# Comment réaliser le ferraillage d’un mur de soutènement ?
Le ferraillage d’un mur de soutènement représente l’épine dorsale invisible qui garantit la stabilité de votre ouvrage face aux forces considérables exercées par les terres. Contrairement à une simple paroi verticale, ce type de structure doit résister à des poussées latérales permanentes pouvant atteindre plusieurs tonnes par mètre linéaire. La conception des armatures ne relève pas du hasard : elle obéit à des principes rigoureux dictés par les normes européennes et les documents techniques unifiés. Chaque barre d’acier, chaque cadre, chaque ancrage joue un rôle précis dans la distribution des contraintes. Une erreur de dimensionnement, un oubli dans le positionnement des nappes d’armature ou un enrobage insuffisant peuvent compromettre durablement la pérennité de l’ensemble. Maîtriser les fondamentaux du calcul structurel et de la mise en œuvre devient donc indispensable pour tout professionnel confronté à ce type de projet.
Dimensionnement structurel et calcul des armatures selon l’eurocode 2
L’approche normative actuelle impose une méthodologie rigoureuse basée sur l’Eurocode 2, référentiel européen du béton armé. Ce cadre réglementaire définit les principes de calcul qui garantissent la sécurité structurelle tout en optimisant l’utilisation des matériaux. Le dimensionnement ne peut jamais se réduire à des règles empiriques approximatives : il nécessite une analyse mécanique complète prenant en compte la géométrie de l’ouvrage, la nature du sol et les charges appliquées.
Détermination de la poussée des terres par la méthode de rankine
La théorie de Rankine constitue la base du calcul des poussées exercées par le massif de terre sur le voile. Cette méthode distingue deux états limites : la poussée active (lorsque le mur peut se déformer légèrement) et la poussée passive (lorsque le mur pousse contre le sol). Pour un mur de soutènement classique, vous travaillerez avec la poussée active, calculée selon la formule Ka = tan²(45° – φ/2), où φ représente l’angle de frottement interne du sol. Un sol argileux saturé peut présenter un angle de 20°, tandis qu’un sable compact atteint 35° à 40°. Cette différence modifie radicalement l’intensité de la poussée horizontale à reprendre.
Calcul des contraintes de flexion et efforts tranchants dans le voile
Le voile vertical fonctionne comme une console encastrée à sa base, soumise à une charge triangulaire croissante avec la profondeur. Les contraintes de flexion atteignent leur maximum au niveau de l’encastrement, à l’interface avec la semelle. Vous devrez calculer le moment fléchissant maximal selon la formule M = (1/6) × Ka × γ × H³, où γ représente le poids volumique des terres (généralement 18 à 20 kN/m³) et H la hauteur totale du mur. Parallèlement, l’effort tranchant maximal se situe également à la base : V = (1/2) × Ka × γ × H². Ces valeurs détermineront directement la section d’acier nécessaire pour résister sans fissuration excessive.
Section d’acier minimale et maximale selon le DTU 23.1
Le DTU 23.1 impose des ratios d’armature minimaux pour garantir que le béton armé ne soit jamais sous-ferraillé. Pour les éléments fléchis comme un voile de sout
tènement, ce pourcentage minimal d’armatures longitudinales se situe généralement autour de 0,2 % à 0,4 % de la section de béton tendu. En pratique, cela signifie que même si le calcul théorique donnerait une section plus faible, vous devez au moins respecter cette valeur plancher. À l’inverse, l’Eurocode 2 limite la quantité maximale d’acier à environ 4 % de la section de béton, au‑delà de laquelle le béton ne peut plus entourer correctement les barres et perdre en compacité. Un ferraillage de mur de soutènement sur-dimensionné n’est donc pas un gage de sécurité, mais une source potentielle de fissuration et de fragilisation prématurée.
Pour un voile de soutènement courant (épaisseur 20 à 30 cm), on se situe le plus souvent entre 0,4 % et 1 % d’acier en zone tendue, en fonction de la hauteur de terre retenue et des surcharges éventuelles (circulation, bâtiment amont, etc.). Le calcul de la section d’acier nécessaire As se fait classiquement à partir du moment fléchissant de calcul MEd, de la hauteur utile d du voile et de la résistance de calcul de l’acier fyd. Vous veillerez ensuite à traduire cette section en un diamètre et un espacement de barres cohérents avec les prescriptions de mise en œuvre du DTU 23.1.
Vérification à l’état limite ultime (ELU) et de service (ELS)
Le dimensionnement du ferraillage d’un mur de soutènement ne s’arrête pas à la seule résistance à la rupture. L’Eurocode 2 impose une double vérification : à l’état limite ultime (ELU) pour la sécurité, et à l’état limite de service (ELS) pour le comportement en exploitation. À l’ELU, l’objectif est clair : garantir que le mur ne rompt pas ni par flexion, ni par effort tranchant, ni par poinçonnement au niveau de l’encastrement voile‑semelle. Les combinaisons de charges majorées (coefficients partiels γG, γQ) sont appliquées pour couvrir les situations défavorables extrêmes.
À l’ELS, on s’intéresse à la fissuration et aux déformations en service. Un mur de soutènement sur‑fissuré laissera passer l’eau, se dégradera par corrosion et pourra se déformer au point de créer des désordres sur les aménagements voisins (terrasses, voiries). Vous devrez donc contrôler l’ouverture des fissures (wk) en fonction de la classe d’exposition (par exemple XC2, XC3 ou XF2 pour les parties exposées au gel), ainsi que la flèche horizontale en tête de mur. C’est souvent à ce stade que l’on affine le diamètre et l’espacement des armatures, afin de répartir les contraintes plutôt que de les concentrer sur quelques barres trop espacées.
Choix et disposition des aciers longitudinaux dans le voile vertical
Une fois les efforts globaux déterminés, vient le temps du choix concret des aciers longitudinaux qui armeront le voile vertical du mur de soutènement. C’est là que la théorie rejoint le chantier : vous devez traduire des sections abstraites en barres d’acier réelles, posées avec un espacement et un enrobage précis. L’objectif est double : assurer la résistance mécanique exigée par les calculs, tout en respectant les règles constructives pour faciliter le coulage du béton et limiter les défauts (nids de cailloux, manques d’enrobage).
Diamètres d’armatures HA adaptés aux murs de soutènement
Pour le ferraillage d’un mur de soutènement, les barres à haute adhérence (HA) sont la règle. Les armatures lisses (type FeE235) ne sont plus admises pour les aciers principaux, car leur adhérence au béton est insuffisante sous fortes sollicitations. En pratique, on utilise principalement des diamètres HA8, HA10, HA12 et HA14 pour les voiles de soutènement courants. Le choix du diamètre dépend à la fois de la hauteur du mur, des charges et de l’espacement recherché entre les barres.
Pour un mur de soutènement d’environ 1,0 à 1,5 m de hauteur, un ferraillage principal en HA8 ou HA10 peut suffire, sous réserve de validation du calcul. Entre 1,5 et 2,5 m, le HA10 et le HA12 deviennent la norme, souvent en combinaison avec une double nappe d’armatures. Au‑delà de 3 m de hauteur ou en présence de surcharges significatives (parking, voirie, bâtiment), le recours à des diamètres plus importants (HA14, voire HA16) et à une étude de structure détaillée est indispensable. Il est préférable, autant que possible, de multiplier les barres de diamètre modéré plutôt que de recourir à quelques barres très fortes, afin d’améliorer la répartition des contraintes et le contrôle de la fissuration.
Espacement réglementaire entre barres verticales principales
L’espacement des barres verticales du mur de soutènement influe directement sur le comportement en service. Des barres trop éloignées créent des zones de béton peu armé, propices aux fissures larges et profondes. Les prescriptions de l’Eurocode 2 et du DTU 23.1 fixent donc des espacements maximaux, généralement de l’ordre de 20 à 25 cm pour les armatures principales en zone tendue. En pratique, on vise souvent un pas de 15 à 20 cm pour un voilage bien réparti, surtout pour les hauteurs supérieures à 2 m.
Vous devez également respecter un espacement minimal, lié au diamètre des granulats et à la nécessité de laisser le béton s’écouler librement entre les aciers. À titre indicatif, l’écartement libre entre deux barres ne doit pas être inférieur à 1,5 fois le diamètre maximal des granulats, ni au diamètre de la barre, ni à 20 mm. Sur chantier, cela se traduit par un compromis : suffisamment de barres pour assurer la continuité du ferraillage du mur de soutènement, mais pas au point de transformer le voile en « cage » impossible à bétonner correctement.
Positionnement des nappes d’armature côté terre et côté air
Un mur de soutènement classique travaille principalement en flexion simple avec traction côté terre : la nappe d’armature la plus sollicitée se situe donc du côté du remblai. C’est là que vous concentrerez vos aciers verticaux principaux, avec un enrobage respectant la classe d’exposition (souvent 4 à 5 cm en milieu enterré humide). Côté air, une seconde nappe d’armature, plus légère, joue un rôle de reprise des retrait‑fissuration, de stabilisation lors des phases de chantier et de résistance à d’éventuels efforts inverses (cas sismique ou poussée accidentelle côté voirie).
Pour les murs de soutènement de hauteur modérée, une configuration courante consiste à disposer une nappe principale côté terre (barres HA10 ou HA12 espacées de 15 à 20 cm) et une nappe secondaire côté air (HA8 ou HA10 espacées de 20 à 25 cm). Dans tous les cas, les plans de ferraillage préciseront le sens de mise en place des nappes, leurs recouvrements en hauteur et leur liaison par des espacements (épingles, cadres fermés). Pensez à anticiper, dès la conception, la place nécessaire pour accueillir ces deux nappes dans l’épaisseur du voile, sans réduire l’enrobage minimal.
Calcul du recouvrement et ancrage des barres longitudinales
Les barres d’armature ne sont jamais infinies : vous devrez les raccorder par recouvrement ou ancrage pour constituer une armature continue sur toute la hauteur du mur de soutènement. L’Eurocode 2 impose des longueurs minimales de recouvrement en fonction du diamètre des barres, de l’adhérence, de la classe d’acier et des conditions de mise en œuvre. De manière simplifiée, une règle pratique souvent utilisée sur les chantiers consiste à prévoir un recouvrement de l’ordre de 50 fois le diamètre de la barre (soit 50 cm pour du HA10, 60 cm pour du HA12).
Les zones de recouvrement doivent être réparties et décalées pour éviter de concentrer les affaiblissements au même niveau horizontal. Les barres seront ligaturées solidement entre elles sur toute la longueur de recouvrement pour garantir la transmission des efforts, comme si une seule barre monolithique traversait la zone. À l’interface entre le voile et la semelle, l’ancrage des barres verticales dans le béton de fondation est également déterminant : les longueurs d’ancrage droites ou coudées (crochets, U, L) seront dimensionnées pour résister au moment d’encastrement, conformément aux valeurs d’adhérence de calcul fournies par l’Eurocode 2.
Ferraillage de la semelle de fondation en talon et patin
La semelle de fondation d’un mur de soutènement est bien plus qu’un simple « socle » en béton. Elle fonctionne comme un bras de levier complexe, composé d’un talon arrière et d’un patin avant, qui reprend les efforts de renversement et de glissement. Le ferraillage de cette semelle conditionne directement la stabilité globale de l’ouvrage : un béton massif mais mal armé ne suffira pas à contrer la poussée du sol à long terme. Vous devez donc concevoir le talon et le patin comme de véritables éléments de structure en béton armé, travaillant en flexion et en traction.
Dimensionnement du talon arrière soumis au poids des terres
Le talon arrière est la partie de la semelle située sous le remblai. Son rôle est capital : il utilise le poids des terres comme un contrepoids pour empêcher le basculement du mur de soutènement. Mécaniquement, ce talon se comporte comme une dalle en porte‑à‑faux travaillant en flexion, encastrée au niveau du voile et chargée par le poids du remblai et, le cas échéant, par les surcharges en surface (véhicules, terrasse, etc.). Les armatures principales du talon sont donc disposées côté intrados (côté bas), là où se concentre la traction due à la flexion.
En termes de dimension, on adopte souvent une largeur de talon représentant environ deux tiers de la largeur totale de la semelle, elle‑même de l’ordre de H/2 (H étant la hauteur du mur), sous réserve de vérification par calcul. Les barres longitudinale du talon (parallèles au mur) seront généralement de diamètre HA10 à HA14, espacées de 12 à 20 cm en fonction des sollicitations. Vous veillerez à assurer une continuité parfaite avec les aciers du voile au droit de l’encastrement : c’est ici que les moments sont les plus forts, et donc que le détail du ferraillage de la fondation du mur de soutènement doit être le plus soigné.
Armatures transversales du patin avant en console
Le patin avant, plus court, se situe du côté aval du mur de soutènement. Il contribue à la stabilité globale en augmentant la surface d’appui et en participant à la reprise des efforts de glissement. Du point de vue structurel, le patin travaille lui aussi en console encastrée au pied du voile, mais avec des sollicitations généralement moins importantes que le talon. Ses armatures principales sont disposées transversalement (perpendiculaires au mur), en sous‑face, pour reprendre la traction liée au moment fléchissant.
Le ferraillage du patin avant repose souvent sur des barres HA8 à HA12, espacées de 15 à 20 cm, complétées par des aciers de répartition dans l’autre sens. Ces barres transversales sont crochetées ou ancrées dans le voile pour assurer la continuité de l’ensemble semelle‑mur. Vous ne devez pas négliger ces aciers, même si le patin semble visuellement moins sollicité : en cas de charge ponctuelle en rive (roue de véhicule, pied de poteau), ce sont eux qui empêcheront les fissures en sous‑face et les éclats de béton.
Chaînages horizontaux bas et liaison voile-semelle
La jonction entre le voile vertical et la semelle de fondation est un point singulier où se concentrent les efforts. Une bonne liaison mécanique entre ces deux éléments est essentielle pour que le mur de soutènement se comporte comme une pièce monolithique. Concrètement, cela se traduit par la mise en place de chaînages horizontaux bas, constitués de barres longitudinales ancrées dans le voile et dans la semelle, et reliés à des cadres fermés ou des épingles.
Les armatures horizontales à la base du voile (souvent en HA10 ou HA12) servent à reprendre les efforts de traction dus à la flexion et à l’excentricité de la charge. Elles sont ligaturées aux barres verticales et aux aciers de la semelle, de sorte que l’ensemble forme une « cage » continue. En pratique, les détails de ferraillage au droit de l’encastrement voile‑semelle doivent être suivis scrupuleusement : recouvrements, crochets, diamètre des cadres et espacement sont dimensionnés pour éviter tout amorce de rupture par cisaillement ou arrachement.
Armatures transversales et de répartition du mur
Si les armatures longitudinales assurent l’essentiel de la résistance en flexion du mur de soutènement, les armatures transversales et de répartition jouent un rôle tout aussi déterminant pour la tenue globale de l’ouvrage. Elles reprennent les efforts tranchants, limitent la fissuration par retrait et assurent la cohésion du béton dans les zones les plus sollicitées. On peut les comparer à un « filet » maintenant la structure, pendant que les barres principales reprennent l’effort majeur, comme les haubans et le tablier d’un pont suspendu.
Cadres et épingles pour la reprise des efforts tranchants
Les efforts tranchants sont particulièrement élevés à la base du voile et à l’interface avec la semelle. Pour y faire face, on installe des cadres fermés ou des épingles (barres en U) qui ceinturent les armatures longitudinales. Ces armatures transversales, généralement en HA6 ou HA8, sont disposées perpendiculairement aux barres principales, avec un espacement plus serré dans les zones à forte sollicitation (souvent 10 à 15 cm à proximité de l’encastrement, pouvant être augmenté en montant le long du mur).
Le rôle de ces cadres est de contrer les contraintes de cisaillement qui tendent à « cisailler » le béton et à provoquer des fissures inclinées. Sans eux, un mur de soutènement fortement chargé pourrait rompre brutalement par effort tranchant, même si la section d’acier longitudinal est suffisante pour la flexion. Il est donc crucial de respecter les espacements maximaux imposés par l’Eurocode 2 pour les armatures de cisaillement, et de bien les ancrer autour des nappes longitudinales pour qu’elles puissent « accrocher » le béton et les aciers principaux.
Aciers de répartition horizontaux et leur pourcentage minimal
En plus des cadres, le mur de soutènement doit recevoir des aciers de répartition horizontaux, destinés à limiter la fissuration due au retrait, aux variations de température et aux concentrations de contraintes locales. Ces barres, souvent de diamètre plus faible (HA6 ou HA8), sont disposées horizontalement et ligaturées sur les barres verticales principales, à la fois côté terre et côté air. Elles garantissent une répartition homogène des contraintes dans le plan du voile.
L’Eurocode 2 impose un pourcentage minimal d’armatures de répartition, souvent de l’ordre de 0,15 % de la section de béton pour les voiles. En pratique, cela se traduit par un maillage de barres horizontales espacées de 20 à 30 cm, selon le diamètre retenu. Même si ces aciers semblent « secondaires », ils ont un impact considérable sur l’aspect durable du mur : un voilage bien réparti se fissurera en micro‑fissures fines, beaucoup moins préjudiciables qu’une fissure isolée de grande ouverture, qui devient une voie royale pour l’eau et les agents agressifs.
Renforcement des angles et zones singulières par aciers en U
Les points singuliers d’un mur de soutènement, tels que les retours d’angle, les abouts de mur, les joints de dilatation ou les changements d’épaisseur, sont autant de zones sensibles où les contraintes se concentrent. Pour sécuriser ces zones, on met en œuvre des aciers de renfort en U ou en L, qui viennent « ceinturer » les arêtes et assurer une continuité des armatures. Ces barres en forme fermée ou semi‑fermée limitent le risque de fissures diagonales et d’éclatement des arrêtes.
Dans les angles rentrants, par exemple, les barres longitudinales de chaque voile doivent être reprises par des U chevauchant largement la zone de croisement. De même, aux extrémités du mur, des U et des cadres supplémentaires sont souvent prévus pour renforcer l’about et éviter les redistributions de contraintes trop brutales. Vous veillerez à ce que ces renforts respectent les mêmes règles d’enrobage, de recouvrement et de liaison que les armatures principales, afin qu’ils jouent pleinement leur rôle dans le comportement global du mur de soutènement.
Mise en œuvre technique du ferraillage sur chantier
Un plan de ferraillage parfaitement calculé ne suffit pas : la réussite d’un mur de soutènement repose tout autant sur la qualité de la mise en œuvre sur chantier. Entre les contraintes de temps, les aléas météorologiques et les difficultés d’accès, il est facile de commettre des approximations qui compromettront la durabilité de l’ouvrage. La phase de pose des armatures doit donc être abordée comme une opération de précision, où chaque détail compte, du positionnement des cales à la ligature des barres.
Positionnement des cales et écarteurs pour enrobage réglementaire
L’enrobage des armatures, c’est‑à‑dire l’épaisseur de béton qui les recouvre, constitue votre première barrière contre la corrosion. Pour un mur de soutènement enterré, exposé à l’humidité et parfois aux cycles gel‑dégel, l’enrobage réglementaire se situe généralement entre 4 et 5 cm, voire davantage selon la classe d’exposition. Comment garantir cette valeur sur toute la surface du voile et de la semelle ? En utilisant systématiquement des cales d’enrobage et des écarteurs adaptés.
Les cales peuvent être en plastique ou en béton, mais doivent toujours être conçues pour cet usage, afin de ne pas créer de points de faiblesse dans le béton. On les dispose sous les nappes d’armature de la semelle, contre le coffrage du voile côté air et côté terre, ainsi qu’aux points de changement de direction des barres (crochets, U, cadres). Les écarteurs, quant à eux, maintiennent la distance entre les deux nappes d’armature verticales, pour éviter qu’elles ne se rapprochent pendant le bétonnage. Sans ces accessoires, le risque est grand de voir les aciers « coller » au coffrage ou au sol, réduisant l’enrobage effectif à quelques millimètres seulement.
Ligature des armatures au fil recuit et points de soudure
La stabilité de la cage d’armatures pendant le coulage du béton est un enjeu majeur. Sous l’effet de la poussée du béton frais, une nappe mal fixée peut se déplacer de plusieurs centimètres, annulant les efforts de calcul sur l’enrobage et la position des barres. Pour éviter cela, les armatures sont ligaturées au fil recuit à chaque intersection significative, en particulier dans les zones les plus sollicitées (pied du mur, jonction voile‑semelle, angles, abouts).
La soudure des aciers est en principe proscrite pour les armatures courantes, car elle modifie les caractéristiques mécaniques de l’acier et peut créer des zones fragiles. Seules des soudures spécifiquement prévues et homologuées, dans un cadre industriel contrôlé, peuvent être admises. Sur chantier, vous privilégierez donc les ligatures manuelles ou mécaniques (pistolet à ligaturer) pour assembler le ferraillage du mur de soutènement. Pensez également à contrôler visuellement la rigidité de la cage avant le bétonnage : si elle se déforme facilement à la main, elle ne résistera pas à la poussée du béton.
Contrôle des plans de ferraillage et traçabilité des aciers
La conformité du ferraillage ne se vérifie pas « à l’œil » ou au ressenti. Elle repose sur un contrôle systématique par rapport aux plans de ferraillage fournis par le bureau d’études. Avant la pose, assurez‑vous que chaque paquet de barres est identifié (diamètre, nuance, longueur) et que les aciers correspondent bien aux spécifications (classe B500B ou B500C, par exemple). La traçabilité des aciers, via les certificats de conformité fournis par le fabricant, garantit que les caractéristiques mécaniques prises en compte au calcul sont réellement présentes sur le chantier.
Sur site, un contrôle dimensionnel est indispensable : vérification des diamètres, mesure des espacements, des longueurs de recouvrement, des enrobages à l’aide de règles et de gabarits. Dans le cadre de chantiers importants ou sensibles, des inspections par un contrôleur technique ou un ingénieur structure peuvent être prévues à des étapes clés (après ferraillage, avant bétonnage). Cette rigueur n’est pas un luxe : corriger un défaut de ferraillage après coulage du béton est quasiment impossible sans démolir, alors qu’une vérification préalable ne coûte qu’un peu de temps et d’attention.
Protection anticorrosion et durabilité des armatures enterrées
La durabilité d’un mur de soutènement se joue sur plusieurs décennies. Les armatures, enfouies dans le béton et au contact indirect d’un sol souvent humide, sont particulièrement exposées au risque de corrosion. Or, une armature qui rouille gonfle, fissure le béton qui l’entoure et finit par perdre une partie de sa section résistante. Le ferraillage d’un mur de soutènement doit donc être pensé, non seulement pour résister aux efforts mécaniques, mais aussi pour affronter les agressions chimiques et physiques du milieu environnant.
La première protection reste un enrobage suffisant, dense et correctement vibré, qui limite la pénétration de l’eau, de l’oxygène et des ions agressifs (chlorures, sulfates). Le choix d’un béton adapté à la classe d’exposition (dosage en ciment, rapport eau/ciment, type de liant) est tout aussi déterminant. Dans les environnements particulièrement agressifs (eaux salines, sols pollués, zones littorales), on pourra recourir à des aciers inoxydables, galvanisés ou protégés par des revêtements spécifiques, voire à des armatures composites (FRP) pour certaines parties non essentielles, afin de réduire encore le risque de corrosion.
La conception du drainage joue enfin un rôle de premier plan dans la durabilité du ferraillage de fondation du mur de soutènement. Un système de drainage efficace (drain perforé, gravier, géotextile, barbacanes) limite la présence d’eau stagnante au contact du voile et de la semelle, réduisant les cycles d’humidification‑séchage, principaux moteurs de la corrosion. En combinant un ferraillage rigoureux, un béton de qualité, un enrobage conforme et une gestion maîtrisée des eaux, vous donnez à votre mur de soutènement toutes les chances de rester stable et performant pendant plusieurs décennies, sans mauvaises surprises structurelles.