ENV 1993-4!3!1999 - Calcul Des Structures en Acier - Canalisations

PRNORME EUROPENNEEUROPISCHE VORNORMEUROPEAN PRESTANDARD

ENV 1993-4-3

Septembre 1999

ICS 23.040.01; 91.010.30; 91.080.10

Version Franaise

Eurocode 3: Calcul des structures en acier - Partie 4-3: Silos,rservoirs et canalisations - Canalisations

Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten- Teil 4-3: Silos, Tankbauwerke und Rohrleitungen -

Rohrleitungen

Eurocode 3: Design of steel structures - Part 4-3: Silos,tanks and pipelines - Pipelines

La prsente Prnorme europenne (ENV) a t adopte par le CEN le 25 dcembre 1998 comme norme exprimentale pour applicationprovisoire.

La priode de validit de cette ENV est limite initialement trois ans. Aprs deux ans, les membres du CEN seront invits soumettreleurs commentaires, en particulier sur l'ventualit de la conversion de l'ENV en Norme europenne.

Il est demand aux membres du CEN d'annoncer l'existence de cette ENV de la mme faon que pour une EN et de rendre cette ENVrapidement disponible au niveau national sous une forme approprie. Il est admis de maintenir (en parallle avec l'ENV) des normesnationales en contradiction avec l'ENV en application jusqu' la dcision finale de conversion possible de l'ENV en EN.Les membres du CEN sont les organismes nationaux de normalisation des pays suivants: Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark,Espagne, Finlande, France, Grce, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvge, Pays-Bas, Portugal, Rpublique Tchque, Royaume-Uni,Sude et Suisse.

C O M I T E U R O P E N D E N O R M A LI S A T I O NEUR OP IS C HES KOM ITEE FR NOR M UNGEUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION

Secrtariat Central: rue de Stassart, 36 B-1050 Bruxelles

1999 CEN Tous droits d'exploitation sous quelque forme et de quelque manire quece soit rservs dans le monde entier aux membres nationaux du CEN.

Rf. n ENV 1993-4-3:1999 F

ENV 1993-4-3:1999

Sommaire

Avant-propos...............................................................................................................................................................31 Gnralits......................................................................................................................................................61.1 Objet ................................................................................................................................................................61.2 Distinction entre principes et rgles d'application ....................................................................................71.3 Rfrences normatives .................................................................................................................................71.4 Dfinitions.......................................................................................................................................................91.5 Units SI..........................................................................................................................................................91.6 Symboles utiliss dans la Partie 4.3 de lEurocode 2 ..............................................................................101.7 Terminologie.................................................................................................................................................122 Bases du calcul ............................................................................................................................................132.1 Gnralits....................................................................................................................................................132.2 Exigences fondamentales pour les canalisations....................................................................................132.3 Critres de fiabilit.......................................................................................................................................132.4 Mthodes danalyse.....................................................................................................................................142.5 Etats limites ultimes ....................................................................................................................................142.6 Etats limites de service ...............................................................................................................................143 Proprits des matriaux ............................................................................................................................153.1 Gnralits....................................................................................................................................................153.2 Proprits mcaniques des aciers pour canalisations............................................................................153.3 Proprits mcaniques des soudures.......................................................................................................153.4 Exigences de tnacit des matriaux et des soudures ...........................................................................153.5 Fixations .......................................................................................................................................................163.6 Proprits des sols......................................................................................................................................164 Actions ..........................................................................................................................................................164.1 Actions prendre en considration ..........................................................................................................164.2 Coefficients partiels se rapportant aux actions........................................................................................164.3 Combinaison de charges se rapportant aux tats limites ultimes .........................................................164.4 Combinaisons de charge pour les tats limites de service ....................................................................175 Analyses .......................................................................................................................................................175.1 Modles de structure...................................................................................................................................175.2 Vrifications de ltat limite ultime.............................................................................................................195.3 Vrifications de ltat limite de service......................................................................................................216 Aspects relatifs la fabrication et au montage dans le calcul des structures .....................................21Annexe A (informative) Analyses des rsistances, dformations et contraintes des canalisations

enterres .......................................................................................................................................................22Annexe B (informative) Rfrences aux normes nationales et guides pour le calcul .......................................27Annexe C (informative) Rfrences.........................................................................................................................28

ENV 1993-4-3:1999

Avant-propos

Le prsent document a t prpar par le CEN /TC 250 "Eurocodes structuraux".

Selon le Rglement Intrieur du CEN/CENELEC, les instituts de normalisation nationaux des pays suivants sonttenus dannoncer ce document : Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grce,Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvge, Pays-Bas, Portugal, Rpublique Tchque, Royaume-Uni, Sude etSuisse.

Objectifs des Eurocodes(1) Les Eurocodes Structuraux regroupent un ensemble de normes labores pour le calcul structural etgotechnique des btiments et ouvrages de gnie civil.

(2) Ils ne traitent de l'excution et du contrle que dans la mesure o cela est ncessaire pour indiquer la qualitdes produits de construction et le niveau d'excution indispensables pour la conformit aux hypothses adoptesdans des rgles de calcul.

(3) Jusqu' ce que l'ensemble des spcifications techniques harmonises pour les produits et pour les mthodesd'essai de leur comportement soit disponible, quelques-uns des Eurocodes Structuraux couvrent certains de cesaspects dans des annexes informatives.

Historique du programme Eurocodes

(4) La Commission des Communauts Europennes (CCE) eut linitiative de dmarrer le travail dtablissementdun ensemble de rgles techniques harmonises pour le calcul des btiments et ouvrages de gnie civil, rglesdestines tre utilises, au dbut, comme alternative aux diffrentes rgles en vigueur dans les diffrents Etatsmembres et, ultrieurement, les remplacer. Ces rgles techniques reurent alors le nom d' EurocodesStructuraux .

(5) En 1990, aprs consultation de ses Etats membres respectifs, la CCE a transfr le travail dlaboration, dediffusion et de mise jour des Eurocodes Structuraux au CEN, et le Secrtariat de l'AELE a accept de sassocierau travail du CEN.

(6) Le Comit Technique CEN/TC 250 du CEN est charg de tous les Eurocodes Structuraux.

Programme Eurocodes

(7) Les travaux sont en cours sur les Eurocodes Structuraux suivants, chacun d'eux tant en gnral constitu deplusieurs parties :

EN 1991 Eurocode 1 Bases de calcul et actions sur les structures ;

EN 1992 Eurocode 2 Calcul des structures en bton ;

EN 1993 Eurocode 3 Calcul des structures en acier ;

EN 1994 Eurocode 4 Calcul des structures mixtes acier bton ;

EN 1995 Eurocode 5 Calcul des structures en bois ;

EN 1996 Eurocode 6 Calcul des structures en maonnerie ;

EN 1997 Eurocode 7 Calcul gotechnique ;

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EN 1998 Eurocode 8 Rsistance des structures aux sismes ;

EN 1999 Eurocode 9 Calcul des structures en aluminium.

(8) Des sous-comits distincts ont t constitus par le CEN/TC 250 pour les diffrents Eurocodes mentionns ci-dessus.

(9) La prsente Partie 4-3 de l'ENV 1993 est publie par le CEN en tant que prnorme Europenne (ENV) pourune dure initiale de trois ans.

(10) La prsente prnorme est destine une application exprimentale et est soumise commentaires.(11) Au terme d'une dure approximative de deux ans, les membres du CEN seront invits soumettre descommentaires formels qui seront pris en compte pour la dtermination des actions futures.

(12) Dans l'intervalle, les ractions et commentaires concernant la prsente prnorme devront tre adresss auSecrtariat du CEN/TC 250/SC 3 l'adresse suivante :

BSI Standards

British Standards House

389 Chiswick High Road

London W4 4AL

England

ou votre organisme national de normalisation.

Documents d'Application Nationale (DAN)(13) Dans l'optique des responsabilits incombant aux autorits des pays membres en ce qui concerne la scurit,la sant, et autres domaines couverts par les exigences essentielles de la Directive sur les Produits deConstruction (DPC), certains lments de scurit figurant dans la prsente ENV ont t affects de valeursindicatives identifies par ("valeurs encadres"). Il appartient aux autorits de chaque pays membre de revoirles valeurs encadres, et elles ont la facult de substituer des valeurs alternatives dfinitives pour ces lments descurit en vue de l'application nationale.

(14) Certaines des normes europennes ou internationales de rfrence indispensables peuvent ne pas tredisponibles au moment de la publication de cette prnorme. Il est par consquent prvu quun DocumentdApplication Nationale (DAN) donnant les valeurs dfinitives des lments de scurit, faisant rfrence auxnormes daccompagnement compatibles et prcisant les directives nationales dapplication de cette prnorme, soitpubli par chaque Etat membre ou son organisme de normalisation.

(15) il est prvu que cette prnorme soit utilise conjointement avec le DAN en vigueur dans le pays o le btimentou louvrage de gnie civil est situ

Points spcifiques cette prnorme

(16) Les Parties de l'ENV 1993 dont la publication est actuellement envisage sont les suivantes :ENV 1993-1-1 Rgles gnrales: Rgles gnrales et rgles pour les btiments ;

ENV 1993-1-2 Rgles gnrales: Calcul du comportement au feu ;

ENV 1993-1-3 Rgles gnrales: Rgles supplmentaires pour les profils et plaques parois mincesforms froid ;

ENV 1993-1-4 Rgles gnrales: Rgles supplmentaires pour les aciers inoxydables ;

ENV 1993-4-3:1999

ENV 1993-1-5 Rgles gnrales: Rgles supplmentaires pour les plaques planes, raidies ou non,charges dans leur plan ;

ENV 1993-1-6 Rgles gnrales: ENV 1993-4-1Rgles supplmentaires pour la rsistance et la stabilitdes structures en coque ;

ENV 1993-1-7 Rgles gnrales: Rgles supplmentaires pour les plaques planes raidies charges horsde leur plan ;

ENV 1993-2 Ponts mtalliques ;

ENV 1993-3-1 Pylnes, et mts haubans ;

ENV 1993-3-2 Chemines

ENV 1993-4-1 Silos,

ENV 1993-4-2 Rservoirs

ENV 1993-4-3 Canalisations ;

ENV 1993-5 Pieux et palplanches ;

ENV 1993-6 Chemins de roulement ;

ENV 1993-7 Structures marines et maritimes ;

ENV 1993-8 Structures agricoles.

(17) La prsente prnorme donne des mthodes de calcul des structures ltat limite de dformation pour lescanalisations conformment aux principes adopts par le CEN/TC 250.

(18) En vertu de la Rsolution du CEN BTS1 11/1992 Rvision 1995, le CEN/TC 250 a la responsabilitdensemble des rgles de calcul des structures dans les domaines de la construction et du gnie civil.

(19) Lors de la prparation de cette prnorme, il a t reconnu que les prsentes Normes europennes pouvaientne pas couvrir tous les aspects pertinents de la conception, de lexcution, etc. des canalisations. Dans lintervalle,il peut donc tre fait rfrence des normes internationales, nationales ou dautres normes.

(20) Les mthodes de calcul dont traite cette prnorme impliquent des proprits de matriaux qui peuvent ne pastre encore bien traites dans les normes de rfrence disposition. En consquence, dans cette prnorme, desexigences fonctionnelles concernant les conduites sont donnes en termes de :

rsistance (limite dlasticit, rsistance ultime, lasticit au coefficient de rupture) ;

exigence de recouvrement pour les soudures ;

ductilit, du matriau de base et du mtal de soudure, avec, y compris, les effets dus aux discontinuitsde soudure.

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1 Gnralits

1.1 Objet(1) La partie 4.3 de lEurocode 3 traite des principes et des rgles dapplication pour le calcul des structures descanalisations cylindriques en acier pour le transport de liquides ou de gaz ou de mlanges de liquides et demlanges gazeux aux tempratures ambiantes, qui ne sont pas traits dans dautres normes europennescouvrant des applications particulires.

(2) Il convient dutiliser cette fin des normes traitant des applications spcifiques de canalisation, notamment :

prEN 805 pour les rseaux dalimentation en eau ;

prEN 1295 pour les canalisations enterres sous diverses conditions de charge ;

prEN 1594 pour les canalisations pour pressions de service suprieures 16 bar ;

prEN 12007 pour les rseaux dalimentation en gaz pour pressions de service jusque et y compris 16 bar ;

prEN 12732 pour les rseaux dalimentation en gaz - Soudage des tuyauteries en acier ;

prEN xxxx pour les canalisations deaux uses ;

prEN yyyy pour les canalisations pour le chauffage urbain ;

prEN zzzz pour les canalisations industrielles ;

ISO/DIS 13623 pour les systmes de transport par conduites dans les industries du ptrole et du gaznaturel.

(3) Les rgles relatives aux exigences particulires du calcul de la rsistance aux sismes sont traites danslENV 1998-4 (Eurocode 8 : Partie 4 Conception et dimensionnement des structures pour la rsistance auxsismes : Silos, rservoirs et canalisations ) qui complte spcifiquement les rgles de lEurocode 3 dans cedomaine.

(4) Cette prnorme est limite aux canalisations enterres, correspondant au domaine dapplication delEurocode 8 : Partie 4 pour les canalisations. Elle concerne en particulier:

Les canalisations enterres dans des zones dhabitation et dans des zones non habites ;

les canalisations enterres traversant des digues, des routes, des voies ferres et des canaux.

(5) Le calcul des canalisations porte sur diffrents aspects notamment, le trac, les systmes de pression descurit, la protection contre la corrosion, la construction, le soudage, le fonctionnement et lentretien. Concernantdes aspects autres que la conception et le dimensionnement des structures de la canalisation proprement dite, ilconvient de faire rfrence aux normes europennes pertinentes indiques dans la liste donne en 1.3. Il en va demme pour les lments comme les appareils de robinetterie, les raccords, les assemblages isolants, les ts et lesbouchons.

(6) Les canalisations comprennent dordinaire plusieurs installations auxiliaires comme les stations de pompage,les centres de commande, les stations dentretien, etc., chacune quipe de diffrents types dappareillagemcanique et lectrique. Etant donn que ces installations ont une influence importante sur la continuit defonctionnement du systme, il est ncessaire de les prendre en compte de faon adquate dans le mode de calculde manire rpondre lensemble des exigences de fiabilit. Ces installations ne sont toutefois pas explicitementtraites dans le domaine dapplication de cette prnorme.

(7) Mme si les canalisations de grand diamtre font partie du domaine dapplication de cette prnorme, ilconvient de ne pas utiliser les critres de calcul correspondants pour des installations apparemment similairescomme les tunnels ferroviaires et les grands rservoirs gaz souterrains.

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(8) Les dispositions contenues dans cette prnorme ne sont pas ncessairement exhaustives pour certainesapplications spcifiques. Dans ces cas prcis, il convient dadopter des dispositions complmentaires particuliresaux applications concernes.

(9) Cette prnorme spcifie les exigences concernant les proprits des matriaux des plaques et soudures entermes de rsistance et de ductilit. Pour obtenir des lignes directrices et exigences dtailles concernant lesmatriaux et les soudures, il convient de se reporter aux normes pertinentes indiques dans la liste figurant en 1.3.

(10) Le domaine dapplication de cette prnorme est limit aux nuances dacier ayant une limite dlasticitminimale ne dpassant pas 690 N/mm2.

1.2 Distinction entre principes et rgles d'application

(1)PEn fonction du caractre de chaque paragraphe, une distinction est faite dans la prsente Partie entreprincipes et rgles d'application.

(2)PLes principes comprennent :

des dclarations gnrales ou dfinitives pour lesquelles il n'existe aucune alternative ;

des exigences et des modles analytiques qui n'admettent aucune alternative, sauf mention contraire.

(3) Les principes sont identifis par la lettre P suivant le numro de paragraphe.

(4)PLes rgles d'application sont en gnral des rgles reconnues qui suivent les principes et qui satisfont leursexigences. On peut utiliser dautres rgles de calcul diffrentes des rgles d'application donnes dans l'Eurocode, condition qu'il soit dmontr que ces autres rgles respectent les principes concerns et garantissent une fiabilitau moins gale.

(5) Dans la prsente Partie, les rgles d'application sont identifies par un numro entre parenthses, commedans le prsent paragraphe.

1.3 Rfrences normatives

Cette Prnorme europenne comporte par rfrence date ou non date des dispositions d'autres publications.Ces rfrences normatives sont cites aux endroits appropris dans le texte et les publications sont numres ci-aprs. Pour les rfrences dates, les amendements ou rvisions ultrieurs de l'une quelconque de cespublications ne s'appliquent cette Prnorme europenne que s'ils y ont t incorpors par amendement ourvision. Pour les rfrences non dates, la dernire dition de la publication laquelle il est fait rfrences'applique.

EN 1011, Recommandations pour le soudage des matriaux mtalliques Lignes directrices gnrales pour lesoudage larc.

EN 1090, Excution des structures en acier.

prEN 1295, Calcul de rsistance mcanique des canalisations enterres sous diverses conditions de charge Partie 1 : Prescriptions gnrales.

prEN 1594, Systmes d'alimentation en gaz Canalisations pour pression maximale de service suprieure 16 bar Prescriptions fonctionnelles.

ENV 1991, Eurocode 1 : Bases du calcul et actions sur les structures.

Partie 1 : Bases du calcul.

Partie 2.1 : Densits, poids propres et charges d'exploitation.

Partie 2.2 : Actions sur les structures exposes au feu.

Partie 2.3 : Charges de neige.

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Partie 2.4 : Actions du vent.

Partie 2.5 : Actions thermiques.

Partie 4 : Actions dans les silos et rservoirs.

ENV 1993, Eurocode 3 : Calcul des structures en acier.

Partie 1.1 : Rgles gnrales et rgles pour les btiments.

Partie 1.3 : Rgles gnrales Rgles supplmentaires pour les profiles et plaques parois minces forms froid.

Partie 1.6 : Rgles gnrales Rgles supplmentaires pour la rsistance et la stabilit des structures encoque.

Partie 1.7 : Rgles gnrales Rgles supplmentaires pour les plaques planes raidies charges hors deleur plan.

Partie 4.1 : Silos.

Partie 4.2 : Rservoirs.

ENV 1997, Eurocode 7 : Calcul gotechnique.

ENV 1998, Eurocode 8 : Conception et dimensionnement des structures pour leur rsistance aux sismes.

Partie 4 : Silos, rservoirs et canalisations.

prEN 10208, Tubes en acier pour conduites de fluides combustibles (1993).prEN 10208, Partie 1 : Tubes de la classe de prescription A.

EN 10208, Partie 2 : Tubes de la classe de prescription B.

prEN 12007, Rseaux d'alimentation en gaz Canalisations pour pression maximale de service infrieure ougale a 16 bar.

Partie 1 : Recommandations fonctionnelles gnrales.

Partie 2 : Recommandations fonctionnelles particulires pour le polythylne.

Partie 3 : Recommandations fonctionnelles particulires pour lacier.

prEN 12732, Rseaux d'alimentation en gaz Soudage des tuyauteries en acier Prescriptions fonctionnelles.

prEN xxxx, Calcul, conception et montage de tubes tanches pour le chauffage urbain.

prEN yyyy, Normes prpares par le CEN/TC 165 : techniques des eaux rsiduaires.

prEN zzzz, Normes prpares par le CEN/TC 207 : Tuyauteries industrielles.

ISO 1000, Units SI.

ISO 3183, Tubes en acier pour le transport des fluides combustibles (1996.)Partie 1 : Tubes de la classe de prescription A.

Partie 2 : Tubes de la classe de prescription B.

Partie 3 : Tubes de la classe de prescription C.

ISO/DIS 13623, Systmes de transport par conduites pour les industries du ptrole et du gaz naturel.

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ISO/DIS 13847, Conduites pour systme de transport Soudage des conduites (1996).Partie 1 : Soudage des conduites sur le chantier.

Partie 2 : Soudage des conduites en atelier.

NOTE 1 Le prEN 1295, qui concerne lassainissement et lalimentation en eau, traite essentiellement des principes ; lesformules ne sont prsentes quen annexe.

NOTE 2 Le prEN 1594 est applicable aux canalisations neuves ayant une pression maximale de service (MOP) suprieure 16 bar pour le transport de gaz naturel pur non toxique et non corrosif selon lISO/DIS 13686 dans les systmes de livraisondu gaz terrestre. Il est prpar par le GT 3 du CEN/TC 234 Fourniture de gaz .

NOTE 3 Pour obtenir des rfrences plus compltes sur la livraison du gaz, le transport du gaz, le stockage du gaz, etc., sereporter au prEN 1594.

NOTE 4 Le prEN 12007 a galement t prpar par le CEN/TC 234.

NOTE 5 Le prEN xxxx qui concerne le chauffage urbain a t prpar par un GT mixte du CEN/TC 107 et du CEN/TC 267.

NOTE 6 LISO/DIS 13623 est prpar par le SC2 Systme de transport par conduites pour les industries du ptrole et dugaz naturel du TC 67 Matriels, quipement et structures en mer, pour les industries du ptrole et du gaz naturel .

1.4 Dfinitions

(1) Les termes qui sont dfinis dans lENV 1991-1 pour un usage commun dans les Eurocodes traitant desstructures sont applicables cette Partie 4-3 de lENV 1993.

(2) Sauf indication contraire, les dfinitions de lISO 9830 sont galement applicables pour cette Partie 4.3.

(3) En complment la partie 1 de lENV 1993, aux fins de cette Partie 4.3, les dfinitions suivantes sontapplicables :

1.4.1 pression : pression manomtrique du gaz ou du fluide lintrieur du circuit, mesure en conditionsstatiques

1.4.2 pression de calcul (DP) : pression pour laquelle les calculs sont effectus1.4.3 pression de service (OP) : pression enregistre dans un circuit en conditions normales de service

1.4.4 pression maximale de service (MOP) : pression maximale laquelle le systme fonctionne en continudans les conditions normales

NOTE Les conditions normales se rapportent labsence danomalies dans les dispositifs ou lcoulement.

1.4.5 temprature de calcul (DT) : temprature sur laquelle les calculs sont fonds

1.4.6 temprature de service (OT) : temprature enregistre dans un systme en conditions normales defonctionnement

1.5 Units SI

(1)PLes units SI doivent tre utilises conformment la Norme internationale ISO 1000.

(2) Les units suivantes sont recommandes de manire systmatique pour les calculs, :

dimensions et paisseurs : m mm

poids volumique : kN/m3 N/mm3

forces et charges : kN N

forces et charges de canalisation : kN/m N/mm

ENV 1993-4-3:1999

pressions et actions rparties par surface : kPa MPa

unit de masse : kg/m3 kg/mm3

acclration : km/s2 m/s2

rsultantes de contrainte de membrane : kN/m N/mm

rsultantes de contrainte en flexion : kNm/m Nmm/mm

modules de contrainte et dlasticit : kPa MPa (=N/mm2)(3) Facteurs de conversion

1 mbar = 100 N/m2 = 0,1 kPa

1.6 Symboles utiliss dans la Partie 4.3 de lEurocode 2

1.6.1 Majuscules latines

Pour les besoins de cette prnorme, les symboles suivants sont applicables :

A section dun tube

C courbure due la flexion

Du diamtre extrieur

D diamtre moyen

D effort tranchant sur la section

E module dlasticit

F effort normal dans le tube dans le sens longitudinal

M moment flchissant dans la canalisation assimile une poutre

Mp moment plastique

Mt moment de torsion

N effort normal effectif dans une canalisation

Q pousse des terres

Qd pousse des terres directement transmise

Qi pousse des terres indirectement transmise (raction du soutnement)

Qeq pousse des terres quivalente pour transformer Qi en une valeur Qd qui donne les mmes momentsmoyens de paroi de coque Qi dans le sens de la circonfrence

R rayon de courbure sans contrainte

1.6.2 Minuscules latines

a paramtre dovalisation

fy limite dlasticit minimale spcifie

ENV 1993-4-3:1999

fu valeur minimale spcifie pour la rsistance la traction

m moment de paroi de coque par largeur unitaire

me moment de paroi de coque par largeur unitaire la fin de la priode de dformation

mp moment plastique complet par largeur unitaire de paroi de coque

mx, my moment de paroi de coque par largeur unitaire, respectivement dans le sens de la longueur et sur lacirconfrence

n charge normale sur paroi de coque par largeur unitaire

np charge normale plastique par largeur unitaire de paroi de coque

nx, ny charge normale par largeur unitaire de paroi de coque, respectivement dans le sens de la longueur et de lacirconfrence

pi pression lintrieur de la canalisation (pression positive exerce vers lextrieur)

pu pression lextrieur de la canalisation (pression ngative lorsque exerce vers lintrieur)

p diffrence de pression entre lintrieur et lextrieur de la canalisation p = pi - pu

r rayon moyen dun tube (rayon par rapport la surface mdiane)

t paisseur de paroi du tube

tmin paisseur de paroi minimale spcifie (paisseur de paroi nominale moins la tolrance spcifie)

tr, tb paisseur de paroi du tube respectivement dans le tube droit et dans le coude

1.6.3 Lettres grecques

, , angle de charge et angle de porte pour Qd et pour Qi et Qeq respectivement

Dv changement dans le diamtre vertical (dans le plan du coude)

Dh changement dans le diamtre horizontal (perpendiculaire au plan du coude)

coefficient de Poisson

F coefficient partiel pour les actions

M coefficient partiel pour la rsistance du matriau

coordonnes circonfrencielles autour de la coque

contrainte directe

contrainte de cisaillement

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1.6.4 Indices

b flexion

k caractristique

min valeur minimale autorise

p pression

R rsistance

u ultime ou extrieur

y lasticit

1.7 Terminologie

En complment la partie 1 de lENV 1993 (et de la Partie 4 de lENV 1991), dans le cadre de la prsente Partie4.3, la terminologie suivante est applicable :

1.7.1 situation durgence : situation qui peut affecter la scurit de fonctionnement de la canalisation ou lascurit de la zone environnante ncessitant une intervention urgente

1.7.2 incident : vnement imprvu risquant de conduire une situation durgence ; il peut sagir notammentdune fuite du contenu

1.7.3 contrle : processus de mesure, dexamen, dessai, de relev ou autre, destin dterminer ltat dunlment dune canalisation ou installation et le comparer avec les exigences applicables

1.7.4 temprature de montage : temprature rsultant des conditions ambiantes ou des conditions de montagedurant la pose ou la construction

1.7.5 entretien : combinaison de toutes les activits techniques et administratives associes destines maintenir ou remettre un lment en tat de fonctionnement conforme

1.7.6 racleur : dispositif ayant diffrentes fonctions (selon le type de dispositif) que lon fait passer dans unecanalisation et qui est entran par le fluide circulant dans une conduite, notamment pour sparer des fluides,nettoyer ou inspecter lintrieur dune canalisation

1.7.7 canalisation : circuit de tuyauterie avec tous les quipements et stations auxiliaires jusquau point delivraison ; ces conduites sont essentiellement enterres mais comprennent galement toutes les parties au dessusdu sol

1.7.8 composants de canalisation : lments avec lesquels la canalisation est construite. Les canalisationscomportent diffrents lments distincts, notamment :

tube (y compris les coudes forms froid) ;

raccords (rducteurs, ts, coudes et courbes fabriqus en usine, brides, bouchons, brides souder, jointsmcaniques, etc.) ;

constructions fabriques partir des lments ci-dessus (collecteurs, appareils capteurs de bouchons,stations de lancement et de rception de racleurs, sections de jaugeage et passage de contrle, etc.) ;

auxiliaires (robinets, compensateurs de dilatation, joints isolants, rgulateurs de pression, pompes,compresseurs, etc.) ;

appareils sous pression.

1.7.9 exploitant de canalisation : organisation prive ou publique autorise concevoir, construire et/ou exploiter et entretenir un rseau dalimentation de gaz

ENV 1993-4-3:1999

1.7.10 conduite : ensemble de tubes et de raccords

1.7.11 systme de contrle de la pression : systme combin comprenant des systmes de rgulation depression, des systmes de sret et, si applicable, des systmes denregistrement de la pression et des systmesdalarme

2 Bases du calcul

2.1 Gnralits

(1)PLe calcul des canalisations doit tre conforme aux dispositions de lENV 1991-1.

(2)PLes actions sont tirer de lENV 1991 et de lENV 1997 (Calcul gotechnique). Du fait que lENV 1991 etlENV 1997 ne couvrent pas toutes les actions applicables aux canalisations, certaines actions sont galement reprendre de normes de rfrence pertinentes, sil y a lieu.

2.2 Exigences fondamentales pour les canalisations

NOTE En raison de leur pertinence pour les canalisations, les exigences suivantes de lENV 1991-1 sont cites ici.

(1)PLa canalisation doit tre calcule et ralise de faon que :

avec une probabilit acceptable, elle reste apte lutilisation pour laquelle elle a t prvue, compte tenude sa dure de vie envisage et de son cot, et

avec des degrs appropris de fiabilit, elle puisse rsister toutes les actions et autres influencessusceptibles de sexercer aussi bien pendant lexcution que durant son exploitation et quelle ait unedurabilit convenable en regard des cots dentretien ;

des vnements tels que explosions, chocs ou consquences derreurs humaines, ne puisseendommager ladite canalisation de faon disproportionne par rapport la cause initiale.

(2)PLes dommages potentiels occasionns la canalisation doivent tre limits ou vits par le choix dune ouplusieurs des solutions suivantes :

viter, liminer ou rduire les dangers auxquels la structure pourrait tre expose ;

choisir une forme de structure peu sensible aux dangers prendre en compte.

NOTE Les moyens dviter les dommages (causs par exemple par des excavatrices et des machines de creusement)sont notamment : augmenter lpaisseur de paroi, augmenter la couche de terre, mettre en place une signalisation adquatesous terre et au dessus du sol et mettre en place des dalles de bton au niveau du sol.

(3)PPour satisfaire aux exigences nonces ci-dessus, il convient de choisir les matriaux, de dfinir undimensionnement et des dtails constructifs appropris et de spcifier des modes opratoires de contrle adapts la canalisation particulire, aux stades de la production, de la construction et de lutilisation.

2.3 Critres de fiabilit

(1)PEn fonction du type de canalisation, diffrents niveaux de fiabilit doivent tre adopts, selon les ventuellesconsquences conomiques et sociales en cas deffondrement.

(2) Le niveau de fiabilit minimal assurer est convenir entre le concepteur, le client et lautorit comptente.

(3) Le niveau de fiabilit peut tre exprim par diffrents coefficients pour la conception et/ou les niveaux dequalit de lexcution. Les rgles fournies dans la prsente prnorme correspondent des exigences de scuritmoyennes.

NOTE Pour les diffrents niveaux de fiabilit, voir le prENV 1998-4. Des orientations plus compltes peuvent tre obtenuesdans les normes pertinentes donnes en 1.3.

ENV 1993-4-3:1999

2.4 Mthodes danalyse

(1)PLes mthodes danalyse prsentes dans cette prnorme pour le calcul des structures de canalisation doiventcorrespondre aux tats limites considrs.

2.5 Etats limites ultimes

Les tats limites ultimes fondamentaux pertinents sont :

rupture de la paroi de tube ;

effondrement (aplatissement de la section) ;

perte dquilibre statique ou de stabilit de la canalisation ou dun quelconque de ses supports ;

fuites du contenu dues des causes autres que la rupture de la paroi de tube (par exemple un serrageinsuffisant des raccords, la corrosion, lintervention de tiers, entranant des risques inacceptables pourlenvironnement ou la scurit).

(2) Les tats limites ultimes fondamentaux pertinents peuvent tre vrifis laide des valuations suivantes :

EL1 : Rupture : Etat limite auquel se produit la rupture du tube en traction.

EL2 : Limite de la dformation plastique : Etat limite auquel est atteinte la limite de la dformation entraction.

EL3 : Dformation : Etat limite se rapportant une dformation excessive. Cette dformation peutprendre diffrentes formes (par exemple : ovalisation excessive, flambement local, implosion ouflambement gnral du tube en flexion).

NOTE Dans ces situations, les dformations peuvent devenir excessives et incontrlables et risquer dentraner la rupturede la paroi du tube.

EL4 : Fatigue : Etat limite de fracture conscutif de nombreux cycles de chargement

NOTE Le chargement cyclique peut tre divis en deux classes selon ltat limite atteint : la fatigue oligocyclique et lafatigue grand cycle.

EL5 : Fuite : Etat limite se rapportant aux fuites du contenu de la canalisation, dues des causes autresque la rupture de la paroi de la canalisation (par exemple un serrage insuffisant des raccords, la corrosionou lintervention de tiers, si ces fuites ont des effets inacceptables sur la scurit ou la sant despersonnes et/ou sur lenvironnement).

(3) Dans lvaluation de la dformation limite en traction (EL2), il convient de prendre en compte la prsencedimperfections dans le matriau du tube et dans les joints.

2.6 Etats limites de service

(1)PLes critres fondamentaux pertinents concernant les tats limites de service sont :

dformations affectant lexploitation efficace de la canalisation : ovalisation et flexion ;

vibrations incommodantes ou endommageant les supports ou dautres pices de la canalisation ;

fuite de contenu ne prsentant pas de risques inacceptables pour lenvironnement ou la scurit.

ENV 1993-4-3:1999

3 Proprits des matriaux

3.1 Gnralits

(1)PLes aciers utiliss pour les canalisations doivent avoir des proprits mcaniques adquates et convenir ausoudage.

(2) Etant donn que cette prnorme ne spcifie que les exigences des proprits mcaniques des matriaux desplaque et des soudures, pour obtenir des prcisions et des indications en ce qui concerne les exigences desmatriaux et des soudures, il convient de se reporter aux normes pertinentes dont la liste est donne en 1.3.

(3) Il convient dadopter comme valeurs caractristiques dans les calculs de dimensionnement les valeursnominales des proprits des matriaux indiques dans cette prnorme.

3.2 Proprits mcaniques des aciers pour canalisations

(1)PLa valeur nominale de la limite dlasticit fy doit tre prise gale la valeur minimale spcifie indique dansla norme pertinente de la liste donne en 1.3.

(2)PLes valeurs maximales de la limite dlasticit fy et de la rsistance ultime en traction (fu) doivent trespcifies et ne doivent dpasser de plus de 50 MPa les valeurs minimales spcifies de fy et fu.

(3) Pour assurer une ductilit adquate, il convient que le rapport entre la rsistance ultime en traction et la limitedlasticit fu/fy ne soit pas suprieur 1,10.

(4) Il convient que lallongement la rupture sur une longueur entre repres de 5,65 oA , o Ao est la sectionoriginale, ne soit pas infrieur 20 %.

(5)PLe matriau doit avoir une tnacit suffisante pour viter une rupture fragile la temprature de service la plusbasse prvue sur la dure de service prvue de la structure.

3.3 Proprits mcaniques des soudures

(1)PIl doit tre dmontr que si le tube flchit, la dformation plastique intervient dans le matriau de plaque et nondans la zone de soudure.

(2) On peut admettre que lexigence ci-dessus est remplie si la valeur nominale de la rsistance en traction dumtal de soudure dpos est suprieure dau moins 15 % la valeur de la rsistance maximale spcifie entraction du matriau de plaque ou de tube.

(3) Il convient que la ductilit du mtal de soudure, y compris les effets des discontinuits de soudure autorisessoient telles que, sur la zone de soudure, la dformation puisse tre au moins de 2 %.

(4) Il convient que la rsistance ultime du mtal de soudure dpos soit suprieure dau moins 15 % la valeurde la rsistance ultime maximale spcifie du matriau de plaque ou de tube.

3.4 Exigences de tnacit des matriaux et des soudures

(1) Les exigences de ductilit avant fracture des matriaux de plaque et des soudures dfinies dans les sectionsprcdentes peuvent tre dmontres en appliquant les mthodes adquates dfinies dans le prEN 1594.

NOTE Dans lattente dune Norme europenne relative aux exigences de tnacit des matriaux de canalisation et deszones de soudure et des discontinuits autorises, le document PD 6493:1991 Guidance on methods for assessing theacceptibility of flaws in fusion welded structures de la British Standards Institution, ou dautres documents nationaux peuventtre utiliss.

(2)PLes dispositions de cette norme ne sont applicables que si la qualit du matriau de tube et des souduresremplissent les exigences indiques dans le prEN 1594 ou dans le prEN 12732.

(3) Les valeurs de rsistance de la dformation limite

,R k peuvent tre prises gales :

ENV 1993-4-3:1999

%,Rk, 50

3.5 Fixations

(1)P Les fixations doivent satisfaire aux dispositions de lENV 1993-1-1 ou dautres normes de rfrencepertinentes.

3.6 Proprits des sols

(1)PLes valeurs thoriques des proprits des sol (paramtres gotechniques) doivent tre calculesconformment lENV 1997 ou dautres normes de rfrence pertinentes.

4 Actions

4.1 Actions prendre en considration

(1)PLes actions suivantes doivent tre examines comme il convient :

pression interne ;

pression externe ;

poids propre de la canalisation ;

poids du contenu de la canalisation (produit transporter et prsence ventuelle dautres matriaux, parexemple leau utilise pour lessai hydrostatique ou la poussire) ;

charges sur le sol ;

charges dues au traffic ;

variations de temprature ;

charges de construction ;

dformation impose, due des tassements diffrentiels, affaissement de surface et glissements deterrain ;

charges sismiques (se reporter lEurocode 8).(2)PLes valeurs caractristiques des charges considrer doivent tre prises dans lENV 1991-1 ou dautresnormes de rfrence pertinentes.

4.2 Coefficients partiels se rapportant aux actions

(1)PLes coefficients partiels doivent tre fonds sur les normes de rfrence pertinentes et sur le niveau de fiabilitrequis.

4.3 Combinaison de charges se rapportant aux tats limites ultimes

(1)PLes combinaisons suivantes dactions thoriques se rapportant aux tats limites ultimes doivent tre prises encompte:

a) Pression interne : Diffrence de pression entre la pression interne maximale et la pression externe laplus faible.

NOTE Cette tat limite est gnralement utilis en premier pour la dtermination de lpaisseur de paroi.

ENV 1993-4-3:1999

b) Pression interne plus autres charges pertinentes : Les conditions de pression interne et externedfinies en (a) avec les autres charges de calcul pertinentes supplmentaires.

NOTE Cet tat limite est gnralement utilis ensuite pour vrifier les dformations critiques.

c) Pression externe plus autres charges pertinentes : La diffrence entre la pression externe maximaleet la pression interne la plus faible avec les autres charges de calcul pertinente.

NOTE Cet tat limite est gnralement utilis ensuite pour vrifier lovalisation, les dformations critiques, le flambementlocal, etc.

d) Variation de la pression dans le temps plus autres charges de calcul pertinentes : Ce cas estexamin avec les actions cycliques exerces sur le tube.

NOTE Cet tat limite est en gnral utilis en dernier pour vrifier la fatigue.

4.4 Combinaisons de charge pour les tats limites de service

(1)PLes combinaisons suivantes de charge de calcul se rapportant aux tats limites de service doivent treconsidres :

e) Pression interne plus autres charges pertinentes : La diffrence entre la pression interne maximale etla pression externe la plus faible avec les autres charges de calcul pertinentes.

f) Pression externe plus autres charges pertinentes : La diffrence entre la pression externe maximaleet la pression interne la plus faible avec les autres charges de calcul supplmentaires pertinentes.

5 Analyses

5.1 Modles de structure

5.1.1 Mthode de calcul simplifie pour le calcul de ltat limite ultime.

NOTE La mthode de calcul simplifie indique ci-dessous est fonde sur les rsultats dune srie complte de calculsplus prcis.

(1) Dans le cas o les conditions indiques en (2) (13) sont remplies, seule la combinaison de charge (a)indique en 4.3 (1)P est prendre en considration (pression interne seule).

(2) Il convient de prendre les valeurs suivantes pour les coefficients partiels F :

39,1F pour les tronons utiliss en campagne ;

49,1F pour les routes, digues, traverses de canaux et de cours deau sans dispositifs contre lesinondations.

(3) En fonction de la rsistance de calcul fy, il convient que le rapport Du/tmin corresponde aux valeurs suivantes :

pour fy = 240 N/mm2 : Du/tmin 70 ... (5.1)




ENV 1993-4-3:1999

(4) Il convient que lpaisseur de la couche de terre recouvrant la canalisation ne dpasse pas 2,5 m. Ce critrenest pas applicable sil peut tre dmontr que la contrainte effective au sommet du tube ne dpasse pas 65kN/m2.

(5) Il convient que lpaisseur de paroi spcifie utilise dans le tube ne soit pas infrieure 4,8 mm.

(6) Il convient que le tassement diffrentiel du la consolidation ne dpasse pas 100 mm. Il convient que letassement diffrentiel augmente progressivement de la valeur zro la valeur maximale et revienne zro sur unedistance dau moins 2 x 20 m.

(7) Il convient que les valeurs du tassement de la construction ne dpassent pas les valeurs prvues dans lespratiques normales dexcution dune canalisation nayant fait lobjet daucune mesure particulire.

(8) Il convient que la canalisation ne croise pas les surfaces de fracture potentielles ou des zones daffaissementde terrain.

(9) Il convient que le tronon de canalisation concern ne comporte pas de coudes dun rayon infrieur 20 Du.

(10) Il convient que la diffrence maximale entre la temprature de montage et la temprature maximale ouminimale, selon ce qui convient, ne dpasse pas 35 C.

(11) Il convient que la plage de temprature se situe entre 40 C et +60 C. Dans le cas de soulvement par legel, il convient de se reporter au prEN 1594.

(12) Dans le cas o sont utiliss des coudes avec un rayon infrieur 20 Du, il convient de respecter les critressupplmentaires suivants :

lorsque des coudes horizontaux sont prsents, il convient que la diffrence maximale entre la tempraturede montage et la temprature maximale ou minimale ne dpasse pas 20 C (au lieu de 35C) pour lesdiamtres Du nexcdant pas 300 mm.

lorsque Du 450 mm, il convient que la distance entre coudes horizontaux soit suprieure 2,0 m.

(13) Pour les intersections installes par forage ou fonage, dans des excavations de btiments et o des coudesdun rayon infrieur 20 Du sont appliqus dans lexcavation, il convient que les critres supplmentairessuivants soient remplis:

dans le calcul de lpaisseur de paroi des coudes, il convient dutiliser un coefficient partiel F = 1,8.(comme pour lintersection).

pour Du 450 mm, il convient que le coude soit situ du ct extrieur de lexcavation de btiment.

pour les tubes droits, il convient que le rapport Du/tmin respecte les valeurs suivantes :





5.1.2 Mthode danalyse si les conditions de la mthode de calcul simplifie ne sont pas remplies

(1) Il convient de traiter les canalisations enterres comme des poutres sur appui lastique de configurationtridimensionnelle. Dans le calcul, il convient en gnral de reprsenter les proprits du sol par des ressortscomme illustr la Figure 5.1 :

ENV 1993-4-3:1999

0

(a) ressort vertical latral du sol(b) ressort latral horizontal du sol(c) ressort de frottement longitudinal du sol (galement ressort de frottement de torsion du sol)

Figure 5.1 Schma d'une canalisation avec ressorts de sol

(2) Dans lanalyse, il convient de tenir compte du caractre non linaire des diffrents ressorts de sol.NOTE En gnral, une analyse aux lments finis est ncessaire pour ce systme.

(3) Pour lanalyse, il convient davoir en donnes dentre les proprits du sol, les proprits de la canalisation,les tassements imposs (dplacements) et autres actions.NOTE Les proprits requises de la canalisation se rapportent au schma moment flchissant-courbure et, lorsquunetorsion intervient, au schma moment de torsion-rotation. Les formules permettant dobtenir ces schmas sont donnes lannexe A.

(4) A partir de lanalyse de poutre tridimensionnelle mentionne ci-dessus, il convient de dterminer les valeurssuivantes sur chaque section de canalisation :

moment flchissant et courbure ;

moment de torsion et rotation ;

effort normal et allongement ou raccourcissement ;

effort tranchant et dformation deffort tranchant ;

pression du sol et variations correspondantes ;

frottement du sol et variations correspondantes.

(5) Des vrifications plus compltes de lensemble de la srie de dformations peuvent tre effectues laide delanalyse de section lastique-plastique complte dcrite lannexe A.

NOTE Des orientations et des informations plus compltes sont donnes lannexe A, dans le document deA.M. Gresnigt, Plastic Design of Buried Pipelines in Settlement Areas", HERON, Vol. 31, No. 4, 1986, ou dans les autrespublications cites en rfrence lannexe C.

5.2 Vrifications de ltat limite ultime

5.2.1 EL1 : Rupture

(1) Il convient que les contraintes obtenues par lanalyse rpondent au critre de contrainte de von Mises :

ENV 1993-4-3:1999

2yxyx

2y

2xeRd 3 (5.9)

MyeRd / f (5.10)

5.2.2 EL2 : Limite de la dformation plastique

(1) Il convient que la dformation maximale en traction max ne dpasse pas la dformation limite

dfinie en3.4.

(2)PIl doit tre dmontr que la paroi du tube avec les zones de soudures et les discontinuits admises a lacapacit de dformation (dformation limite) requise pour lanalyse structurelle.

5.2.3 EL3 : Dformation

(1) Pour viter le cloquage de la section, il convient de limiter lovalisation excessive de la section.(2) Il convient de limiter le paramtre dovalisation a donn par la valeur :

4minmax DD

a

(5.11)

la valeur de amax suivante :

maxa = 0,05 Du (5.12)

(3) Il convient dvaluer le voilement local laide de la dformation critique cr. Pour valuer cr, il convientdvaluer en premier lovalisation due la pression non uniforme du sol laide du paramtre a, o a est gal lamoiti de la modification du diamtre due la pression du sol. Il convient ensuite dutiliser la valeur de a pourdterminer le rayon local de courbure ro la partie la plus comprime de la circonfrence, voir Figure 5.2. Ilconvient de considrer la pression p comme positive dans le cas dune pression interne et comme ngative dans lecas dune pression externe.

(4) Il convient de dterminer la valeur critique de la dformation de compression cr partir des valeurs suivantes :

60pour0025000032502

t

r,

pp

Etpr

r

t,

oo

ocr ... (5.13)

60pour00031002

t

r

pp

Etpr

r

t,

oo

ocr ... (5.14)

dans lesquelles :

r

a

rro 31

... (5.15)

(5) Il convient de montrer que :

max cr ... (5.16)

ENV 1993-4-3:1999

Figure 5.2 Dfinition de ro

(6) Dans les canalisations parois minces soumises une pression externe leve, il convient dexaminer lapossibilit de rupture (implosion de la section), selon les dispositions de lENV 1993-1-6.

(7)PLorsquun flambement gnral par flexion est susceptible de se produire, le calcul doit tre valu en suivantles dispositions de lENV 1993-1-1.

5.2.4 EL4 : Fatigue

Le calcul doit tre conforme lENV 1993-1-1 et aux autres normes de rfrence pertinentes.

5.2.5 EL5 : Fuite

(1)PLes consquences dventuelles fuites du contenu de la canalisation dues des causes autres que la rupturede la paroi de canalisation (par exemple un serrage insuffisant des raccords, la corrosion, lintervention de tiers)doivent tre prises en considration dans le calcul.

(2) Il convient de se reporter aux normes de rfrence pertinentes.

5.3 Vrifications de ltat limite de service

(1)PLa vrification de ltat limite de service EL6 doit tre conforme aux critres de service se rapportant lovalisation, la flexion, la vibration et aux fuites.

(2)PLes normes pertinentes doivent tre prises en rfrence.

(3) Les critres relatifs chaque tat limite de service (notamment en ce qui concerne les exigences concernantles racleurs) peuvent tre convenus entre le concepteur et le client.

(4) Des limites particulires de fuites peuvent tre convenues entre le concepteur, le client et les autoritscomptentes selon les conditions de calcul (par exemple, la nature de la canalisation et de son contenu etlenvironnement).

6 Aspects relatifs la fabrication et au montage dans le calcul des structures

(1)PLes exigences des normes dapplication pertinentes doivent tre respectes.

ENV 1993-4-3:1999

Annexe A (informative)

Analyses des rsistances, dformations et contraintes des canalisationsenterres

A.1 Mode opratoire et domaine de lanalyse

(1) Lanalyse sopre gnralement en diffrentes phases dcrites de (2) (7) ci-dessous.(2) Recueil des donnes de calcul.

Selon la nature et la taille du rseau de canalisation, des donnes de calcul sont ncessaires pour les tudes deconception et les calculs des contraintes. Ces donnes sont dfinies en dtail dans les normes de rfrencecorrespondantes.

(3) Schmatisation et dcoupage de la canalisation en tronons pour lanalyse .

Aux fins de lanalyse, la canalisation, y compris les charges qui y sont appliques, est schmatise et dcoupe entronons.

(4) Dtermination des actions et des combinaisons dactions prendre en compte dans lanalyse ainsi que descoefficients partiels associs.

En principe, il convient dtudier chaque tronon du systme de canalisation afin de dterminer les effets descharges mentionnes en (1). Il convient de dterminer sur cette base les charges correspondant chaque trononde canalisation. Le calcul est fond sur les charges thoriques. Il convient de se reporter aux normes de rfrencepertinentes pour les valeurs des coefficients partiels adopter.

(5) Calcul des forces, moments et dplacements relatifs.

Il convient de dterminer la forme et lamplitude des forces et des moments, et, si ncessaire, de la dformation dela canalisation, non seulement en fonction de la longueur du systme complet de canalisation, mais galement, sily a lieu, en fonction du temps. Ceci est galement applicable aux forces exerces par la canalisation sur sonenvironnement (le sol, les supports, les structures point fixe et enveloppe, etc.).(6) Calcul des contraintes et des dformations.

Il convient de dterminer les valeurs positives et ngatives des contraintes et des dformations qui peuventsexercer dans les parois des lments de la canalisation, si ncessaire, en indiquant ltendue ou lamplitude etles frquences des variations dans ces contraintes et/ou dformations.

Lorsque certains lments de la canalisation, par exemple les coudes, subissent des contraintes plus fortes, ilconvient den tenir compte dans lanalyse.

Il nest pas ncessaire dinclure dans lanalyse les contraintes, dformations et carts non significatifs.

(7) Evaluation

Il convient que les valeurs des contraintes, dformations et autres, obtenues en appliquant des charges thoriquesne dpassent pas les valeurs limites.

NOTE On peut trouver dautres informations sur les sujets traits dans cette annexe et des orientations pour lanalysepratique dans A.M Gresnigt, Plastic Design of Buried Pipelines in Settlement Areas", HERON, Vol. 31, No. 4, 1986 ou dansdautres publications cites lannexe C.

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A.2 Analyse des tubes droits

A.2.1 Dfinitions des paramtres cls

Diamtre moyen D = Du t

Paramtre dovalisation a = (Dmax Dmin) / 4

Rayon moyen dune canalisation r = D / 2

Moment plastique de la section de canalisation Mp = 4 r2 t fy

Moment de paroi de coque par largeur unitaire lextrmit dudomaine lastique

me = t2 fy / 6

Moment plastique complet par largeur unitaire de paroi decoque

mp = t2 fy / 4

Effort normal plastique par largeur unitaire de paroi de coque np = t fy

A.2.2 Expressions des interactions

(1) La Figure A.1 reprsente le schma possible moment-courbure pour un tube droit sur lequel sexercentplusieurs autres actions telles quun effort normal, un effort tranchant, une pression interne, et la pousse desterres.

(Lgendes de la Figure A.1)

Capacit de dformationCourbure

Figure A.1 Moment-courbure pour un tube droit

(2) La rsistance complte la flexion plastique Mm de la section dun tube droit charge par un effort externeaxial F peut tre obtenue par la formule :

17,1

pdtr

m

dptr

m

NN

MM

... (A-1)

ENV 1993-4-3:1999

Nm= F pr2 ... (A-2)

o

Mm est le moment flchissant maximal en plasticit complte ;

Nm est leffort normal maximal effectif en plasticit complte.

(3) La rsistance sous flexion simple est donne par :

21

tpr

t

prprpdtr M

MD

DMM ... (A-3)

o

Mpr= gh Mp ... (A-4)

3621 CCg ... (A-5)

r

ah321 ... (A-6)

(4) La rsistance sous compression axiale simple est donne par :2

1

tpr

t

prprpdtr M

MD

DNN ... (A-7)

o

Npr = g Np ... (A-8)

(5) Les facteurs modifiant la rsistance fondamentale en flexion ou compression sont :Mtpr = g Mtp ... (A-9)

ytp tfM 23

2

... (A-10)

Mp = 4 r2 t fy ... (A-11)

Np = 2 r t fy ... (A-12)

Dpr = g Dp ... (A-13)

yp rtfD3

4 ... (A-14)

p

y

p

y

m

m

n

nc 3234

2

1

... (A-15)

ENV 1993-4-3:1999

2

2 34

p

y

n

nc ... (A-16)

(6) Leffort axial lastique ny par largeur unitaire de paroi de coque se calcule comme suit :

ny = nyq + nyk + nyp ... (A-17)

nyq = 0,25 Qd + 0,125 Qi ... (A-18)

r

CMn myk 20,0 ... (A-19)

nyp = p r ... (A-20)

np = t fy ... (A-21)

(7) Le moment lastique my par largeur unitaire de plaque se calcule comme suit :

my = myq + myk + myp ... (A-22)

myk = 0,071 Mm C o ... (A-23)

myp = p r a ... (A-24)

myq = myqd + myqi ... (A-25)

odyqd rQm

2sin

2sin25,0125,0 ... (A-26)

oiyqi rQm

2sin25,05,025,0 ... (A-27)

r

ao 1 ... (A-28)

mp = 0,25 t2 fy ... (A-29)

(8) Les expressions suivantes sont retenir :

2sin

2sin4

2sin2

ieq QQ ... (A-30)

Me= r2 t fy ... (A-31)

ye ftm 261 ... (A-32)

A.2.3 Schma moment-courbure

(1) La composante lastique-plastique du schma moment-courbure, comme reprsent la Figure A.1, peut tretablie laide des expressions suivantes :

mMM

cossin2

1... (A-33)

ENV 1993-4-3:1999

DC 2 ... (A-34)

y = dformation la limite dlasticit (y = fy / E) ... (A-35)

y

... (A-36)

= arcsin (1/) avec 0 < /2 o 1 ... (A-37)o

M est le moment flchissant la courbure C ;

C est la courbure du tube ;

est un paramtre dpendant de la dformation maximale en flexion dans la direction axiale ;

est la dformation maximale en flexion dans la direction axiale.

NOTE La composante lastique du schma moment-courbure se termine = /2. Le moment flchissant et la courbure ce point sont donns par la formule :

m* MM

4e

... (A-38)

p

my*MM

DC

2e ... (A-39)

A.2.4 Calcul de lovalisation et des dformations

(1) Aux courbures infrieures Ce*, lovalisation et les dformations dans les directions axiale et circonfrenciellepeuvent tre obtenues en appliquant la thorie de llasticit.

(2) Aux courbures suprieures Ce*, il convient dobtenir lovalisation et les dformations dans les directionsaxiale et circonfrencielle en tenant compte du principe de normalit des dformations.

NOTE Des orientations peuvent tre trouves dans A.M Gresnigt, Plastic Design of Buried Pipelines in SettlementAreas", HERON, Vol. 31, No. 4, 1986 ou dans dautres publications cites lannexe C.

A.3 Analyse des coudes

Il convient de se reporter aux normes de rfrence pertinentes ainsi quaux documents suivants :

A.M. Gresnigt: "Plastic Design of Buried Pipelines in Settlement Areas", HERON, Vol. 31, No.4, 1986 ;

autres publications cites pour rfrence lannexe C.

ENV 1993-4-3:1999

Annexe B (informative)

Rfrences aux normes nationales et guides pour le calcul

BS 8010 (1989-1993) Code of practice for pipelines. British Standards Institution.

Part 1: Pipelines on land: general.

Part 2: Pipelines on land: design, construction and installation.

Part 3: Pipelines subsea: design, construction and installation.

Part 4: Pipelines on land and subsea: operation and maintenance.

Gresnigt, A.M. (1986) "Plastic design of buried steel pipelines in settlement areas," HERON, Vol. 31, no 4, DelftUniversit de technologie.

NEN 3650 (1992) Exigences pour les systmes transport par canalisation dacier , Nederlands NormalisatieInstituut (Institut hollandais de normalisation), Delft (en hollandais) une traduction non officielle peut tre obtenue surdemande.

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API-5LX : Specification for high-test Line Pipe.

API-5LS : Specification for spiral welded Line Pipe.

API-1104 : Specification for Field Welding of Pipelines.

API-1105 : Recommended Practice on Construction of steel Pipelines.

Deutsches Institut fr Normung :

DIN 2413 : Stahlrohre - Berechnung der Wanddicke gegen Innendruck.

DIN 2470 : Richtlinien fr Gasrohrleitungen von mehr als 1 at Betriebs-druck aus Stahlrohren mit geschweisstenVerbindungen.

DIN 17172 : Stahlrohre fr Fernleitungen fr brenbare Flssigkeiten und Gase, technische Lieferbedingungen.

ENV 1993-4-3:1999

Annexe C (informative)Rfrences

C.1 Rfrences gnrales concernant les canalisations

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