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CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 1 sur 70 LOGICIEL CALSTEN (V8.5) GUIDE DE L’UTILISATEUR MANUEL TECHNIQUE SECBTP Structures Etudes Conseil 6, rue de la Rotonde - 13001 MARSEILLE Tél. 06 26 19 55 01 | www.secbtp.fr support technique : contact@calsten.fr Développement – Bureau d’Etudes Techniques STRUCTURESETUDESCONSEIL BTP e c CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 2 sur 70 Table des matières 1. Généralités ......................................................................................................... 3 1.1 Les murs de soutènement .................................................................................................... 3 1.2 La feuille de calcul ................................................................................................................ 5 1.2.1 Présentation – mises en gardes .................................................................................... 5 1.2.2 Fonctionnalités .............................................................................................................. 5 1.2.3 Limites ........................................................................................................................... 6 2. Manuel d’utilisation ............................................................................................ 7 2.1 Hypothèses .......................................................................................................................... 8 2.1.1 Géométrie du mur ......................................................................................................... 8 2.1.2 Charges ......................................................................................................................... 9 2.1.3 Séisme .......................................................................................................................... 9 2.1.4 Caractéristiques des matériaux ................................................................................... 10 2.1.5 Description du terrain .................................................................................................. 10 2.1.6 Hypothèses de calcul .................................................................................................. 11 2.1.7 Schéma interactif ......................................................................................................... 11 2.2 Résultats ............................................................................................................................ 12 2.2.1 Vérification de la stabilité externe ................................................................................ 12 2.2.2 Vérification de la stabilité interne ................................................................................. 13 2.2.3 Synthèse des résultats ................................................................................................ 13 2.3 Macros ............................................................................................................................... 14 2.4 Exemple commenté ............................................................................................................ 18 3. Manuel technique ............................................................................................. 22 3.1 Fonctionnement d’un mur de soutènement ......................................................................... 22 3.2 Calcul des poussées .......................................................................................................... 24 3.2.1 Calcul de la poussée active statique ............................................................................ 24 3.2.2 Calcul de la poussée d’une surcharge répartie ............................................................ 28 3.2.3 Calcul de la poussée d’une surcharge linéique ............................................................ 30 3.2.4 Calcul de la poussée d’une surcharge ponctuelle ........................................................ 31 3.2.5 Calcul de la poussée des terres (sismique) ................................................................. 33 3.2.6 Action de la nappe ....................................................................................................... 35 3.2.7 Modification des poussées .......................................................................................... 38 3.3 Calcul de la butée ............................................................................................................... 39 3.3.1 Principe ....................................................................................................................... 39 3.3.2 Calcul des coefficients de butée .................................................................................. 41 3.3.3 Aspects règlementaires ............................................................................................... 43 3.4 Combinaisons d'actions ...................................................................................................... 44 3.4.1 Selon règles BAEL / NV65 / P06-001 / PS92 ............................................................... 44 3.4.2 Selon Eurocode 0 ........................................................................................................ 46 3.4.3 Synthèse ..................................................................................................................... 49 3.5 Calcul de la stabilité externe ............................................................................................... 50 3.5.1 Définition des écrans de calcul .................................................................................... 50 3.5.2 Calcul de l’angle de frottement sol-écran ..................................................................... 51 3.5.3 Vérification au glissement ............................................................................................ 52 3.5.4 Vérification au renversement ....................................................................................... 53 3.5.5 Calcul de la contrainte de sol ....................................................................................... 54 3.5.6 Vérification de la surface comprimée ........................................................................... 58 3.6 Calcul de la stabilité interne ................................................................................................ 59 3.6.1 Hypothèses ................................................................................................................. 59 3.6.2 Béton armé : Règles BAEL .......................................................................................... 61 3.6.3 Béton armé : Règles Eurocode .................................................................................... 66 3.7 Références bibliographiques et règlementaires .................................................................. 70 CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 3 sur 70 1. Généralités 1.1 Les murs de soutènement Le mur de soutènement est un ouvrage vertical ou sub-vertical dont la fonction est de retenir un remblai sur une emprise réduite. Il répond à deux besoins principaux : • Maintenir un dénivelé franc entre deux niveaux de terrain naturel ; • Contenir et isoler un matériau vis-à-vis de l’environnement extérieur (casiers à grains, sel…). Les murs de soutènement peuvent se regrouper en deux catégories : • Les murs poids qui s’opposent seuls à la poussée du remblai (et de dimensions relativement massives) ; • Les murs cantilever (ou en T inversé), en béton armé, de sections plus réduites et qui ont pour principe d’associer une partie du remblai à l’arrière du mur pour stabiliser l’ouvrage. Mur cantilever Mur Poids Jusqu’à l’arrivée du béton armé vers la fin du XIXe siècle, les murs poids étaient exclusivement employés. Certains ouvrages légués par nos ancêtres montrent une maîtrise indéniable du dimensionnement et de la mise en œuvre. CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 4 sur 70 Les murs de soutènement sont une solution adaptée pour des hauteurs de terres allant jusqu’à 6/8m. Pour des hauteurs plus importantes, les couples de renversement induits par les poussées conduisent à des sections trop importantes et il devient plus avantageux d’opter pour des ouvrages de type parois clouées ou microberlinoises dont on peut voir exemple ci-dessous. La mise en place d’appuis intermédiaires (clous inclinés traversants) permet de répartir la charge sur l’ensemble de l’ouvrage contrairement au mur de soutènement où les poussées sont équilibrées par le seul encastrement en pied. Ces parois sont des ouvrages « non traditionnels » : leur réalisation doit être confiée à des entreprises spécialisées (travaux spéciaux). Ils font l’objet d’une méthode de calcul spécifique (modules de réaction, équilibre élastoplastique…) qui n’est pas développée dans la présente note. CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 5 sur 70 1.2 La feuille de calcul 1.2.1 Présentation – mises en gardes Si un dimensionnement « à l’œil » est encore possible pour de petits ouvrages, les choses se compliquent sérieusement pour des hauteurs supérieures à 3m, des chargements spécifiques… et le recours à l’ingénierie devient nécessaire. Le logiciel CALSTEN a été élaboré à cette attention et se pose en alternative gratuite aux logiciels du commerce dont le coût peut parfois s’avérer prohibitif pour de petites structures. Il peut être utilisé dans un cadre personnel, éducatif ou professionnel pour peu que la mise en page ne soit pas modifiée et que vous acceptiez le fait que la responsabilité du concepteur ne saurait être engagée quels qu’en soient l’usage et les conséquences. A l’attention des utilisateurs "néophytes" du bâtiment : soyez sûrs de bien comprendre la signification de chaque paramètre, faites preuve de bon sens et ne vous lancez pas dans une réalisation sur la seule base d’un logiciel qui semble vous dire que tout va bien. 1.2.2 Fonctionnalités CALSTEN permet le calcul automatique des murs de soutènement de type cantilever et les murs poids. Après génération des combinaisons d'action règlementaires, le programme effectue les calculs suivants : • Vérification de la stabilité externe : calcul de la stabilité au glissement et renversement, calcul de la contrainte de sol et de la surface comprimée ; • Vérification de la stabilité interne : calcul des armatures avec choix de la fissuration et tracés des armatures en tout point du mur et de la semelle de fondation. L'ensemble des calculs est synthétisé sur une feuille de format A4 directement imprimable. CALSTEN intègre les fonctionnalités suivantes : • géométrie du mur entièrement paramétrable : fruit avant / arrière, permettant aussi bien le calcul en mur cantilever qu'en mur poids ; • paramétrage du remblai en configuration "plat / pente / replat" permettant de traiter la grande majorité des formes de talus rencontrées ; • prise en compte sur talus de deux charges réparties, d'une charge ponctuelle ou linéique et en tête de mur de 2 torseurs (V/H/M), de nature permanente ou variable ; • calcul automatique des coefficients de poussée au choix suivant les méthodes de Coulomb- Poncelet, Caquot-Kérisel et Rankine ; • calcul des pressions sur les écrans suivant les méthodes de Krey, Sprangler & Gerber ou Boussinesq ; • prise en compte de la butée des terres en aval avec bêche et paramétrage de la part de butée mobilisée ; • calcul des coefficients de poussée en zone sismique suivant la méthode de Mononobe – Okabe. CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 6 sur 70 Les critères de stabilité externe (stabilité au glissement, stabilité au renversement et vérification de la capacité portante du sol) sont menés suivant les trois règlements régissant le calcul des fondations, à savoir le fascicule 62, le DTU13.12 et l'Eurocode 7 (via sa norme d’application nationale NF P94-261). Les critères de stabilité interne (calcul des armatures et contraintes béton dans le parement et la fondation) sont menés suivant les règles BAEL ou l’Eurocode 2 (en cohérence avec le règlement retenu pour le calcul de la stabilité externe). Le calcul des poussées (calcul des coefficients de poussé/butée, définition des écrans de calcul, répartition des pressions le long des écrans), intègrent les préconisations du SETRA ainsi que la littérature traitant du sujet (tables de Caquot-Kérisel, ouvrages de Coulomb, Rankine...). Le calcul des poussées dynamiques (séisme) s’appuie sur la théorie de Mononobe-Okabe, avec le paramétrage défini dans le PS92 ou l’EC8. Des macros VBA ont été développées pour faciliter l’utilisation de la feuille : • dimensionnement automatique du mur et de la semelle ; • gestionnaire de données permettant l'enregistrement de plusieurs cas d'étude sur le même fichier ; • plan automatique de coffrage / ferraillage sur la base des données obtenues en calcul. 1.2.3 Limites CALSTEN ne permet pas le calcul rigoureux dans les conditions suivantes : • terrains multicouches ; • séisme avec frottement non nul ; • formes de talus complexes ; • Mur poids à inclinaison arrière (type « écailles »). CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 7 sur 70 2. Manuel d’utilisation La feuille se compose de trois zones, visibles ci-dessous : Définition des hypothèses Vérification de la stabilité externe Vérification de la stabilité interne CALSTEN V8.5 Guide de l’utilisateur – Manuel Technique Date 16/08/2014 Page 8 sur 70 2.1 Hypothèses 2.1.1 Géométrie du mur On entre ici les caractéristiques géométriques du mur de soutènement : • pour le parement : hauteur(HP), épaisseur uploads/Ingenierie_Lourd/ calsten-v8-5-pdf.pdf