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Murs de soutènement
Mécanique des sols appliquée - Murs de soutènement - Janvier 2009
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Plan du cours
1. Présentation des principaux types
d’ouvrages et choix d’une solution
2. Modélisation et dimensionnement des
ouvrages
3. Rappels Poussée-butée
4. Exemple d’application
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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
de murs et de systèmes d'appui dans lesquels des éléments de
structure subissent des forces imposées par le matériau soutenu.
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1.Principaux types d’ouvrages
Classification selon :
Mode de
fonctionnement
Méthode de
construction
Matériaux constitutifs
Domaine d’emploi
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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
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
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1.Principaux types d’ouvrages
Murs poids
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1.Principaux types d’ouvrages
Murs poids
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1.Principaux types d’ouvrages
Murs poids
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1.Principaux types d’ouvrages
Murs en béton armé
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1.Principaux types d’ouvrages
Murs en terre armée
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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
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.
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1.Principaux types d’ouvrages
Ecrans de soutènement
Rideau de palplanches
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1.Principaux types d’ouvrages
Ecrans de soutènement
Paroi moulée
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1.Principaux types d’ouvrages
Ecrans de soutènement
Paroi de pieux
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1.Principaux types d’ouvrages
Choix d’une solution
Mode de réalisation (déblai, remblai)
Données géométriques (dénivellation à
créer)
Site (urbanisé, aquatique, emprises,…)
Sol et hydrogéologie (portance, présence de
nappes,…)
Exigences architecturales
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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
Drainage et étanchéité : rôle de l’eau.
Esthétique de l’ouvrage
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2.Modélisation des ouvrages
Murs poids
Ouvrage « rigide ». La stabilité est assurée par le poids
de l’ouvrage.
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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
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2.Modélisation des ouvrages
Murs en béton armé
Notion de « coin mort » qui participe à la stabilité.
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2.Modélisation des ouvrages
Murs en terre armée
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2.Dimensionnement des ouvrages
Vérifications à effectuer :
Stabilité interne : propre à chaque type d’ouvrage
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2.Dimensionnement des ouvrages
Vérifications à effectuer :
Stabilité interne : propre à chaque type d’ouvrage
Stabilité externe : dispositions communes
Instabilité d’ensemble (stabilité des pentes)
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2.Dimensionnement des ouvrages
Vérifications à effectuer :
Stabilité externe : dispositions communes
Instabilité d’ensemble (stabilité des pentes)
Poinçonnement (calcul de fondations)
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Calcul de la
contrainte de
référence
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2.Dimensionnement des ouvrages
Vérifications à effectuer :
Stabilité externe : dispositions communes
Instabilité d’ensemble (stabilité des pentes)
Poinçonnement (calcul de fondations)
Glissement
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2.Dimensionnement des ouvrages
Vérifications à effectuer :
Stabilité externe : dispositions communes
Instabilité d’ensemble (stabilité des pentes)
Poinçonnement (calcul de fondations)
Glissement
Renversement
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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
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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
/ grenu ; court terme / long terme)
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3. Poussée - butée
Expérience
fondamentale
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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 Rankine
Méthode de Boussinesq (tables de Caquot-Kerisel)
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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
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3. Poussée - butée
Méthode de coulomb (1773)
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Ne permet pas de
déterminer le point
d’application de F
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3. Poussée - butée
Rankine (théorie de
l’équilibre plastique)
La poussée est homogène à une
contrainte
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)
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3. Poussée - butée
Rankine (théorie de l’équilibre plastique)
3 origines des efforts
Poids propre
Surcharge
Cohésion
Principe de superposition
Théorème des états correspondants
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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
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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
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3. Poussée - butée
Equilibre de Boussinesq
Prise en compte des conditions au limites
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3. Poussée - butée
Equilibre de Boussinesq
Solutions données sous formes de tables et abaques (Cacquot –
Kerisel)
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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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