MURS DE SOUTÈNEMENT
Introduction Le rôle du mur de soutènement est de
retenir un massif de terre, il existe une grande variété se caractérisant par des fonctionnements différents et conduisant à des études de stabilité interne spécifiques.
Tout ces ouvrages ont en commun la force de poussée exercée par le massif de sol retenu, par contre c’est principalement la manière dont est reprise cette force de poussée qui différencie les différents types d’ouvrages
De part la conception, le terrain à l’arrière est un remblai ce qui a pour conséquence une forte poussée et un sol très perméable. Pour éliminer la pousser due à l’eau
Pour empêcher l’accumulation des eaux à l’arrière du mur (qui augmente considérablement les poussées), on met en place des dispositifs pour l’évacuation aussi rapide que possible de cette eau par :
Des ouvertures ou barbacanes dans le mur
Parfois une étanchéité des terres en amont
Un système de drainage derrière le mur
Il y’a dans le mur de soutènement en général deux types de forces :
* Force en amont : elle a tendance a renverser le mur, et à le déplacer horizontalement, sa résultante de force horizontale appelée force de poussée (Fa) il s’agit d’une force active.
* Force en aval : partie enterrée est faible, le sol exerce une force a composante horizontale est (F p) appelée force de buté (force passive).
DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES DE SOUTÈNEMENT
Le dimensionnement comporte les étapes suivantes en ce qui concerne la stabilité externe :
Calcul des efforts de poussée et de butée Sécurité vis-à-vis d’un glissement sur la
base du mur Sécurité au reversement. Stabilité au poinçonnement (fondation) Sécurité vis-à-vis d’un grand glissement
stabilité du talus
Cette vérification consiste à s’assurer qu’il n’y a pas de risque de déplacement horizontal de l’ensemble.
On admet que le mur est en équilibre si la résultante des forces qui exerce sur le mur est égale est opposé à la réaction du sol
N=SFv T=SFh
Sécurité vis-à-vis d’un glissement sur la base du mur :
Si R est cette force de réaction , T et N ses composantes suivant sa base du mur et la normale, Tang d le coefficient de frottement entre le sol de fondation et sa base du mur, le coefficient de sécurité vis-à-vis d’un glissement a pour expression
Fg = NTtan g
Parmi les dispositif de drainage à l’arrière couramment adopté, on distingue:
Les barbacanes : qui sont des tubes légèrement inclinés vers l’aval et traversant le mur, ce qui permet à l’eau située derrière le mur d’être évacuée;.
Nota:
Un remblai totalement saturé d’eau pousse environ horizontalement 2,5 fois plus que le même remblai sec.
Il est donc nécessaire d’éviter toute saturation du remblai et de toujours assurer un bon drainage à l’arrière d’un mur de façon à diminuer la force de poussée exercée due à l’effet de l’eau.
TN
R
f : angle de frottement interne du sol
Pour que la sécurité au glissement soit vérifier il faut que :
Dans le cas ou on néglige la butée.
Dans le cas ou on tient compte de la butée
2
3
Fg 1 5,
Fg 2
Dans le cas ou le mur en béton armé possède une bêche la vérification au glissement ne se fait pas
Sécurité vis-à-vis au renversement: Cette vérification consiste à s’assurer qu’il n’y a pas de risque de basculement de l’ensemble
La sécurité au renversement d’un mur traduit son équilibre statique par rapport au moment des forces exercées le coefficient de sécurité est calculé en considérant l’équilibre limite généralement lorsque le mur se renverse autour de son arête extérieure, le mur est sollicité par deux types de forces.
a/- des forces qui tendent à renverser le mur autour de son arête extérieure; principalement la force de poussée.
b/- des forces qui tendent à stabiliser le mur autour de cette arête; principalement la force de poussée.
FM
MRA des forces stabilisantes
A des forces renversantes
/
/
Fr1,5.
A : Arête extérieur
W : Poids du mur
Fa : Force de poussée tendant a renverser le mur autour de A
D1D
2
w
Fa
A
Sécurité vis-à-vis au poinçonnement:
Cette vérification consiste à s’assurer que les contraintes transmises au sol sont admissibles. Pour cela on doit dans un premier temps ramener tous les efforts appliqués au centre de la semelle (face inférieure)
LES DIFFERENTS CAS QUI PEUVENT SE PRESENTER :
dans le cas ou la stabilité n’est pas vérifiée
Le glissement de l’ouvrage sur sa base
Le renversement de l’ouvrage
Le poinçonnement du sol de fondation
min
max
P H
MG
N
B/2 B/2
N la somme des efforts verticauxPh la résultante de poussée
projetée horizontalement
Différents types d’ouvrages de soutènement Un ouvrage de soutènement peut retenir
soit des terres de remblai c’est-à-dire rapportées, soit le terrain en place.
L’effort de poussée exercé par le massif de terre retenue peut être repris de diverses manières trois modes principaux peuvent être distingués:
1. La poussée est reprise par le poids de l’ouvrage de soutènement.
2. La poussée est reprise par encastrement de l’ouvrage de soutènement.
3. La poussée est reprise par des ancrages du mur dans les terres.
1. Le mur poids :Ce type d’ouvrage le plus classique et le plus ancien. Il est en béton ou en maçonnerie. Ce sont des ouvrages rigides.
Efforts appliqués au murs poids : 0 en général = 2 f/3
Dimensionner un mur consiste à déterminer sa géométrie et sa structure pour qu’il soit stable sous l’action des forces suivantes:
Le poids du mur w Les forces des poussées P La force de butée à l’aval BU
La réaction du sol sous la fondation R
Réaction du sol
Poids du mur
Forces des poussées
Force de butée
Prédimensionnement du mur poids :
Exemples de calculs :pour les murs poids
Pmax
PH
W2 W1
0,3m
0,9m
3m = 20 kN/m
3
= 30° C = 0
10 kN/m2
Calculs des différents éléments nécessaires aux vérifications : (on effectue tous les calculs pour un mètre de mur)
Coefficient de poussée et poussée du sol :
kN5,2225x
2
33,09,0WkN5,223 x253,0W
21
x x
kN4032
33,2333,3P
m/kN33,2310320333,0P333,024
tgKa
H
max2
x
xx
Vérification au glissement :
La stabilité au glissement n’est pas vérifiée, le poids du mur est insuffisant. Nous allons donc rechercher la section de mur poids nécessaire pour respecter cette condition
5,165,0
40
30tg5,225,22
BuP
tgNBCF
H
kN92,103
30tg
405,1
tg
BCBuP5,1N H
Soit une section minimale nécessaire de
On décide donc de modifier le mur poids en mettant la largeur en tête de 1 mètre et en pied de 1,8 mètre. On a donc
2min m16,4
25
92,103S
kN3025.
2
318,1WkN7525.31W 21
dfgsdfg
Vérification au renversement :
5,152,1
40
30tg3075
BuP
tgNBCF
H
x
xx
23,33 kN/m
3,33 kN/m
1500
1
1,3
0,533 PH1
W2 W1
1000
1800
PH2
kN99,9333,3PkN30
2
333,333,23PkN30WkN75W 2H1H21
la condition est donc vérifiée
5,152,2P5,1P1
W533,0W3,1F
2H1H
21
2. Le mur encastré : ou mur cantilever en béton armé
Le mur encastré en béton armé :
Le problème des murs poids est pour que les hauteurs de soutènement supérieure à 4 m, il faut mettre en œuvre des volumes de matériaux importants, donc des contraintes importantes au sol, on a alors recours au mur de soutènement souple, faisant intervenir les poids du sol à l’arrière de celui-ci pour assurer une part de stabilité
Le calcul complet d’un mur de soutènement passe par un prédimensionnement Quelque règles pour les pré dimensionnements des murs cantilever «courants» en béton armé:
Il est prudent de majorer de 15 % la largeur de la semelle ainsi déterminée, car elle ne permet pas toujours de satisfaire les vérifications de la stabilité externe.
Afin de réduire le moment d’encastrement en pied du voile, pour des hauteurs de soutènements importantes, on peut adopter différentes solutions :
Mise en place d’une console :
Mise en place d’un tirant passif :
Mise en place d’un contrefort :
Efforts appliqués au mur du type cantilever:
Le poids du mur w Les forces des poussées P La force de butée à l’aval BU
La réaction du sol sous la fondation R Poids massif situé entre le voile et la ligne fictive W sol
P
ligne fictive de poussée
Wmur
Wsol
BuR
Exemples de calculs :pour les murs poids
= 2 0 k N / m 3 = 3 0 ° C = 0
1 0 k N / m 2
P H 2
P H 1
0 , 2 5 m
3 , 3 3 k N / m
0
W 2
W 1
W 3
2 3 , 3 3 k N / m
0 , 2 0 m
0 , 7 0 m 1 , 3 0 m
3 , 0 0 m
m/kN33,2310320333,0P333,024
tgKa max2
Calculs des différents éléments nécessaires aux vérifications : (on effectue tous les calculs pour un mètre de mur)
Calculs des différents éléments nécessaires aux vérifications : (on effectue tous les calculs pour un mètre de mur)
kN30
2
333,333,23PHkN99,9333,3PH
kN75,132525,03,12,07,0W
kN75,132525,032,0WkN5,81102025,0330,1W
21
3
21
Vérification au glissement :
La stabilité au glissement est vérifiée.
Vérification au renversement :
5,157,1
3099,9
30tg75,1375,135,81
BuP
tgNBCF
H
5,139,3P1P5,1
W1,1W8,0W55,1F
2H1H
321
Réalisation du mur de soutènement:
Préparation de fond de fouille
FERRAILLAGE : la mise en place du ferraillage de la semelle
Les semelles ont été coulé en mettant en évidence les attentes des armatures
Ferraillage du rideau du mur de soutènement
La mise en place des barbacanes au niveau du mur
La mise en place du coffrage du rideau
3. Le mur ancré : ou rideau ancré en béton armé, souvent préfabriqué, en tôles et même pour le renforcement des murs en maçonnerie
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