ms 8 fondations superficiell es

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