cours cnam_fondations-superficielles-procedes-generaux-de-construction

8/7/2019 cours CNAM_fondations-superficielles-procedes-generaux-de-construction

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B6/ chapitre 16 (version du 08/01/03) Cnam Paris Gotechnique C. Plumelle 1

CHAPITRE XVI : Fondations superficielles

16.1 DOMAINE DAPPLICATION....................................................... ............................................................. ...................2

16.2 COMPORTEMENT DES FONDATIONS SUPERFICIELLES........................ .........................................................3

16.2.1 COMPORTEMENT LA RUPTURE..................................................................................................................................316.2.2 COMPORTEMENT SOUS LES CHARGES DE SERVICE .......................................................................................................3

16.3 ETUDE THEORIQUE DE LA CHARGE LIMITE DUNE SEMELLE FILANTE ANCREE DANS UN SOLHOMOGENE ET SOUMISE A UNE CHARGE VERTICALE REPARTIE ET CENTREE.............................................5

16.3.1 SOL FROTTANT, NON COHRENT ET SANS SURCHARGE - TERME DE SURFACE N ........................................................516.3.2 SOL FROTTANT, NON PESANT, NON COHRENT AVEC SURCHARGE. TERME DE PROFONDEURNQ ................................6

16.3.3 SOL FROTTANT ET COHRENT - TERME DE COHSION NC ............................................................................................716.3.4 CAS GNRAL : SEMELLE FILANTE ENCASTRE DANS UN SOL FROTTANT ET COHRENT ..............................................7

16.4 DTERMINATION DE LA CONTRAINTE DE RUPTURE qu SOUS UNE FONDATION SUPERFICIELLESOUMISE UNE CHARGE VERTICALE CENTRE PARTIR DES ESSAIS DE LABORATOIRE (DTU 13.12)..8

16.5 DTERMINATION DE LA CONTRAINTE DE RUPTURE qu SOUS UNE FONDATION SUPERFICIELLESOUMISE UNE CHARGE VERTICALE CENTRE PARTIR DES ESSAIS AU PRESSIOMTRE MENARD(FASC. 62 TITRE V) ................................................................................................................................................................9

16.5.1 CALCUL DE LA PRESSION LIMITE NETTE QUIVALENTE : % ........................................................................................1016.5.2 DTERMINATION DU FACTEUR DE PORTANCE KP........................................................................................................11

16.6 DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS SUPERFICIELLES SOUS DIFFRENTS TYPES DECHARGEMENT .......................................................... ................................................................ ..............................................13

16.6.1 SITUATIONS ET ACTIONS............................................................................................................................................1316.6.1.1 Situations ....................................................... .............................................................. .....................................13

16.6.1.2 Actions................................................... ........................................................... ................................................13

16.6.2 COMBINAISONS DACTIONS ET SOLLICITATIONS DE CALCUL......................................................................................1416.6.2.1 Combinaisons dactions et sollicitations de calcul vis vis des tats-limites ultimes : ELU ..........................14

16.6.2.2 Combinaisons dactions et sollicitations de calcul vis--vis des tats-limites de service : ELS ......................15

16.6.3 MODLES DE COMPORTEMENT DES SEMELLES SUPERFICIELLES ( FASC.62-TITREV)..................................................1516.6.3.1 Comportement vis vis des charges verticales................................................................................................15

16.6.3.2 Comportement vis--vis des charges horizontales...........................................................................................16

16.6.4 JUSTIFICATIONS (FASC. 62TITRE V) ...................................................... ............................................................ ......1616.6.4.1 Etats limites ultimes de mobilisation de la capacit portante (ELU)...............................................................16

16.6.4.2 Etats limites de service (ELS)........ ..................................................................... ..............................................1716.6.4.3 Etats limites de renversement (ELU)................... .................................................................. ...........................17

16.6.4.4 Etats ultimes de service de dcompression du sol (ELS)......................................... .........................................17

16.6.4.5 Etat limite ultime de glissement (ELU)........................................................ .....................................................17

16.6.4.6 Etat limite ultime de stabilit densemble (ELU) ................................................................ .............................17

16.7 ESTIMATION DES TASSEMENTS ............................................................. ..............................................................17

16.7.1 TASSEMENTS VALUS PARTIR DES ESSAIS DE LABORATOIRE ................................................................................1716.7.2 TASSEMENTS VALUS PARTIR DES ESSAIS PRESSIOMTRIQUES MENARD...........................................................18

16.7.2.1 Sol homogne ........................................................... ................................................... .....................................18

16.7.2.2 Sol htrogne..................................................................................................................................................18

16.8 CAS PARTICULIER................................................................ ......................................................... ............................20


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16.1DOMAINE DAPPLICATIONUne fondation superficielle constitue la partie infrieure d'un ouvrage qui transmet les efforts provenant de la

superstructure une couche de sol peu profonde.

Sous les efforts transmis le sol devra prsenter une rsistance suffisante et des tassements acceptables pourl'ouvrage lui-mme mais galement pour les structures avoisinantes.

Le domaine d'application pour les semelles de btiment est dfini par le document technique unifi DTU

13.12. (rfrence AFNOR DTU P11-711) de mars 1988. Pour les semelles des ouvrages de gnie civilon se rfreaux rgles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de gnie civil (fascicule n62-titre Vdu CCTG).

Au sens du DTU 13.12 le domaine d'application des fondations superficielles est dfini par une profondeurrelative D/B< 6 et une profondeur absolue de 3m. Au-del on a des fondations profondes.

Au sens du fasc.62 titre V on considre quune fondation est superficielle lorsque sa hauteur dencastrementDe (cf. infra) est infrieure 1.5 fois sa largeur : De / B < 1,5

Actuellement le dimensionnement des semelles de btiment (DTU) peut se faire partir des essais delaboratoire, ou daprs les essais en place (pressiomtre, pntromtres). Par contre le dimensionnement dessemelles des ouvrages de gnie civil ne se fait qu partir des essais en place (pressiomtre et pntromtre

statique).Par rapport aux semelles de btiment on ne dveloppera que ltude de la charge limite par rapport aux essais

de laboratoire.

Les justifications des semelles des ouvrages de gnie civil seront compltement exposes, tant donn quil estprvu dans lavenir une fusion des 2 rglements au profit du fasc.62, plus complet et plus rcent, en attendant unerefonte complte sous le format de lEC7.


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16.2COMPORTEMENT DES FONDATIONS SUPERFICIELLES16.2.1 Comportement la rupture

Si on soumet une semelle filante un chargement croissant jusqu' la rupture d'un sol homogne et indfini onobtient une rupture du sol en surface qu'on qualifie de rupture globale. Schmatiquement, il se forme sous la basede la semelle un poinon rigide qui s'enfonce dans le sol en le refoulant de part et d'autre jusqu' la surface. Le sol

des parties P est compltement plastifi, tandis que les zones externes E ne sont soumises qu' des contraintesbeaucoup plus faibles qui ne le mettent pas en rupture (Fig.16.1).

Si on soumettait la mme fondation, mais place plus grande profondeur, fondation profonde, au mme essaion obtiendrait une rupture interne du sol : rupture locale sans signes extrieurs la surface du sol.

Cette distinction mcanique entre rupture globale et rupture locale permet bien de distinguer les fondationssuperficielles des fondations profondes. Elle est plus explicite que la dfinition des rglements (DTU ou Fasc.) quidiverge d'ailleurs notablement.

P P

QU

Fig.16.1 Schma de rupture du sol sous une fondation superficielle

P : zones de sol en rupture

E : zones de sol dans le domaine lastique

16.2.2 Comportement sous les charges de serviceSous les charges de service les fondations superficielles vont tasser. Le tassement d'une semelle dpend

videmment de la compressibilit du sol mais aussi de ses dimensions.

On doit vrifier que les tassements absolus ne sont pas incompatibles avec le fonctionnement de l'ouvragemais galement que la nouvelle construction n'entrane pas de tassements significatifs sur les structures existantes.En plus des tassements absolus, on doit vrifier que la structure de l'ouvrage construire peut supporter lestassements diffrentiels entre points d'appui. On n'oubliera pas que deux semelles transmettant la mme contrainteau sol tasseront proportionnellement leur dimension (Fig.16.2).


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B2 = 4m

500 kN/ ml 1 000 kN/ ml

B1 = 2m

s2 = 13mms1 = 8mm

Fig.16.2 Tassements lastiques de deux semelles rigides filantes de largeurs diffrentes apportant la

mme contrainte moyenne au sol

Plus une semelle est large plus elle influencera les sols sous jacents sous une grande profondeur. On peuttracer les bulbes de contrainte qui reprsentent la distribution des contraintes sous une fondation. On peut plussimplement en premire approximation diffuser les contraintes dans le sol suivant un angle de 27(largeur :1 hauteur: 2) (Fig. 16.3).

500 kN/ ml

250 kPa

2m

2m

4m

1

2125 kPa

83 kPa

Fig.16.3 Diffusion des contraintes apportes par la semelle filante dans le sol


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16.3ETUDE THEORIQUE DE LA CHARGE LIMITE DUNE SEMELLE FILANTE ANCREE DANS UNSOL HOMOGENE ET SOUMISE A UNE CHARGE VERTICALE REPARTIE ET CENTREE

Cette approche nest presque plus utilise en France, elle reste par contre dun usage frquent dans les paysanglo-saxons.

16.3.1 Sol frottant, non cohrent et sans surcharge - Terme de surface N

B

A C

RP M

Qu

RP

W + 4 2

4 2

2

4 2

0

0

C = 0

D = 0

Fig.16.4

Le poinon rigide met le sol de part et d'autre en bute. Le coefficient de bute Kp donn dans les tables de

Caquot Krisel-Absi dpend de , et (Fig. 16.4) :

= 0,

=24

=

En crivant l'quilibre des forces sur la verticale

=+24

cos2

pu RWQ

On obtient

+

+

=

2424

cos

24cos

4

2

tgKBQ pu

On considre, pour simplifier, que la rpartition de la contrainte sous la semelle est uniforme :

1=

B

Qq uu , on peut donc crire

+

+

= 2424

cos

24cos

42

tgKB

q pu


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En posant qu = q (contrainte ultime de surface)

NBq = 221

+

+

= 2424

cos

24cos

2

1

tgKN p

avec :

2 : poids volumique du sol sous la semelle

N = f () : du sol sous la semelle.

16.3.2 Sol frottant, non pesant, non cohrent avec surcharge. Terme de profondeur NqDans ce cas, on calcule la capacit portante de la semelle qu encastre d'une profondeur D. La surcharge

uniformment rpartie p de part et d'autre de la semelle AB est gale p = 1D (Fig.16.5).

A

C

2

4 2B

+ 4 2

Z

II : coin de pousse de Rankine

qp

III : coin de PrandtlSpirales logarithmiques

I : coin de bute de Rankine

Fig.16.5

Comme dans le cas d'actions du sol sur un cran, on a deux quilibres de Rankine spar par un quilibregnral en spirale logarithmique (Fig.16.5). Le calcul donne l'expression suivante de q.

tgu etgpq

+=24

avec p = 1D

tgu etgDq

+=24

1

avec 1 : poids volumique du sol au-dessus de la semelle.

En posant qu = qq (contrainte ultime de profondeur)

qq NDq = 1

On appellera Nq : terme de profondeur

tgq etgN

+= 24

avec : angle de frottement du sol au-dessous de la semelle.


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16.3.3 Sol frottant et cohrent - Terme de cohsion NcOn applique le thorme des tats correspondants de CAQUOT. On est ramen au problme prcdent en

remplaant 1D par tgCH = (Fig.16.6)

qu + HH H

Fig.16.6

tgu etgHHq

+=+24

+= 124

tg

u etgHq

En posant qu = qc (contrainte ultime de cohsion)

ccNCq =

avec

tg

NN

q

c

1=

pour un sol fin satur cisaill court terme u = 0 et Cu 0 ; on fait tendre 0 et on obtient

2+= cN

(Terzaghi pour une semelle rugueuse a montr Nc = 5,7).

Cette formule donne la capacit portante dune semelle sans encastrement fonde sur un sol fin satur sous un

chargement rapide (phase de chantier, court terme).On peut tendre cette approche la construction des remblais sur sol fin satur en assimilant le remblai une

fondation superficielle.

16.3.4 Cas gnral : semelle filante encastre dans un sol frottant et cohrentBien qu'en gnral ce ne soit pas licite et qu'on puisse avoir des quilibres surabondants, on superpose les trois

tats limites. La charge limite sera gale pour une semelle filante (Fig.16.7) :

D

B

1

2, 2,C2

Fig.16.7

( ) ( )cqu NCNDNBq ++

= 122

1

Les valeurs des N, Nq, Nc dpendent des hypothses de calcul et peuvent varier suivant les auteurs.


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On utilisera B au lieu de B, pour une semelle soumise une flexion compose(cf 6.3.1)

16.4DETERMINATION DE LA CONTRAINTE DE RUPTURE qu SOUS UNE FONDATIONSUPERFICIELLE SOUMISE A UNE CHARGE VERTICALE CENTREE A PARTIR DES ESSAISDE LABORATOIRE (DTU 13.12)

Dans le cas de semelle isole, pour passer de ltude thorique en dformation plane 2D au comportement 3Dde la semelle isole on applique des coefficients empiriques.

D

B

1

2, 2,C2

L

Fig.16.8

( ) ( )ccqqu NCsNDsNBsq ++

= 1221

sc = s = sq = 1 pour une semelle filante.

Pour une semelle de forme quelconque :

L

Bsc 2,01+=

L

B

s 2,01=

1=qs

Nc N Nq

0 5,14 0 1,00

5 6,50 0,10 1,60

10 8,40 0,50 2,50

15 11,00 1,40 4,00

20 14,80 3,50 6,40

25 20,70 8,10 10,70

30 30,00 18,10 18,40

35 46,00 41,10 33,30

40 75,30 100,00 64,20

45 134,00 254,00 135,00

On n'oubliera pas de prciser quel et quel C

Pour lessables et graviers' 0 avec C' = 0 quelle que soit la vitesse de chargement.


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Pour les argiles et limons et c dpendent de la vitesse de chargement.

Sous chargement instantan (phase de courte dure de chantier)

court terme contraintes totales

uu

Cuu

(attention uu et cuu dpendent de la teneur en eau)

Si le sol est satur u = 0

Sous chargement trs lentou la fin de la consolidation pour les sols fins saturs :

long terme contraintes effectives

C

(trs souvent C' 0).

16.5DETERMINATION DE LA CONTRAINTE DE RUPTURE qu SOUS UNE FONDATIONSUPERFICIELLE SOUMISE A UNE CHARGE VERTICALE CENTREE A PARTIR DES ESSAISAU PRESSIOMETRE MENARD (FASC. 62 TITRE V)

La contrainte de rupture qu, pour une charge verticale, est proportionnelle la pression limite nette

quivalente *lep . Le facteur de proportionnalit kp a t cal sur des essais sur chantier.

*'0

'lepu pkqq =

avec :

qu : contrainte effective verticale ultime

qo : pression verticale effective des terres, calcule au niveau du centre gomtrique de la semelle(Fig.16.9).


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zw

h

q'0

z

0

Fig.16.9 Calcul de la pression verticale effective

16.5.1 Calcul de la pression limite nette quivalente : %Si le terrain homogne sur au moins une profondeur de 1.5B, on tablit un profil linaire schmatique sur la

tranche de sol entre D et (D+1,5B), (Fig.16.10). La pression limite quivalente est prise gale :

( )elle zpp** = avec BDze 3

2+=

D

1,5.B

B 2B/3

%

%

z

profil linaire

Fig.16.10 Dtermination de *lep pour un terrain homogne

Si le terrain nest pas homogne et est constitu sous la fondation, jusqu une profondeur dau moins 1,5Bde sols de natures diffrentes et de rsistances mcaniques diffrentes, mais de mme ordre de grandeur ; on calcule

*lep , en procdant une moyenne gomtrique sur la tranche de sol entre D et (D + 1,5B), (Fig16.11).


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nllle n

ppp *** ..........1

=

D

1,5B

B

log(p )

log(P )

z

Fig.16.11 Dtermination de & pour un terrain htrogne

16.5.2 Dtermination du facteur de portance kpLa valeur de kp est fixe par le tableau ci-dessous en fonction de la nature du sol, de la profondeur

dencastrement relatif : De/B et du rapportde la largeurB la longueurL de la fondation.

Les valeurs de kp proviennent dessais sur chantier et en modles centrifugs. Une centaine dessais en placeont t raliss par le L.C.P.C, dans les annes 1980-90, sur 5 sols diffrents (gravier, sable, limon, argile et craie).Le critre de rupture quadopt par le fasc.62-titreV correspond un enfoncement de 10% de la largeur de la

semelle pour une charge maintenue pendant 30 minutes. La valeur de kp a t corrle par rapport aux essais aupressiomtre et au pntromtre statique. On ne traite dans ce chapitre que de la mthode pressiomtrique, lamthode pntromtrique tant similaire (cf. fasc.62-titreV). Le tableau 16.1 donne la valeur de kp.


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TYPE DE SOL EXPRESSION DE K P

Argiles et limons A, craies A

++B

D

L

B e4,06,025,018,0

Argiles et limons B

++

B

D

L

B e4,06,035,018,0

Argiles C

++B

D

L

B e4,06,050,018,0

Sables A

++

B

D

L

B e4,06,035,01

Sables et graves B

++B

D

L

B e4,06,050,01

Sables et graves C

++

B

D

L

B e4,06,080,01

Craies B et C

++B

D

L

B e4,06,027,013,1

Tableau 16.1 : valeurs du coefficient de portance kp

La nature de sol est donne par le tableau 16.2

CLASSE DE SOL DESCRIPTION PRESSIOMETRE P1 (MPa)A Argiles et limons mous < 0,7

B Argiles et limons fermes 1,2 - 2,0ARGILES, LIMONS C Argiles trs fermes dures > 2,5A Lches < 0,5B Moyennement compacts 1,0 - 2,0SABLES, GRAVESC Compacts > 2,5A Molles < 0,7B Altres 1,0 - 2,5CRAIESC Compactes > 3,0A Tendres 1,5 - 4,0

MARNES MARNO-CALCAIRESC Compacts > 4,5

Tableau 16.2 : classification des sols

La hauteur dencastrement mcanique De est un paramtre conventionnel de calcul destin tenir comptedu fait que les caractristiques mcaniques des sols au-dessus de la base de la semelle sont gnralement plusfaibles que celles du sol de fondation (Fig.16.12).


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DeD

z

D

De = 1 Ad & (z) . dz %

Fig.16.12 Dtermination de la hauteur dencastrement mcanique De

& (z) est obtenu en joignant par des segments de droite sur une chelle linaire les diffrents &mesurs.

d est gnralement pris gal 0, sauf sil existe des couches de trs mauvaises caractristiques en surface dont onne tiendra pas compte.

16.6DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS SUPERFICIELLES SOUS DIFFERENTS TYPES DECHARGEMENT

Le dimensionnement des fondations superficielles comporte une vrification de la rsistance et unevrification du tassement.

La vrification de la rsistance de la fondation vis vis du sol se fait en montrant que la contrainte derfrence, obtenue en pondrant les actions transmises par la structure au sol de fondation, est gale ou infrieure la contrainte de rupture affecte d'un coefficient de scurit partiel dans une approche aux tats limites.

Le calcul de la rsistance ultime du sol (rupture) sous la fondation qu est effectu partir des essais de

laboratoire, et C, (DTU 13.12) ou d'aprs des mesures effectues directement sur le site par des essais en place :pressiomtre Mnard, pntromtres (Fasc.62-titreV, DTU 13.12).

16.6.1 Situations et actions16.6.1.1 Situations

La justification de la structure est envisage pour diffrentes actions :

situations en cours de construction; situations en cours dexploitation; situations accidentelles.

16.6.1.2 ActionsLes actions sont classes en actions permanentes, variables et accidentelles :

Gactions permanentes; Q actions variables; FA actions accidentelles.

Les valeurs reprsentatives des actions sont :

pour les actions permanentes : Gk ; pour les actions variables :

valeurs caractristiques Qikde laction Qi ;


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valeurs de combinaison 0i .Qik ; valeurs frquentes 1i .Qik valeurs quasi-permanentes 2i .Qik

Les actions sont transmises aux fondations superficielles :

directement par la structure (exemple charges de ponts routiers dfinies par le fasc.61 titreII), entenant compte ventuellement de linteraction sol-structure.

par le sol : actions dorigine pondrale (actions G) actions de pousse , avec la mme valeur de poids volumique que celle adopte pour les actions

dorigine pondrale, (actions G)

actions transmises par le sol : surcharges. actions dues leau :

pressions interstitielles en tenant compte des forces dcoulement si elles existent (actionGw, avec w = 10 kN/m

3)

effets hydrodynamiques ( pousse de courant, houles, sisme..)16.6.2 Combinaisons dactions et sollicitations de calcul

Les sollicitations (efforts internes) dans les fondations superficielles sont calcules partir des actions (effortsexternes) en tenant compte de modles de comportement plus ou moins complexes et reprsentatifs de la ralit.

16.6.2.1 Combinaisons dactions et sollicitations de calcul vis vis des tats-limites ultimes : ELU16.6.2.1.1 Combinaisons fondamentales

( ) ( ) ( ) ( ) ( ){ } +++++ ikiKQFwFwwGw QQFGGGS 0111minmax 15,19,02,1125,1

Gmax : actions permanentes dfavorables,

Gmin : actions permanentes favorables,

Gw : actions des pressions statiques de leau,

Fw : actions hydrodynamiques,

Q1k:valeur caractristique de laction variable de base,

0iQik: valeur de combinaison dune action variable daccompagnement.

Gw vaut : 1, lorsque la pression interstitielle prsente un caractre favorable,1,05 lorsque la pression interstitielle prsente un caractre dfavorable.

Fw vaut : 1,2 ou 0,9, sa valeur tant choisie de manire obtenir leffet le plus dfavorable.

F1Q1 vaut : 1,33 dans le cas gnral,1,20 pour les charges dexploitation troitement bornes ou de caractre particulier.

1,125 peut tre qualifi de coefficient de mthode.

16.6.2.1.2 Combinaisons accidentelles( ) ( ){ } ++++++ iKiKAww QQFFGGGS 2111minmax

FA : valeur nominale de laction accidentelle,

11Q1k : valeur frquente dune action variable Q1,

2iQik : valeur quasi permanente dune autre action Qi .


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16.6.2.1.3 Combinaisons vis vis des tats-limites de stabilit densemble( ) ( ) ( ){ } ++++ ikiKQFw QQGGGS 0111minmax 15,195,005,1125,1

16.6.2.2 Combinaisons dactions et sollicitations de calcul vis--vis des tats-limites de service : ELS16.6.2.2.1 Combinaisons rares

( ){ } +++++ iKiKww QQFGGGS 01minmax 15,1

16.6.2.2.2 Combinaisons frquentes( ) ( ){ } +++++ iKiKww QQFGGGS 2111minmax

16.6.2.2.3 Combinaisons quasi permanentes( ){ } ++++ iKiww QFGGGS 2minmax

16.6.3 Modles de comportement des semelles superficielles ( fasc.62-titreV)16.6.3.1 Comportement vis vis des charges verticales

Concernant le fasc.62- Titre V on considre, sous les charges verticales centres ou excentres(excentrement eG par rapport aux axes centraux dinertie), le sol en lasticit linaire reprsent linterface pardes ressorts (modle de Winkler) de raideurs k, p = k y (Fig. 16.13). Dautre part le sol nest pas capable dereprendre des efforts de traction (sol dcomprim).

Pour les semelles rectangulaires on peut appliquer la mthode de MEYERHOF qui consiste calculer lescontraintes uniformes sur un rectangle de surface rduite B = B 2e. La valeur de la contrainte normale et lesdimensions du rectangle sont calcules pour quilibrer les efforts appliqus (Fig.16.13).

La valeur de la contrainte de rfrence qrefest dfinie par :

qq q

r f'' 'max min=

+3

4(diagramme trapzodal)

ou

( )Grf

eB

Vq

2'

= (MEYERHOF)

Avec eG : excentricit de la rsultante verticale par rapport au centre dinertie de la semelle, on notera par la suite eG= e.

eG

q'ref

0,75B

eG

Semelle entirement comprime

q'ref

Semelle partiellement comprime

0,75B

Modle de MEYERHOF

B - 2e

q'ref

eG

V V V

B B B


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Fig.16.13 Diagrammes des contraintes sous la semelle Dtermination de la contrainte rfrence

16.6.3.2 Comportement vis--vis des charges horizontalesEn gnral , les charges horizontales sont reprises uniquement par les forces de frottement l interface entre

le sol et la fondation, sans tenir compte des ractions de bute sur les faces latrales de la fondation.

16.6.4 Justifications (Fasc. 62titre V)16.6.4.1 Etats limites ultimes de mobilisation de la capacit portante (ELU)

Pour chaque combinaison dactions on vrifie que :

( ) '0'0''1

qiqqq uq

rf +

avec q = 2

i : coefficient minorateur tenant compte de linclinaison de la charge.

Fondation sur sol horizontal soumise une charge centre incline

sols cohrents : argile, limon

i= 1() = 190

2

sols frottants : sable, gravier

i= 2() = } BD

B

D ee

ee

+

.0;451max1901

22

avec B, largeur de la fondation et De la hauteur dencastrement mcanique, en degr.

Les fonctions 1() et 2() sont reprsentes sur labaque ci-dessous.

5.00 15.00 25.00 35.000.00 10.00 20.00 30.00 40.00

(degr)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

i

1() : sols cohrents

De/B = 0De/B = 0,25De/B = 0,50

2() : sols frottants

Fig.16.14 Abaque du coefficient minorateur i


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16.6.4.2 Etats limites de service (ELS)Les sollicitations de calcul considrer sont celles relatives aux combinaisons rares des tats limites de

service.

Pour chaque combinaison dactions on vrifie que :

( ) 00 '''1

' qiqqq uq

rf +

avecq = 3

16.6.4.3 Etats limites de renversement (ELU)Les sollicitations de calcul considrer sont celles relatives aux tats limites ultimes.

La surface de sol comprim sous la fondation doit tre au moins gale 10% de la surface totale de celle-ci.

16.6.4.4 Etats limites de service de dcompression du sol (ELS)Les sollicitations de calcul considrer sont celles relatives aux tats limites de service.

Le sol sous la fondation doit rester entirement comprim sous combinaisons frquentes.

La surface de sol comprim sous la fondation doit tre au moins gale 75% de sa surface totale souscombinaisons rares.

16.6.4.5 Etat limite ultime de glissement (ELU)Les sollicitations de calcul considrer sont celles relatives aux tats limites ultimes.

Pour chaque combinaison dactions, on vrifie que :

21

'''tan

gg

ACVH

+

avec :H et V : composantes de calcul horizontale et verticale de leffort appliqu la fondation,

A : surface comprime de la fondation (cf. Fig. 16.13)

g1 = 1,2

g2= 1,5

16.6.4.6 Etat limite ultime de stabilit densemble (ELU)Cet tat concerne le cas des fondations en tte de talus de dblai ou rapport .

Les sollicitations de calcul considrer sont celles relatives aux tats limites de stabilit densemble.

On fera un calcul de stabilit (cf. cours de stabilit des pentes) en considrant les paramtres de calcul d et cd

20,1

tantan

=d et 50,1

ccd =

16.7ESTIMATION DES TASSEMENTSLes combinaisons dactions considrer sont les combinaisons quasi-permanentes.

16.7.1 Tassements valus partir des essais de laboratoireLe calcul de ces tassements a t trait au chapitre VI. On doit sy rfrer automatiquement sil sagit de

tassements de consolidation (exemples : rservoirs, remblais sur sols argileux saturs)


18/20


16.7.2 Tassements valus partir des essais pressiomtriques MENARD.Cette valuation n'est valable qu'en dehors du cas de consolidation.

sf= sc + sd

sc : tassement sphrique

sd : tassement dviatorique

16.7.2.1 Sol homogne( ) Bq

Es cv

M

c =

'0

'9

( )

=

00

'

0'

9

2

B

BBq

Es dv

M

d

Bo : 0,6 m

B : largeur de la fondation

q : composante normale de la contrainte effective moyenne applique au sol par la fondation.

vo : contrainte verticale effective calcule avant travaux au niveau de la fondation (tient compte dupoids des terres enleves lors du terrassement)

EM : module pressiomtrique

: coefficient rhologique Epressio = .Eoed (module oedomtrique) qui dpend de la nature du sol

c et d : coefficients de forme.

Les valeurs de proposes par L. MENARD figurent au tableau n 16.3

Tourbe Argiles Limons Sables Graves

Type EM/P1 EM/P1 EM/P1 EM/P1

Surconsolid ou trs serr > 16 1 2/3 > 12 1/2 > 10 1/3Normalement consolid ou normalementserr

1 9 16 2/3 8 14 1/2 7 12 1/3 6 10 1/4

Sous-consolid altr et remani ou lche 7 9 1/2 5 8 1/2 5 7 1/3

Tableau 16.3 : Valeurs de Les valeurs de c et d prennent en compte le caractre tridimensionnel du calcul du tassement des semelles

isoles (tableau n16.4)

L/B Cercle Carr 2 3 5 20C 1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50

d 1,00 1,12 1,53 1,78 2,14 2,65

Tableau 16.4 : valeurs des

16.7.2.2 Sol htrogneEn principe les sols htrognes sont des sols de mme nature mais dont les caractristiques varient de faon

sensible.

On dcoupe le sol en couches gales B/2 jusqu' 8B (Fig.16.15)


19/20


B

0

B

2B

3B

4B

5B

6B

7B

8B

E1

E2

E3,5

E6,8

E9,16

1

2

3

45

6

7

8

9

10

11

12

13

1415

16

Fig.16.15

( ) BqE

s cvc

c =

'0

'9

( )

=

00

'

0'

9

2

B

BBq

Es dv

d

d

avec Ec = E1

et Ed

4 1 1

0 85

1 1

2 5

1

2 51 2 3 5 6 8 9 16E E E E E E d= + + + +

, . , . , ., , ,

Ei,j est la moyenne harmonique des modules mesurs dans les tranches i j.

3 1 1 1

6 8 6 7 8E E E E ,= + + ( par exemple pour les tranches de sol de 6 8)

Si les valeurs E9 E16 ne sont pas connues , mais suprieures aux valeurs sus-jacentes, Ed est donn par

3 6 1 1

0 85

1 1

2 51 2 3 5 6 8

,

, . , ., ,E E E E E d= + + +

Si, de plus les modules E6 E8 ne sont pas connus, Ed est donn par :


20/20


5,321

1

.85,0

112,3

EEEEd++=

16.8CAS PARTICULIERCas du bicouche : sol compact sur sol mou

En pratique, on utilise la mthode de la semelle fictive qui consiste prendre un angle de rpartition de 27( )VH 21 (Fig.16.16).

B

q1

q21 h112

1

2

B + h1

27

Fig.16.16Schma de principe de la semelle fictive

On calcule la portance du sol n 2 sous la contrainte :

111

12 hhB

Bqq ++

=

cours cnam_fondations-superficielles-procedes-generaux-de-construction

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