Fonctionnalités et interface du logiciel
Logiciel TALREN 4
V. Bernhardt
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Sommaire
• Introduction • Les fonctionnalités de calcul • L’interface utilisateurs • Quelques exemples
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Introduction Talren est un logiciel permettant la vérification de la stabilité d'ouvrages géotechniques, avec ou sans renforcements. Talren permet d'étudier : • les l pentes t naturelles, t ll • les pentes de déblais/remblais, • les ouvrages en terre et les digues, En prenant en compte différents types de renforcements : • tirants précontraints, • clous, • pieux i ett micropieux, i i • géotextiles, • géogrilles, • Terre armée et bandes en polymères, • butons. Avril 2008
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Introduction
Un peu d'histoire Versions UNIX : Versions DOS : Talren v2.x et Talren v3.x 1ère version Windows : Talren 97 v1.x et v2.x Dernière version Windows : Talren 4 v1.x Talren 4 v2.x
Années 1980 Années 1990 1997 Juillet 2004 Mars 2007
Commercialisation "active" depuis le début des années 1990. Actuellement : environ 1000 licences Talren (1/3 hors France)
Talren : logiciel développé dans le cadre du Projet National Clouterre 1991 La partie des recommandations qui traite du dimensionnement des murs cloués est basée sur des concepts et théories utilisés dans le développement du logiciel TALREN.
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Les fonctionnalités de calcul
Les principaux types de données : •
Géométrie
•
C Caractéristiques té i ti des d sols l
•
Surcharges
•
Renforcements
•
Conditions hydrauliques
•
Accélérations sismiques
•
Coefficients partiels
•
Options de calcul
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Géométrie du projet •
La géométrie peut être complexe.
•
Orientation du modèle : amont à gauche (rupture de la gauche vers la droite).
•
Surplombs interdits
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Caractéristiques de sol Données obligatoires : γ, ϕ, c, Δc.
Si des clous traversent la couche : •
qs clous l : ffrottement tt t (traction) (t ti )
•
pl : pression limite (cisaillement)
•
KsB (cisaillement)
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Surcharges
•
Charges réparties (verticales).
•
Charges linéaires (inclinaison quelconque).
•
Moments additionnels.
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Renforcements
Multicritères
4 types :
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Renforcements
Bandes
Clous ett Cl tirants Butons Talren 4 - Données : renforcements Avril 2008
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Conditions hydrauliques
4 options : •
Nappe phréatique.
•
Pressions le long d'une surface de rupture polygonale.
•
Maillage de pressions interstitielles.
•
Coefficients ru.
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Conditions hydrauliques Nappe phréatique : •
Toit de la nappe
•
Fond de nappe
•
Nappe extérieure
Nappe extérieure : attention ! Il faut définir d'abord une nappe phréatique sur toute la largeur du modèle, puis définir ensuite également une nappe extérieure. Avril 2008
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Conditions hydrauliques Pressions le long d'une surface de rupture polygonale Maillage de pressions •
Défini manuellement
•
Ou importé de Plaxis: (Talren 97 - Plaxis v7 ou Talren 4 - Plaxis v8)
Coefficients ru u définie par u = ru.γ.h
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Sismique : méthode pseudo-statique Accélérations horizontale et verticale. Les 4 combinaisons de signes possibles doivent être étudiées.
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Coefficients partiels
Talren permet des calculs aux ELU, par la prise en compte de coefficients partiels de sécurité/pondération. Coefficient de méthode
Coefficients partiels de pondération Coefficients partiels de sécurité
On rajoute un coefficient supplémentaire pour rétablir l'égalité, ce coefficient devant être supérieur ou égal à 1 pour garantir la stabilité :
Résultat du calcul : facteur de sécurité global
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Fonctionnalité és de calcul / Données
Coefficients partiels Exemple : tableaux extraits des recommandations Clouterre pour les structures clouées et mixtes (clous+tirants)
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Options de calcul
4 méthodes de calcul : • Méthode des tranches : Fellenius & Bishop • Méthode globale : Perturbations • Méthode du calcul à la rupture (spirales logarithmiques, cf J. Salençon)
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Méthode du calcul à la rupture • Calcul à la rupture : J. Salençon, 1983 • Critère de Mohr-Coulomb. • Spirales logarithmiques: approche par l’extérieur. F = Pe/Prm = Me/Mrm = Mefforts extérieurs/Mrésistant maximum Mrm est maximum pour les spirales logarithmiques (⇒ borne sup). F estt appelé lé « coefficient ffi i t de d rupture t » ou « facteur f t de d confiance fi ». Borne supérieure : F < 1.0 ⇒ rupture ; F ≥ 1.0 ⇒ ?? • Pas de surface de « glissement » : les vitesses ne sont pas tangentes à la frontière du bloc ; elles sont perpendiculaires au rayon. • Mouvement rigidifiant (déplacement d’un bloc supposé rigide). • Le rayon de la spirale dépend de l’angle de frottement : la spirale est composée de plusieurs arcs de spirales de même pôle. Des discontinuités apparaissent aux changements de couches (si les angles de frottement sont différents).
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Méthode du calcul à la rupture
Comparaison avec les méthodes de calcul «classiques» : comparaison pour F = 1 : introduction du coefficient XF
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Méthode du calcul à la rupture
Publication “Application du calcul à la rupture aux soutènements”, B. SIMON ENPC – Symposium international ELU/ULS - Paris, Août 2006
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Méthode du calcul à la rupture Fonctionnalités de recherche étendues Mécanisme critique pour la 2ème phase d’excavation.
XF = 1.34
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Méthode du calcul à la rupture Mécanisme critique pour la dernière phase d’excavation
XF = 1.27 1.56
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Méthode du calcul à la rupture
XF = 2.16
XF = 1.70
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Méthode du calcul à la rupture Options disponibles avec le calcul à la rupture •
Prise en compte de surcharges réparties inclinées ;
•
Evaluation des poussées/butées ;
•
Calcul des gabions (exploration des spirales à concavité vers le haut ou vers le bas, pour trouver la géométrie la plus défavorable).
Butée Mur vertical virtuel
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
Surfaces de rupture Surfaces de rupture circulaires ou polygonales Recherche : • Manuelle
1er cercle pour chaque centre :
• Automatique
• Point P i t de d passage iimposé é • 1er cercle interceptant le talus • Tangent à une couche donnée
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
La recherche automatique
Option de recherche automatique pour les surfaces circulaires : balayage de l’espace des centres possibles
=N
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
La recherche automatique
N Recherche automatique du cercle critique, avec point de passage imposé pour le 1er cercle : premier niveau de balayage
N
N
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
La recherche automatique
Recherche automatique du cercle critique, avec point de passage imposé pour le 1er cercle : deuxième niveau de balayage ("zoom")
N
N
N
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Fonctionnalités de calcul / Options de calcul
La recherche automatique Option de recherche automatique pour les surfaces spirales logarithmiques (calcul à la rupture) : définition d’un intervalle d’entrée et d’un intervalle de sortie pour les spirales.
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L’interface utilisateurs
• Introduction • Présentation générale • Le mode Données • Les assistants et bases de données • Le mode Phasage/Calculs • Les passerelles avec Plaxis v8
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L’interface utilisateurs
Présentation générale Les grands principes : •
Interactivité : dessin à la souris, clic droit, etc.
•
Priorité à l'affichage graphique : sur le dessin et dans les boîtes de dialogue (anisotropie, cisaillement variable, résultats détaillés par tranches etc). tranches, etc)
•
Simplicité et clarté dans la saisie des données : ¾ Les données non nécessaires ne sont pas affichées ; ¾ Chaque donnée n'est saisie qu'une et une seule fois ; ¾ Libellés "en clair" ; ¾ Valeurs par défaut.
•
Nouvelles options pour l'exploitation des résultats : isovaleurs, tableau des résultats dans les renforcements, renforcements résultats par tranches, tranches etc. etc
•
Nombreux assistants et bases de données.
•
Outils utiles : importation de fonds de plans, retournement de coupe, etc.
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L’interface utilisateurs
Présentation générale •
Toutes les fonctionnalités de Talren 4 sont accessibles par les différents menus en haut de la fenêtre principale.
•
Les fonctionnalités principales sont également accessibles par les barres d'outils sous les menus.
•
Enfin, des menus contextuels sont accessibles par un clic sur le bouton droit de la souris sur les différents éléments à l'écran (dessin, phases, etc).
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L’interface utilisateurs
Présentation générale •
La saisie des données est possible en règle générale ¾ soit à la souris, ¾ soit par des boîtes de dialogue.
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L’interface utilisateurs
Présentation générale Talren 4 est organisé en deux parties distinctes : • Le mode Données. Définition de tous les éléments utiles à la description de votre projet : géométrie, couches de sol, surcharges, renforcements. Tous les éléments nécessaires à la description du phasage doivent être définis dans le mode données (niveaux de terrassements, surcharges, etc). • Le mode Phasage/Calculs. Définition de toutes les phases de construction et des situations de calcul, lancement des calculs, visualisation des résultats. • Le passage d'un mode à l'autre se fait soit par les boutons des barres d'outils, soit par les options des menus "Données" ou "Phases et situations".
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L’interface utilisateurs
Définition de la géométrie
• Utilisation généralisée de la souris pour le dessin et la sélection ; • Génération automatique de points aux intersections de segments ; • Calcul automatique de l'enveloppe du talus.
Mode sélection
Dessin des renforcements Dessin des surcharges
Dessin de la géométrie
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L’interface utilisateurs
Les caractéristiques de sol Attribuées par drag & drop sur le dessin, ou par le menu contextuel.
Substratum : couche sans caractéristiques, disponible dans tous les projets Couche attribuée par défaut aux zones de sol lors du dessin (couleur grise) ; Lors du calcul, le passage des surfaces de rupture dans le substratum est interdit.
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L’interface utilisateurs
Options • Tableaux récapitulatifs des données (sols, surcharges, renforcements) ; • Nombreuses options de zoom (+, -, fenêtre, échelle, voir tout le projet) ; • Copier/coller (valeurs, tableaux, images) ;
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L’interface utilisateurs
Options • Possibilité de charger un fond de plan (format jpg ou gif) et de le mettre à l'échelle ; • Possibilité de retourner la coupe.
1. Insertion et mise à l'échelle de l'image de fond de plan (coupe du projet au format jpg) 2. Dessin "sur le fond de plan" : géométrie et renforcements 3. Retournement de la coupe et suppression du fond de plan
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L’intterface utilisateurs / Assistantss et bases de données
Assistant qs clous
Assistant qsclous (Clouterre 1991)
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L’intterface utilisateurs / Assistantss et bases de données
Les bases de données •
Base de données de jeux de caractéristiques de sol
•
Base de données de renforcements
•
Transfert de clous entre la base de données de renforcements globale et le projet courant
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L’intterface utilisateurs / Assistantss et bases de données
L’assistant « jeux de coefficients partiels » Assistant jeux de coefficients partiels de sécurité/pondération : ¾ jeux de coefficients prédéfinis (à compléter), ¾ possibilité de définir de nouveaux jeux de coefficients partiels.
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L’interface utilisateurs
Définition du phasage Principe de l'arborescence • Les phases : permettent de définir les phases de construction (activation/désactivation d’éléments, conditions hydrauliques). • Les situations : permettent d’effectuer plusieurs calculs avec des hypothèses de calcul différentes sur une même phase. Phase° 1 1er terrassem ent
Situation n° 1 Clouterre provisoire
Situation n° 2 Sans pond. partielles
Phase n° i ième terrassem ent
Situation n° 1 Clouterre provisoire Phase définitive
Situation n° 1 Clouterre fond.
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Situation n° 2 Clouterre acc./séisme
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L’interface utilisateurs
Définition du phasage Exemple de calcul phasé
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L’interface utilisateurs
Définition du phasage
Gestion du phasage et des situations • Définition des phases : il est possible d’ajouter, insérer, supprimer des phases Chaque nouvelle phase reprend par défaut la configuration phases. définie pour la phase précédente. • Définition des situations : il est possible d’ajouter, copier/coller, supprimer des situations. • Les calculs sont effectués sur les situations. • Le calcul d’une situation est indépendant de tous les autres calculs effectués pour les autres situations du même projet.
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L’interface utilisateurs
Lancement des calculs
• 3 options de calcul :
Calcul de la situation sélectionnée
Calcul de toutes les situations de la phase sélectionnée
Calcul de toutes les situations de toutes les phases
• La fenêtre d'avancement des calculs
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L’interface utilisateurs
L'exploitation des résultats L'affichage graphique des résultats : par défaut
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L’interface utilisateurs
L'exploitation des résultats L'affichage graphique des résultats : paramétrage
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L’interface utilisateurs
L'exploitation des résultats Les boîtes de dialogue d'affichage détaillé des résultats
Résultats détaillés par surface de rupture
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L’interface utilisateurs
L'exploitation des résultats Efforts dans les renforcements
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L’interface utilisateurs
L'exploitation des résultats Résultats détaillés par tranches
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L’interface utilisateurs
Les passerelles avec Plaxis v8 Lecture de fichiers plx (v8 ) : géométrie, caractéristiques de sol et surcharges.
Importation de la géométrie
Importation des caractéristiques des 2 couches : γ, φ, c.
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L’interface utilisateurs
Les conditions hydrauliques Conditions hydrauliques : importation de maillages de pressions interstitielles Plaxis v8 (choix d'un fichier plx, puis du pas de calcul). Nota : il n'y a plus de limites sur le nombre de nœuds et de triangles.
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Quelques exemples
Quelques exemples …
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Quelques exemples
Stabilité d’un mur de soutènement
Présentation du projet (une seule coupe présentée ici) • Mur de soutènement définitif ; • Mur en béton existant (3 m de hauteur) au sommet de l'ouvrage (clouage à envisager pour la stabilité locale si nécessaire) ; • Zone sismique : ah/g = 0,09 et av/g = 0,03 ; • Le nouveau mur de soutènement à construire doit protéger l'excavation principale (9,5 m de hauteur). Les éléments suivants sont à prendre en compte : ¾ Le mur est constitué de pieux forés Ø 800 mm (entraxe = 2,5m), et de béton projeté entre les pieux. ¾ L'encastrement des pieux dans le sol ne peut pas dépasser 4 m. ¾ Le clouage est à envisager si nécessaire.
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Quelques exemples
Stabilité d’un mur de soutènement Dimensionnement et résultats •
Pieux : ¾ Longueur = 13,5 m (valeur maxi autorisée).
•
Clouage pour mur existant : ¾ Espacement vertical = 1,5 m ; ¾ Espacement horizontal = 1,5 m ; Pieux
¾ Longueur = 13 m ; ¾ Inclinaison = 10°. •
Clouage pour nouveau soutènement : ¾ Espacement vertical = 1 1,5 5m; ¾ Espacement horizontal = 2,5 m (idem pieux) ; ¾ Longueur = variable de 11 m pour les niveaux sup à 9 m pour les niveaux inf ; ¾ Inclinaison = 10°. Talren 4 – Exemples Avril 2008
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Quelques exemples
Stabilité d’un mur de soutènement F sans séisme = 1,01
F avec séisme = 1,03
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Quelques exemples
Stabilité d’un talus sous vidange 1. Nappe au repos : nappe phréatique
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Quelques exemples
Stabilité d’un talus sous vidange 2. Vidange rapide (court terme) : importation d'un maillage de pressions interstitielles Plaxis
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Quelques exemples
Stabilité d’un talus sous vidange 3. Vidange lente (long terme) : importation d'un maillage de pressions interstitielles Plaxis
Synthèse Conditions hydrauliques
Valeurs du coefficient de sécurité obtenu
Nappe permanente
F = 2,05
Vidange rapide
F = 1,27
Vidange lente
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Quelques exemples
Calculs de poussée/butée Principe du calcul (exemple pour δ = 0)
γ,φ,c
H
σ max
Schéma de calcul pour l’estimation de la poussée des terres
Schéma de calcul pour l’estimation de la butée des terres Pour F = 1 :
σ max = K a .γ .H
σ max = K p .γ .H
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Quelques exemples
Calculs de poussée/butée Poussée avec δ = 2/3 ϕ
Butée avec δ = -2/3 ϕ
K a = 0,30 ; σ max = K a .γ .H = 60 kPa
K p = 5,30 ; σ max = K p .γ .H = 1060 kPa
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Quelques exemples
Calculs de poussée/butée Butée avec δ = -2/3 ϕ
Equilibre de butée : Evaluation de la charge de rupture par excès (approche par l'extérieur) ⇒ surestimation du coefficient Kp
Equilibre de poussée : Evaluation de la charge de rupture par excès (approche par l'extérieur) ⇒ sous-estimation du coefficient Ka
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K p = 5,30 ; σ max = K p .γ .H = 1060 kPa
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Contact
Merci pour votre attention
TERRASOL – Pôle Logiciels 72, avenue Pasteur – Immeuble Hélios 93108 MONTREUIL CEDEX FRANCE Tél : +33 1 49 88 24 42 Fax : +33 1 49 88 06 66 Email :
[email protected] Site Internet : www.terrasol.com
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