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Fondations Chapitre I Fondations superficielles Chapitre II Fondations profondes 1 Fondations superficielles Objectif de ce chapitre Calculer la capacité portante d’une fondation superficielle et déterminer son tassement...

Fondations Chapitre I Fondations superficielles Chapitre II Fondations profondes 1 Fondations superficielles Objectif de ce chapitre Calculer la capacité portante d’une fondation superficielle et déterminer son tassement 1- Description et comportement des fondations superficielles 2- Méthode « c- » : approche déterministe 2.1- Calcul de la capacité portante 2.2- Détermination des tassements 3- Méthode pressiométrique 3.1- Essai au pressiomètre de Menard 3.2- Application aux fondations superficielles 3.3- Grandeurs équivalentes 2 1- Description et comportement des fondations superficielles Classification des fondations 3 1.1- Description d’une fondation superficielle Largeur d'une semelle :B Longueur d'une semelle : L une semelle est continue lorsque L > 5B Hauteur d'encastrement : D épaisseur minimale des terres au-dessus du niveau de la fondation Ancrage de la semelle :h profondeur de pénétration dans la couche porteuse Radiers et dallages grandes dimensions 4 1.1- Description d’une fondation superficielle a) Semelle filante b) Semelle isolée c) Radiers (ou dallages) 5 Domaine des fondations superficielles D/B 1m 0,50m pour B < 1m b : min {a,h}, avec h = hauteur de l'élément de fondation contenue dans la couche porteuse pl*(z) : obtenue en joignant par des segments de droite sur une échelle linéaire les différents p l* mesurés 89 2.4- Grandeurs équivalentes 2.4.2 Hauteur d’encastrement équivalente D 1  l z dz * De  * p ple d avec pl*  pl  p0 pl* pression limite nette pl pression limite mesurée p0 contrainte totale horizontale au même niveau dans le sol avant essai ple* pression limite nette équivalentes d épaisseur de sol en surface dont on ne désire pas tenir compte 90 3- Frottement négatif (effet parasite) 3.1- Description du phénomène 3.2- Méthode de calcul 91 3.1- Description du phénomène Pieu traversant une couche molle pour aller s'ancrer dans un substratum résistant - si la couche molle est surchargée (par un remblai par exemple), elle va tasser sous le poids de la surcharge - le sol s'enfonce par rapport au pieu (et non l'inverse) S'il y a déplacement, il y a frottement au contact sol/pieu - il se développe donc un frottement latéral dirigé vers le bas dans la couche compressible et dans le remblai - ce frottement provoque un effort de compression dans le pieu 92 3.1- Description du phénomène Exemple : Culée remblayée fondée sur pieux de pointe traversant sol mou 3.1- Description du phénomène Les déplacements verticaux du sol (tassements) sont maximaux à la partie supérieure et diminuent avec la profondeur - déplacement AA' dû au tassement de H ; déplacement CC' dû au tassement de H-z - à partir de H', tassement du sol  enfoncement du pieu point neutre N 94 3.1- Description du phénomène éventuellement point neutre / tast-pieu=tast-sol  au-delà frottement devient positif porteur et non porté 3.2- Méthode de calcul Principes de base - le frottement négatif est un phénomène lent, puisque lié à la consolidation des couches compressibles à prendre en compte : caractéristiques mécaniques effectives c' et’ - au-delà du point neutre N, le frottement négatif n'existe plus et devient positif - si le pieu traverse un remblai surchargeant le sol, le frottement négatif s'exerce sur toute l'épaisseur du remblai et sur la couche compressible jusqu'en N 96 3.2- Méthode de calcul Calcul du frottement négatif unitaire fn - soit v'(z) la contrainte effective verticale à une profondeur quelconque z et à proximité immédiate du fût du pieu σ 'h z   K σ 'v z  K : coefficient de pression des terres au contact sol/pieu - si δ est l'angle de frottement sol/pieu (dépend du type de pieu et de la nature du sol) f n σ 'h tan δ σ 'v K tan δ 97 3.2- Méthode de calcul Calcul de la valeur maximale du frottement négatif - le frottement négatif total Gsf sur le pieu est obtenu par intégration de f n depuis la partie supérieure du pieu jusqu'à la profondeur du point neutre  Gsf  P 0,50. H 02. K 0. tan 0  0. H 0. H1'  0,51. H1'2 . K1. tan1  remblai sur la partie H0 remblai et couche d'argile sur la partie H' périmètre de la section droite du pieu Remarque Si le sol est sous la nappe, il faut utiliser les conditions déjaugées Cette méthode conduit souvent à une surestimation du frottement négatif On doit considérer l'effet d'accrochage une partie du poids des terres transmise dans le pieu par le frottement négatif mobilisé au-dessus du point considéré 98 3.2- Méthode de calcul  Pour évaluer tassement du sol:  considérer à proximité du fût ’v réduite parce qu’une partie du poids des terres est transmise dans le pieu par le frottement négatif mobilisé au- dessus du point neutre : c’est l’ effet d’accrochage.  3.2- Méthode de calcul On admet en pratique que le point neutre correspond à un tassement résiduel des couches inférieures (calculé sans tenir compte des pieux) égal à B/100. Cette valeur étant estimée forfaitairement comme celle du tassement du pieu. 3.2- Méthode de calcul Importance du frottement négatif total Gsf - Gsf peut être très élevé et absorber une part prépondérante, voire la totalité de la capacité portante du pieu - afin de réduire Gsf , des dispositions spéciales peuvent être prises : traitement de la surface des pieux battus avec des enduits à base de bitume double chemisage sur une certaine hauteur 101 3.2- Méthode de calcul Valeurs de K· tan  Type de pieu Nature du sol Foré tubé Foré Battu Tourbe, argile et limon mous 0,10 0,15 0,20 Argile et limon fermes à durs 0,15 0,20 0,30 Sables et graves très lâches 0,35 0,35 0,35 Sables et graves lâches à peu compacts 0,45 0,45 0,45 Sables et graves moyennement compacts à compacts 0,5 à 1 0,5 à 1 0,5 à 1 Cas particuliers - pieux battus enduits de bitume ou chemisés (sols fins) K· tan  = 0,02 - cake annulaire de bentonite ( pieu foré sous bentonite) K· tan  = 0,05 102 4- Groupe de pieux 4.1- Capacité portante d’un groupe de pieux sous sollicitations axiales 4.1.1- Groupe dans un sol cohérent 4.1.2- Groupe dans un sol sans cohésion 4.2- Tassement d’un groupe de pieux 4.3- Frottement négatif maximal pour un groupe de pieux 103 4.1- Capacité portante d’un groupe de pieux sous sollicitations axiales Coefficient d’efficacité Ce du groupe de pieux charge limite du groupe Ce  N charge du pieu isolé N :nombre de pieu - On considère ici essentiellement les pieux flottants, pour lesquels la résistance en frottement latéral est prépondérante vis-à-vis de la résistance en pointe - Ce = 1 pour les pieux de pointe (pas d’interaction entre les pieux) 104 4.1- Capacité portante d’un groupe de pieux sous sollicitations axiales 4.1.1 Groupe dans un sol cohérent Cas d’un entre-axes supérieur à 3 diamètres - formule de Converse-Labarre 2 arctan B S  1 1 Ce 1  2   π  m n B : diamètre d’un pieu, S : entre-axes, m et n : nombre de lignes et de colonnes du groupe 105 4.1- Capacité portante d’un groupe de pieux sous sollicitations axiales 4.1.1 Groupe dans un sol cohérent Cas d’un entre-axes inférieur à 3 diamètres - On considère l’ensemble des pieux et le sol qu’ils enserrent comme une fondation massive fictive de périmètre P et de longueur D - La charge limite de pointe Qp se calcule comme celle d’une fondation superficielle ou profonde selon le rapport D/B. S’il existe une couche molle sous-jacent, il faut considérer la fondation comme fondée sur un bicouche - La charge limite en frottement latéral Qs pour un milieu homogène est : Qs = P. cu. D cu : cohésion apparente 106 4.1- Capacité portante d’un groupe de pieux sous sollicitations axiales 4.1.2 Groupe dans un sol sans cohésion Dans un sol pulvérulent, il y a moins d’interaction entre les pieux d’un groupe Ce = 1 Q l groupe  N Q l unité  107 4.2- Tassement d’un groupe de pieux Méthode empirique de Terzaghi prévoir le tassement d’un groupe de pieux flottants - la descente du chargement est faite en supposant que la charge en tête du groupe est transmise à une semelle (fictive) à un niveau donné - la répartition des contraintes en profondeur est faite sur la base de la théorie de BOUSSINESQ ou avec l’approximation trapézoïdale 2V : 1H - le tassement se calcule par l’approche oedométrique par exemple 108 4.2- Tassement d’un groupe de pieux  La méthode de TERZAGHI convient à un groupe de pieux flottants  Tassement sous des pieux travaillant en pointe possible  Semelle fictive au niveau de la pointe 109 4.2- Frottement négatif maximal pour un groupe de pieux - On supposer que le phénomène d’accrochage est amplifié en présence de plusieurs pieux, et que le frottement négatif, s’il y en a, s’exerce sur la surface de la pile circonscrite au groupe - Dans le cas très fréquent où le groupe de pieux est supposé liaisonné en tête par un chevêtre rigide, ce qui provoque vraisemblablement une uniformisation du frottement négatif, on applique à chaque pieu la moyenne par pieu du frottement négatif total obtenu pour l’ensemble du groupe 110