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Murs de soutènement

1Mécanique des sols appliquée - Murs de soutènement - Janvier 2009

Plan du cours1. Présentation des principaux types

d’ouvrages et choix d’une solution

2. Modélisation et dimensionnement des 2. Modélisation et dimensionnement des ouvrages

3. Rappels Poussée-butée

4. Exemple d’application


1.Principaux types d’ouvrages� Définition :

� Eurocode 7 : les ouvrages de soutènements sont ceux qui retiennent des terrains (sols, roches ou remblais) et de l'eau. Le matériau est retenu par l'ouvrage s'il est maintenu à une pente plus raide que celle qu'il adopterait éventuellement si aucun ouvrage n'était présent. Les ouvrages de soutènement comprennent tous les types présent. Les ouvrages de soutènement comprennent tous les types de murs et de systèmes d'appui dans lesquels des éléments de structure subissent des forces imposées par le matériau soutenu.


1.Principaux types d’ouvrages

� Classification selon :

� Mode de � Mode de fonctionnement

� Méthode de construction

� Matériaux constitutifs

� Domaine d’emploi


1.Principaux types d’ouvrages� Mur poids

� Eurocode 7 : murs en pierre, en béton ou en béton armé, ayant une semelle à leur base avec ou sans talon, épaulement ou contrefort. Le poids du mur lui-même, qui inclut parfois une masse stabilisatrice de sol, rocher ou


inclut parfois une masse stabilisatrice de sol, rocher ou remblai, joue un rôle important dans le soutènement du matériau retenu. On peut citer commme exemples de tels murs, les murs poids en béton d’épaisseur constante ou variable, les murs en béton armé à semelle, les murs à contreforts

1.Principaux types d’ouvrages� Murs poids


1.Principaux types d’ouvrages� Murs en béton armé


Mécanique des sols appliquée - Murs de soutènement

- Janvier 2009 13

1.Principaux types d’ouvrages� Murs en terre armée


1.Principaux types d’ouvrages� Ecrans de soutènement

� Eurocode 7 : ouvrages de soutènement relativement minces en acier, en béton armé ou en bois, supportés par des ancrages, des butons et/ou la butée des terres. La résistance à la flexion de ces ouvrages joue un rôle important dans le à la flexion de ces ouvrages joue un rôle important dans le soutènement du matériau retenu alors que leur poids a un rôle insignifiant. On peut citer comme exemples de tels ouvrages de soutènement les rideaux de palplanches autostables (murs cantilever en palplanches métalliques), les rideaux de palplanches ancrés ou butonnés en acier ou en béton, et les parois moulées.



� Rideau de palplanches



� Paroi moulée



� Paroi de pieux


1.Principaux types d’ouvrages

� Mode de réalisation (déblai, remblai)

� Choix d’une solution

� Données géométriques (dénivellation à créer)

� Site (urbanisé, aquatique, emprises,…)

� Sol et hydrogéologie (portance, présence de nappes,…)

� Exigences architecturales


Choix d’une solution� Nécessite une bonne connaissance du sol et donc une

étude géotechnique et hydrogéologique.

� Implantation et emprise (site fortement urbanisé)

� Eléments constitutifs : résistance et durabilité� Eléments constitutifs : résistance et durabilité

� Drainage et étanchéité : rôle de l’eau.

� Esthétique de l’ouvrage


2.Modélisation des ouvrages� Murs poids

� Ouvrage « rigide ». La stabilité est assurée par le poids de l’ouvrage.


2.Dimensionnement des ouvrages

� Forces qui agissent sur mur

� Poids propre du mur

� Poids des terres surmontant la fondation

� Poussée des terres (dûe au remblai, à la charge d’exploitation)

� Butée du terrain devant le mur

� Réaction du sol sous la base


2.Modélisation des ouvrages� Murs en béton armé

� Notion de « coin mort » qui participe à la stabilité.


2.Modélisation des ouvrages� Murs en terre armée


2.Dimensionnement des ouvrages� Vérifications à effectuer :

� Stabilité interne : propre à chaque type d’ouvrage



� Stabilité interne : propre à chaque type d’ouvrage

� Stabilité externe : dispositions communes� Instabilité d’ensemble (stabilité des pentes)




� Poinçonnement (calcul de fondations)Poinçonnement (calcul de fondations)


Calcul de la

contrainte de

référence


� Stabilité externe : dispositions communes� Instabilité d’ensemble (stabilité des pentes)� Poinçonnement (calcul de fondations)� Glissement� Glissement




� Poinçonnement (calcul de fondations)Poinçonnement (calcul de fondations)

� Glissement

� Renversement


3. Poussée - butée� Expérience

fondamentale


� La notion de poussée ou de butée doit tenir compte de l’amplitude et de la direction du mouvement relatif de l’ouvrage par rapport au sol

3. Poussée - butée� Rappels de mécanique des sols

� Contraintes dans les sols (calcul des contraintes ; contraintes totales et effectives)

� Résistance au cisaillement (courbe intrinsèque ; sol fin � Résistance au cisaillement (courbe intrinsèque ; sol fin / grenu ; court terme / long terme)


3. Poussée - butée� Expérience

fondamentale


3. Poussée - butée� Calcul des forces

Les outils de calcul des murs de soutènement ont été développés dès le 18ème siècle (Coulomb) et au 19ème siècle (Rankine).

� Méthode de coulomb� Méthode de coulomb

� Méthode de Rankine

� Méthode de Boussinesq (tables de Caquot-Kerisel)


3. Poussée - butée� Calcul des forces

Les outils de calcul des murs de soutènement ont été développés dès le 18ème siècle (Coulomb) et au 19ème siècle (Rankine).

� Méthode de coulomb (1773)

� Surface de rupture plane passant par le pied de l’écran, sol homogène, isotrope

� « Coin de glissement » rigide

� Considérations d’équilibre statique


3. Poussée - butée� Méthode de coulomb (1773)

� Ne permet pas de déterminer le point d’application de F


3. Poussée - butée� Rankine (théorie de

l’équilibre plastique)� La poussée est homogène à une

contrainte

Tout le massif est en équilibre � Tout le massif est en équilibre plastique

� La présence d’un écran ne modifie pas l’état des contraintes dans le sol (impose la direction des contraintes)


3. Poussée - butée� Rankine (théorie de l’équilibre plastique)

� 3 origines des efforts

� Poids propre

� Surcharge

� Cohésion� Cohésion

� Principe de superposition

� Théorème des états correspondants


3. Poussée - butée� Illustration dans quelques cas simples :

� Massif pulvérulent horizontal, écran vertical

� Massif pulvérulent horizontal, écran vertical, massif saturé d’eau

� Massif pulvérulent horizontal, écran vertical, présence d’une nappe

� Massif cohérent horizontal, écran vertical, sol fin saturé, court terme

� Massif cohérent horizontal, écran vertical


3. Poussée - butée� Equilibre de Boussinesq

� Influence de la rugosité de l’écran

L’angle de frottement entre le sol et le parement arrière du mur dépend :


• de la rugosité du parement

• de l’angle de frottement interne du sol

• du tassement relatif entre le sol et le mur

• de l’inclinaison de la surface

En première approximation on peut retenir les valeurs suivantes :

• surfaces très lisses ou lubrifiées : δ = 0• surfaces rugueuse (béton, béton projeté, maçonnerie, acier) : δ = 2/3 ϕ• parement fictif (murs cantilever) : δ = ϕ


� Prise en compte des conditions au limites



� Solutions données sous formes de tables et abaques (Cacquot –Kerisel)


4.Exemple d’application� Influence de l’eau – rôle du drainage

� Calcul d’un mur poids

� Calcul d’un mur en béton armé


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