Conception d'un mur de soutènement non ancré

Résumé
Ce cahier technique décrit la conception d'un mur de soutènement non
ancré subissant des charges permanentes et accidentelles (inondation).
Dans ce but, le programme  Conception des écrans de soutènement 
sera utilisé, le chier associé est  Demo_manual_04.gp1 .

ATTENTION : Dans ce document, l'utilisateur sera guidé à travers toutes

les étapes de dénition et d'analyse d'un projet géotechnique, dans un
contexte établi par l'auteur. L'utilisateur doit être informé que les réglages
de l'analyse (onglet  Paramètres ) sont de sa responsabilité et doivent être
vériés/adaptés avant de commencer tout nouveau projet.

1 Projet

Concevoir un mur de soutènement non ancré fait de palplanches de type

VL 601 en utilisant la norme EN 1997-1 (EC 7-1, DA3) en couches géologiques
non homogènes. Le matériau de la palplanche est un acier de type S 240 GP.
La profondeur de l'excavation est de 2, 75 m. La nappe phréatique est située à
une profondeur de 1 m. De plus, analysez la construction pour les inondations,
lorsque l'eau est située à 1 m au-dessus du haut du mur (des barrières anti-
inondation mobiles doivent être installées).

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Figure 1  Schéma d'un mur non ancré en palplanches - Projet

2 Solution

Pour résoudre ce problème, nous utiliserons le programme GEO5  Concep-

tion des écrans de soutènement . Dans ce manuel, nous développerons chaque
étape de la résolution de ce problème :
 1ère phase de construction : situation de calcul permanente
 2ème étape de construction : situation de calcul accidentelle
 Dimensionnement de la section
 Vérication de la stabilité
 Résultat de l'analyse et conclusion

2.1 Phase de construction 1

Dans le cadre  Paramètres , cliquez sur  Sélectionner paramètres  et
choisissez l'option n° 5 -  Standard - EN 1997 - DA3 .

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Figure 2  Fenêtre de dialogue  Liste des paramètres de calcul

Tout d'abord, allez dans le cadre  Prol  et ajoutez deux nouvelles inter-
faces à l'aide du bouton  Ajouter . L'une se situera à une profondeur de 1, 5 m
et l'autre à une profondeur de 2, 5 m.

Figure 3  Cadre  Prol  - Ajouter une nouvelle interface

Ensuite, allez dans le cadre Sols et ajoutez de nouveaux sols en cliquant
sur le bouton Ajouter, entrez les paramètres des sols selon le tableau ou les
images ci-après et aectez-les au prol. L'état de contrainte est considéré comme
eectif, la pression au repos est calculée pour les sols pulvérulents et le calcul
du soulèvement est choisi comme standard pour chaque sol. Nous ne prendrons
pas en compte la variation de poids volumique due à la saturation.

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Sol (Clas- Prol [m] Poids Angle de Cohésion Angle de

sication volumique frottement du sol frottement
des sols) γ [kN/m3 ] interne cef [kPa] interne
ϕef [◦ ] struc-
ture/sol
δ [◦ ]
S-F - Sable 0,0 - 1,5 17,5 29,5 0,0 14,0
avec trace
de ne, sol
moyenne-
ment
dense
SC - Sable 1,5 - 2,5 18,5 27,0 8,0 14,0
argileux,
sol moyen-
nement
dense
CL, CI - > 2,5 21,0 19,0 12,0 14,0
Argile de
plasticité
faible ou
moyenne,
consis-
tance
faible
Table 1  Tableau des paramètres des sols

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Figure 4  Fenêtre de dialogue Ajouter de nouveaux sols - Sable avec traces

de nes

Figure 5  Fenêtre de dialogue Ajouter de nouveaux sols - Sable argileux

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Figure 6  Fenêtre de dialogue Ajouter de nouveaux sols - Argile de plasticité

faible

Ensuite, dans le cadre  Assignation , aectez les sols aux couches comme
l'indique l'illustration ci-dessous.

Figure 7  Cadre  Assignation  - Assignation des sols

Dans le cadre  Géométrie , sélectionnez la forme du fond de l'excavation et

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saisissez sa profondeur (2,75 m). Cliquez ensuite sur  modier  pour sélection-
ner le type des sections transversales. Pour notre exemple, nous considérerons
une palplanche VL 601.

Figure 8  Cadre  Géométrie 

Dans le cadre Matériau, nous dénissons le type d'acier requis par S 240
GP (palplanches d'acier).

Figure 9  Cadre  Matériau 

Pour cette étude, nous n'utilisons pas les cadres  Ancrages ,  Butons ,
 Appuis ,  Surcharge  ou  Forces saisies . Le cadre  Séisme  n'est pas non
plus important dans cette analyse, car la structure n'est pas située dans une zone
sismiquement active. Dans le cadre Terrain, nous utilisons le paramétrage par
défaut (terrain horizontal).
Nous passons ensuite au cadre  Détermination de la pression . Dans ce

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cadre, nous sélectionnons l'option  Considérer la pression dimensionnante mi-

nimale.

Figure 10  Cadre  Détermination de la pression 

Remarques :
1. Pour les sols cohérents, il est recommandé par certaines normes
d'utiliser la pression de dimensionnement minimale agissant sur le mur
de soutènement. La valeur standard pour le coecient de pression de
dimensionnement minimale est Ka = 0, 2. Cela signie que la pression
minimale sur la structure est d'au moins 20% de la contrainte
géostatique - jamais moins.
2. Dans le cas de murs de soutènement ancrés, il est recommandé
d'utiliser la redistribution de la pression active en raison de l'ancrage.
Si l'on veut réduire la déformation de la palplanche, il est également
possible d'augmenter la pression agissant sur la structure (augmentation
active, au repos) dans le même cadre. Ces deux possibilités sont décrites
dans l'aide du programme (F1) ou dans le cahier technique n° 5 -
Conception d'un mur de soutènement ancré.

Dans le cadre  Eau , valorisez la profondeur de la nappe phréatique à 1 m.

Figure 11  Cadre  Eau  - 1ère phase de construction

Ensuite, dans le cadre  Paramètres de la phase , sélectionnez la situation
de calcul permanente.

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Figure 12  Cadre  Paramètres de la phase  - 1ère phase de construction

Maintenant, ouvrez le cadre  Calcul . Dans ce cadre, le programme cal-
culera automatiquement les eorts internes et la profondeur nécessaire de la
structure dans le sol (che).

Figure 13  Cadre  Calcul 

Tous les résultats peuvent être achés à l'aide du bouton  En détail .

Figure 14  Cadre  Calcul  - 1ère phase de construction - Fenêtre de dialogue

 En détail 

Dans la prochaine étape, nous allons vous montrer comment analyser la

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che minimale et les forces internes en cas de situation de calcul accidentelle -

les inondations.

2.2 Phase de construction 2

Saisie des données de base
Maintenant, ajoutez une nouvelle phase de construction dans la barre d'outils
 Phase de construction  dans le coin supérieur gauche de votre écran.

Figure 15  Barre d'outils  Phase de construction 

Dans le cadre Eau, modiez la hauteur de la nappe phréatique de sorte
qu'elle prenne pour valeur −1 m. Nous ne considérerons pas l'eau devant la
structure.

Figure 16  Cadre  Eau 

Ensuite, dans le cadre  Paramètres de la phase , sélectionnez la situation
de calcul  accidentelle .

Figure 17  Cadre  Paramètres de la phase 

Toutes les autres valeurs sont identiques à celles de la 1ère phase de construc-
tion, nous n'avons donc rien d'autre à modier. Par conséquent, nous pouvons
passer directement au cadre  Analyse  et voir les résultats détaillés.

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Calcul

Figure 18  Cadre  Calcul 

Figure 19  Cadre  Calcul  - 2ème phase de construction - Fenêtre de dialogue

 En détail 

Il est maintenant nécessaire de vérier la section de la palplanche en exion

et compression ainsi que sa résistance au cisaillement.

Vérication de la section
Passez au cadre Dimensionnement.

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Figure 20  Cadre  Dimensionnement 

Figure 21  Cadre  Dimensionnement  - Résultats de la vérication

Remarque : Les valeurs maximales des eorts internes de toutes les étapes sont
achées dans le cadre  Dimensionnement . Si nous voulons utiliser les
résultats d'étapes de construction spéciques, nous devons les sélectionner à
l'aide du bouton  Modier .

Nous constatons que notre section n'est pas satisfaisante pour la vérication
 Flexion + Compression , le taux de travail est supérieur à 100%. Les résultats
détaillés peuvent être achés à l'aide du bouton  En détail .

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Figure 22  Résultats détaillés

Comme la vérication de la section n'est pas satisfaisante, nous devons re-
venir au cadre  Géométrie  et sélectionner une palplanche plus grande - VL
602.

Figure 23  Cadre  Géométrie  - Modication de la section

Suite à l'édition de la section, nous retournons dans le cadre  Dimensionne-
ment . La vérication du nouveau soutènement muni d'une section plus grande
est maintenant satisfaisante.

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Figure 24  Cadre  Dimensionnement  - Vérication de la nouvelle section

Figure 25  Cadre  Dimensionnement  - Nouveaux résultats de vérication

Remarque : La modication de la section n'a aucune inuence sur l'analyse
des eorts internes. La rigidité de la structure n'inuencera que l'analyse dans
le programme  Vérication des écrans de soutènement , qui peut être utilisé
lors de l'analyse de structures ancrées plus délicates.

2.3 Vérication de la stabilité

Il faut maintenant vérier que la structure est satisfaisante en termes de
stabilité globale. Cette vérication est eectuée dans le cadre  Stabilité .
Dans ce cadre, le programme ache la profondeur minimale de la structure
dans le sol. Une analyse de stabilité doit être eectuée pour chaque étape de la
construction.
La profondeur minimale de la structure (basée sur une analyse à la 2ème
phase de construction) est de 4, 46 m. Nous allons donc concevoir un rideau de
palplanches à 4, 5 m de profondeur dans le sol.

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Dans un premier temps, nous eectuons une analyse de la 1ère phase de

construction.

Figure 26  Cadre  Stabilité  - 1ère phase de construction

Cliquez sur le bouton  Stabilité des pentes  an de lancer le programme
 Stabilité des pentes . Tous les paramètres d'entrée sont transférés automa-
tiquement dans ce programme. Dans le programme, allez dans le cadre  Ana-
lyse . Sélectionnez la méthode  Bishop  avec optimisation de la surface de
glissement circulaire comme indiqué sur l'illustration ci-dessous et cliquez sur le
bouton  Calculer .

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Mise à jour 01/2020 2 SOLUTION

Figure 27  Programme  Stabilité des pentes  - Cadre  Calcul  (1ère phase

de construction)

Une fois l'analyse de la 1ère étape terminée, cliquez sur  Quitter et trans-
mettre les données  sur le côté droit de l'écran. Ensuite, nous allons réaliser la
même analyse pour la 2ème phase de construction.

Figure 28  Programme  Stabilité des pentes  - Cadre  Calcul  (2ème phase

de construction)

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Mise à jour 01/2020 3 RÉSULTAT DE L'ANALYSE ET CONCLUSION

3 Résultat de l'analyse et conclusion

Le but de cette étude était de concevoir un mur de palplanches pour un puits

de fondation d'une profondeur de 2, 75 m.
Lors de la conception d'un mur de soutènement non ancré, nous obtenons la
valeur de la profondeur minimale de la structure dans le sol (che). Cette pro-
fondeur est déterminée comme la valeur maximale déduite de toutes les étapes
de construction :
 Profondeur minimale de la structure à la première phase de construction :
2, 79 m
 Profondeur minimale de la structure à la deuxième phase de construc-
tion : 6, 46 m
Ainsi, nous concevrons le mur de palplanches à 4, 5 m de profondeur dans le sol
avec une longueur totale de 7, 25 m (4, 46 m + 2, 79 m).
Cette construction est satisfaisante du point de vue de la stabilité globale.
Le taux de travail maximal de la structure ne dépasse pas 60%.
La section initialement conçue de palplanches de type VL 601 n'était pas
satisfaisante pour la vérication en exion. Pour cette raison, la section a été
remplacée par un type plus grand VL 602, qui s'est révélé satisfaisant.
Le mur en palplanches (section type VL 602, acier S 240 GP) d'une
longueur totale de 7, 25 m est satisfaisant pour toutes les vérications.

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