Murs de Souténement 2014-2015 Impri [Mode de Compatibilité]

7/26/2019 Murs de Soutnement 2014-2015 Impri [Mode de Compatibilit]

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Dimensionnement des murs desoutnement

Par : J.EL BRAHMI

GENERALITES SUR LES

OUVRAGES DE SOUTENEMENT

I/ DEFINITION

Le rle des ouvrages de soutnement est deretenirles massifs de terre.

Tous ces ouvrages ont en commun laforce de pousse exerce par le massifde sol retenu. Et cest principalementla manire dont est reprise cette forcede pousse qui diffrencie les diffrentstypes douvrages.

Il en existe une grande varit se caractrisant par des

fonctionnements diffrents et conduisant des tudes de

stabilitinterne spcifiques.

II/ DIFFERENTS TYPES DOUVRAGES DESOUTENEMENT

Leffort de pousse exerc par le massif de terre retenu peut tre repris de

diverses manires. Trois modes principauxpeuvent tre distingus :

la pousse est reprise parle poidsde louvrage de soutnement ;

la pousse est reprise parencastrementde louvrage de soutnement ;

la pousse est reprise pardes ancrages.

Un ouvrage de soutnement

peut retenir:

- soit des terres en remblai,

- soit le terrain en place. On

dit, dans ce dernier cas,

quil sagit dun ouvrage desoutnement en dblai.


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II/ DIFFERENTS TYPES DOUVRAGES DE

SOUTENEMENT


Le type douvrage le plus classique et le plus ancien est:

le mur poids en bton ou en maonnerie.

1) Cas o la pousse est reprise par le poids de louvrage desoutnement

Ce sont des ouvrages rigides qui ne peuvent supportersans dommages des tassements diffrentiels suprieurs quelques pour-mille.

Les murs poids restent conomiques jusqu4menviron et ncessitent unbon sol de fondation.


Le mur en Terre Arme: est unouvrage constitu dune succession

de couches de remblai spares par

des plans darmatures horizontaux.Grace au frottement entre le sol et

les armatures, les contraintes

horizontales dans le remblai se

transmettent ces dernires qui se

mettent en traction et se crent ainsi

deux zones:


- zone active ou le sol tend entrainer

les armatures

- zone passive ou les armatures sont

retenues par frottement.


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SOUTENEMENT

Les murs en Terre Arme:Avantages

- Sadaptent bien aux sols de mauvaise

qualit (sadaptentbien tout tassement)

- Leur mise en uvre est simple et rapide

- lutilisation dune peau cailles en

bton arm permet une dcoration qui

amliore laspect des parements vus.


Ce sont des ouvrages souples quisupportent les tassements diffrentiels dusol de fondation.


Le mur caisson ou mur cellulaire: estconstitus par un assemblage dlments

structuraux prfabriqus en bton arm ou en

acier.

Dans un ouvrage cellulaire, la cellule est

remplie de sol et lensemble forme un ouvrage

qui peut tre, dans certains cas,trs souple.



SOUTENEMENT

Le mur caisson ou mur cellulaire:

Dans les travaux maritimes, par exemple, on utilise pour la

construction des quais: de grands batardeaux en terre, en

palplanches mtalliques ou de grands caissons en bton

arm.



Le mur caisson ou mur cellulaire:Avantages

- Bonne souplesse vis--vis des dformations

- Conseill pour les terrains instables ou de mauvaise qualit

- Rapidit dexcution et de mise en uvre

- possibilit de dmontage pour un emploi ultrieur.



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SOUTENEMENT2) Cas o la pousse est reprise par encastrement de louvrage desoutnement dans le sol de fondation

le mur cantilever en bton arm:

qui, dot dune base largie, est encastre

au sol de fondation. Il fonctionne enfaisant participer laction desoutnement une partie du poids duremblai.

Un mur cantilever peut dailleurs tre

considr comme un ouvrage poids si lon

y inclut le poids du remblai compris entre

le mur et la verticale I passant par

lextrmit arrire de la semelle.

Voile

Patin Talon

Semelle

Remblai


2) Cas o la pousse est reprise par encastrement de louvrage desoutnement dans le sol de fondation

Les murs cantilever en bton arm sont galement des ouvragesrigides;


SOUTENEMENT2) Cas o la pousse est reprise par encastrement de louvrage desoutnement dans le sol de fondation

les murs en parois moules:

est une technique qui consiste construire un mur

au sein du sol en place, avant toute excavation, par

btonnage dune tranche remplie de boue pour en

assurer la stabilit.

Cette technique est particulirement utilise

pour les travaux sous la nappe, en zones urbaine et

portuaire.

Une paroi moule fonctionne par encastrement

total ou partiel dans le sol de fondation.


2) Cas o la pousse est reprise par encastrement de louvrage desoutnement dans le sol de fondation

les rideaux de palplanches:sont dessoutnements constitus de palplanches

mtalliques en gnral, emboites les

uns dans les autres et battus dans le sol

de fondation.

Ce sont des ouvrages de soutnement

flexibles.


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SOUTENEMENT3) Cas o la pousse est reprise en totalit ou en partie par desancrages

Ancrage:

Dans les ouvrages de soutnement en dblai, leffort de pousse est

frquemment repris en partie ou en totalit par des ancrages. Cest le casnotamment des rideaux et des parois moules.

Il est ncessaire dviter toute saturation du remblai et de toujours assurer un

bon drainage larrire dun mur de faon diminuer, autant que faire se peut,

leffet de leau sur la force de pousse exerce.

III/ DRAINAGE DES OUVRAGES DE SOUTENEMENT

Parmi les dispositifs de drainage couramment adopts, on distingue :


les barbacanes qui sont des tubeslgrement inclins vers laval et

traversant le mur, ce qui permet leau

situe derrire le mur dtre vacue ;


le filtreplac larrire du mur, soit directement contre le parement vertical,soit sur le terrain naturel en pente.


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STABILITE DES OUVRAGES DESOUTENEMENT

I/ STABILITE DES OUVRAGES DE SOUTENEMENT

le poinonnement du sol de fondation:

Cinq modes de rupture peuvent tre rencontrs dans les ouvrages de soutnement :

1) Modes de rupture des ouvrages de soutnement

le renversement de louvrage:

le glissement de louvrage sur sa base:

le grand glissementenglobant louvrage:

I/ STABILITE DES OUVRAGES DE SOUTENEMENT

1) Modes de rupture des ouvrages de soutnement

la rupture des lments structuraux de louvrage.

Le dimensionnement comporte, donc, les tapes suivantes en ce qui concerne la

stabilit externe :

Calcul des efforts de pousse et de bute;

Dtermination du diagramme des contraintes la base du mur;

Vrification de la scurit au renversement;

Vrification de la scurit vis--vis dune rupture du sol de fondation;

Vrification de la scurit vis--vis dun glissement sur la base du mur;

Vrification de la scurit vis--vis dun grand glissement englobant le

mur.

La force de pousse doit, tre calcule en fonction des conditionshydrauliques probables les plus dfavorables derrire le mur.

III/ STABILITE DES OUVRAGES DE SOUTENEMENT

2) Dimensionnement dun mur de soutnement


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Langle de frottement entre le sol et le parement arrire du mur dpend desfacteurs suivants :

la rugosit du parement ;

langle de frottement interne du sol ;

le tassement relatif entre le mur et le sol ;


3) Frottement sol - mur

En premire approximation on peut dterminer cet angle de frottement en

fonction de ltat de surface du parement, comme il est indiqu dans le tableau

suivant :


3) Frottement sol - mur

Ltude de la stabilit externe dun

ouvrage de soutnement fait appel des

concepts et des mthodes de calcul qui

sont communs lensemble des ouvrages.

Par contre, ltude de la stabilit interne

est assez spcifique chaque type

douvrage.

PRINCIPES DE CALCUL DES

OUVRAGES DE SOUTENEMENT(Approche n1: semi-probabiliste)


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I/ DEFINITION DES ACTIONS

Poids propre du mur W1.

Rsultante Fa de la pousse des terres sur

BC:

Fa:pousse due au poids volumique Fac: pousse ngative due lacohsion c

Fp

(rsultante de Fp

et Fpc

) : rsultante de labutedes terres sur AA

La rsultante de la bute Fpest nglige lorsque la fondation est superficielle(disparition des terres lors de travaux effectus ultrieurement laval dumur)

1) Actions permanentes: Mur poids

FqFac

Fa

FpA


Poids propre du mur W1 et des terressitues sur la fondation W2

Rsultante Fade la pousse des terres sur BC':

Fa:pousse due au poids volumique (cran fictif pousse incline de=)

Fac: pousse ngative due lacohsion c

Fp(rsultante de Fpet Fpc) :rsultante de labutedes terres sur AA

La rsultante de la bute Fpest nglige lorsque la fondation est superficielle(disparition des terres lors de travaux effectus ultrieurement laval dumur)

1) Actions permanentes: Mur cantilever

FqFac

Fa

Fp


Pousse Fq due la Surchargedexploitation q

2) Actions variables:

FqFac

Fa

Fp

3) Actions accidentelles:

Ils peuvent sapplique dans certaines

configurations (chocs sur garde-corps, actions

sismiques, etc)

II/ COMBINAISONS DACTIONS-JUSTIFICATIONS

Rsum des combinaisons prendre en compte et des justifications

effectuer

Etat limite Combinaison Justification

E.L.U Fondamentale

Accidentelle

Stabilit au renversement

Stabilit du sol de fondation

Stabilit au glissement

Stabilit densemble

Matriaux constitutifs de la fondation

E.L.S Frquente

Rare

Quasi-permanente

Stabilit du sol de fondation

Dcompression du sol

Matriaux constitutifs de la fondation

Ce tableau est bases sur les rgles rgissant les fondations superficielles


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III/ STABILITE AU RENVERSEMENT (ELU)

La sollicitation de calcul considrer est:

ELU (combinaisons fondamentales et accidentelles)

La condition respecter est:

Les surcharges considrer sont :

celles qui conduisent la si tuation la plusdfavorable

celles applique uniquement lamontde la partie arrire du mur.

La surface de sol comprime sous la fondation est 10% de la surfacetotale de la fondation.



ELU (combinaisons fondamentales et accidentelles)


Les surcharges considrer sont :

celles qui conduisent la si tuation la plusdfavorable

celles applique uniquement lamontde la partie arrire du mur.

La surface de sol comprime sous la fondation est 10% de la surfacetotale de la fondation.


1) Principe de calcul: selon le diagramme de contraintes

On doit avoir: %10'

B

B

Semelle entirementcomprime

Semelle partiellementcomprime

ou


2) Procdure de calcul

a) Dtermination de la position de la rsultante des forces sur la

semelle:excentricit e

Soient:

N: la rsultante des forces verticales

T: la rsultantes des forces horizontales

d

e

e

d

R

N==cos eNdRM O ../ ==


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a) Dtermination de la position de la rsultante des forces sur la

semelle:excentricit e

La position de la rsultante des forces sur la semelle est:

Avec:

e: position de la rsultante par rapport au point central Ode la semelle.

M/O: moment rsultant de toutes les forces par rapport aupoint central O de la semelle.

N: rsultante des forces verticales.

N

Me O/=

Pratiquement, on calcule M/Opar dcomposition enfigures simples



b) Vrification de lemplacement de la rsultante des forces: e

Si N passe par OB

N=0=e

Rpartition uniforme des contraintes


Si N passe par le tier central:6

Be p

Rpartition trapzodaledes contraintes

BN .2

minmax +=

( )

=

32.

2.

minmax/

BBBM O

= eNM O ./

minmax .2

B

N=

=

B

e

B

N 61

min

+=

B

e

B

N 61max


Si N passe par la limite du tier central:6

Be =

Rpartition triangulaire descontraintes sur toute la

largeur B

0min =

B

N2max =

=

B

e

B

N 61

min

+=

B

e

B

N 61max

6

Be =



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Si N passe lextrieur du tier central:6

Be f

Rpartition triangulairede contraintessur unelargeur rduite BB:

0'min=

'

2'max

B

N=

Semelle partiellementcomprime

= e

BB

23'

Il ne peut pas y avoir des contraintes en compression sur

toute la semelle car il faudrait que la rsultante passe au

minimum la limite du tier central.

'3

1

2Be

B=

IV/ STABILITE DU SOL DE FONDATION (ELU ETELS)


- ELU (combinaisons fondamentales et accidentelles)- ELS (combinaisons rares)


qref: contrainte conventionnelle de rfrence (dpend du chargement et dela gomtrie de la semelle) :

Due leffort normal (rsultante verticale excentre) qui sapplique sur la semelle.

Plus leve quune contrainte moyenne.

Peut tre calcule de deux faons.

qadm: contrainte admissible du sol ( ne pas dpasser dans le sol pour quilny ait pas de rupture).

admref qq

IV/ STABILITE DU SOL DE FONDATIONS (ELU ET ELS)

1) Dtermination de la contrainte de rfrence: qref

a) mthode n1: contrainte au trois quarts

Aprs avoir tabli la rpartition des contraintes sous la semelle, on dfinit la

contrainte de rfrence:

Si la semelle est entirement comprime (eB/6):

4

3' minmax

+=refq

=

Be

BN 61min

+=

B

e

B

N 61

max

max

min




Si la semelle est partiellement comprime (e>B/6):4

'3 max=refq

0'min =

'

2'max

B

N=

= eB

B2

3' Redfinie de faon que seule la zonecomprime quilibre les actions.

eB

N

eB

N

B

Nqref

2

23

2.

4

3

'

2.

4

3'

4

3max

=

===

avec:

'min=0

'max

'max


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a) mthode n2: mthode de Meyerhof

La mthode de Meyerhof consiste considrer comme contrainte de rfrence

la contrainte verticale moyenne sur une largeur plus petite que B, soit une

largeur quivalente B:

eBB 2' =

eB

Nqref

2=Do:

V/ STABILITE AU GLISSEMENT (ELU)


- ELU (combinaisons fondamentales et accidentelles)

La condition respecter, pour chaque combinaison daction, est:

T et N: Composantes horizontale et verticale de leffort appliqu la fondationA: surface comprime de la fondation: angle de frottement interne du solc: cohsionF1et F2: coefficients de scurit partiels relatifs et c

- F1=1,2 et F2=1,5 pour combinaison fondamentale

- F1=1,1 et F2=1,3 (accidentelles (sisme))

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'''tan.

F

Ac

F

NT +

PRINCIPES DE CALCUL DESOUVRAGES DE SOUTENEMENT

(Approche n2: Dterministe)

I/ DEFINITION DES FORCES AGISSANTES

Dimensionner un mur consiste dterminer sa gomtrie et sa structure(ferraillage pour un mur en bton arm) pour quil soit stable sous laction des

forces suivantes :

le poids du murWmurLe poids du massif situ entre le voile

et la ligne fictiveWsolla force de pousseFaLa force de buteFpLa sous pression interstitielle

ventuelleU

la raction du sol sous la fondation R

Fa

Fp

Wsol

Wmur

R U


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II/ VRIFICATION DE LA STABILIT AUGLISSEMENT DU MUR SUR SA BASE :

Cette vrification consiste sassurer quil ny a pas de risque de dplacement

horizontal de lensemble. On note :

Fa

Fp

Wsol

Wmur

R U

N: la somme des efforts verticaux

FaH: la rsultante de pousse projetehorizontalement

U: la rsultante des sous-pressions ventuelles

Fp: la rsultante de bute (ventuelle) projetehorizontalement

C: Cohsion du sol de fondation

: angle de frottement entre sol de fondation etla base du mur.

B: la largeur de la fondation

Fg: le coefficient de scurit vis--vis auglissement.

II/ VRIFICATION DE LA STABILIT AUGLISSEMENT DU MUR SUR SA BASE :

Il faut calculer :

Fa

Fp

Wsol

Wmur

R U

pHaH

gFF

tgUNBCF

+=

).(.

Pour que le mur soit stable, il faut :

-Fg>1.5 si on nglige la bute.

-Fg>2 si on tient compte de la bute

1

III/ VRIFICATION DE LA STABILIT AURENVERSEMENT:

Pour sassurer quun mur ne basculera pas autour du point aval le plus loign sous

la semelle (point D), il faut connatre la valeur des moments rsistants(stabilisateurs) et des moments moteurs (de renversement) par rapport au point D.

On calcule le coefficient de scurit Fr:

Fa

Fp

Wsol

Wmur

R U

motricesforcesM

ricesstabilisatforcesMF

t

D

t

Dr

/

/=

D

III/ VRIFICATION DE LA STABILIT AURENVERSEMENT:

Il faut calculer :

Fa

Fp

Wsol

Wmur

R U

Pour que le mur soit stable, il faut :

-Fr>1.5 si on nglige la bute.

-Fr>2 si on tient compte de la bute

2)()(

)()(

//

//

UMFM

FpMNMF

Dt

aHDt

Dt

Dt

r+

+=

D


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IV/ VRIFICATION DE LA PORTANCE DU SOL DEFONDATION (STABILITAU POINONNEMENT) :

Cette vrification consiste sassurer que les contraintes transmises au sol sont

admissibles. Pour cela on doit calculer lexcentricit de la rsultante des forces par

rapport au centre de la semelle (face infrieure) en passant par le calcul du moment

rsultant:

le moment rsultant autour du point (O) :M Rsultant = MmoteursMrsistants

O

Lexcentricit de la force par rapport au point (O) est :

N

tMrsule O

Oc

/

/

tan=

Remarque:

Si Le moment rsultant est calcul par rapport au

point D, Lexcentricit de la force par rapport au

centre de la semelle est :

xB

eOc

=2

/ avec

N

tMrsulx D/

tan=

Fa

Fp

Wsol

Wmur

R U

D


qref: contrainte conventionnelle de rfrence (dpend du chargement et dela gomtrie de la semelle) :

Due leffort normal (rsultante verticale excentre) qui sapplique sur

la semelle.

Plus leve quune contrainte moyenne.

Peut tre calcule de deux faons.

qadm: contrainte admissible du sol ( ne pas dpasser dans le sol pour quilny ait pas de rupture).

admref qq




Aprs avoir tabli la rpartition des contraintes sous la semelle, on dfinit la

contrainte de rfrence:

Si la semelle est entirement comprime (eB/6):

4

3' minmax

+=refq

=

Be

BN 61min

+=

B

e

B

N 61

max

max

min





Si la semelle est partiellement comprime (e>B/6):4

'3 max=refq

0'min =

'

2'max B

N=

= eBB2

3' Redfinie de faon que seule la zonecomprime quilibre les actions.

eB

N

eB

N

B

Nqref

2

23

2.

4

3

'

2.

4

3'

4

3max

=

===

avec:

'min=0

'max

'max


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a) mthode n2: mthode de Meyerhof

La mthode de Meyerhof consiste considrer comme contrainte de rfrence

la contrainte verticale moyenne sur une largeur plus petite que B, soit une

largeur quivalente B:

eBB 2' =

eBNqref2

=Do:

Exercice:Vrifier, avec lapproche dterministe, la stabilit de ce mur en bton contre le

glissement, le renversement et le poinonnement. (utiliser Rankine).

N.B: Considrer=2/3 sous la base du mur et qadm= 3 bars

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