ENTPE - Mécanique des sols appliquée - 2 - Murs de soutènements 2009

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 Mécanique des sols appliquée - Murs de soutènement - Janvier 2009

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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)

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

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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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