Fondations superficielles et profondes - sbgimr

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Fondations superficielles et profondes - sbgimr

Utilisation desparamètrespressiométriques


Relation entre p l et E MMénard donne pour les sols cohérents les correspondancessuivantesE M /p l < 5 argiles remaniées ou triturées5


Géologie de la Vallée de la SenneL’Yprésien à hauteur de la gare du Midi


Site de l’Hôpital ErasmeE M /p L =10


Ouvrage à consulter


4ème Partie : Les Fondations• Les normes• Fondations superficielles et profondes• Pression limite nette équivalente p le *• Hauteur d’encastrement équivalente D e• Profondeur critique• Fondations superficiellesFondations profondes


Les normes• EN 1997-1, Eurocode 7: Geotechnical design – Part 1:General rules.• EN 1997-1, Eurocode 7: Geotechnical design – Part 2:Design assisted by laboratory and field testing• Fascicule 62-V Titre V : Règles techniques de conception etde calcul des fondations des ouvrages de génie civil


Normes françaises en rapportavec le Fascicule 62 (certaines en préparation)• NF 94-261 : Fondations Superficielles• NF 94-262 : Fondations Profondes• NF 94-270 : Ouvrages en Sols Renforcés• NF 94-282 : Ecrans de Soutènements• NF 94-281 : Mur de Soutènements• NF 94-290 : Ouvrages en Terre


Les Fondations• Les normes• Fondations superficielles et profondes• Pression limite nette équivalente p le *• Hauteur d’encastrement équivalente D e• Profondeur critique• Fondations superficiellesFondations profondes


Fondations superficielles etprofondesFondation superficielle Cas intermédiaire Profondeur critique D CFondation profondeLa distinction fait intervenir la notion de profondeur équivalente D e


Pression limite nette équivalente p le *dans les fondations superficielles


Pression limite nette équivalente• Rappel :• Sol homogène sur 1,5 Bsous une fondationsuperficielle• Sol non homogène avecdes p l du même ordre degrandeur


Les Fondations• Les normes• Fondations superficielles et profondes• Pression limite nette équivalente p le *• Hauteur d’encastrement équivalente D e• Profondeur critique• Fondations superficiellesFondations profondes


Hauteur d’encastrement équivalente


• Les normesLes FondationsFondations superficielles et profondesFondations superficielles• Pression limite nette équivalente p le *• Hauteur d’encastrement équivalente D e• Profondeur critique• Fondations superficiellesFondations profondes


Profondeur critique• Elle dépend:• Du type de sol• De la résistance du sol• Du ‘diamètre’ de lafondationD e /B < 1,5 Fondations superficiellesD e /B > 5 Fondations profondes1,5 < D e /B < 5 Fondations semi-profondesou sous-critiques


Les Fondations• Les normes• Fondations superficielles et profondes• Pression limite nette équivalente p le *• Hauteur d’encastrement équivalente D e• Profondeur critique• Fondations superficiellesFondations profondes


Fondations superficielles1. Capacité portante2. Tassements3. Tassement de fondations multiples


Contrainte de ruptureq l = q 0 + k p p le *q 0p l *=p l – σ HSk Pcontrainte totale verticale initiale aufond de fouillepression limite nettefacteur de portance


Facteur de portance


Facteur de portanceSemelles carrées ou circulaires


Facteur de portanceSemelles filantes


Contrainte de ruptureCharge inclinée et proximité d’un talusi δβ = Coefficient minorateur


Charge centrée inclinée àproximité d’un talus• 1. Inclinaison dirigée vers l’extérieur du talusi δβ = Φ 2 (δ +β)• 2. Inclinaison dirigée vers l’intérieur du talusi δβ = inf {Φ 1 (δ ) ou Φ 2 (δ ) ; Φ 2 (|β’ - δ)|}1 2


Capacité portanteContrainte de référence q réf :q l = contrainte de ruptureγγ q = 2 pour les ELUγ q = 3 pour les ELS= coefficients de sécurité partiels


Fondations superficielles1. Capacité portante2. Tassements3. Tassement de fondations multiples


Tassement d’une fondation superficielleFormule de MenardTassement à 10 ans d'une fondation rigidesuperficielle encastrée d’au moins une largeur BTerme déviatoriqueTerme sphériquePour une fondation près de la surface, ajouter 20%


Modules E c et E dE c = E 1Tassement d’une fondation superficielleFormules de baseCe tassement w est calculé parEc = valeur du module E M dans la couche 1située immédiatement sous la fondationE d :Pour une fondation près de la surface, ajouter 20%


Tassement d’une fondation superficielleExplication des termesqσ vλ c et λ dαBB 0E C et E Dcontrainte moyenne verticale appliquée par la fondationcontrainte verticale totale avant travaux à la base de la fondationcoefficients de formecoefficient rhéologiquelargeur ou diamètre de la fondationune dimension de référence = 0,60 mmodules pressiométriques équivalents dans la zone volumique etdans la zone déviatorique, respectivement


Tassement d’une fondation superficielleCoefficient rhéologique


Tassement d’une fondation superficielleChoix des modulesDans la formuleE p/q = la moyenne harmonique des modulesdans les couches p à q .ExempleSi les modules ne sont pas connus de 9B/2à 8B, mais sont supposés plus grand que lesmodules des couches sus-jacentes, on aSi les valeurs de 3B à 8B ne sont pas connues


Tassement d’une fondation superficielleCas d’une couche molle intercalaireE d’E mαΔq mmodule pressiométrique dans le domaine déviatorique où,dans la couche molle, on substitue à E m un module de mêmeordre de grandeur que celui des autres couchesmodule pressiométrique moyen de la couche mollecefficient rhéologique de la couche mollevaleur de la surcharge verticale au niveau de la couche molle


Fondations superficielles1. Capacité portante2. Tassements3. Tassement de fondations multiples


Tassement de fondations multiplesp m = pression moyenne exercée par le bâtiment=W/ Ω (surface de la fouille)≈ n ( niveaux bâtis, y compris la toiture)x10kN/m2q 0 = contrainte totale verticale initiale au fond defouillep m -q 0 = supplément de pressionw m (p m - q 0 ) = tassement d’un radier sous la pressionmoyenne p m -q 0p = pression exercée par une semellep – p m = supplément de pressionw s = w s (p - p m )w = tassement d’une semelle = w m + w s


Les Fondations• Les normes• Fondations superficielles et profondes• Pression limite nette équivalente p le *• Hauteur d’encastrement équivalente D e• Profondeur critique• Fondations superficiellesFondations profondes


Fondations profondes1. La poule et l’oeuf2. Capacité portante3. Frottement négatif4. Tassement


La poule et l’oeuf• Au point de vue quantitatif, le CPT donneessentiellement la résistance de pointe.• Le pieu Franki, spécialité belge comme lechocolat, est supposer résisteressentiellement par sa pointe/base.• Tous les deux conviennent bien à lasuccession couche molle – coucherésistante.• Le pieu Franki entraine le CPT etréciproquement


Hauteur d’encastrement équivalente• La formule est celle des fondations superficielles• Attention : cette formule fait intervenir une autredéfinition de la pression limite nette équivalente


Définitions• Pression limite nette équivalentea = B/2 si B >1ma = 0,5m si B < 1mb = min {a,h} où h est la hauteur del’élément dans la couche porteuse• Hauteur d’encastrementéquivalente : idem fond.superficielle• Profondeur critique : idemfondation superficielle


Charge limite de la pointe Q pQ p = A k p p le *Ap le *k psection de pointepression limite nette équivalenteFacteur de portance


Facteur de portance k p


Charge limite de frottement latéral Q sPq s (z)h= périmètre du pieu= frottement latéral unitaire limite à la côte z= hauteur où s’exerce effectivement le frottement latéral= hauteur de pieu dans le sol diminuée- de la hauteur où le pieu comporte un double chemisage- de la hauteur où s’exerce le frottement négatif


Frottement latéral unitaire q s


Choix de la courbe de frottement


Charge limite totale Q lPieux en compressionPieux en arrachementQ l = Q p + Q sQ l = Q sTubes métalliques battus ouverts, pieux H et palplanchesPρ pρ sk pApérimètrecoefficient réducteurcoefficient réducteurfacteur de portance d’un pieu à refoulementSection de la pointe


Sections et périmètres des pieux métalliques


Fondations profondes1. Capacité portante2. Frottement négatif3. Tassement


Frottement négatif


Frottement négatif maximalPHhpérimètre du pieuhauteur du remblaihauteur d’action duremblai dans la couchecompressibleσ’ v contrainte verticale effectivetenant compte de l’effetd’accrochage


Frottement négatif maximalValeurs de K tan δ


Frottement négatif réel• Le frottement négatif s’arrête à la profondeur oùle tassement d’un élément de pieu est égal autassement du sol voisin de cet élément• La méthode complète (Combarieu)fait intervenirla notion d’accrochage comme dans la théoriedes silos. Voir :• Fascicule 62• Roger Frank


Fondations profondes1. Capacité portante2. Frottement négatif3. Tassement


Tassement du pieu isolé


Tassement du pieu isolé


Tassement du pieu isolé* Modèle de comportement du tronçon iModèle élastique - plastiqueModèle de Frank et ZhaoAlgorithme deMenardLogiciel “Pieu” du Serviced'Etudes des Routes etAutoroutes (SETRA)www.setra.fr


Tassement du pieu isoléModèle de comportement du tronçon i (Menard T1)1. Domaine élastique •Si b < 0,6 mSi b > 0,6 mw = C 1 τ b / Ew = C 1 (τ / E) .(b/0,6) α2. Domaine plastiqueC1P. foré noncompactéP. battu, mouléen placeP. préfabriquébattuPieuxflottantsD/R = 10 D/R = 20Pieux àrefus4,2 - 4,6 5,3 - 5,7 2,8 - 3,22,8 - 3,0 3,6 - 3,8 1,8 - 2,11,4 - 1,5 1,8 - 1,9 1,1 - 1,3Valeurs minimales • ArgilesValeurs maximales • Graves


Tassement du pieu isolé* Modèle de comportement de la baseModèle élastique - plastiqueModèle de Frank et ZhaoAlgorithme deMenardLogiciel “Pieu” du Serviced'Etudes des Routes etAutoroutes (SETRA)www.setra.fr


Tassement du pieu isolé (R m 0,6 m w b = (q b /2E).0,3m.(λ B/0,6) αPieux battusw b = (q b /2E C ).λ.(B/2)E C = module pressiométrique cyclique


Introduction desdonnées de la base:q B = 1/3. q admMéthode itérative de GambinCalcul de w Bw B = (q b /2E).λ.(B/2)ou autreCalcul de τ iτw = C 1 τ B / E ou autreτ i ≤ q snoni = i+1ouiτ i = q sCalcul de σ iσ i = σ i -1 +τ i .h i .P /ACalcul de w iw i = w i-1 + (h i /E p ). σ i-1i < ni = n?Calcul et affichage deW = w n , σ n et Q = (π b 2 /4). σ nContrairement aux méthodes matricielles, lanumérotation se fait à partir de la base, et lecalcul se fait par itérations, à partir de valeurscroissantes de la pression à la base.


Calcul de la force portante etdu tassementPieux sollicités verticalement ou latéralement :Logiciel PIEUtenant compte de tous les paramètresService d'Etudes des Routes et Autoroutes (SETRA)www.setra.fr


Groupes de pieux• Logiciel HADES du Service d'Etudes desRoutes et Autoroutes (SETRA) pour le calculd'un groupe de pieux soumis à des effortsverticaux et horizontaux• Méthodes de Poulos et Davis (Nonpressiométriques - voir syllabus Jean Nuyens)


Pieu sous charges latéralesPieu passif = pieu sollicité par le déplacement g(z) du solIci, le pieu est mixteLa résolution de ce cas implique d’établirl’équilibre des sollicitations suivantes


Pieu sous charges latéralesEquation d’équilibreSolution générale de l’équationnon homogène


Pieu sous charges latérales (suite)g(z) est le déplacement du sol libre et doit être calculé à partird’une méthode particulière, par exempleg t (z) = G. g max, tz = Z.Dg max, t est fonction du planning de construction (Bourges & al, 1980)


Pieux flexibles et parois déformablessollicitées à plusieurs niveaux•Méthode de Bourdon(Voir le syllabus pour lathéorie)•Le logiciel de calculd'écrans de soutènementDENEBOLA a étérécemment refondu et estvendu par les Presses desPonts


Ecrans de soutènementLes phases de construction


Ecrans de soutènementCourbes de réaction et phases de constructiony


Ecrans de soutènementCoefficients de réaction hors mise en tension


Ecrans de soutènementCoefficients de réaction : phases de mise en tensionValeur moyenne de E M sur 3 l 0 :Pénalisation pour les tirantsà faible profondeurs = 1 (sol remblayé) s = 3 (sol en place)


Ecrans de soutènementModule pressiométrique équivalent : sols« assez homogènes »


Ecrans de soutènementModule pressiométrique équivalent : sols« peu homogènes »La partition en sous-couches n’implique pas de modifier a


Table des matières1. Le pressiomètre2. Procédure d’essai et présentation des résultats3. Calcul de p f ,p l et E M4. Les Fondations5. Interaction sol – structure6. Exemples d’application de fondationssuperficielle et profonde


Exemplesd’application


Exemple de justification d’unefondation superficielleDocument de M.Morbois présenté parCécileMAURELApplications du Fascicule 62Ponts Formation EditionEcole Nationale des Ponts et chaussées(Voir la présentation sur le CD)


Pont sur la Seine


Batardeau


Actions


Exemple de justification d’unefondation sur pieuxDocument proposé par CécileMAURELApplications du Fascicule 62Ponts Formation EditionEcole Nationale des Ponts et chaussées(Voir la présentation sur le CD)


Fondation sur pieuxPrésentation de l’exemple


Conclusions


Conclusions1. Le MPT procure des caractéristiques de déformation nuancées permettant d’appréhendercorrectement le calcul des tassements.2. Contrairement à l’oedomètre, le MPT donne des paramètres pour de pressions du mêmeordre de grandeur que celles exercées sous les constructions3. Le prix plus élevé que celui du CPT est largement compensé par le gain réalisé sur le prixde l’ouvrage.4. Le MPT étant exécuté dans un trou de forage, il peut être réalisé dans ou au-delà decouches résistantes telles que pierres de sable, graves, cailloux, etc.5. Le MPT permet de mettre en évidence un horizon rocheux (schisteux) altéré là ou le CPTbloque dès la rencontre de l’horizon altéré.6. Dans les vases et sols très mous, l’essai pressiométrique permet d'avoir des paramètrescorrects, moyennant le choix d’une gaine suffisamment souple, alors que le CPT dont lestiges peuvent descendre sous leur propre poids, n’est pas assez sensible.7. Le module pressiométrique permet d’estimer correctement le coefficient de réactionlorsque le paramètre dimensionnel a est judicieusement choisi.8. L’expérience montre que les déplacements réels de soutènements sont souvent mieuxapprochés par les méthodes k que par les éléments finis.

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