interactions des fondations et des sols gonflants : pathologie ... - Pastel

Chapitre 4
Modélisation du comportement des fondations sur
semelle filante dans un massif de sol gonflant
4.1 Introduction
4.2 Distribution des contraintes sous une fondation superficielle
4.3 Problème axisymétrique de la plaque circulaire
4.4 Problème tridimensionnel de la plaque rectangulaire
4.5 Calcul des contraintes sous une semelle carrée en tenant compte de
la plastification du sol
4.6 Tassement et soulèvement des fondations superficielles
4.7 Conclusion
4.1 Introduction
Le soulèvement des semelles reposant sur des sols gonflants dépend à la fois de
l’expansivité du sol et de la charge appliquée par l’ouvrage. Il dépend aussi de la
distribution des contraintes à l’intérieur du sol, qui détermine l’extension de la zone
active et par conséquent l’amplitude du gonflement.
Pour calculer les contraintes dans un massif de sol, on superpose en général la
distribution initiale des contraintes et une distribution d’incréments de contraintes que
l’on détermine en utilisant un modèle de milieu continu élastique, dont le
comportement ne dépend pas de l’état du sol ni de ses propriétés physiques et
mécaniques. En réalité, on ne dispose pas de solutions décrivant la distribution des
contraintes sous une semelle rigide. On utilise à la place des solutions développées
pour des charges réparties sur la surface du sol, combinant des charges concentrées
et des charges surfaciques obtenues par intégration des précédentes. Cette
approche soulève toutefois aussi des difficultés connues : par exemple, dans le cas
d’une charge uniforme sur une surface rectangulaire, on ne dispose de l’expression
analytique des contraintes verticales que sous le centre et sous les angles du
rectangle.
L’estimation de la répartition des contraintes sous une fondation superficielle reste
donc un problème ouvert, dont nous allons comparer quelques variantes avant de
présenter une méthode d’analyse de l’amplitude finale des tassements et
gonflements d’un massif de sol gonflant sous une fondation superficielle.
4.2 Distribution des contraintes sous une fondation superficielle
L’idée que les contraintes verticales sur un plan horizontal évoluent en fonction de la
profondeur en fonction d’un angle de diffusion β a été notamment décrite par Holtz et
Kovacs (1991), qui donnent à cet angle une valeur de β = 26,56 degrés (soit tan β =
0,5). La valeur de β est souvent supposée constante pour les semelles filantes et
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