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

- le sol est homogène horizontalement et que son gonflement est uniforme dans la
direction verticale ;
- il n’y a pas de déformations de cisaillement entre les différentes particules du sol
gonflant ;
- le sol ne se déforme pas dans les deux autres directions.
En cas d’humidification unidimensionnelle du sol sur une grande surface (pluies,
inondations, accidents, etc.), cette hypothèse peut être considérée comme justifiée d’un
point de vue pratique et l’on peut déterminer le soulèvement du sol en partant d’essais de
gonflement à l’œdomètre en tenant compte de la contrainte verticale de compression.
Dans cette étude, l’influence des trois composantes de la pression normale sur la
grandeur de la déformation de gonflement n’est pas prise en compte. Cependant, les sols
argileux réels possèdent dans la plupart des cas une anisotropie de perméabilité et leurs
déformations de gonflement sont différentes dans les trois directions de l’espace. De plus,
la déformation de gonflement des sols argileux est un processus qui se développe au
cours du temps, ce qui fait que l’amplitude et la vitesse de ces déformations peuvent avoir
une influence majeure sur le fonctionnement de la fondation et des structures porteuses
de la construction.
Négliger les déformations de cisaillement entre les particules du sol gonflant en cas de
distribution irrégulière de la teneur en eau peut aussi conduire à des erreurs significatives
lors du calcul des structures à construire sur les sols gonflants.
3.2 Modèles mécaniques des fondations sur sols gonflants
Les premières publications traitant de méthodes de calcul des fondations sur sols
gonflants étaient empiriques et partaient des travaux de Rigby et Dekena (1951), Salas et
Serratosa (1957) et Dawson (1953, 1959).
En 1959, la commission américaine pour les recherches dans le domaine de la
construction (Building Research Advisory Board, « BRAB ») a présenté une méthode de
calcul (BRAB, 1959) fondée sur les études de Dawson (1953, 1959). Par la suite, cette
méthode de calcul a été améliorée plusieurs fois (BRAB, 1962 ; 1968).
Dans cette méthode, la fondation est représentée sous la forme d’une poutre à une seule
travée, appuyée sur deux appuis dans le cas du gonflement des sols de fondation sous les
bords de la fondation, et sous forme d’une poutre en console si le gonflement du sol se
produit sous le centre de la fondation. Dans les deux cas, la réaction du sol est supposée
uniformément répartie sur la surface de contact du sol et de la poutre, qui ne représente
qu’une partie de la surface totale de la semelle de la fondation.
D’après cette méthode de calcul, les efforts internes dans la poutre (moment fléchissant
M, effort tranchant Q) et sa flèche (y) peuvent être déterminés au moyen des formules
classiques de la résistance des matériaux :
- dans le cas du gonflement uniforme du sol sous les deux extrémités de la poutre
(en cas d’humidification périphérique)
2
kgl
M = ;
8
( 1−
c)
2
kgl
Q = ;
2
( 1−
c)
4
5kgl
y = ; (3.1)
384EI
( 1−
c)
- dans le cas du gonflement du sol sous le milieu de la fondation, seule change la
formule de la flèche de la poutre :
76