquée conjointement avec les tables de HoIl et Newmark pour l'intégration des charges sur des aires rectangulaires.
4. Vérifications aux états limites ultimes (ELU)
Les vérifications à l'ELU concernent la résistance structurelle de la conduite et dépendent de son comportement mécanique — rigide ou flexible :
- Résistance à court terme :
- Force portante
- Contrainte admissible
- Moment résistant
- Stabilité par flambement à court terme et à long terme
- Résistance à court terme :
- Force portante
- Contrainte admissible
- Moment résistant
- Allongement maximal (cas des tubes en PRV)
5. Vérifications aux états limites de service (ELS)
Les vérifications à l'ELS garantissent que la conduite reste exploitable dans des conditions normales de service, sans dégradation prématurée :
- État limite d'apparition de fissure
- État limite d'ouverture de fissure
- État limite de déformation à court terme et à long terme :
- Allongement relatif
- Ovalisation verticale relative
La distinction entre comportement rigide (béton, grès, fonte) et flexible (PVC, PE, PRV) est fondamentale dans le Fascicule 70. Elle conditionne l'ensemble de la démarche de vérification : un tuyau rigide sera dimensionné principalement sur la résistance à l'écrasement, tandis qu'un tuyau flexible sera contrôlé sur la déformation et le flambement.
6. Chargements appliqués
Les chargements pris en considération dans la justification d'un fourreau de fonçage horizontal sont les suivants :
Poids propre de la conduite
Charge permanente due à la masse volumique du matériau constitutif du fourreau (béton armé, béton non armé, béton fibré acier…), appliquée sur toute la longueur de la conduite.
Pression verticale du remblai
Action verticale des terres au-dessus de la conduite, calculée par la théorie de Marston. Tient compte du frottement mobilisé sur les parois de fouille et de l'effet de voûte du sol.
Pression horizontale du remblai
Composante latérale de la poussée des terres, exprimée en fonction de la pression verticale via le coefficient k₂, lui-même fonction du groupe de sol et de la qualité de mise en place.
Surcharges routières – Verticale & Horizontale
Effets des charges de trafic routier en surface (poids lourds, engins de chantier, convois militaires), évalués conformément au guide SETRA O.H.A.P.ab 64 et aux tables de HoIl et Newmark. Intègre les composantes verticale et horizontale transmises à la conduite.
Surcharges ferroviaires – Verticale & Horizontale
Effets des charges induites par le trafic ferroviaire lorsque la conduite est posée à proximité ou sous une infrastructure ferroviaire. La prise en compte des composantes verticale et horizontale suit la même approche que pour les surcharges routières, avec les paramètres propres aux charges de train.
| Chargement | Nature | Direction | Référence |
|---|---|---|---|
| Poids propre conduite | Permanent | Vertical | Fascicule 70 – Ch. 4 |
| Remblai (terres) | Permanent | Vertical + Horizontal | Théorie de Marston |
| Surcharges routières | Variable d'exploitation | Vertical + Horizontal | SETRA O.H.A.P.ab 64 / Newmark |
| Surcharges ferroviaires | Variable d'exploitation | Vertical + Horizontal | SETRA O.H.A.P.ab 64 |
