Mini-Projet
OUVRAGES DE SOUTENEMENT
Réalisé Par :
BOUFTILA Hamza ALIOUI Imad BENSAID Khalid BLALI Zakaria BOUKRIME Wijdane
Réalisé Par : Encadré Par : BOUFTILA Hamza M. GOUNOUNI ALIOUI Imad BENSAID Khalid TATA Mouna BOUKRIME Wijdane
Remerciement:
On souhaite adresser ici nos remerciements à toutes les personnes qui nous ont apporté leur soutien et leur aide et qui ont ainsi contribué à l’élaboration de ce projet. Nos remerciements les plus sincères sont adressés à notre encadrant Mrr GOUNOUNI pour le soutien, l’aide et le temps qu’il a bien voulu nous consacrer et sans qui ce rapport n’aurait jamais vu le jour. Nos remerciements s’adressent également à nos professeurs, ainsi qu’à tous ceux qui nous ont fait l’honneur de bien vouloir évaluer notre travail.
Résumé Dans le cadre de notre cursus scolaire en tant qu’élèves ingénieur, un mini projet en Ouvrages de Soutènement est exigé pour évaluer les connaissances acquises au cours des études et mettre en pratique nos compétences, car c’est le meilleur moyen d’adaptation au travail en groupe et qui permet de consolider les attitudes, renforcer les comportements développés au cours de la formation, et se préparer à mieux fonctionner dans le milieu de travail.
L’objectif de notre projet est la vérification pour le mur de soutènement de la station du barrage Sidi Mohammed Ben Abdellah sur l’oued Akreuch, de la stabilité vis-à-vis au glissement, renversement et décompression du sol et enfin vérifier la stabilité interne, en adoptant l’approche semi probabiliste (vérification aux états limites).
Pour répondre aux besoins du cahier de charges nous allons effectuer l’étude et l’analyse des différentes types et méthodes de réalisation, en se basant sur les notions du cours, et d’extraire les principales actions et les différents variables qui influencent le projet.
À la fin de cette étape, nous allons entamer l’analyse détaillée et le calcul manuel et en utilisant un logiciel de calcul. Le présent rapport permet de présenter les différentes étapes par lesquelles on a passé afin de réaliser le travail qui nous a été confié.
I-
INTRODUCTION :
Le mur de soutènement est un mur vertical ou sub-vertical qui permet de contenir des terres (ou tout autre matériau granulaire ou pulvérulent) sur une surface réduite. La retenue des terres par un mur de soutènement répond à des besoins multiples : préserver les routes et chemins des éboulements et glissement de terrain, structurer une berge naturelle en un quai (ports maritimes et voies navigables), parer en soubassement les fondations d'édifices de grande hauteur ou de digues, créer des obstacles verticaux de grande hauteur (murs d'escarpe et glacis dans les fortifications), soutenir des fouilles et tranchées de chantier pour travailler à l'abri de l'eau (batardeau), établir des fondations ou créer des parkings souterrains, etc. On trouve des murs de soutènement en pierres sèches, en moellons, en pierres de taille, en briques, en béton armé, en acier, voire en bois ou en polymère (vinyle). Pour Notre cas on fera l’étude d’un mur de soutènement Cantilever et vérifier sa stabilité vis-à-vis au glissement, au renversement et décompression du sol et à la fin nous allons établir sa stabilité interne. II-
Schématisation du mur :
III- Données : 1. Chargement : -
la surcharge de remblai : s=4KN/m 2. Caractéristiques du sol :
- Angle de frottement interne du remblai : ϕ=28° Poids volumique du remblai : ϒr=20KN/m3 - Cohésion du sol de remblai : c=0 - Angle de frottement du sol d’assise : ϕ=32 - Cohésion de sol d’assise : c=0
- Coefficient de frottement a la base : tan 3. Caractéristiques du béton : -
Résistance à la compression : Rc=25Mpa Poids volumique du remblai : ϒb=25KN/m3 4. Caractéristiques de l’acier :
-
limite d’élasticité : fe=400MPa
IV- Eléments de Réponse : - forces stabilisantes :
Poids du remblai : W1=b1*h1*ϒ1 W1=4,5*2*20 W1=180KN/ml
Poids du deuxième rectangle Béton : W2=b2*h2* ϒb W2=0,35*3*25 W2=26.25 KN/ml
Poids du premier rectangle Béton : W3=b3*h3* ϒb W3=0,3*4,63*25 W3= 34.725 KN/ml
Effort de surcharge vertical: Q1=q*l Q1=4*2 Q1= 8KN/ml -
forces de renversements :
Effort de surcharge horizontal: Qa=q*h*ka Qa=4*(4,5+0,35)*tan2 (π/4- ϕ’/2) Qa= 9.512 KN/ml
Effort de poussée : Pa= (1/2)* ϒ*h2*Ka 1
Pa= *20*(4,5+0,35)2* tan2 (π/4- ϕ’/2) 2
Pa= 115,33 KN/ml
VI-1- Stabilité vis-à-vis au glissement : Cette vérification consiste à s’assurer que les efforts horizontaux appliqués à l’ouvrage ne provoquent pas un glissement à la base : Hd <= Vd*tan ϕ’/ ϒg1+c’*A/ ϒg2 On adoptant l’approche (semi-probabiliste) vérification a l’ELU : a- Combinaison fondamentale :
On a la combinaison suivante : 1,125*S(1,2*Gmax + 0,9Gmin + ϒfw*FW+ϒf1q1*Q1+∑1,15Qi) Hd= 1,125*S(1,2*Pa+0,9*0+0*0+1,33*Q) Hd= 328,26 KN/ml Vd=1,125*(1,2*0+0 ,9*(W1+W2+W3)+0*0+(1,33*Q1)) Vd= 225.96 KN/ml Nous avons : Hd=328,26 KN/ml On a : ϒg1=1,2
Donc : (Vd*tan ϒg1)= 225,96 KN/ml
Hd= 328,26 vd*tan ϒg1)
b- Combinaison accidentel : S (G+FW+FA+Q1∑Qi) Hd= 115,33+0+0+1,33*9,512+0 Hd=127.98 KN/ml Et Vd=251.615 KN/ml
Nous avons : Hd=127,98 KN/ml On a : ϒg1=1,1 Donc : (Vd*tan ϒg1)= 114 ,37 KN/ml
Hd=127,98 vd*tanϒg1)=114.37 KN/ml
VI-2- stabilité vis a vis-à-vis du reversement : On doit d’abord calculer l’excentricité e pour pouvoir calculer B’ ; pour les ELU, on doit assurer qu’au moins 10% de la surface de base de la fondation reste comprimée, pour les ELS rares au moins 75 % de cette surface doit rester comprimée et pour les combinaisons ELS fréquentes toute la surface doit rester comprimée. a- Combinaison Fondamentale : Les moments seront calculés au point où le renversement débutera à la base de la semelle.
e= ((∑MA /N)- (b/2))
force
Coefficient
Bras de levier
Moment (KN .m)
W1
1,125*0,9
2m
364,5
W2
1,125*0,9
1,5
39,87
W3
1,125*0,9
0,85
33,21
Q1
1,125*1,33
2
23,94
Qa
1,125*1,33
2,425
34,514
Fa
1,125*1,2
1,617
251,76
ƩMA= 364.5+39.87+33.21+23.94+34.514+251.76= 747.794 KN.m
Or : e= ((∑MA /N)- (b/2)) e=(747,794/255,96)-(3/2) e=1,422m ˃ (B/6) 𝐵
B’= 3*( − 𝑒) 2
B’=3*(1,5 – 1,422)
B’ = 0,234 =>
𝐵′ 𝐵
∗ 100 = 7,8 < 10%
b- Combinaison Accidentelle :
force
Coefficient
Bras de levier
Moment (KN .m)
W1
1
2m
360
W2
1
1,5
39,375
W3
1
0,85
29,516
Q1
1,33
2
21,28
Qa
1,33
2,425
30 ,68
Pa
1
1,617
186,49
ƩMA= 360+39.375+29.516+21.28+30.68+186.49= 667.341 KN.m
e= ((∑MA /N)- (b/2)) e=
667,341 251,615
− 1,5 => e = 1,153 m
𝐵
B’= 3*( − 𝑒) 2
B’=3*(1,5 – 1,153) B’ = 1,041 =>
𝐵′ 𝐵
∗ 100 = 34,7 > 10%
VI-3- stabilité vis à vis-à-vis décompression du sol (ELS): a- Combinaison Fréquente :
S [G +Fw + ϕ*Q1 +∑ 𝜑2𝑖 ∗ 𝑄𝑖] On trouve la même excentricité que pour le cas accidentelle e = 1,153
𝐵′ 𝐵
∗ 100 = 34,7 % < 100%
b- Combinaison Rare :
S[G + Fw + Q1 + ∑ 𝑤2𝑖 ∗ 𝑄𝑖]
force
Coefficient
Bras de levier
Moment (KN .m)
W1
1
2m
360
W2
1
1,5
39,375
W3
1
0,85
29,52
Q1
1
2
16
Qa
1
2,425
23,07
Fa
1
1,617
186,61
ƩMA= 360+39.375+29.52+16+23.07+186.61= 330.575 KN.m
e= ((∑MA /N)- (b/2)) N= 248,975 KN /ml
Avec :
e=
330,575 248,975
− 1,5 => e = 0,17 m < 0,5=
𝐵 6
Semelle entièrement comprimé.
V-
Résultats en utilisant un logiciel de Calcul
2- Résultats Obtenus :
Mur de soutènement : 1. Paramètres de calcul: MATERIAU:
BETON: ACIER:
classe C25/30, fc28 = 25,00 (MN/m2), poids volumique = 2,45 (T/m3) classe HA 400, fe = 400,00 (MN/m2)
OPTIONS: Calculs suivant la norme: béton: BAEL 91 mod. 99 · sols: DTU 13.12 · Enrobage: c1 = 30,0 (mm), c2 = 50,0 (mm) Agressivité du milieu: non agressif Fissuration: peu préjudiciable Dimensionnement du mur en fonction de: - Résistance - Glissement g = 1,500 - Renversement g = 1,500 Vérification du mur en fonction de: - Tassement moyen: Sdop = 0,10 (m) - Différence de tassements: DSdop = 0,05 (m) Coefficients de réduction pour: ·Cohésion du sol 100,000 % ·Adhésion semelle-sol 0,000 % ·Butée du voile 50,000 % - Butée de la bęche 100,000 % Angle de frottement sol-voile:
· · · ·
-
Butée pour les sols incohérents Poussée pour les sols cohérents Butée pour les sols cohérents Poussée pour les sols incohérents
0× 2/3× 0× 2/3×
· · ·
·
2. Géométrie: ·
· ·
·
3. Sol: ·
Définition des paramètres géotechniques suivant la méthode: A Talus Profondeur du sol aval Ho = 4,85 (m) Stratification primaire:
Paramètres:
N°
Nom du sol
Niveau [m]
Epaisseur [m]
1.
Sables et graves compacts
0,00
-
Angle de Cohésion frottement [kN/m2] [Deg] 0,00
32,00
Densité [T/m3] 2,00
Sols en amont:
Paramčtres: N°
Nom du sol
Niveau [m]
Epaisseur [m]
1
Sables et graves compacts
4,85
4,85
Niveau [m]
Epaisseur [m]
Angle de Cohésion frottement [kN/m2] [Deg] 0,00
28,00
Densité [T/m3] 2,00
Sols en aval:
Paramčtres: N°
Nom du sol
5. Charges
Angle de Cohésion frottement [kN/m2] [Deg]
Densité [T/m3]
Liste de charges
· · ·
1 uniforme a1 d'exploitation
· ·
5. Résultats de calculs géotechniques
x = 0,00 (m)
P = 0,40 (T/m2)
· · POUSSEES · Poussée et butée des terres : conforme aux déplacements du mur Coefficients de poussées et butées limites et équilibres pour les sols: Angle d'inclinaison moyen du talus = 0,00 (Deg) Angle d'inclinaison du voile = 0,00 (Deg)
Ka
cos2 ( )
sin( ) sin( ) cos cos( ) 1 cos( ) cos( ) cos2 ( )
2
2
Kp
sin( ) sin( ) cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
2
2
Ko
x z 1
Ka Ko K p
Sols en amont: N°
Nom du sol
1.
Sables et graves compacts
· · ·
Nom du sol N°
4,85
28,00
Ka
Ko
Kp
0,321
0,531
2,770
Ka
Ko
Kp
Déplacements limites totaux butée 0,121 poussée 0,012 Sols en aval:
·
· ·
Angle de Niveau [m] frottement [Deg]
Angle de Niveau [m] frottement [Deg]
Déplacements limites totaux butée 0,000 poussée 0,000
RESISTANCE
Type de sol sous la semelle: uniforme Combinaison dimensionnante: 1,000*PM + 1,000*Pa + 1,000*PT + 1,000*a1 Charge dimensionnante réduite: N=-276,14 (kN/m) My=-110,77 (kN*m) Fx=-98,92 (kN/m) Coefficient de sécurité: 1,677 > 1,000
TASSEMENT · · · ·
Type de sol sous la fondation: uniforme Combinaison dimensionnante: 1,000*PM + 1,000*Pa + 1,000*PT + 1,000*a1 Charge dimensionnante réduite: N=-276,14 (kN/m) My=-110,77 (kN*m) Fx=-98,92 (kN/m) Charge caractéristique unitaire due aux charges totales: q = 0,09 (MN/m2) Epaisseur du sol en tassement active: z = 4,50 (m) Contrainte au niveau z: - additionnelle: szd = 0,01 (MN/m2) - due au poids du sol: szg = 0,09 (MN/m2) Tassement: S = 0,00 (m) < Sdop = 0,10 (m)
RENVERSEMENT
Combinaison dimensionnante: 1,000*PM + 1,553*Pa + 0,900*PT + 1,500*a1 Charge dimensionnante réduite: N=-273,36 (kN/m) My=-56,38 (kN*m) Fx=-131,58 (kN/m) Moment de renversement: Mo= 220,57 (kN*m) Moment empęchant le renversement de la fondation: Muf = 463,25 (kN*m) Coefficient de sécurité: 2,100 > 1,500
GLISSEMENT
Combinaison dimensionnante: 1,000*PM + 1,000*Pa + 1,000*PT + 1,000*a1 Charge dimensionnante réduite: N=-276,14 (kN/m) My=-110,77 (kN*m) Fx=-98,92 (kN/m) Dimensions équivalentes de la semelle: A = 3,00 (m) Coefficient de frottement: - du sol (position du sol): f = 0,500 Coefficient de réduction de la cohésion du sol = 100,000 % Cohésion: C = 0,00 (kN/m2) Valeur de la force de glissement: Qtr = 98,92 (kN/m) Valeur de la force empęchant le glissement du mur: Qtf = N * f + C * A - au niveau du sol: Qtf = 138,07 (kN/m) Coefficient de sécurité: 1,396 < 1,500
ANGLES DE ROTATION Type de sol sous la fondation: uniforme Combinaison dimensionnante: 1,000*PM + 1,000*Pa + 1,000*PT + 1,000*a1 Charge dimensionnante réduite: N=-276,14 (kN/m) My=-110,77 (kN*m) Fx=-98,92 (kN/m) Contraintes unitaires maximales caractéristiques dues aux charges totales: · qmax = 0,16 (MN/m2) Contraintes unitaires mimimales caractéristiques dues aux charges totales: · qmin = 0,02 (MN/m2) Angle de rotation: ro = 0,04 (Deg) Coordonnées du point de rotation du voile: X = 3,50 (m) Z = 0,00 (m) Coefficient de sécurité: 21,689 > 1,500
· · ·
6. Résultats de calcul béton armé
Moments
· · · Elé ment
Moments
Valeur [kN*m]
Position [m]
Voile
maximum
194,12
0,35
Voile
minimum
-0,00
4,85
Semelle
maximum
49,83
0,70
Semelle
minimum
-138,18
1,00
Combinaison 1,000*PM + 1,553*Pa + 1,485*PT + 1,500*a1 1,000*PM + 0,850*Pa + 0,900*PT + 1,500*a1 1,350*PM + 1,553*Pa + 1,485*PT + 1,500*a1 1,000*PM + 1,553*Pa + 1,485*PT + 1,500*a1
Ferraillage
Position
Section d'acier théorique [cm2/m]
Barres
voile ŕ droite
23,09
16,0
6,40
12,0
3,24
12,0
voile ŕ droite (h/3) voile ŕ droite
tous les tous les tous
Espacement [m]
Surface réelle [cm2/m]
0,08
25,13
0,17
6,65
0,34
3,33
(h/2) semelle gauche (-) semelle droite (+) semelle droite (-) semelle gauche (+)
4,87
10,0
14,03
12,0
3,97
0,0
0,00
12,0
les tous les tous les tous les tous les
Nomenclature des armatures:
• Type: • Barres: • Espacement: • nombre: • longueur:
16,0 0,08 (m) 12 5,45 (m)
• Type: • Barres: • Espacement: • nombre: • longueur:
12,0 0,08 (m) 12 3,32 (m)
0,16
4,91
0,08
14,14
0,00
0,00
0,08
14,14
• Type: • Barres: • Espacement: • nombre: • longueur:
10,0 0,16 (m) 6 1,40 (m)
VI- CONCLUSION :
Durant cette période de réalisation on a eu la chance de s’exercer et d’appliquer les méthodes théoriques vues en cours. La réalisation de ce projet nous a appris de travailler en groupe, et d’enrichir nos connaissances concernant la méthodologie et le savoir-faire. Malgré les problèmes rencontrés lors de la réalisation de ce projet, on a réussi à trouver les solutions pour avoir finalement un projet complet. Nous espérons que notre modeste travail était à la hauteur des attentes de notre encadrant.
