Effondrement de murs de soutènement en maçonnerie

Fiches Pathologie
FONDATIONS ET INFRASTRUCTURES
« Effondrement de murs de soutènement en maçonnerie »
Le constat
La stabilité des murs de soutènement en maçonnerie (blocs de béton, briques pleines, pierres, béton banché non armé) est assurée par leur propre poids (on parle de « mur-poids »).
Une épaisseur insuffisante de la paroi ou une mauvaise évacuation des eaux de ruissellement sont à l'origine de fissurations ou du bombement du mur, de son basculement partiel voire de son effondrement.
Le diagnostic des désordres
Destinés au maintien de massifs de terre de faible hauteur (moins de 2 m en général), ces petits ouvrages annexes de pavillons sont généralement construits en maçonnerie, très souvent sans l'aide d'un bureau d'études.
Les deux principales causes de désordres sont :
Une erreur de dimensionnement de l'ouvrage
Les poussées sur le mur résultent :
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De la poussée due aux terres en place et aux remblais sur le mur. Cette poussée dépend des caractéristiques du sol (densité, cohésion et angle de frottement interne) et de la hauteur des terres à soutenir ;
●
De la poussée due à la présence d'eau. La réalisation d'un système de drainage et d'évacuation (grâce à des barbacanes) susceptibles de s'accumuler le long de la paroi permet de limiter ces efforts ;
●
De la poussée due à des surcharges éventuelles : véhicules, stockage,…
Constitué d'un mur et d'une fondation, l'ouvrage de soutènement est considéré comme autostable. Cela signifie que le mur doit être suffisamment lourd pour résister sans déformation excessive aux différentes poussées. La
prise en compte des chaînages dans le calcul de la stabilité n'est pas autorisée (cf DTU 20.1 art. 2.1.2. En revanche, des raidisseurs (poteaux en béton armé incorporés dans l'épaisseur du mur) ou des contreforts peuvent
s'avérer nécessaires. Les caractéristiques de la semelle (dimensions, ferraillage) doivent également être calculées en prenant en compte les poussées.
L'action de l'eau
●
L'absence, la mauvaise conception ou le mauvais fonctionnement des systèmes de drainage et d'évacuation des eaux de ruissellement est une cause fréquente de sinistre.
En s'accumulant derrière la paroi, les eaux de ruissellement exercent sur celle-ci une poussée hydrostatique, qui vient s'ajouter à celle déjà exercée par le terrain sec. Or aucun mur de soutènement, prévu pour être
autostable et calculé pour résister à la seule poussée des terres, n'est capable de résister à des pressions hydrostatiques.
Remarque : Relevant d'un cas particulier, la présence d'une nappe phréatique ne sera pas abordée dans cette fiche.
Les points sensibles
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Le DTU 13.12 (NF P 11.711) (mars 1988, novembre 1988) fixe les règles pour le calcul des fondations superficielles ;
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Les règles BAEL 91 révisées 99 (NF P 18.702) sont également à prendre en compte ;
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Le DTU 13.11 (NF P 11.211) de mars 1988 fixe les conditions de mise en œuvre des fondations superficielles ;
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Le DTU 20.1 (NF P 10.202.2) de décembre 1999 – partie 2 – fixe les règles de calcul et les dispositions constructives minimales pour les ouvrages en maçonnerie de petits éléments ;
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L'annexe de ce dernier document traite de la conception du drainage nécessaire contre le mur ;
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Le DTU 20.1 (NF P 10.202.1) de décembre 1999 – partie 1 – fixe les conditions de mise en œuvre pour les ouvrages en maçonnerie de petits éléments.
Les conseils de prévention
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Faire intervenir un bureau d'études pour le dimensionnement de l'ouvrage ;
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Respecter les préconisations des DTU et normes ;
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Apporter un soin particulier à la réalisation du drainage et des barbacanes afin d'éviter l'accumulation d'eau sur la face interne de la paroi ;
●
L'utilisation de murs préfabriqués peut éviter bien des désordres.
Fiche mise à jour : février 2009
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Fiches Pathologie - Glossaire
FONDATIONS ET INFRASTRUCTURES
« Effondrement de murs de soutènement en maçonnerie »
Soutènement
Ouvrage de maçonnerie destiné à soutenir, à contenir, à contre-buter, à s'opposer à des poussées.
Le mur de soutènement est celui qui s'oppose à la poussée latérale des masses de terre d'un remblai, d'une terrasse.
On considérait que l'épaisseur d'un mur de soutènement (principe du mur-poids) devait être égale au tiers de la hauteur des terres à contenir.
Le béton armé a permis d'alléger les ouvrages et de réduire les épaisseurs (principe des murs légers à profil).
L'illustration ci-dessous présente quelques-unes des conceptions possibles.
Pour les murs de soutènement courants, on utilise de plus en plus des éléments préfabriqués juxtaposables, en béton, dont la mise en oeuvre est rapide.
Exemples de différents types de murs de soutènement
Mur-poids
Mur massif dont la fonction est de constituer une masse qui s'oppose à des poussées (poussées latérales d'arcs, de terre, etc.).
Si l'on appelle N la charge verticale à laquelle est soumis un tel mur et M le moment de flexion induit par les poussées horizontales, on appelle excentricité le quotient M/N. Un mur-poids de largeur constante est stable si e
< l/6, l désignant l'épaisseur du mur
Barbacane
Orifice étroit et vertical ménagé dans les murs de soutènement de terrasses et d'ouvrages d'art, pour faciliter l'évacuation des eaux pluviales infiltrées dans les remblais. Voir
croquis
Barbacanes (source : DICOBAT)
Densité du sol
Un sol est composé de grains (matière solide), de vides et d'eau. Pour exprimer sa densité, cette composition oblige à distinguer les notions suivantes :
●
masse volumique ρ : rapport entre la masse totale et le volume d'un sol,
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masse volumique des grains ρs: rapport entre la masse des grains et le volume des grains,
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masse volumique de l'eau ρw: 1 kg/l.
●
masse volumique sèche ρd : rapport entre la masse des grains et le volume du sol.
●
masse volumique du sol déjaugé ρ' : différence entre la masse volumique du sol et celle de l'eau.
Cohésion, angle de frottement interne
La résistance au cisaillement d'un sol est la contrainte de cisaillement, lors de la rupture, dans le plan tangent à la surface de rupture. Son expression est donnée par l'équation de Coulomb :
τ = c + σ * tanφ
Le terme constant c s'appelle la cohésion du sol.
L'autre terme σ * tanφ est variable en fonction de la contrainte normale σ. L'angle φ, caractéristique du sol, est appelé angle de frottement interne.
Drainage
Action de drainer, i.e. collecter par des drains les eaux en excès dans un sol ou dans un mur, pour les évacuer.
Le dispositif de collecte et d'évacuation des eaux d'infiltration s'appelle le drain. Il se présente sous la forme d'un volume absorbant enterré (pierres sèches ou autres), ou d'un tuyau perforé disposé dans un sol humide, ou
petit tube poreux serti dans un mur servant à recueillir et évacuer l'eau indésirable qu'ils contiennent.
Un drain filant est celui qui court sur une certaine longueur, par exemple le long d'un mur de soutènement.
Le drainage des sols est indispensable pour évacuer les eaux de ruissellement, et à la périphérie des constructions sur terrain humide, pour l'assainissement des caves et sous-sols.
Poussée hydrostatique
Désigne la pression exercée par l'eau sur les obstacles étanches qu'elle rencontre (dans le cas de la présente fiche, l'obstacle est le mur de soutènement).
Détermination de la poussée des terres
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δ désigne l'angle d'inclinaison de la poussée par rapport à la normale de l'écran de soutènement,
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H la hauteur totale de l'écran de soutènement,
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β l'inclinaison du massif par rapport à l'horizontale,
●
λ représente l'inclinaison de l'écran de soutènement par rapport à la verticale.
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φ représente l'angle de frottement interne du sol situé à l'arrière de l'écran
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ρ la masse volumique des terres situées à l'arrière de l'écran.
Barbacanes (source : DICOBAT)
Barbacanes (source :
DICOBAT)
La contrainte pa à une profondeur h est donnée par la relation : pa = Ka . ρ . h
Voir le tableau ci dessous, donnant le coefficient Ka en fonction de ρ, b, d et l.
Valeurs particulières de Ka
DTU 20.1 art. 2.1.2
Chaînages verticaux
2.1.2.1 Sauf exception définie en 2.1.2.3, des chaînages verticaux doivent être établis lorsque les trois conditions ci-après sont réunies :
●
●
●
les murs en maçonnerie sont porteurs ;
ces murs sont réalisés avec l'un des matériaux ci-après :
❍
briques creuses de terre cuite (à face de pose continue ou à rupture de joint) à perforations horizontales (norme NF P 13-301),
❍
blocs perforés de terre cuite à perforations verticales à enduire (norme NF P 13-305) ou destinés à rester apparents (norme NF P 13-306),
❍
blocs creux de granulats courants (norme NF P 14-301),
❍
blocs creux de granulats légers (norme NF P 14-304),
❍
blocs de béton cellulaire autoclavé (norme NF P 14-306) ;
le plancher haut du premier étage est en béton armé ou précontraint .
Ces chaînages doivent être réalisés au moins dans les angles saillants et rentrants des maçonneries, ainsi que de part et d'autre des joints de fractionnement du bâtiment.
Ils sont alors placés :
●
dans la hauteur du dernier étage dans le cas des planchers-terrasses en béton armé ou en béton précontraint ;
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dans la hauteur de l'étage situé sous le dernier plancher dans le cas où le plancher surmontant ce dernier étage n'est pas un plancher terrasse (par exemple, plancher de comble) et où ce plancher est en béton armé.
Ces chaînages verticaux constituent de simples liaisons et n'interviennent pas comme des poteaux d'ossature. Leur section doit toutefois permettre la mise en place correcte du béton.
Bibliographie
Textes de référence
●
DTU 13.11 (NF P11.211) de mars 1988 fixe les conditions de mise en œuvre des fondations superficielles.
●
Règles BAEL 91 révisées 99 (NF P18.702).
●
DTU 20.1 (NF P10.202.2) Partie 2 : règles de calcul et les dispositions constructives minimales pour les ouvrages en maçonnerie de petits éléments (décembre 1999).
●
DTU 20.1 (NF P10.202.1) Partie 1 : conditions de mise en œuvre pour les ouvrages en maçonnerie de petits éléments (décembre 1999).
●
Norme expérimentale XP P94-010 Sols : reconnaissance et essais - Glossaire géotechnique - Définitions - Notations - Symboles (décembre 1996 (Boutique Afnor).
Documentation
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Voir Les publications de l'AQC
Fiche mise à jour : mai 2009
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