Ms 8 fondations superficiell es
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2ème partie – Stabilité des ouvrages
MS 8 - Fondations superficielles
Généralités - Dimensionnement
Mécanique des sols
MS 8 - F.S. - Généralités - Dimensionnement
I - Généralités
II - Reconnaissance des sols
III - La méthode de calcul pressiométrique
Mécanique des sols
MS 8 - Fondations superficiellesGénéralités - Dimensionnement
I - Généralités
Mécanique des sols
Généralités sur les fondations
1 - Fonction des fondations.
2 - Problèmes de l ’assise.
3 - Différence entre fondations superficielles et
fondations profondes.
4 - Description des fondations superficielles.
5 - Phénomène de la rupture
6 - Contrainte limite, contrainte admissible.
1 - Fonction des fondations
Les fondations assurent la transmission des efforts de la structure au sol.
La descente de charge permet de connaître les actions de la structure sur les fondations.
La mécanique des sols permet de connaître l ’action du sol sur les fondations.
1 - Fonction des fondations
Vis à vis du sol, la fondation assurera sa fonction tant que :
son équilibre statique est assuré (pas de glissement, de basculement ou d ’enfoncement) ;
Le (s) tassement (s) n ’entraîne (ent) pas de désordres dans la structure.
2 - Problèmes de l ’assiseStabilité à la rupture
• Stabilité de l’ensemble ouvrage-terrain au glissement ;
• Présence éventuelle de cavités souterraines (naturelles ou artificielles)
• Détermination de la capacité portante (poinçonnement du sol) ;
• Stabilité des parois des fouilles ;
• Stabilité en cours de construction.
2 - Tassements de couches compressibles
2 - Problèmes de l ’assiseInfluence sur le voisinage
• Tassement d’ ouvrages existants ;
• Rupture de fondations d’ouvrages voisins ;
• Travaux d’exécution (battage de pieux, vibro-
fonçage) ;
• Glissements de terrain, rupture de pentes .
2 - Problèmes de l ’assiseInfluence sur le voisinage
Rupture de fondations
d’ouvrages voisins
2 - Problèmes de l ’assiseInfluence sur le voisinage
Rupture de
talus
2 - Problèmes de l ’assiseDétérioration ou disparition
S’assurer en permanence de la qualité de l’assise ;
Bétonner au plus vite après ouverture des
fouilles ;
Risque d’affouillement en rivière ;
Risques de liquéfaction du sol (tremblements de
Terre) ;
2 - Problèmes de l ’assiseNiveaux différents
2 - Problèmes de l ’assiseFondations dans des milieux agressifs
Effectuer des prélèvements d'eau et de sol en vue de
déterminer l'agressivité du milieu.
choix du ciment et dosage
2 - Problèmes de l ’assiseVariations de température
Le gel
2 - Problèmes de l ’assiseVariations de température
Action de la chaleur sur l’évaporation
2 - Problèmes de l ’assiseComportement des sols saturés
Ces sols présentent un comportement variable suivant les conditions d’application de la contrainte. Pour le dimensionnement des fondations, ils nécessitent souvent des calculs
à court terme (avec Cu et à court terme (avec Cu et uu))
à long terme (avec C’et à long terme (avec C’et ’)’)
3 - Différence entre fondationssuperficielles et profondes
0,5 1 2 3
1
2
3
4
5
B m (largeur)
D m (hauteur)
Fondations superficielles
Fondations profondes
4 - Description des fondations superficielles
Les semelles isolées : carrées, rectangulaires,
circulaires, situées sous des poteaux porteurs.
Les semelles filantes : de largeur B limitée et
de longueur L infinie, sous un mur porteur.
Les radiers : de dimensions notables en largeur
et en longueur
4 - Description des fondations superficielles
5 - Rupture du sol sous fondations superficielles
Zone I : Sol fortement comprimé formant un coin ;
Zone II : Sol refoulé vers la surface ; déplacements et cisaillements importants ; rupture généralisée.
Zone III : Le sol est peu ou pas perturbé par la rupture
6 - Contraintes limite et admissible
La contrainte limite (appelée aussi contrainte ultime qu) est la contrainte moyenne obtenue en divisant Qu par S
Su
Q
uq
La contrainte admissible vaut :Fu
q
admq
F
qqiqq
'0
'u
δβ'0
'adm
ou mieux
F = 2 à l ’E.L.U.
F = 3 à l ’E.L.S.
Références
• D.T.U. 13.11 (mars 1988)– Cahier des clauses techniques ;– Modificatif n°1 (juin 1997) ;– Cahier des clauses spéciales ;
• D.T.U. 13.12 (mars 1988)– Règles pour le calcul des
fondations superficielles.
MS 8 - Fondations superficiellesGénéralités - Dimensionnement
II - Reconnaissance des sols
Mécanique des sols
1 - La norme
NF P 94-500
Missions géotechniques
Juin 2000
Géotechnique :
Etude du comportement des terrains en relation ou non avec des ouvrages. Pour cela, elle s ’appuie entre autres, sur les différentes sciences de la Terre suivantes :
– géologie ;– géophysique ;– hydrogéologie ;– mécaniques des roches ;– mécanique des sols ;– géodynamique ;– rhéologie des « géomatériaux » ;– géochimie ;
Termes et définitionsrelatifs à la
géotechnique
Forage ;Réalisation d ’une excavation avec un outil et un procédé spécifiques aux techniques de prélèvement des terrains;
Ouvrages géotechniques :Les ouvrages géotechniques sont notamment :- les fondations (semelles, radiers, puits, pieux) ;- les soutènements ;- les ouvrages en terre (déblais, remblais, couches de forme) ;
- les ouvrages souterrains ;- les améliorations et renforcements de terrain ;- les ouvrages de drainage, d ’épuisement, de pompage ;
Sondage ;Exploration d ’un terrain pour en déterminer la nature ou effectuer une mesure.
Paramètre de calcul d ’un ouvrage ;Donnée nécessaire à un modèle de calcul liée aux caractéristiques du sol, aux actions dues à l ’ouvrage et à leurs interactions.
Existants ;Bâtiments, ouvrages ou biens présents sur le site au moment de la mission, en infrastructures ou superstructures, qui peuvent faire l ’objet de démolition, dépose des équipements, rénovation, réhabilitation, transformation, etc…
Avoisinants :bâtiments, ouvrages ou biens, situés dans la zone d ’influence géotechnique de l ’opération de construction.
Zone d’influence géotechnique :
Volume de terrain au sein duquel il y a interaction entre :
- l ’ouvrage ou l ’aménagement de terrain (du fait de sa réalisation ou de son exploitation)
et
- l ’environnement (sols et ouvrages environnants)
Sa forme et son extension sont spécifiques à chaque site et chaque ouvrage.
Classification des missions géotechniques
G0
G1
G2
G3
G4
G5
Exécution d ’essais, sondages et mesures
Etude de projet géotechnique
Etude géotechnique d ’exécution
Suivi géotechnique d ’exécution
Etude de faisabilité géotechniqueG11 : Etude préliminaire de faisabilité géotechniqueG12 : Etude de faisabilité des ouvrages géotechniques
Diagnostic géotechniqueG51 : Avant, pendant ou après construction d ’un ouvrage sans sinistreG52 : Sur un ouvrage avec sinistre
Classification des missions
géotechniques
Les études de faisabilité géotechniquesCes missions G1 excluent toute approche des quantités, délais et couts d ’exécution des ouvrages qui entre dans le cadre exclusif d ’une mission d ’étude de projet géotechnique G2.
G11 - Etude préliminaire de faisabilité géotechnique :
- Faire une enquête documentaire sur le cadre géotechnique du site et préciser l ’existence d ’avoisinants ;- Définir si nécessaire une mission G0 préliminaire, en assurer le suivi et l ’exploitation des résultats ;- Fournir un rapport d ’étude préliminaire de faisabilité géotechnique avec certains principes généraux d ’adaptation de l ’ouvrage au terrain, mais sans aucun élément de pré-dimensionnement.Cette mission G11 doit être suivie d ’une mission G12
Les études de faisabilité géotechniques
G12 - Etude de faisabilité des ouvrages géotechniques :
Phase 1 :
- définir une mission G0 détaillée, en assurer le suivi et l ’exploitation des résultats ;
- Fournir un rapport d ’étude géotechnique donnant les hypothèses géotechniques à prendre en compte pour la justification du projet, et les principes généraux de construction des ouvrages géotechniques.
Phase 2
- Présenter des exemples de prédimensionnement de quelques ouvrages géotechniques.
ENCHAINEMENT DES MISSIONS
Etude et suivi des ouvrages géotechniques
Exécution de sondages, essais et
mesures géotechniques
Diagnostic géotechniq
ue
Etapes de réalisation
de l ’ouvrage
Etudes préliminaire
s
Avant-projet
ProjetAssistance
Contrat Travaux
Exécution
Ouvrage existant
G 11 - Etude préliminairede faisabilité géotechnique
G 12 - Etude de faisabilité géotechnique
phases 1 & 2
G 2 - Etude de projet géotechnique phases 1
& 2
Etude géotechnique d ’exécution
G 0 préliminaire si nécessaire (1)
G 0 détaillée
indispensable (1)
G 0 spécifique si nécessaire (1)
G 0 complémentaire si
nécessaire (1)
G 51
G 51
G 51
G 51
G 52
G 0 spécifique si nécessaire (1)
G 0spécifique
indispensable (1)
G 51 : sans sinistre
G 52 : avec sinistre
G 1
G 2
G 3
G 4 Suivi géotechnique d ’exécution
G 0 complémentaire si
nécessaire (1)
2 - La carte géologique
La notice explicative
Géologie de la caserne Eblé
L ’explication
du
terrain O1-2
3 - Mesure des caractéristiques « in situ »
Essai au pénétromètre dynamique
Essai au pénétromètre statique
Essai pressiométrique
Mesures piézométriques
Pénétromètre dynamique
Principe :
enfoncer dans le sol, par battage de manière continue, un train de tiges muni, en partie inférieure d ’une pointe débordante, tout en injectant une boue de forage entre la paroi du sondage et les tiges ;
compter le nombre de coups nécessaires (Nd10) pour faire pénétrer dans le sol la pointe d ’une hauteur h de 10 cm.
m : masse du mouton (en kg) ;
m’ : masse frappée (enclume + tige-quide + pointe, en kg)
g : accélération de la pesanteur (en m/s²) ;
H : hauteur de chute du mouton (en m) ;
A : Aire de la section droite de la pointe (en m²)
e : enfoncement moyen sous un coup (en m)
'd mm
m
A.e
m.g.Hq
Principe :
enfoncer verticalement dans le sol, sans choc, ni vibration, ni rotation, à vitesse constante imposée, une pointe munie d ’un cône en partie inférieure par l ’intermédiaire d ’un train de tiges qui lui est solidaire et à mesurer la résistance à la pénétration de ce cône.
mesurer l ’effort total de pénétration, ainsi que l ’effort de frottement latéral local sur un manchon de frottement situé immédiatement au-dessus du cône.
Pénétromètre statique
Résistance à la pénétration de la pointe (en Pa) appelée Résistance de pointe qc
Le frottement latéral sur le manchon fs
Le rapport de frottement Rf ;
c
sf q
fR en %
Principe :
Essai de chargement du sol en place. Dilatation radiale au sein du sol, d ’une sonde cylindrique et détermination de la relation entre la pression appliquée sur le sol et le déplacement de la paroi de la sonde
C ’est le seul essai de sol en place permettant d ’obtenir une caractéristique de déformabilité du sol.
Essai pressiomètrique MENARD
Pression limite nette : pl*
Pression de fluage nette : pf
*
Pression horizontale des terres au repos : hs
v
pM Δ
ΔK.E
Module pressiométrique :
Principe : placer verticalement dans le terrain un tube crépiné
dont l ’extrémité inférieure est placée au point M au sein d ’une zone saturée ;
attendre que l ’eau s ’élève dans le tube jusqu ’à son point A d ’équilibre ;
mesurer :- soit directement la distance entre la surface du
sol (point N) et le niveau de l ’eau dans le tube point A ;
- soit la pression hydrostatique au point M considéré dans le liquide de masse volumique connue.
Mesures piézomètriques
Mesures piézomètriques d ’une nappe libre
Mesures piézomètriques d ’une nappe captive
MS 8 - Fondations superficiellesGénéralités - Dimensionnement
III - La méthode de calcul pressiométrique
Mécanique des sols
1 - Détermination de la charge de rupture
III - La méthode de calcul pressiométrique
qu = qo + kP.ple*
qu : contrainte de rupture ;
qo : contrainte totale verticale au niveau de la base de la fondation ;
ple* : pression limite nette équivalente ;
kp : facteur de portance pressiométrique.
Capacité portante
Pl*i étant les valeurs de la pression
limite dans les couches situées de D à D + 1,5.B sous la fondation ;
Pression limite nette équivalente
R = B/2
n *ln
*l3
*l2
*l1
*le p..........pppp Théoriquement
4 *R 3 D
*R 2 D
*R D
*D
*e plplplplpl En pratique
les pl* sont plafonnées à 1,5 fois leur valeur minimale sur la profondeur envisagée.
Facteur de portance pressiométrique kp
Facteur de portance pressiométrique kp
Coefficients minorateurs
Pour une charge Pour une charge inclinée sur sol inclinée sur sol
horizontalhorizontal
Pour une charge verticale Pour une charge verticale centrée à proximité de la crête centrée à proximité de la crête
d(un talus dans le cas d’un d(un talus dans le cas d’un encastrement nulencastrement nul
Coefficients minorateurs
2 – Evaluation du tassement
III - La méthode de calcul pressiométrique