[PGRN] [Programme de recherche départemental]

Projet CG38 - PGRN piloté par le laboratoire 3S

Titre du projet

Ouvrage de protection passive contre les avalanches : analyse du fonctionnement et retours d'expériences
[ rapport pdf ]

Type d'aléa
Glace, neige et avalanches
Année

2001

Mots-clés
Risque d’avalanches - Ouvrages de protection - Méthode de dimensionnement
Champs disciplinaires
Nivologie, mécanique des avalanches, mécanique des structures


1) Organismes et auteurs


Organisme pilote
 Laboratoire 3S
Organisme(s) associé(s)
 Cemagref ETNA, CETE-LRPC Lyon
Coordonnateur
 Jacky Mazars
Participants
 Ph. BERTHET-RAMBAUD, L. DAUDEVILLE, J.-M. TACNET


2) Contexte du projet


Site(s) d'étude
Couloir du Taconnaz (communes des Houches et de Chamonix)
Contexte de l'étude
 La connaissance des avalanches, qui en nombre de victimes est un des principaux « phénomènes à risques » en France métropolitaine, constitue un problème dont l’importance augmente avec l’étendue des zones habitées et la fréquentation en montagne. En parallèle, les éléments de prévision et de gestion de ces phénomènes et de leurs conséquences doivent donc être développées pour répondre à la fois à des questions d’aménagement du territoire et d’amélioration des niveaux de sécurité. Outre la protection « réglementaire » et les mesures temporaires (déclenchement préventif principalement), on distingue ainsi sur le terrain les moyens permanents de défense active et passive. (…)

Un exemple intéressant de dispositif de défense passive est celui du couloir de Taconnaz. Ce couloir situé à la limite des communes des Houches et de Chamonix sous le glacier du même nom produit régulièrement des avalanches dont certaines peuvent figurer parmi les plus importantes des Alpes françaises. La particularité de ces avalanches est de pouvoir se développer sur un dénivelé très important (3000 mètres environ) et d’être initiées en général par une chute de sérac. La volonté de mieux maîtriser la sécurité de ce secteur a décidé les communes des Houches et de Chamonix à entreprendre la construction d’un imposant dispositif paravalanche achevée en 1991.
Ce dispositif combine les différents types d’action : dents déflectrices pour dévier et étaler l’avalanche, digue latérale pour contenir l’écoulement, rangées de tas pour freiner, plages de dépôt pour stocker et digue frontale d’arrêt à l’aval. Or au cours du mois de février 1999, ce dispositif a subi une avalanche exceptionnelle qui a notamment débordé des limites du dispositif mais a surtout causé un certain nombre de dommages, principalement au niveau de deux dents déflectrices. Ces dents sont des murs en béton armé fondés sur une semelle horizontale. Le ferraillage se compose d’une couche importante d’armatures verticales et horizontales en face amont et d’une couche beaucoup plus faible en face aval.
En revanche, comme pour beaucoup d’ouvrages de protection, aucun ferraillage transversal n’a été mis en place. Vu la forme relativement analogue de la rupture observée sur les deux dents les plus endommagées, il paraît également clair que le massif en roches maçonnées mis en œuvre à l’arrière des dents comme lest a aussi joué un rôle d’appui et de renfort pour le mur lors de l’avalanche destructrice.
Cependant, ces dégâts posent la question du comment : comment des ouvrages aussi imposants et normalement dimensionnés ont-ils pu être autant endommagés ? S’agit-il clairement d’une avalanche exceptionnelle dont les caractéristiques ont dépassé les hypothèses de conception ? Au contraire, la méthode habituelle de dimensionnement directement liée à l’application du règlement BAEL reste-t-elle applicable pour une sollicitation aussi dynamique ?

Cette étude n’a pas pour prétention d’apporter une réponse définitive à ces questions. Cependant, elle apporte quelques premiers éléments sur ces différents points. En premier lieu, une recherche bibliographique souligne ainsi la relative méconnaissance des caractéristiques principales de la sollicitation avalancheuse sur un obstacle. Ensuite, la présentation des outils basés sur l’utilisation des modèles d’endommagement couplés à des codes éléments finis montre les possibilités de ces approches et leurs avantages par rapport au BAEL pour les sollicitations dynamiques sur des géométries complexes 3D. Enfin, l’application aux dents déflectrices du Taconnaz fournit des résultats qualitatifs et quantitatifs pour essayer de mieux comprendre l’événement de 1999 tout en fournissant les futures directions de recherche à creuser.
Programme plus vaste
PRANE : « ouvrages de PRotection soumis à l’Action de la NEige » [Liens Web : sur CAT.INIST.FR ; Revue Européenne de Génie Civil]
Ministère de l'Equipement + Ministère de la Recherche dans le cadre du RGCU (Réseau génie Civil et Urbain) et de RNVO.
Initiation du projet
Participation du PGRN
Montant du financement (k€)
70 k€
Part du CG38 - PGRN
environ 25 %
(Co)-Financements
PRANE - Budget total du projet : 250 à 300 kF
Appréciation du rôle du financement CG38 - PGRN
Complément au soutien apporté par PRANE sur la partie protection contre le risque avalanche de la thèse de Philippe Berthet-Rambaud, ce qui a permis d’aborder l’analyse numérique des ouvrages de protection de Taconnaz (acquisition de logiciels).


3) Objectifs, méthodes et résultats

Objectifs
 Améliorer la connaissance des effets de la sollicitation avalancheuse sur un obstacle.
Présenter des outils basés sur l’utilisation des modèles d’endommagement couplés à des codes éléments finis.
Application aux dents déflectrices de Taconnaz.
Méthodologie
 1) Inventaire bibliographique de la connaissance de l’action engendrée par une avalanche sur un obstacle :
Plan : Génie paravalanche ; caractéristiques générales de la sollicitation ; généralités théoriques (intensité de la pression, direction de la sollicitation, expérimentations en vraie grandeur et simulations à échelle réduite, effets observé et ordres de grandeurs, précision des formules théoriques) ; caractéristiques spatio-temporelles de la sollicitation.

2) Simulation du fonctionnement d’ouvrages de béton en situation particulière :
Plan : BAEL : une réponse incomplète ; modèles de comportement avancés : les modèles d’endommagement ; les outils éléments finis : simplifiés et complets (approche plane EFICOS, approche 3D ABAQUS).

3) Modélisation des dents déflectrices de Taconnaz et diagnostic de l’épisode de 1999 :
Plan : Modélisation du problème (maillage, ferraillage) ; chargement de nature « statique uniforme » jusqu’à rupture (comportement global, endommagement) ; chargement de nature dynamique - influence de l’évolution temporelle sur le comportement.
Résultats
- Synthèse théorique et expérimentale.
- Diagnostic des pratiques actuelles de conception des ouvrages et mise en évidence des « verrous scientifiques ».
- Initiation d’un diagnostic sur l’événement de 1999.


4) Débouchés du projet

Utilisateurs finaux potentiels
Concepteurs d’ouvrage de protection (intégration de la sollicitation avalancheuse dans le calcul des structures) ; SIVOM de la Haute Vallée de l’Arve
Production scientifique
- Méthodologie innovante
- Production de connaissances théoriques
- Production de connaissances pratiques / opérationnelles
Produits délivrables
*
Partenariats
- Préexistant
- Qui se poursuit
Retombées du projet
- Développement de méthodes et outils simplifiés sur la base du logiciel Eficos et, à terme, transfert vers l’ingénierie ?

- Nouvelle campagne de mesure basée sur l’analyse en retour du comportement de structures métalliques sur le site du Cemagref au Col du Lautaret (hiver 2002-2003).

- Diagnostic complet de l’événement de 1999 à Taconnaz et participation à la réhabilitation des ouvrages.

- Collaboration avec l’Institut Fédéral de la Neige et des Avalanches (IFENA, organisme suisse) pour réaliser des mesures sur des avalanches déclenchées artificiellement en Suisse - avec des appareils français - dans un site avalancheux « extraordinairement puissant » (par rapport au site du Lautaret).


5) Valorisation du projet

Publications et communications

- Berthet-Rambaud , P., Richard, D., Mazars, J., 2004, Ouvrages de protection soumis à l’action de la neige , Revue Française de Génie Civil , vol8 – N° 1, pp. 81-88.

- Ph. Berthet-Rambaud, J-M Taillandier, A. Limam, J. Mazars, L. Daudeville, Characterising the action of a snow avalanche through the analysis of metal target’s behaviour. International symposium on snow and avalanches, Davos, Switzerland, 2-6 June 2003.

- Ph. Berthet-Rambaud*, A. Limam, P. Roenelle, L. Daudeville, J. Mazars, 2004, Back-analysis of the collapse of Taconnaz reinforced concrete deflective walls by february 11th 1999 avalanche. International Snow Science Workshop (ISSW), september 19-24, 2004.[pdf]

Pages Web
Info médias N°72 - Janvier 2006 : Vers une meilleure conception des ouvrages de protection contre les avalanches (Cemagref - presse)

 

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