fondations superficielles

FONDATIONS SUPERFICIELLES

Stphan BERNHARD LRPC de LYON1

ENTPE MDS 2

Sommaire1.

Essais de mcanique des sols in situ

Essai pressiomtrique Essai au pntromtre statique Essai au pntromtre dynamiqueMthode c- Mthode pressiomtrique Mthode pntromtrique Capacit portante Stabilit au glissement Stabilit au renversement Stabilit densemble

2.

Portance des fondations superficielles

3.

Justification des fondations superficielles

4.

Exercice dapplication2

ENTPE - MDS 2

1. Essais in situ

ENTPE - MDS 2

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Essai pressiomtrique (1)

Principe :

introduction dans un forage pralablement tabli dune sonde cylindrique dilatation de la sonde par pression mesure de la dformation volumique de la sonde.

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Essai pressiomtrique (2)CPV

Ralisation de paliers de chargement de pression

P, V

sol

=> enregistrement du volume de la sonde laide du contrleur pression-volume CPV

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V

Dans une certaine plage de pression, le sol a un comportement lastique :

V2 Vr V1 P1 Pr P2

=> enregistrement du volume de la sonde laide du contrleur pression-volume CPV

P

Lessai permet de mesurer deux paramtres du sol en place :

pl : pression limite Em : module pressiomtrique

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Le sol ragit en cisaillement la sollicitation due lexpansion de la sonde (thorie des cylindres de Lam) :Le module de dformation vaut donc :

EM

P2 P1 2(1 )V V2 V1

: coefficient de Poisson du sol, pris gal 0,33 par convention V : volume de la cavit au point dinflexion de la courbeENTPE - MDS 2

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La pression limite est par convention gale la pression de la sonde pour laquelle le volume de la sonde vaut Vs+2V1, Vs tant le volume initial de la sonde : pl = p(V=Vs+2.V1)Dans la pratique, on introduit : pl* = pl p0o p0 est la pression du sol au repos

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Corrlations connues :cu = pl*/5,5

pour les sols peu consistants (pl* < 0.05 MPa)

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Pntromtre statique (1)Le principe de cet essai est de foncer vitesse constante un train de tige et une pointe de section normalise. La rsistance lenfoncement est compose de :Qc : rsistance de pointe Qts : rsistance par frottement latral

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Pntromtre statique (2)F

Qts

QcENTPE - MDS 2

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Pntromtre statique (3)

Qc est mesure soit par des capteurs de contrainte installs dans la pointe, soit par un dispositif permettant denfoncer la pointe indpendamment du train de tige. La grandeur retenue est la rsistance de pointe surfacique : qc = Qc/A,o A est la section de la pointe

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Pntromtre statique (4)

Corrlations connues :cu = (qc-q0)/NcO Nc = 12 si qc < 1 MPa Nc = 20 si qc > 1 MPa

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Pntromtre dynamique (1)Enfoncement dun train de tige avec pointe laide de la chute dune masse (mouton). Pointe vase => pas de frottement latral. Mesure de lenfoncement e par coup de mouton.

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Pntromtre dynamique (2)M h M

Pointe et tige de masse P Pointe de section A

e Qp15

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Pntromtre dynamique (3)

On dtermine la rsistance de pointe dynamique partir de la formule des Hollandais :

M Mgh qd e.(M P) A

Formule limite en cas de rebond lastique ou en cas de refus (sol trs compact ou rocher)

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Pntromtre dynamique (4)

Attention ne pas confondre qd et qc, qui peuvent tre diffrents notamment dans les sols fins saturs. Lessai ne doit pas tre utilise pour un calcul de fondationFondation superficielle Pntromtre dynamique

Sollicitation statiqueENTPE - MDS 2

Sollicitation dynamique17

2. Portance des fondations superficielles

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Mthode c- (1)

Dtermination de la capacit portante dune fondation superficielle laide des caractristiques mcaniques intrinsques des sols :

Calcul en conditions non draines ou court terme : c=cu, = u=0 Calcul en conditions draines ou long terme : c=c, = 19

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Mthode c- (2)

ql= c.Nc.sc + (q+ 2.D).Nq.sq + 0,5.1.B.N.ssc,q, : facteurs rducteurs dus la forme de la semelle Nc,q, : facteurs de portance, ne dpendant que de l'angle de frottement du sol sous la fondation.ENTPE - MDS 2

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Mthode c- (3)

Attention pour le calcul long terme avec prsence dune nappe :

1.

1.- w

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Mthode c- (4) () 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 N 0.00 0.10 0.52 1.58 3.93 9.01 20.09 45.23 106.05 267.75 Nq 1.00 1.57 2.47 3.94 6.40 10.66 18.40 33.30 64.20 134.87 Nc 5.14 6.49 8.34 10.98 14.83 20.72 30.14 46.12 75.31 133.87

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Mthode c- (5) ()40

Nq30

N

Nc

20

10

0 -80 80 -60 60 -40 40 -20 20 0 20 40 60 80 100

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Mthode c- (6)

Les facteurs de forme ont pour expression :

s = 1-0,3.B/L sq = 1+(B/L).sin() sc = (sq.Nq-1)/(Nq-1)

Linclinaison de la charge est prise en compte par des coefficients rducteurs ic,q, Lexcentrement de la charge est prise en compte par les dimensions rduites de la fondation :L = L 2.eL B = B 2.eB , o eL et eB sont respectivement lexcentrement dans le sens de la longueur et de la largeur

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Mthode pressiomtrique(1)

Pression limite nette quivalente : Si le terrain est homogne entre la base de la fondation et 1,5B sous la base de la fondation :z=0 ple*pl*

D D B D+2.B/3

Linarisation de la courbe pressiomtrique sur lintervalle [D; D+1,5.B], puis calcul de ple* sur la droite obtenue : ple* = pl* (D+2.B/3)

D+1,5.BENTPE - MDS 2

z

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Pression limite nette quivalente : Si le terrain est constitu de matriaux de natures diffrentes entre la base de la fondation et 1,5B sous la base de la fondation :z=0 Log (ple*) log (pl*)

D D B

Moyenne harmonique des pl* sur lintervalle [D; D+1,5.B], en liminant les valeurs singulires : ple* = n(pl1*.pl2*....pln*) On dfinit galement lencastrement quivalent :

D+1,5.BENTPE - MDS 2

De

1 p le

p *0

D

l

* (z)dz26

z


Capacit portante du sol de fondation :

ql = q0 + kp.ple*O : q0 est la contrainte verticale effective au niveau de la fondation aprs travaux. kp est le facteur de portance pressiomtrique, dtermin en fonction de la forme de la fondation, de la nature et des caractristiques pressiomtriques du terrain en place

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Classification des sols :Classes de sols Argiles, limons A mous B fermes C trs fermes durs Sables, graves A lches B moyennement compacts C compacts Craies A molles B altres C compactes Marnes, marnocalcaires Roches A tendres B compacts A altres B compactes pl (MPa) < 0,7 1,2 2,0 > 2,5 < 0,5 1,0 2,0 > 2,5 < 0,7 1,0 2,5 > 3,0 1,5 4,0 > 4,5 2,5 4,0 > 4,5 qc (MPa) < 3,0 3,0 6,0 > 6,0 < 5,0 5,0 15,0 > 20,0 < 5,0 > 5,0 -

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semelle carre3,3 2,8 2,3kp

1,8 1,3 0,8 0 0,5 1 1,5 De/B Argiles et limons A, craies A Argiles C Sables et graves B Craies B et CENTPE - MDS 2

2

2,5

3

Argiles et limons B Sables et graves A Sables et graves C Marnes, marno-calcaires et roches altres29

semelle filante2,4 2,2 2 1,8kp

1,6 1,4 1,2 1 0,8 0 0,5 1 1,5 De/B Argiles et limons A, craies A Argiles C Sables et graves B Craies B et C Argiles et limons B Sables et graves A Sables et graves C Marnes, marno-calcaires et roches altres30

2

2,5

3

ENTPE - MDS 2


Influence de linclinaison et de la proximit dun talus :B d D d : distance entre le pieds de la fondation et le talus Q

Ajout dun coefficient rducteur :

ql = q0 + i.kp.ple* La mthode de calcul de i.est explicite dans le Fascicule 62 Titre V du CCTG et ne fait pas lobjet du cours.ENTPE - MDS 2

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Mthode pntromtrique(1)

Rsistance de pointe quivalente :qce z=0 qcm 1,3.qcm

1 q ce 3a b

D 3a

Db

q

cc

(z)dz

qc

D h b

o qcc est une moyenne de qc, crte 1,3qcm, avec : D 3a 1 q cm q c (z)dz 3a b D b o a = B/2 si B > 1m, a = 0,5m si B < 1m,

B 3.a

b = min (a;h), h tant la profondeur dencastrement de la fondation dans la couche porteuse.

Encastrement quivalent :zENTPE - MDS 2

1 De q c (z)dz q ce 0

D

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Capacit portante du sol de fondation :

ql = q0 + kc.qceO : q0 est la contrainte verticale effective au niveau de la fondation aprs travaux. kc est le facteur de portance pntromtrique, dtermin en fonction de la forme de la fondation, de la nature et des caractristiques pressiomtriques du terrain en place

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semelle carre0.8

0.6

kc

0.4

0.2

0 0 0.5 1 1.5 De/B Argiles et limons A et B, craies A Sables et graves B Craies BENTPE - MDS 2

2

2.5

3

Sables et graves A Sables et graves C34

semelle filante0.8

0.6

kc

0.4

0.2

0 0 0.5 1 1.5 De/B Argiles et limons A et B, craies A Sables et graves B Craies BENTPE - MDS 2

2

2.5

3

Sables et graves A Sables et graves C

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Influence de linclinaison et de la proximit dun talus :B d D d : distance entre le pieds de la fondation et le talus Q

De la mme faon que pour lessai pressiomtrique, facteur rducteur :

ql = q0 + i.kc.qce La mthode de calcul de i.est explicite dans le Fascicule 62 Titre V du CCTG et ne fait pas lobjet du cours.ENTPE - MDS 2

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3. Justification des fondations superficielles

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Capacit portante (1)

La contrainte de rfrence de la fondation doit vrifier :q ref ' 1 (q l 'q 0 ' ) q 0 ' ou q q ref 1 (q l 'q 0 ' ) q 0 q

O q = 2 pour les ELU q = 3 pour les ELS

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Capacit portante (2)VB

Q

LH

eL

B eB

q refENTPE - MDS 2

V (B - 2e B)(L - 2e L)

eB

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Glissement

Lingalit vrifier est la suivante : Vd .tan( ' ) c'.A'Hd 1,2 1,5

O : Hd et Vd sont les efforts horizontal et vertical calculs aux combinaisons ELU fondamentales et accidentelles, A est laire de la surface comprime

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Renversement

Voir cours ouvrages de soutnement

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Stabilit densemble

Voir cours stabilit des pentes

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4. Exercice dapplication

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fondations superficielles

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