1Membres du jury : Pr. M. Jamal BOUCHNAIF M. Amal CHEHLAFI M. Mourad TAJ M. Ahmed abbadi Projet de fin d’ études en vue de l’ obtention du diplôme d’ingénieur d’état de l’ENSAO Option : Génie civil Présenté par : M. Mohammed HAKMI Mlle. Ibtihal BOULEHFA 2 PRESENTATION DU PROJET ETUDE COMPARATIVE DES APPROCHES THEORIQUES POUR LE CALCUL DES POUSSEES. METHODE ETABLIE POUR L’ELTUDE DYNAMQUE DES MURS EN « T inversé » ETUDE DE CAS PRESETATION DU PROGRAMME MS-T SSD CONCLUSION Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 3 PLAN Contexte général Problématique Contexte général Comportement statique Comportement dynamique Dégâts Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Présentation du projet 4 Présentation du projet Contexte général Conclusion Problématique Problématique Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Etude sous sollicitations sismique négligée 5 Contexte général Conclusion Problématique Problématique Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Incomplets ( pour des configurations spécifiques) Risque d’erreur ou de modification Présentation du projet 6 Contexte général Conclusion Problématique Problématique Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Manque de documentation sur l’étude dynamique des mur en T Différences entre les murs « poids » et les murs en « T inversé » Présentation du projet 7 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Poussée active Poussée passive Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 La poussée active est l’action des terres en amont, qui tendent à renverser le mur La poussée passive (butée) est l’action des terres en aval , qui tendent à retenir le mur Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie Méthode de Rankine Méthode de Coulomb Méthode de B-C-K 8 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Rankine Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Mobilisation totale de la poussée active : ∆ = Mobilisation totale de la poussée passive (butée) : ∆ = ( non tolérable et irréalisable ) Pressions des terres au repos ∆ = 0 m : coefficient de poussée au repos = − ¢ Formule de Jacky Méthode de B-C-K Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 9 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 1- Méthode de Coulomb (1773) • Massif pulvérulent sec (¢ , c=0 ) • Sans surcharge • Inclinaison du talus | • Inclinaison de la paroi ì ì | u ¢ o a b c , , = (u, o, ¢) ⇒ P = (u) o Force de poussée active Coefficient de poussée active H/3 H Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 10 Poussée active Poussée passive Vérification hydrodynamique Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 1- Méthode de Coulomb (1773) Force de poussée passive Coefficient de poussée passive H’/3 H’ o : Angle de frottement écran/sol - Rugosité du mur , compactage , teneur en eau et déplacement du mur Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 11 Poussée active Poussée passive Vérification hydrodynamique Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 1- Méthode de Coulomb (1773) Critiques - Simplicité - Ne décrit pas le comportement réel lors de la rupture ( plan de glissement) - Nécessite la connaissance de frottement sol/ecran o Domaine d’application - Cas où ì est faible - Applicable aux cas complexes avec les constructions géométriques de Poncelet et de Culmann Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 12 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 2- Méthode de Rankine (1856) Méthode de Rankine Principe - Massif pulvérulent (¢ , c=0) homogène ,incliné de | - En equilibre de Rankine Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie ∆ ∆ 13 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 2 - Méthode de Rankine (1856) Méthode de Rankine Principe - Massif pulvérulent (¢ , c=0) homogène ,isotrope , incliné de | • Equilibre limite du sol ÷ double réseau de lignes de glissement − • La distribution des contrainte s est triangulaire • ne dépend que de ì − Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 14 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 2- Méthode de Rankine (1856) Méthode de Rankine Force de poussée active Coefficient de poussée active Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 15 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 2- Méthode de Rankine (1856) Méthode de Rankine Force de poussée passive Coefficient de poussée active Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 16 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 2- Méthode de Rankine (1856) Méthode de Rankine En cas de surcharges : Prise en compte de cohésion ≠ : => contribution favorable Critiques - Ne prend pas compte du frottement mur/sol => Surface de glissement plane Domaine d’application - Valable dans le cas des petit et moyens ouvrages => o = f (ì,β ) Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 17 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 3- Méthode de Bousinesq – Caquot - Kerisel (1856) Méthode de B-C-K Principe - Tenir compte du frottement mur/ecran => Surface de glissement non plane ( spirale logarithmique) => o ne dépend plus de ì ,β Résultats : Equations différentielles non intégrables Résolues par les méthodes numériques => tables de Caquot-Kerisel Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 18 Poussée active Poussée passive Mobilisation des poussées Méthode de Coulomb Méthode de Rankine Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Méthode de B-C-K 3- Méthode de Bousinesq – Caquot - Kerisel (1856) Poussée active : Coefficient de poussée active : La méthode B-C-K est prolongeable dans le cas de surcharges sur les massifs Méthode de B-C-K Critiques Validité des hypothèse de base et des conditions aux limites . Domaine d’application Très utilisée en étude statique Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 19 Approche de base M-O Méthode établie Justification interne Approche de base M-O Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 1 - ANALYSE STATIQUE (Rankine-Coulomb) Poussée statique active : Coefficient statique de poussée active : ( Poncelet ) Effet de surcharge : Poussée statique passive : Coefficient statique de poussée passive : Effet de surcharge : Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 20 Approche de base M-O Méthode établie Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 2 - ANALYSE PSEUDO-STATIQUE MONONOBE-OKABE Approche de base M-O W W ( , ) ∗ ∗ ∓ ∗ ∓ ∗ u u = ( ∓ ) Force de poussée dynamique active: Coefficient dynamique de poussée active: u Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 21 Approche de base M-O Vérification hydrodynamique Méthode établie Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 2 - ANALYSE PSEUDO-STATIQUE MONONOBE-OKABE Approche de base M-O M. SEED et R.WHITMAN ÷ s’applique plus haut que H/3 Solution : = + A A H/3 0,6*H Effet de surcharge : Solution : = + ∆ ∆ H/2 2H/3 Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 22 Approche de base M-O Vérification hydrodynamique Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 1 –SPÉCIFICITÉS DES MURS EN « T inversé » Méthode établie Au niveau de la géométrie et des chargements : Talon Patin Voile Remblai Amont Remblai Aval ì ( Rôle Stabilisateur) ( Rôle Stabilisateur) Au niveau de l’étude : A B M O o Terrain mort amont Terrain mort aval ETAPE 1 : DECOUPAGE TRANSVERSAL = ∗ = ∗(1∓ ) - Formes géométriques simples - Homogénéité ETAPE 2: AFFECTATION DES FORCES A - Forces dynamiques de poussée B - Forces dynamiques de poids C- Sous-pressions de l’eau ETAPE 3: CALCUL DES MOMENTS Moments stabilisants : - Composantes verticales des poids dynamiques - Poussée passive - Composantes verticales de poussée active Moments renversants : - Composantes horizontales des poids dynamiques - Résultante des sous-pressions - Composantes horizontales de poussée active Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 23 Approche de base M-O Vérification hydrodynamique Méthode établie Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Justification Externe Stabilité du talus Renversement Glissement Poinçonnement Stabilité du talus En étude Statique A – STABILITÉ DU TALUS En étude dynamique ≤ Stabilité classique des talus Stabilité du talus dépend des caractéristiques sismiques ≤ − Mesure a prendre en cas de non vérification: Diminuer la valeur de l’angle β Compactage ( non excessif ) pour augmenter la valeur de φ Tiers central Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 24 Approche de base M-O Vérification hydrodynamique Méthode établie Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Justification Externe B – STABILITÉ AU RENVERSEEMENT ≥ Etude Statique : = 1,5 Etude Dynamique : = 1 Mesure a prendre en cas de non vérification: Augmenter la largeur de semelle ( talon ) Tirants d’ancrages Stabilité du talus Renversement Glissement Poinçonnement Tiers central Renversement Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 25 Approche de base M-O Vérification hydrodynamique Méthode établie Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Justification Externe C – VÉRIFICATION DU TIERS CENTRAL Stabilité du talus Renversement Glissement Poinçonnement Tiers central Tiers central = − − Excentrement de la résultante = ≥ ≤ Diagrammes de contraintes trapézoïdale Sol complétement comprimé Diagrammes de contraintes triangulaire Sol tendu négligé Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 26 Approche de base M-O Vérification hydrodynamique Méthode établie Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Justification Externe Stabilité du talus Renversement Glissement Poinçonnement Tiers central Glissement D – STABILITÉ AU GLISSEMENT − ∗ (¢) + . ′ − ≥ Etude Statique : = 1,5 Etude Dynamique : = 1 Mesure a prendre en cas de non vérification: Bêche d’ancrage Augmenter la largeur de la semelle B Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 27 Approche de base M-O Vérification hydrodynamique Méthode établie Justification externe Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Justification Externe E– VÉRIFICATION DE NON POINÇONNEMENT Stabilité du talus Renversement Glissement Poinçonnement Tiers central Poinçonnement o ≤ Mesure a prendre en cas de non vérification: Augmenter la largeur de semelle Alléger la structure ( si possible) Pour un diagramme de contrainte trapézoïdale ; o = ∗( −) ∗ ∗ −, ∗ Pour un diagramme de contrainte triangulaire ; o = ( −) ∗ Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 28 Etude Comparative Approche de base M-O Etude de cas MS-T SSD Vérification hydrodynamique Méthode établie Justification externe Méthode Etablie Justification interne Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Justification Interne A – ETUDE DU VOILE Etude de la semelle Stabilité du voile Etude du voile A ì ì Poussée s’applique directement sur le voile Sans inclinaison par rapport à la normale o=0 B – ETUDE DE LA SEMELLE Etude de la semelle Calcul des aciers dans les sections critiques Diagramme des contrainte du sol Meyerhof • Poids des terres et surcharges • Réaction du sol • Sous-pressions Poussée passive négligée 29 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Prédimensionnent A – PREDIMENSIONNEMENT SETRA 0, 3 m 6,5 m 1 m 2,05 m 0,072 m 5,95 m 0,55m 0,178 m 1,71 ° 0,7 ° Prédimensionnement selon SETRA Caractéristiques sismiques = , = , = , Moments Résultats Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 30 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 B – Chargements appliqués au mur ¸ = / ¸ = 22 / ¢ = 25° c = 0 / H =6,5 m ¸ = / ¸ = / ¢ = 35° c = 0 H =1,5 m ¸ = / ¢ = 35° c = 15 / 1 | =10° q = 15 / q = 10 / Moments Résultats Sol sec Sol saturé A A A A A A A A Chargements Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie Poussée active Poussée passive Poids dynamique 31 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Moments des forces de poussée active Moments Résultats Moments Composantes verticales Notations Forces [KN/m] Bras de levier [m] Moments [KN.m/m] S. Ascendant S. Descendant S. Ascendant S. Descendant 11,93 11,93 3,6 42,948 42,948 ∆ 3,03 3,82 3,6 10,908 13,752 4,97 4,97 3,6 17,892 17,892 ∆ 6,54 5,75 3,6 23,544 20,7 0,426 0,426 3,6 1,533 1,533 ∆ 0,56 0,46 3,6 2,016 1,656 4,18 4,18 3,6 15,048 15,048 ∆ 1,062 1,34 3,6 3,823 4,82 Composantes horizontales Notations Forces [KN/m] Bras de levier [m] Moment [KN.m/m] S. Ascendant S. Descendant S. Ascendant S. Descendant 81,48 81,48 3,6 293,33 293,33 ∆ 20,70 26,11 4,88 100,92 127,41 68,43 68,43 1 68,43 68,43 ∆ 90,02 79,10 1,33 119,71 105,20 5,86 5,86 0,66 3,87 3,87 ∆ 7,72 6,29 1,2 9,25 7,54 28,56 28,56 3,39 97,83 97,83 ∆ 7,25 9,15 4,52 32,77 41,35 20 20 0,66 13,2 13,2 Moments des forces de poussée passive Notations Forces [KN/m] Bras de levier [m] Moment [KN.m/m] S. Ascendant S. Descendant S. Ascendant S. Descendant 8,76 8,76 1,16 10,16 10,16 ∆ −0,88 −0,25 1,3 -1,14 -0,32 35,05 35,05 0,5 17,52 17,52 ∆ −6,23 −3,678 0,66 -4,11 -2,42 16,60 16,60 0,33 5,47 5,47 ∆ − 2,98 − 1,77 0,6 -1,78 -1,06 83,025 83,025 0,75 62,26 62,26 − 8,41 − 2,37 1 -8,41 -2,37 5,00 5,00 0,33 13,2 1,65 Moments des poids dynamiques Eléments Forces [KN/m] Bras de levier [m] Moment [KN.m/m] S. Ascendant S. Descendant S. Ascendant S. Descendant 1 4,95 5,32 1,502 7,43 8,00 2 41,29 46,23 1,32 54,50 61,02 3 12,24 13,15 1,12 13,71 14,73 4 45,80 49,23 1,8 82,44 88,61 5 151,18 162,47 2,575 389,28 418,36 6 63,03 67,73 2,575 162,30 174,40 7 5,16 5,54 2,892 14,92 16,02 8 9,15 9,82 0,5 4,58 4,91 9 10,41 11,18 0,5 5,20 5,59 Eléments Forces [KN/m] Bras de levier [m] Moment [KN.m/m] 1 0,616 2,53 1,56 2 5,14 3,525 18,12 3 1,52 2,53 3,85 4 5,70 0,275 1,57 5 18,81 4,25 79,94 6 7,84 1,275 10,00 7 0,642 6,59 4,22 8 1,14 1,025 1,16 9 1,29 0,775 1,004 Moments des forces de surcharges Coté amont Composante horizontale MF q h = 2,95 ∗ 6,65 = , . / Composante verticale MF q v = 21,01 ∗ 2,54 = , . / Coté aval MF q′ = 15 ∗ 0,5 = , . / Moments de la résultante des sous-pressions = ∗ = . / Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 32 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Moments Résultats Résultats Vérification de la stabilité au renversement STABILITÉ EXTERNE Cas d’un séisme ascendant = 912,9 988,34 = , > Stabilité au renversement non vérifiée Cas d’un séisme descendant = 1062,74 1007,19 = , > Stabilité au renversement est vérifiée - En prenant en compte l’apport passif - En négligeant l’apport passif Cas d’un séisme ascendant = 912,9 988,34 = , < • Stabilité au renversement non vérifiée Cas d’un séisme descendant = 971,84 1007,19 = , < • Stabilité au renversement non vérifiée => REDIMENSIONNER Redimensionnement Largeur du talon : 2,8 m au lieu de 2,05 m Largeur du patin : 1,8 m au lieu de 1 m. Cas d’un séisme ascendant = 1753,30 1179,45 = , > Stabilité au renversement vérifiée Cas d’un séisme descendant = 1863,5 1200,1 = , > Stabilité au renversement vérifiée OK OK Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 33 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Moments Résultats Résultats Vérification du tiers central STABILITÉ EXTERNE Eé Cas d’un séisme ascendant e = 1835,1 − 1179,3 472,78 = , Cas d’un séisme descendant e = 1954,6 − 1200,1 507,45 = , = , Sol partiellement comprimé => distribution des contraintes triangulaire ′ = , Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 34 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Moments Résultats Résultats Vérification de la stabilité au glissement STABILITÉ EXTERNE - En prenant en compte l’apport passif - En négligeant l’apport passif Cas d’un séisme ascendant 472,78 ∗ 30 + (15 ∗ 4,16) 399,50 − 130,47 = , > Stabilité au renversement vérifiée Cas d’un séisme descendant 507,45 ∗ tan 30 +(15 ∗ 4,458) 394,57 − 140,36 = , > Stabilité au renversement vérifiée Cas d’un séisme ascendant 472,78 ∗ 30 + (15 ∗ 3,46) 399,50 = , < • Stabilité au Glissement non vérifiée Cas d’un séisme descendant 507,45 ∗ tan 30 + (15 ∗ 3,91) 394,57 = 0,88 < • Stabilité au Glissement non vérifiée => REDIMENSIONNER Redimensionnement Encastrement du voile : e = 1,40 m au lieu e = 0,55 m Couronnement : c = 0,40 m au lieu c = 0,30 m Largeur du talon : t = 3,00 m au lieu t = 2,80 m Largeur du patin : p = 2,00 m au lieu p = 1,80 m Cas d’un séisme ascendant 573,43 ∗ 30 + (15 ∗ 6,40) 421,04 = , > Stabilité au renversement vérifiée Cas d’un séisme descendant 616,33 ∗ tan 30 + (15 ∗ 6,40) 416,32 = , > Stabilité au renversement vérifiée OK OK Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 35 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Moments Résultats Résultats Vérification de non –poinçonnement STABILITÉ EXTERNE Cas d’un séisme ascendant o = , /² = / ≫ Pas de risque de poinçonnement Cas d’un séisme descendant o = , /² ≫ = /² Pas de risque de poinçonnement OK OK Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 36 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Moments Résultats Résultats Etude du voile STABILITÉ INTERNE 5,95 m 0 m H/6 BAEL 91 mod 99 Console en flexion simple • Fiss Préj => ELS Aciers principaux Aciers de répartition • Règles forfaitaires ADETS Aciers de l’effort tranchant • => ELU , ² , ² , ² 5, ² 2, ² , ² Etude de la semelle • Moments de service par rapport aux sections 1-6 • Moments de service par rapport aux sections 7,8 • Diagramme de Meyerhof = , ²/ = , ²/ Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 37 Pré-dimensionnent Vérification hydrodynamique Chargements Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 Moments Résultats DRAINAGE INTERNE DU MUR - Barbacanes en PVC | = 200 mm e = 2 m , h = 1 m , i = 5% , d = 5cm - Un caniveau en U en aval Drainage Drainage Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie 38 TEST DE VALIDATION Soutenance de Projet de Fin d’Etudes 2013/2014 TEST DE VALIDATION Etude Comparative Etude de cas MS-T SSD Méthode Etablie Conclusion TEST DE VALIDATION DU LOGICIEL Conclusion CONCLUSION 39 Membres du jury : Pr. M. Jamal BOUCHNAIF M. Amal CHEHLAFI M. Mourad TAJ Projet de fin d’ études en vue de l’ obtention du diplôme d’ingénieur d’état de l’ENSAO Option : Génie civil Présenté par : Mlle. Ibtihal BOULEHFA M. Mohammed HAKMI 40
Report "Ouvrages de soutènement en zone sismique [présentation PPT]"