DIAGNOSTIC STRUCTURE – ETUDE D’UN MUR DE …

RESUME

DEMANDEUR M. BRUNET ( CB-ECONOMIE)

OBJECTIF Etablir un diagnostic suite aux constats de fissures et déplacements d’un mur de soutènement et établir des solutions de réparations.

REDACTEUR Jean-Baptiste GODEFROY [email protected]

28/09/2018 Tel. :06.18.29.54.44 www.ingenierie-structure.fr

DIAGNOSTIC STRUCTURE – ETUDE D’UN MUR DE

SOUTENEMENT

Diagnostic structure –Etude d’un mur de soutènementEcole Louis Drouet, EPERNON

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SOMMAIRE

1. INTRODUCTION .............................................................................. 2

2. DESCRIPTION DE L’OUVRAGE EXISTANT .......................................... 3

2.1. DESCRIPTIF DE L’OUVRAGE ......................................................................... 3

2.2. DESCRIPTIF DES DESORDRES ....................................................................... 52.2.1. Déformations en tête de mur .......................................................................................... 5

2.2.2. Fissures et éclatements béton ........................................................................................ 7

3. ANALYSE DES CAUSES DES DESORDRES .......................................... 9

4. VERIFICATION DE LA CAPACITE PORTANTE DU MUR DE

SOUTENEMENT ..................................................................................... 11

5. METHODES DE REPARATION ......................................................... 14

5.1. CONTRE VOILE COTE TERRES ...................................................................... 15

5.2. CONTRE VOILE COTE EXTERIEUR - CONTREFORTS.............................................. 16

5.3. CONTRE VOILE COTE EXTERIEUR – TIRANTS ET MASSIFS DE LEST ........................... 18

5.4. PRECONISATIONS DIVERSES ....................................................................... 19

6. CONCLUSION ................................................................................ 20


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1. INTRODUCTION

Nous avons été missionnés afin d’étudier un mur de soutènement présentant un nombre

de fissures considérables ainsi que des déformations importantes en tête de voile.

Le mur de soutènement délimite une cour basse et une cour haute.

Le présent document a pour objectif d’effectuer un constat des désordres observés,

analyser les causes des désordres visibles et étudier la capacité portante du mur existant. Il

visera également à proposer des solutions de réparations du mur de soutènement.


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2. DESCRIPTION DE L’OUVRAGE EXISTANT

2.1. Descriptif de l’ouvrage

Le mur de soutènement est constitué de béton armé d’épaisseur 21 cm sur une hauteur

de 2,80m.

Figure 1: Elévation du mur de soutènement

Le mur actuel est adossé au niveau d’une rampe tenant rôle de contrefort (côté droit de

la figure 1). A l’opposé, le mur ne semble pas liaisonné au bâtiment existant.

Le mur supporte une cour haute constituée d’enrobé. On note la présence d’un regard.

Contrefort


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Les enrobés présentent de nombreuses reprises et zones de tassements à proximité du

regard EP.

La cour haute semble présenter un point bas au niveau du soutènement. Aucuns dispositifs

d’évacuation des eaux pluviales ne semblent présents (barbacanes, avaloirs, caniveaux, etc.)

Regard


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2.2. Descriptif des désordres

2.2.1. Déformations en tête de mur

On constate des déplacements en tête de mur relativement importants aux endroits suivants :

- Contre le bâtiment scolaire, - Au centre du voile au niveau d’une lézarde verticale.

Contre le bâtiment scolaire, nous observons un déplacement en tête de mur de 5cm en

tête et 5 mm en pieds.

Le déplacement présente probablement un caractère évolutif dans la mesure où nous constatons sur site un capotage aluminium déformé, contraint par le déplacement du mur de soutènement.

Déplacements côté bâtiment scolaireDéplacements de 5 cm en tête Déplacements de 5 mm en pieds

Vue sur fissure Déformation d’un capotage aluminium suite au déplacement en tête de mur


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Au centre du mur de soutènement, nous observons un déplacement en tête de mur de 1cm et environ 3 mm en pieds.

Déplacements au niveau de la lézardeDéplacements de 1 cm en tête Déplacements de 3 mm en pieds

Vue sur fissure


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2.2.2. Fissures et éclatements béton

On distingue les fissures suivantes :

- Fissures verticales à la mi- longueur du mur de soutènement,

Ces fissures traduisent une déformation du mur de soutènement ainsi qu’un probable manque d’aciers d’anti-fissuration.

- Fissure verticale contre le bâtiment scolaire

Ces fissures traduisent une déformation du mur de soutènement ainsi qu’un probable manque d’aciers d’anti-fissuration.


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- Fissure verticale dans les enduits sur le voile du bâtiment scolaire :

Ces fissures traduisent une déformation du mur de soutènement entrainant l’enduit du bâtiment scolaire solidaire du mur de soutènement.

- Eclatement de béton en tête de mur au niveau des pieds de poteaux métalliques

Ces fissures traduisent une déformation du mur de soutènement ainsi que des problématiques d’infiltrations d’eau en pieds de garde-corps (éclatement par foisonnement de la rouille).


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3. ANALYSE DES CAUSES DES DESORDRES

Le mur de soutènement semble vraisemblablement sous-dimensionné. Nous avons procédé à un

relevé des sections d’aciers à l’aide d’un Ferroscan complété d’un sondage destructif.

Nous avons obtenus :

- Des aciers type ronds lisses de diamètre 8mm espacés tous les 14cm, soit 3,64cm²/ml

Relevé du diamètre des aciers côté terres : Ronds lisses D8mm

Relevé au Ferroscan des espacements et enrobages moyens des aciers : espacements moyen de 14 cm et enrobage moyen de 4,3cm.


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On note également les remarques suivantes :

- Pas d’armatures horizontales en tête de mur,

- Pas d’armatures sur la face opposée.

On note l’absence d’un système correct d’évacuation des eaux pluviales.

Il n’est pas à écarter que les désordres observés soient les conséquences :

- d’un sous-dimensionnement du voile

- d’un éventuel manque d’enrobage des aciers

- de l’accumulation d’eau derrière le soutènement

On note une amplification du désordre à proximité du bâtiment scolaire compte tenu de l’absence de

liaisonnement avec le voile béton du bâtiment et la présence d’une hauteur de terres plus importante.

On note des désordres moins importants voir inexistants à proximité de l’escalier compte tenu de la

présence d’un contrefort modifiant le fonctionnement structurel du mur de soutènement.


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4. VERIFICATION DE LA CAPACITE PORTANTE DU MUR

DE SOUTENEMENT

Sur la base des aciers relevés ainsi que de leurs espacements et enrobage nous nous sommes

intéressés à la vérification de la capacité portante du mur de soutènement sous poids de terres et

charges d’exploitation sur terre-plein.

On retient les hypothèses de calcul suivantes :

Angle de frottement interne des remblais 30°

Poids propre des terres humides 2,0 t/m3

Hauteur des terres supportées 2,80 m

Charge d’exploitation sur talus (cour d’école) 500kg/m²

En l’état, le mur de soutènement présente un moment résistant de 1,30t.m/ml aux Etats Limites

Ultimes (ELU).


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Nous allons comparer cette valeur aux moments sollicitants du mur de soutènement sous cas de

charges suivants :

- Poids de terres,

- Poids de terres + charge d’exploitation

Figure 2: Moments fléchissant non pondérés suivant cas de charge et hauteur de terres

En l’état, on constate de manière théorique en comparant le moment sollicitant non pondéré au

moment résistant pondéré (donc de manière peu sécuritaire) que le mur est sous-dimensionné ou non

suivant la zone considérée.

Il y a une corrélation entre les déplacements observés sur site et les taux de travail calculés. En effet,

on note des taux de travail :

- très supérieurs à 100% à proximité du bâtiment scolaire (5 cm en tête)

- légèrement supérieurs à 100% vers le milieu du mur (1 cm en tête)

- inférieures à 100% à proximité de l’escalier (< 1cm en tête).

POIDS DE TERRES Taux de travail POIDS DE TERRES + EXPLOITATION Taux de travail

Moment fléchissant HT 2,8m 2,17 167% 2,82 217%




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5. METHODES DE REPARATION

Nous n’avons pas procédé au relevé des dimensions de semelles au niveau d’assise compte tenu des

difficultés d’intervention ainsi que de l’état du mur. Néanmoins, les sections d’aciers relevées

suggèrent un sous-dimensionnement du mur de soutènement. Par conséquent, au-delà de la stabilité

générale du soutènement, sa stabilité interne n’est pas vérifiée et nécessite une réparation du mur.

Plusieurs solutions sont envisageables et seront décrites dans le présent chapitre:

1) Réalisation d’un contre voile côté terres sur le mur de soutènement existant y compris

renforcement de la semelle existante,

2) Réalisation d’un contre voile côté extérieur puis réalisation de contreforts.

3) Réalisation d’un contre voile côté extérieur puis réalisation de tirants béton armé ou

métallique ancrés sur lests.

4) Dépose puis reconstruction d’un mur de soutènement


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5.1. Contre voile côté terres

L’objectif consiste à restituer une section d’aciers correspondant aux efforts réellement attendus

dans le mur de soutènement en venant couler contre le mur de soutènement un voile béton armé

d’épaisseur supérieure à 15 cm permettant de mobiliser structurellement le mur de soutènement

existant.

Figure 3: Coupe type sur mur de soutènement renforcé

On procèdera aux travaux suivants :

- Terrassement en arrière de voile et avant de voile, sciage/ dépose de la partie en acrotère

bas du mur de soutènement (épaufrures trop nombreuses et pas d’aciers d’anti-retrait/

dilatation + infiltration au niveau des scellements de garde-corps (corrosion des pieds de

garde-corps).

- Nettoyage du mur existant (sablage ou autre).

- Scellement d’acier surfaciques sur le voile et la semelle (afin d’assurer la transmission du

cisaillement entre la zone de béton neuve et la zone de béton existante)

- Scellement d’aciers sur relevé béton du mur existant.

- Mise en place du ferraillage complémentaire sur semelle et voile suivant note de calcul

d’exécution.

- Coulage d’un contre voile d’épaisseur minimum 15cm, puis mise en place d’un système de

drainage derrière le mur de soutènement ;

- Remblaiement par couches successives.

- Réparation des fissures par piochage et réalisation des coutures par scellements d’aciers.


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Nous attirons cependant l’attention concernant la réparation des fissures sur la face extérieure. En

l’absence d’aciers côté extérieur au mur de soutènement, les réparations de fissures ne pourront

être garanties (sans pour autant remettre en cause la stabilité du mur de soutènement).

5.2. Contre voile côté extérieur - contreforts

L’objectif consiste à modifier le fonctionnement structurel du mur existant en venant couler un

contre voile côté extérieur. Son blocage sera assuré par des contreforts sur le principe suivant :

En agissant comme cela, nous nous retrouvons en présence d’un voile enterré bloqué sur les

contreforts et en pieds sur la semelle existante. On procèdera comme suit :

- Sablage du mur existant,

- Terrassement, et mise en œuvre des semelles BA et contreforts BA avec attentes pour le

contre voile.

- Coulage d’un contre voile ep. Mini 15cm liaisonné au mur existant par scellements d’acier

surfaciques sur le voile et la semelle (afin d’assurer la transmission du cisaillement entre la

zone de béton neuve et la zone de béton existante)


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On procédera également :

- Au sciage de la tête de voile existante et réfection de la tête de murs

- Au reprofilage des enrobés afin de recueillir les EP.

A titre indicatif, les dimensions des contreforts et semelles seraient les suivantes (avec une

hypothèse de sol à 1,5 bar):

Figure 4: Principe de reprise du mur de soutènement par contreforts


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5.3. Contre voile côté extérieur – tirants et massifs de lest

L’objectif consiste à restituer une section d’aciers correspondant aux efforts réellement attendus

dans le mur de soutènement en venant couler contre le mur de soutènement un voile béton armé

d’épaisseur supérieure à 15 cm permettant de mobiliser structurellement le mur de soutènement

existant. On procèdera à la création de tirants et massifs en arrière du voile afin de bloquer le voile

en tête.

On procèdera aux travaux suivants :

- Terrassement en arrière de voile et avant de voile, sciage/ dépose de la partie en acrotère

bas du mur de soutènement (épaufrures trop nombreuses et pas d’aciers d’anti-retrait/

dilatation + infiltration au niveau des scellements de garde-corps (corrosion des pieds de

garde-corps).

- Nettoyage du mur existant (sablage ou autre).

- Scellement d’acier surfaciques sur le voile et la semelle (afin d’assurer la transmission du

cisaillement entre la zone de béton neuve et la zone de béton existante)

- Scellement d’aciers sur relevé béton du mur existant.

- Mise en place du ferraillage complémentaire sur semelle et voile suivant note de calcul

d’exécution.

- Coulage d’un contre voile d’épaisseur minimum 15cm, puis mise en place d’un système de

drainage derrière le mur de soutènement + tirants béton armé + poutre de couronnement

- Création des massifs de lest.

- Remblaiement

Figure 5: Coupe type sur soutènement renforcé


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Figure 6: Vue en plan - disposition des massifs

5.4. Préconisations diverses

Compte tenu des différentes solutions de réparation ou reconstruction évoquées il serait préférable

de disposer d’un rapport géotechnique afin d’établir un relevé précis de l’état des sols en place, des

conditions hydrologiques ainsi que des caractéristiques mécaniques des terres à retenir.

Nous préconisons la mise en œuvre d’un drainage en arrière du mur de soutènement associée à une

nappe à excroissance de type delta MS. Un examen particulier sera à réaliser au niveau du regard EP

présent derrière le mur de soutènement.

Le cheminement des eaux pluviales côté cour haute devra être revu à l’aide d’un reprofilage des

enrobés afin d’éviter toutes stagnation en tête de mur de soutènement.


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6. CONCLUSION

Le mur de soutènement présente d’importants déplacements en tête jusque 5cm. De tels

déplacements ne sont pas acceptables. En l’état, le mur de soutènement n’est plus en mesure

d’assurer son rôle de soutènement et présente un potentiel danger dans la mesure où certains

éléments suggèrent le caractère évolutif des désordres (capotage d’angle déformé, enduits fissurés).

Ces déplacements et les importantes fissures constatées confirment la nécessité de maintenir un

balisage de la zone haute et basse de la cour sur une distance d’au moins 3m par rapport au mur de

soutènement jusqu’à la réalisation de travaux de confortement.

Suites à nos investigations, nous avons relevé que les aciers du mur de soutènement étaient

probablement sous dimensionnés en certaines zones, notamment au niveau des zones retenant des

hauteurs de terres plus importantes et éloignées de l’escalier existant assurant un rôle de contrefort.

A ce stade de l’étude, nous n’avons pas pu confirmer les caractéristiques des fondations ni définir la

qualité des sols d’assise. Il serait préférable que ces éléments soient fournis par un bureau d’étude

géotechnique afin d’également définir les valeurs de caractéristiques mécaniques des sols à prendre

en compte dans le cadre des travaux de réparation ou de remplacement du mur de soutènement en

phase EXE.

Néanmoins, afin de procéder à la réparation de mur de soutènement les différentes solutions

suivantes (détaillées ci-avant) pourront être envisagées :

- Réalisation d’un contre voile côté terres et renfort de semelle derrière le mur de soutènement.

- Réalisation d’un voile extérieur côté cour basse et réalisation de contreforts,

- Réalisation d’un voile extérieur côté cour basse et blocage en pieds sur semelle existante et en

tête au moyen d’un couronnement maintenu par un système de tirants et lests.

DIAGNOSTIC STRUCTURE – ETUDE D’UN MUR DE …

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