L'amélioration de la résistance sismique des canalisations d'approvisionnement en eau vise principalement deux objectifs : garantir la capacité de transport de l'eau et éviter ainsi une perte de pression importante, afin de pouvoir alimenter en eau les installations critiques et les installations en cas d'incendie ; minimiser les dommages causés aux canalisations et faciliter leur réparation rapide. En d'autres termes, face aux catastrophes sismiques, un système d'approvisionnement en eau doit être plus adaptable.
La prévention des ruptures de conduites d'eau est essentielle au bon fonctionnement du réseau d'approvisionnement en eau. Le système de canalisations PE4710 (équivalent au PE100) présente la plus faible probabilité de rupture et de fuite de toutes les conduites d'eau, contribuant ainsi à atteindre tous les objectifs mentionnés ci-dessus.
La propagation des ondes et la déformation permanente du sol sont les principales causes de dommages aux canalisations enterrées. En raison de la présence de forces axiales et de contraintes de flexion, les mouvements du sol entraînent des contraintes axiales et de flexion dans la canalisation. Les matériaux à forte rigidité (contrainte admissible élevée) ont généralement une capacité de déformation limitée. Les matériaux ductiles, comme le polyéthylène (PE) (faible contrainte admissible), présentent une bonne capacité de déformation et une bonne ténacité.
La résistance sismique d'un réseau de canalisations se reflète dans son adaptabilité aux contraintes de surface. Les secousses sismiques ou la propagation des ondes sismiques peuvent exercer des contraintes dans le sol suffisamment importantes pour endommager même les canalisations les plus vulnérables. La fissuration par faille, les glissements de terrain, la transformation du sol en boue et le tassement et/ou l'étalement latéral qui en résultent, ainsi que l'affaissement et le soulèvement du sol, peuvent accroître les contraintes du sol et endommager de vastes zones de canalisations enterrées. Le tableau B-1 présente les données sur les contraintes du sol observées dans le monde entier en raison de déformations permanentes du sol.
Tableau B-1 Déformation du sol observée due à une déformation permanente du sol
La plage de déformation au sol requise pour les canalisations est comprise entre 0,05 % et 4,5 %. Un rapport de 2008 de l'American Electric Power Research Institute a fourni les mesures de capacité de déformation du matériau PE4710. À une température de 10 °C (50 °F), la déformation à la rupture moyenne du tube PE4710 est de 9,9 %, tandis que la déformation à la rupture moyenne est de 206 %. Le tube en polyéthylène se déplace sous l'effet des mouvements du sol, au lieu de résister aux charges susceptibles de provoquer la rupture des tubes rigides ou cassants. Lors de la plupart des événements sismiques, le tube en polyéthylène haute densité (PEHD) soudé se plie, mais ne se rompt pas ni ne se sépare (connexion non étanche), assurant ainsi une alimentation en eau normale. Il est à noter que tous les raccordements de tubes en PE avec d'autres structures, installations auxiliaires et composants peuvent être soumis à des charges différentielles plus élevées. La connexion de ces pièces doit être soigneusement planifiée et conçue afin de réduire le risque de rupture.
La contrainte de rupture en traction du tube PE4710 est environ deux fois supérieure à la contrainte du sol causée par la magnitude maximale observée, et la contrainte ultime du PE4710 est plus de 40 fois supérieure à la contrainte maximale du sol. Les performances obtenues par calcul théorique sont compatibles avec l'utilisation d'une canalisation en polyéthylène lors d'un tremblement de terre. La conduite d'alimentation en eau en PEHD soudée a bien résisté au séisme. Le tableau B-2 présente des observations partielles de séismes passés au Japon (Omuro et Himono, 2018).
Tableau B-2 Données observées lors des tremblements de terre passés au Japon
La performance sismique des canalisations doit être évaluée, notamment en termes de ténacité, de capacité de déformation axiale, de rayon de courbure admissible, de résistance des joints, de stabilité et d'état de la canalisation existante. De nombreuses expériences sismiques montrent que les conduites d'alimentation en eau en PEHD conformes aux normes ASTM peuvent maintenir un fonctionnement normal dans la plupart des conditions de charges sismiques. Lorsque les exigences de performance sismique des conduites d'alimentation en eau sont élevées, l'utilisation de tubes soudés en PEHD doit être envisagée, car leur performance sismique est plus fiable et ils peuvent s'adapter aux différentes contraintes du sol générées par les tremblements de terre pour maintenir un fonctionnement normal.
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Date de publication : 06/03/2025
