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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

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.

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

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.

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