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

Transcription

1 Murs de soutènement 1

2 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 2

3 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. 3

4 1.Principaux types d ouvrages Classification selon : Mode de fonctionnement Méthode de construction Matériaux constitutifs Domaine d emploi 4

5 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 5

6 1.Principaux types d ouvrages Murs poids 6

7 1.Principaux types d ouvrages Murs poids 7

8 1.Principaux types d ouvrages Murs poids 8

9 1.Principaux types d ouvrages Murs en béton armé 9

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13 Mécanique des sols appliquée - Murs de soutènement - Janvier

14 1.Principaux types d ouvrages Murs en terre armée 14

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17 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. 17

18 1.Principaux types d ouvrages Ecrans de soutènement Rideau de palplanches 18

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22 1.Principaux types d ouvrages Ecrans de soutènement Paroi moulée 22

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26 1.Principaux types d ouvrages Ecrans de soutènement Paroi de pieux 26

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29 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 29

30 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 30

31 2.Modélisation des ouvrages Murs poids Ouvrage «rigide». La stabilité est assurée par le poids de l ouvrage. 31

32 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 32

33 2.Modélisation des ouvrages Murs en béton armé Notion de «coin mort» qui participe à la stabilité. 33

34 2.Modélisation des ouvrages Murs en terre armée 34

35 2.Dimensionnement des ouvrages Vérifications à effectuer : Stabilité interne : propre à chaque type d ouvrage 35

36 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) 36

37 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 37

38 2.Dimensionnement des ouvrages Vérifications à effectuer : Stabilité externe : dispositions communes Instabilité d ensemble (stabilité des pentes) Poinçonnement (calcul de fondations) Glissement 38

39 2.Dimensionnement des ouvrages Vérifications à effectuer : Stabilité externe : dispositions communes Instabilité d ensemble (stabilité des pentes) Poinçonnement (calcul de fondations) Glissement Renversement 39

40 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 40

41 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) 41

42 3. Poussée -butée Expérience fondamentale 42

43 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) 43

44 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 44

45 3. Poussée -butée Méthode de coulomb (1773) Ne permet pas de déterminer le point d application de F 45

46 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) 46

47 3. Poussée -butée Rankine (théorie de l équilibre plastique) 3 origines des efforts Poids propre Surcharge Cohésion Principe de superposition Théorème des états correspondants 47

48 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 48

49 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 49

50 3. Poussée -butée Equilibre de Boussinesq Prise en compte des conditions au limites 50

51 3. Poussée -butée Equilibre de Boussinesq Solutions données sous formes de tables et abaques (Cacquot Kerisel) 51

52 4.Exemple d application Influence de l eau rôle du drainage Calcul d un mur poids Calcul d un mur en béton armé 52