analyse capacité portante du sol

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scienti fique Université de khe mis milliana Institu t des sciences de la na ture et de la terre Département gé osciences, eau et environne ment

Mémoire de fin d’étude pour l’obtention du diplôme de master en géotechnique

Présenté Par :

Encadré par : r

 Mr Sellami ilyes

M F . MEBROUK

 Mr Laafer kamel Me mbres du jury : 

Président de jury : Mr M. BOUGAR A



Exa minatrice1 :

Mem e M.FILALI



Exa minateur 2 :

Mr A. HA MDANE

2 0 1 1 -2 0 1 2

Résumé : Dans plusieurs cas, les bâtiments construites sur des fondations superficielles /profonds dont des dépôts cohésifs ou sur remblais ayant une plasticité faible, ce qui donne une capacité portante faible et/ ou des tassements excessifs. Les sols de faible capacité portante constituent une grande menace pour le comportement des fondations de toute structure, tandis que les coûts associés à des solutions conventionnelles de remédiassions peuvent aussi être un lourd handicap au projet. Pour résoudre les problèmes associés aux sols de faible capacité portante, des solutions possibles consistent à renforcer les sols de fondation (géo-grilles, radier et fondation profond, amélioration par vibro-flottation, etc.….) . Les objectifs de cette étude consiste a analysé la portance du sol en fonction des paramètres géo-mécaniques et les essais in situ afin de déterminer le type de fondation ou bien choisir un moyen de renforcement pour assurer le bon fonctionnement de la fondation (choix du type de fondation et dimensionnement) en fonction des tassement mesurer au laboratoire et déterminer par les essais in situ . En suite prendre en considération les facteurs qui influent sur la capacité portante dans la modélisation numérique au moyen d’analyses en éléments finis sur la capacité portante de fondations. Les calculs seront effectués en utilisant le code de calcul en éléments finis Plaxis. Les résultats acquis sont également comparés aux résultats d’essais réalisés en laboratoire et in situ. Les résultats observés et calculés sont relativement admissibles quant au comportement chargement-tassement et très minime ou bien très faible.

Mots clés : Capacité portante, Eléments finis, Fondations, Dimensionnement, Plaxis, Tassement.

:‫ملخص‬ ‫ فُق أسضٕاث ٌشت أَ راث مشَوت‬,‫فٓ وثٕش مه اٌحاالث حبىّ اٌمىشأث عٍّ أعاعاث عطحٕت ضحٍت \عمٕمت‬ .‫مخىالصت مما ٔؤدِ اٌّ اوخفاض لذسة ححمٍٍا ٌحجم اٌمىشأة أَ االوضغاط اٌمفشط ألسضٕت اٌمىشأة‬ ً‫ فٓ حٕه حبمّ حىإٌف معاٌجت ٌزة اٌمشاو‬,‫فاألحشبت راث لذسة ححمً مىخفضت حشىً خطشا وبٕش عٍّ ٌٕاوً اٌمؤعغاث‬ .‫حشىً عائما الوشائٍا‬ ‫ الخشحىا فٓ دساعخىا ٌزي حٍُي ممىىت ٌخعضٔض لذسة‬,‫َمه أجً اٌمشاوً اٌمشحبطت باٌخشبت راث لذسة ححمً مىخفضت‬ ‫ححغٕه لذسة اٌخشبت بخطبٕك‬, ‫أعاطث عمٕمت أَ راث مغاحت عطحٕت وبٕشة‬ ‫ا‬ ‫اٌخحمً اٌخشبت ححج األعاعاث وزوش مىٍا (اوشاء‬ ) ... ‫لُِ اٌخضاصٔت‬ ,‫َلذ حمج دساعخىا ٌزي َفك معإٔش جغشافٕت َ مٕىاوٕىت احصفج بٍا أسضٕت اٌمىطمت اٌمذسَعت فٓ مُضُعىا (درارية‬ ‫َرٌه ٌخحذٔذ وُع األعاط أَ اخخٕاس َعٍٕت ٌخعضٔض لذسة ححمً حشبت األعاعاث ٌضمان آمان اٌمششَع ( اخخٕاسوُع‬,) ‫الجزائر‬ .‫األعاط َحصمٕمً ) ششط اخخباسوغبت اٌخغُٔت بطبماث اٌخشبت ححج األعاط َححٍٍٍٕا مخبشٔا أَ مٕذاوٕا‬ ‫فٓ َلج الحك ٔخم اٌىظش فٓ اٌعُامً اٌؤثشة عٍّ لذسة اٌخحمً باعخعماي طشٔمت اٌعىاصش اٌمىخٍٕت عه طشٔك بشوامج‬ ‫ ثم ٔخم ححذٔذ عٍُن االوضغاط‬, ٓ‫بالوغٕظ _ ثم وماسن بٕه اٌىخائج اٌمخحصً عٍٍٕا مه خالي اٌخحًٍٕ اٌمخبشْ َاٌمٕذاو‬ .‫اٌمطبك اٌّ حذ أدوّ الٔشىً أْ خطش‬ . ‫ اٌضغظ‬, ‫ بالوغٕظ‬, ‫ حصمٕم‬,‫ أعاط‬, ‫اٌعىاصش اٌمىخٍٕت اٌمحذَدة‬,ً‫لذسة اٌخحم‬, ‫ بالوغٕظ‬:‫كلمات مفاتیح‬

Abstract : In many cases, the buildings built on shallow foundations / deep deposits with cohesive or on embankments having a low plasticity, resulting in a low bearing capacity and / or excessive settlement. Soils of low bearing capacity are a major threat to the behavior of foundations of any structure, while costs associated with conventional solutions remédiassions can also be a serious handicap to the project. To solve the problems associated with soils of low bearing capacity, possible solutions are to strengthen the foundation soils (geo-grids, and strike deep foundation, improvement vibroflotation, etc. .....). The objectives of this study is analyzed the soil bearing capacity according to the geomechanical parameters and field tests to determine the type of foundation or choose a means of strengthening to ensure the smooth operation of the foundation (choice of and foundation design) based on laboratory measure compaction and determine by in situ tests. In later consider the factors affecting the bearing capacity in numerical modeling using finite element analyzes on the bearing capacity of foundations. Calculations will be made using the computer code Plaxis finite element. The results obtained are also compared with results of laboratory tests and in situ. The observed and computed results are quite eligible for the behavior-loading compaction and minimal or very low. Key words: bearing capacity, finite elements, foundations, sizing, Plaxis, Compaction.

Dédicace Je m’incline devant mon seigneur le tout puissant qui ma donner le courage et la volonté, la foi et la patience pendant mes long années d’études. Je dédie ce modeste travail : A ma chère et tendre mère, je reste figé et je ne peux pas trouver les mots pour exprimer ce qu’elle a fait pour moi durant toute ma vie…Je t’aime maman. A mon père, dont je n’oublierai jamais le soutien et l’effort qu’il ma toujours apporté. Mes très chers frères et sœurs,younes ,souhib,noussiba,baraa A toute ma famille A ma chère sœur bentloufa karima A touts mes amis, plus particulièrement : mohamed,abd ljalile habib,hamid,ali,lamine,mehdi,hassan,hadjer pour leur soutien et leur fidélité. A mon binôme laafer kamel pour sa patience et son aide qu'il m’a apportée durant toute la période de mes études supérieures. A toute la promo type et unique de la géotechnique 2012, ainsi que toutes les promos de La STU. Enfin, a tout ceux que j’aime, ceux qui m’aiment et me respect de prés ou de loin. .. sellami ilyes ..

C’est un grand Plaisir que je dédie ce modeste travail à : À ma chère mère qui m’a éclairée mon chemin et qui m’a encouragé et soutenue toute au long de mes études À mon père qui a sacrifié sa vie afin de me voir grandir et réussir dans le parcours de l’enseignement. A mon petit aimable Simo(wassim). À ma seule et unique sœur Racha A mes frères Ahmed et Abd Elhakim . À mon binôme Selami ilyes pour sa patience et son aide qu'il m’a apportée durant toute la période de mes études supérieures et sa généreuse famille. Spécialement a ; AMouL,SouMa38 ,MiMi42 ,Zinouba. Enfin, A touts mes amis d’enfance et d’après surtouts Dj ,Hamid ,Moh ,Amin,Farida,Noura,Ngawes,Assia ,hadjer,Oum lkhir,Karimouch,Maouka,Manel ,Morad ,cliquât de miliana et tous les vialarois … À toute la promo type et unique de la géotechnique 2011, ainsi que toutes les promos de La STU. … et toutes les personnes qui connaissent kimo38.

Laafer KameL

Table de matiere Remerciements Dédicace Resumé Table des matières Liste des figures Liste des tableaux Listes des notations Introduction générale………………………………………………………….………01 Chapitre I : Généralité sur les fondations I.1 Introduction……………………………………………………………………….... 0 2 I.2 Les différents types des fondations……………………………………..…….…..... 02 I.3 Les fondations semi- profondes (puits)……………………………....…………….. 07 I.4 Les fondations profondes……………………………………………………..…….07 I.5 Choix de type de pieu……………………………….……..….……………………. .13 I.6 Comportement d’une fondation chargée…………………………………….……. .13 I.7 Notion de capacité portante et de tassement………………..…………………… .13 I.7.3 Tassement admissible……………………………………………………………. .14 I.8 interaction Sol-Structure (ISS)……………………………………………………… .18 I.9 conclusion…………………….……………………………………………………. .19 Chapitre II: Reconnaissance et classification des sols II.1 Introduction…………………………………………..…………………………..… 20 II.2 Situation géographique de la zone à étudier……..……………………………….. 20 II.3 La géologie ……………………………………………….….……………………. 21 II.4 L’hydrogéologie……………………………………………………………………. . 25 II.5 la climatologie……………………..……………………………………………… . 27 II.6 Sismicité ……………………………………………………………………...……. 28 II.7 les reconnaissances géotechniques……………………………….………………. 29 II.8 Les coups géotechniques………………………………………………………….. 47 II. 9 Conclusion…………………………………………………………………………. 49 Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations III.1 Introduction………………………………………………………………………... 50 III.2 La capacité portante des fondations superficielles………………………………... 50 III.3Tassements des fondations superficielles……………….…………………………. 54 III.4Dimensionnement des fondations……………………………….………………… 55 III.5 Conclusion…………………………………………….…………………………… 71

Table de matiere Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure IV.1 Présentation du logiciel……………………………………………………………72 IV.2 Description du modèle réalisé……………………………………………………. 75 IV.3 les résultats de calcul…………………………………………………………….. 80 IV. 4 Conclusion……………………………………………………………………… 90 Conclusion générale ……………………………………………………………….…. 91 Références bibliographiques …………………………………………………………. 92 Les annexes Annexe A………………………………………………………………………………. 93 Annexe B…………………………………………………………………………….…102 Annexe C…………………………………………………………………………….…125

La liste des figures

La liste des figures CHAPITRE I : Figure I.1: les trois types de fondations. Figure I.2 : schéma représentant le type de fondation suivant H et B . Figure I.3 : une coupe verticale sur semelle superficielle Figure I.4 : Schéma représentant deux types de semelle superficielle Figure I.5 : un radier Figure I.6 : Schéma d’un radier plat. Figure I.7 : Schéma d’un radier nervuré. Figure I.8 : Schéma représentant une coupe d’un radier champignon. Figure I.9 : Schéma représentant une coupe d’un radier voûté. Figure I.10 : Exemple de réalisation d’un radier Figure I.11 : Exemple de réalisation les fondations semi- profonde Figure I.12 : Schéma représentant les différentes parties d'un pieu. Figure I.13: Schéma représentant principe de fonctionnement des pieux. Figure I.14 : les deux types d’armature. Figure I.15 : Schéma représentant un exemple de micropieu Figure I.16 : Schéma représentant un exemple des parois moulées Figure I.17 : mises en place de barrette Figure I.18: Bulbes de pression d’une semelle et d’un radier Figure I.19 Courbes chargement tassement dans les cas de sol raide et de sol mou Figure I.20: rupture du sol par dépassement de capacité portante. Figure I.21: Palais des beaux arts ‘MIXICO CITY’ 1932 Figure I.22 : Tassement différentiel excessif dû aux non-homogénéités latérales du sol CHAPITRE II : Figure II.1 : Situation géographique de la commune de draria (Alger) Figure II.2: Le pliocène de la région d’Alger. (D’après DJEDIAT. Y, 1996). Figure II.3: Carte géologique de la région d’Alger. Figure II.4: Carte hydrogéologique de la région d’Alger Figure II.5: Profil de variation des températures moyennes de l'air 1995-2005 Figure II.6 : Précipitationsannuelles 1995-2005 Figure II.7: Carte de zonage sismique de l’Algérie Figure II.8 : courbe granulométrique Figure II.9: Schémade la boite de cisaillement Figure II.10:Cellule oedométrique Figure II.11:représente l’abaque de casagrande Figure II.12:Classification de sol «la zone A» Figure II.13:Classification de sol «la zone B» Figure II.14:Classification de sol «la zone C» Figure II.15 :Classification de sol «la zone E» Figure II.16:Schéma du pressiomètre Figure II.17 :Schéma du Pénétromètre dynamique Figure II.18 :Coupe géotechnique de la zone A Figure II.19:Coupe géotechnique de la zone B Figure.II.20:Coupe géotechnique de la zone C

La liste des figures Figure II.21:Coupe géotechnique de la zone D Figure II.22 :Coupe géotechnique de la zone E CHAPITRE III : Figure III.1 : Équilibre des terres sous la fondation Figure III.2 : facteur de portance pressiométrique pour une semelle carrer Figure III.3: facteur de portance pressiométrique pour une semelle filante Figure III.4: Découpage en tranches fictives pour le calcul du tassement . Figure III.5 : Force portante d'un pieu Figure III.6: l'ancrage total etl'ancrage critique CHAPITRE IV : Figure IV.1 : Organigramme du code PLAXIS. Figure IV.2 : Courbe intrinsèque du modèle de Mohr — Coulomb. Figure IV.3: la géométrie des couches de sol. Figure (IV.4) : modélisation de la structure par plaxis. Figure IV.5 : les conditions aux limites (cas d’une semelle filante). Figure IV.6 : le maillage du modèle. Figure IV.7 : condition hydraulique initiale. Figure IV.8 : génération des contraintes initiales. Figure IV.8 : L’activation de la structure. Figure IV.9 : Déplacements horizontaux . Figure IV.10 : Déplacements verticaux. Figure IV.11 : Déformation de cisaillement. Figure IV.9 : Déplacements horizontaux . Figure IV.10 : Déplacements verticaux. Figure IV.11 : Déformation de cisaillement. Figure IV.12 : Déplacements horizontaux . Figure IV.13 : Déplacements verticaux. Figure IV.14 : Déformation de cisaillement. Figure IV.15 : Déplacements horizontaux . Figure IV.16 : Déplacements verticaux. Figure IV.17 : Déformation de cisaillement. Figure IV.18 : Déplacements horizontaux . Figure IV.19 : Déplacements verticaux. Figure IV.20 : Déformation de cisaillement. Figure IV.21 : Déplacements horizontaux . Figure IV.22 : Déplacements verticaux. Figure IV.23: Déformation de cisaillement. Figure IV.24 : Déplacements horizontaux . Figure IV.25 : Déplacements verticaux. Figure IV.26 : Déformation de cisaillement.

La liste des tableaux La liste des tableaux

Tableau 1 : tassement admissible Tableau 2 : Valeurs du coefficient d’accélération de zone selon le RPA99 (version 2003) Tableau 3 : les sondagesréalisés. Tableaux 4 : résumés de résultats de log des SONDAGES Tableau 5 : Qualificatif de la granularité en fonction des CU et CC Tableau 6 :Classification de sol suivant la valeur de IP. Tableau 7 :État de consistance du sol en fonction de « Ic » Tableau 8 :État de consistance du sol en fonction de « I L ». Tableau 9 : relation entre le gonflement et WL. Tableau 10 : ordre de grandeur l’indice de compression. Tableau 12 : Classification des sols d’après Ménard. Tableau 12 : Classification des sols d’après Ménard. Tableau 13 :corrélation des résultats de sondages pressiométriques avec tableau12 Tableau 14 :corrélation des résultats de pénétromètre dynamiques avec log de sondage Tableau.15 :Dégression des surcharges. Tableau 16 : tableau représentant les efforts supporté par chaque semelle. Tableau 17 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique(zone A) Tableau 18 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques (zone A) Tableau 19 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique(zone B) Tableau 20 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques (zone B) Tableau 21 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique(zone C) Tableau 22 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques (zone C) Tableau 23 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique(zone D) Tableau 24 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques (zone D) Tableau 25 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique(zone E) Tableau 26 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques (zone E) Tableau 27 : Calcul de la largeur B de la fondation (zone A) Tableau 28 : Calcul de la largeur B de la fondation (zone B)

La liste des tableaux Tableau 29 : Calcul de la largeur B de la fondation (zone C) Tableau 30: Calcul de la largeur B de la fondation (zone D) Tableau 31: Calcul de la largeur B de la fondation (zone E) Tableau 32 : les résultats des calculs du tassement (zone B SC02) Tableau 33 : les résultats des calculs du tassement (zone B SC 04) Tableau 34: les résultats des calculs du tassement (zone E) Tableau 35 : Caracteristiques géotechnique des couches de sol (zone E) Tableau (36) :Les caractéristiques des bâtiments

Tableau 37 :Les valeurs de déformation pour tous les types de fondation dans la zone E Tableau 38 : Caracteristiques géotechnique des couches de sol (zone B) Tableau 39 :Les valeurs de déformation pour tous les types de fondation dans la zone B

Les notations

Les notations

L : longueurde la fondation D : profondeur de la base de la fondation par rapport au terrain naturalle (l’ancrage) B : largeur ou diamètre de la fondation. De: l'ancrage equivalent Dc: l'ancrage critique r : rayon d’une semelles circulaire s : Le tassement générale d’une fondation si : appelé tassement instantané sc : tassement de la consolidation primaire du sol sf :tassement de la consolidation secondaire A : le coefficient d’accélération sismique g :accélérations de la pesanteur en m/s2 SC:sondage carotté SP:essais pressiomètrique PDL: essai pénétromètre dynamique 𝜸: poids volumique du sol de fondation 𝜸′: poids volumique du sol au dessus de la fondation Wn :La teneur en eau naturelle Cu : coefficient d’uniformité (Hazen) Cc : coefficient de courbure WL : Limite de liquidité WP: Limite de plasticité IP :Indice de plasticité IL:Indice de liquidité Ic:Indice de consistence C : la cohésion 𝛗:l’angle de frottement interne F : La force totale de cisaillement Cc:l’indice ou Coefficient de compression

Les notations Cg:Coefficient de gonflement Pc : contrainte de préconsolédation Pl : pression limite. Ep :module pressiométrique. qad: est la contrainte admissible qu :c'est la capacité portante ultime unitaire qp :résistance dynamique à la pointe qc: du pénétromètre dynamique N𝜸:est le terme de surface. Nq: est le terme de profondeur. Nc: est le terme de cohésion. Q : la charge W: représente le poids N :nombre de coups nécessaires à l'enfoncement m': est la masse cumulée 𝒑∗le : pressions limites nettes equivalent 𝒌𝒑 :Le facteur de portance pressiométrique 𝒒′ : contrainte effective appliquée par la semelle, 𝝈′𝒗𝟎 :contrainte verticale effective initiale du sol au niveau de la fondation, 𝝀𝒄𝑒𝑡𝝀𝒅: coefficient de forme Qf : frottement latéral Qp : effet de pointe n : nombre de couches traversées par le pieu. 𝒒𝒇𝒊 : frottement latéral unitaire de la couche i A : section droite du pieu en m2 hi : épaisseur de la couche i

Introduction générale Introductio générale Le Nord algérien souffre depuis vingt ans d’une crise de logement, en face d’un accroissement rapide et non régulier de population. La concentration des autorités concernées sur l’aspect économique, plus que l’aspect quantitatif et qualitatif dans le domaine de construction, était la principale raison d’échoue de plusieurs plans adoptés par l’Algérie, vu que la majorité des bâtiments sont construits dans des zones où se trouve le bon sol et avec un nombre d’étages limité entre R+5 et R+6. Face à ce problème, on n’a pas trouvé mieux que l’exploitation des terrains à faibles résistances avec des bâtiments caractérisés par un grand nombre d’étages, tel que R+14 et R+15. Pour résoudre les problèmes associés aux sols de faible capacité portante, des solutions possibles consistent à choisir les délirants types des fondations (semelle superficielle, radier et fondation profonde ou bien pour d’autres cas l’amélioration de la qualité des sols en profondeur par vibroflottation, etc.… ). Notre projet d’étude consiste à analyser la capacité portante du sol et le dimensionnement de la fondation qui sont en fonction de la descente de charge et de la géométrie de fondation qui conditionne les tassements calculer pour la justification de type de la fondation, pour cela, on a choisi le site des 1274 logements, Draria a Alger. De ce fait, notre travail est divisé en quatre chapitres : Dans le premier chapitre, on a illustré les différents types de fondations en détail, les paramètres de choix, et les différents problèmes de fondations avec quelques exemples. Dans le deuxième chapitre, une description géologique, hydrogéologique, une étude géotechnique réalisée à partir des résultats d’essais collectés dans le laboratoire, ainsi qu’une analyse des résultats d’essais effectués et une description du sol étudié. Le troisième chapitre est consacré principalement aux méthodes de calcul de la capacité portante des sols « avec les essais au laboratoire et les essais in situ », ainsi que les méthodes de calcul du tassement du sol « par la méthode pressiomètrique et la méthode des couches » en suit le calcul de la descente de charge du bâtiment, le calcul de la capacité portante avec deux méthodes, le choix de la fondation nécessaire et ces dimensions, ainsi que la vérification du tassement. Et enfin, dans le quatrième chapitre, un modèle en élément fini est réalisé dont l’objectif de connaitre la déformation du sol sous la structure par l’intermédiaire des fondations, en utilisant le code PALXIS. Finalement, une conclusion générale et recommandation

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Chapitre I : Généralité sur les fondations I.1 Introduction : On appelle fondation la base des ouvrages qui se trouvent en contacte directe avec le terrain d’assise et dont la fonction est de transmettre à ce dernier le poids de l’ouvrage, les surcharges prévues et accidentelles auxquelles peut être soumit l’ouvrage, une fondation est donc destinée a transmettre au sol, dans les conditions les plus favorables, les charges provenant de la superstructure. I.2 Les différents types des fondations : [1] Le type de fondation est déterminé par son allure générale et ses proportions et non par la différence de niveau entre la surface d'assise et le terrain naturel. On peut distinguer deux grands types de fondations; les fondations superficielles et les fondations profondes. La distinction entre ces deux types de fondations se fait généralement en adoptant les critères suivants :  Si D < 4 B la fondation est dite superficielle. 

Si 4 B < D < 10 B la fondation est semi-profonde.



Si D > 10 B la fondation est dite profonde.

D : profondeur de la base de la fondation par rapport au terrain naturelle (l’ancrage) B : largeur ou diamètre de la fondation.

Figure I.1: les trois types de fondations. [1]

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Chapitre I : Généralité sur les fondations I.2.1 Fondations superficielles : [2] Les fondations « superficielles », encore appelées « directes » transmettant les efforts directement à la surface du sol ou encore à une profondeur relativement faible, en effet on regroupe sous ce vocable les fondations purement superficielles et les fondations semienterrées. Ces dernières sont du reste de beaucoup les plus fréquents. Les fondations superficielles sont utilisées lorsqu’une couche géologique capable de supporter l’effort de la construction se trouve à une faible profondeur sous la base de l’ouvrage à construire.

Figure I.2 : Schéma représentant le type de fondation suivant la hauteur d’encastrement et la largeur de semelle. [2]

Figure I.3 : une coupe verticale sur semelle superficielle. [2] I.2.1.1 Divers type des fondations superficielles: [2] Les fondations superficielles les plus courantes sont des semelles de forme quelconque qui correspondent normalement à la structure de l’ouvrage à construire.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations Sous un mur porteur on aura le plus souvent une semelle allongée, « filante », c’est-à-dire dont la longueur est nettement supérieure à la largeur (L>>B), tandis que sous un point d’appui isolé on envisage plutôt une semelle carrée ou rectangulaire, habituellement ces semelles sont plus larges que l’organe à supporter, de façon à diminuer la pression transmise au sol. Éventuellement on peut trouver des semelles circulaires ou encore en couronne.

Figure I.4 : Deux types de semelle superficielle. [2] I.2.2 Les radiers : [3] Le radier est une semelle générale étendue à toute la surface du bâtiment en contact avec le sol.

Figure I.5 : un radier. [3] Comme toute fondation, elle transmet les charges du bâtiment, sur l’ensemble de sa surface au sol, il est employé lorsque : — la surface des semelles isolées ou continues est très importante (supérieure ou égale à 50 % de l'emprise du bâtiment) — Le sol a une faible capacité portante, mais il est relativement homogène ; — les charges du bâtiment sont élevées (immeuble de grande hauteur) ; — la profondeur à atteindre pour fonder sur un sol résistant est importante ; — Il est difficile de réaliser des pieux (coût — vibrations nuisibles). 4

Chapitre I : Généralité sur les fondations I.2.2.1 Différents types de radiers :  Radier plat d'épaisseur constante : convient aux charges assez faibles et aux bâtiments de petite emprise.

Figure I.6 : Schéma d’un radier plat. [3] 

Radier nervuré : lorsque les charges sont importantes, pour que l'épaisseur du radier ne devienne pas excessive, on dispose des travures de poutres (nervures) pour rigidifier la dalle ; elles peuvent être disposées dans un seul sens ou dans deux ; cela dépend de la portée, de la disposition des murs ou des poteaux l'ensemble donne des alvéoles qu'il est nécessaire de remblayer si on veut utiliser le sous-sol ou faire une deuxième dalle en partie haute.

Figure I.7 : Schéma d’un radier nervuré. [3]  Radier champignon : On peut traiter le radier selon le principe des planchers champignons; il ne comporte pas de nervure, ce qui permet d'avoir une surface plate et dégagée pour de grandes portées.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations

Figure I.8 : Schéma représentant une coupe d’un radier champignon. [3]  Radier voûté : Les voûtes permettent d'augmenter les portées (distance entre les éléments porteurs) sans augmenter sensiblement l'épaisseur du radier.

Figure I.9 : Schéma représentant une coupe d’un radier voûté. [3]

Figure I.10 : Exemple de réalisation d’un radier. [3]

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Chapitre I : Généralité sur les fondations I.3 Les fondations semi - profondes (puits) : [4] Les fondations semi-profondes sont constituées par des massifs en béton ou en béton armé coulés en pleine fouille. Leur profondeur est comprise entre 2 et 8 m. Ce type de fondations est utilisé lorsque des fondations superficielles ne peuvent être réalisées et que des fondations profondes ne sont pas nécessaires, ce qui évite un coût trop important.

Figure I.11 : Exemple de réalisation des fondations semi-profondes. [4] I.4 Les fondations profondes : [4] Les fondations profondes sont souvent désignées par le terme « pieu », celles qui permettent de reporter les charges dues à l'ouvrage qu'elles supportent sur des couches situées depuis la surface jusqu'à une profondeur variante de quelques mètres, à plusieurs dizaines de mètres, lorsque le terrain superficiel n'est pas susceptible de résister aux efforts qui sont en jeu, constitué par exemple par de la vase, du sable boulant, de la tourbe ou d'une façon générale d'un terrain très compressible. I.4.1 Définitions : [5] Un pieu est une fondation élancée, qui reporte les charges de la structure, sur des couches de terrain de caractéristiques mécaniques suffisantes pour éviter la rupture du sol. Les 3 parties principales d’un pieu sont la tête, la pointe, et le fût compris entre la tête et la pointe. La longueur d’ancrage h est la longueur de pénétration du pieu dans les couches de terrain résistantes. La figure suivante représente les différentes parties d’un pieu.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations

Figure I.12 : Schéma représentant les différentes parties d'un pieu. [5] I.4.2 Principe de fonctionnement des pieux : [5] Les pieux agissent sur le sol soit :  par frottement latéral (Qf) : Réaction verticale mobilisée par le frottement du sol sur les parois latérales d'un pieu. Sa valeur dépend du sol et de l'état de surface du pieu. Elle est positive lorsque la réaction est dirigée vers le haut.  Par effet de pointe (Qp) : l’appui de sa base sur le sol résistant.  Par frottement latéral + effet de pointe (Qf + Qp) .

Figure I.13 : le principe de fonctionnement des pieux. [5] 8

Chapitre I : Généralité sur les fondations I.4.3 Classification des fondations profondes : [6]

On à trois grandes classes de fondation profonde : I.4.3.1 Les pieux mis en place par refoulement du sol, il concerne les pieux battus, vissées et

les pieux foncés. I.4.3 .1 .a Les pieux à tube battu : [7] Le principe consiste à enfoncer dans le sol (par refoulement de ce dernier) un tube métallique creux et fermé à sa base. Lorsque celui-ci est à la fiche requise, on introduit le béton en remontant le tube au fur et à mesure. Suivant la mis-en œuvre, on trouve : Pieux FRANKI, pieux pilonnés de petits diamètres, Pieux à tube battu moulé dans le sol, leur hauteur est inférieure à 20 m. I.4.3 .1 .b Les pieux foncés : [7] Ces pieux ont été conçus à l'origine pour la reprise en sous-œuvre de constructions existantes. Ils s’exécutent sans bruit ni vibrations, sans terrassement et même en présence d’eau.  Les pieux foncés en béton Des éléments cylindriques en béton armé préfabriqué ou coffré à L’avancement de 0,5 à 2,5 m de longueur et de 0,3 à 0,6 m de diamètre sont foncés dans le sol à l’aide d’un vérin qui prend appui sous un massif de réactions  Les pieux foncés en métal Des éléments en acier de 0,5 à 2,5 m de longueur sont foncés dans le sol à l’aide d’un vérin qui prend appui sous un massif de réactions, ces éléments peuvent avoir des formes diverses: tubes, palplanches, H..., ils sont assemblés entre eux par soudure bout à bout. I.4.3.1 .c Pieux vissés : [7] Les pieux vissés sont préfabriqués comme les pieux battus, mais au lieu d’être battus, ils sont vissés dans le sol. La plupart de ces pieux sont en acier (quelques cas de pieux en béton armé préfabriqué). En général ils ont une tête à section hélicoïdale. Ils sont souvent employés pour des charges relativement légères. Ils peuvent travailler également en traction. Ils sont souvent employés pour la fondation des pylônes. I.4.3.2 Les pieux mis en place sons refoulement de sol, ils concernent les pieux forés et les micros pieux. Ces pieux sont réalisés par extraction du sol, puis par mise en place d’une cage d’armatures et bétonnage de l’excavation. Suivant la mis en œuvre, on trouve : Pieux forés simples, pieux forés tubés vibro foncés, Pieux forés tubés louvoyés, Pieux forés moulés de petit diamètre.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations I.4.3.2.a Les micros pieux : [8] [9] Le micro pieu est un pieu de faible diamètre (200 à 250 mm), qui peut atteindre une vingtaine de mètres de profondeur. Ils sont disposés en groupes pour fonder ou consolider une maison ou un bâtiment. Le micro pieu fonctionne de deux manières pour ancrer les ouvrages. Soit, ils travaillent par frottement avec le sol qui l'entoure ce qui offre une résistance à l'enfoncement de la structure. Soit, ils utilisent l'effet de pointe qui permet l'appui de la structure sur un terrain compétent mécaniquement. Ils travaillent en frottement lorsque les 'bons sols' sont à une trop grande profondeur. I.4.3.2.a.1 Différent type des micros pieux :  Le micro pieu type I Le forage est équipé ou non d'armatures et rempli d'un mortier de ciment au tube plongeur. Le tubage est ensuite obturé en tête et l'intérieur du tubage au-dessus du mortier mis sous pression. Le tubage est récupéré en maintenant la pression sur le mortier. Ce procédé ne peut être employé dans les terrains comportant des cavités ou des fissures importantes sans remplissage préalable. Dans les sols mous, ce type de pieu doit être vérifié au flambement. Un micro pieu de ce type ne permet que la transmission d'efforts de quelques dizaines de tonnes suivant son axe. Sa résistance à la flexion est faible.  Le micro pieu type II Le forage est équipé d'une armature et rempli d'un coulis ou de mortier de scellement par gravité ou sous une très faible pression au moyen d'un tube plongeur. Dans les sols mous, ce type de pieux doit être calculé au flambement. Lorsque la nature du sol le permet, le forage peut être remplacé par le lançage, le battage ou le fonçage. Un micro pieu de ce type peut permettre la transmission d'efforts importants. L’armature est constituée soit par: - Un type à paroi épaisse (tube) ; - Des barres d’acier raccordées bout à bout ; - Un faisceau de barres en acier placées à l’intérieur d’un tube en acier de limite élastique comparable.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations

Figure I.14 : les deux types d’armature. [8]  Le micro pieu type III Le forage est équipé d'armatures et d'un système d'injection qui est un tube à manchettes mis en place dans un coulis de gaine. Si l'armature est un tube métallique, ce tube peut être équipé de manchettes et tenir lieu de système d'injection. L'injection est faite en tête à une pression supérieure ou égale à 1 MPa.  Le micro pieu type IV Le forage est équipé d'armatures et d'un système d'injection qui est un tube à manchettes mis en place dans un coulis de gaine. On procède à l'injection à l'obturateur simple ou double d'un coulis ou mortier de scellement à une pression d'injection supérieure ou égale à 1 MPa. L'injection est répétitive et sélective.

Figure I.15 : Schéma représentant un exemple de micro pieu. [9]

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Chapitre I : Généralité sur les fondations I.4.3.3 Les fondations injectées : [7] Elle concerne les parois moulées, les barrettes.  Les parois moulées : Paroi constituée d’une juxtaposition de panneaux verticaux en béton armé, réalisés par moulage dans le sol depuis la surface. Il peut s’agir de paroi de soutènement ou de parois pouvant jouer un rôle porteur (culée, piédroit ou pile) après excavation des terres, et peut servir, comme des fondations.

Figure I.16 : Exemple des parois moulées.[9]  Les Barrettes : Élément de fondation en béton armé réalisé par moulage dans le sol et présentant une forme parallélépipédique en règle générale. La combinaison de barrettes permet d'obtenir des fondations profondes de sections diverses (en croix, en T, en H, etc.).

Figure I.17 : Mises en place de barrette.[9] 12

Chapitre I : Généralité sur les fondations I.5 Choix de type de pieu :[9] Ainsi le choix du type de pieu dépend : — De la nature des couches rencontrées dans le terrain. — De la présence de la nappe phréatique ou de cavités souterraines. — Des charges à reprendre. — De l’environnement du chantier. — Du coût exécution. — Et du matériel et de la technicité de l’entreprise. I.6 Comportement d’une fondation chargée: [10] I.6 .1 Limite d'influence (bulbe de pression) : Cette limite encore appelée bulbe de pression est la courbe représentant toute la partie du sol comprimée sous la fondation sous l'effet des charges apportées par les superstructures Le sol situé à l'intérieur de ce bulbe est donc susceptible de se comprimer et de tasser. Les fondations ont pour fonction de diffuser les charges (poids des matériaux et charges d'exploitation) dans le sol jusqu'à une profondeur qui ne dépasse pas, en principe, 1.5×B sous leur niveau d'assise. Les bulbes de pression d’une semelle et d’un radier n’agissent pas sur les mêmes couches de terrain (Figure (I.18) ).

Figure I.18 : Bulbes de pression d’une semelle et d’un radier. [10] I.7 Notion de capacité portante et de tassement : [11] Lors du dimensionnement d'une fondation, deux éléments importants sont à considérer: « La capacité portante » et « le tassement ». L'ingénieur géotechnicien devra se préoccuper dans un premier temps de la capacité portante du sol, c'est-à-dire s'assurer que les couches du sol support sont en mesure de supporter la charge transmise par la fondation.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations Le cas échéant, il devra alors vérifier que le tassement du sol « qui est la déformation verticale du sol à la surface » reste dans les limites admissibles, les notions de capacité portante et de tassement sont illustrées à la Figure (I.18) La capacité portante d'un sol est la charge maximale par unité de surface qu'il peut supporter. Au-delà de cette charge, on observe la rupture du sol et l'apparition de surface de glissement dans ce dernier. Le dimensionnement d'une fondation consistera principalement à s'assurer que l'on reste en deçà de cette charge limite que l'on minore par des coefficie nts de sécurité.

FigureI.19 : Courbes chargement-tassement dans les cas de sol raide et de sol mou. [11] Cas (a) : sol relativement compact ou résistant « cas de sable » Cas (b) : sol peu compact ou relativement mou « cas de sols argiles »

I.7.1 Tassement absolu et tassement différentiel : [12] Le tassement

s d’une fondation est en générale le résultat de trois composantes :

s = si+sc+sf ; (1) Le tassement si, appelé tassement instantané, se manifeste au début du chargement, suit à une déformation du sol à volume constant.il est prépondérant dans les sols pulvérulents, et les sols non saturés. Le tassement sc est causé par une consolidation primaire du sol .il est prépondérant dans les sols fins saturés tels que les limons, les argiles saturées, les argiles sableuses…. etc. Le tassement

sf

est causée par une consolidation secondaire, ou fluage, dans laquelle la

déformation évolue lentement sous des contraintes effectives constantes dans le temps.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations On décrit ce phénomène comme un réarrangement lent des grains sous des contraintes stationnaires. Lorsque les tassements sont uniformes, ils ne sont pas, en général, préjudiciables si l’ouvrage considéré possède une certaine raideur. Ce qui peut être beaucoup plus gênant ce sont les dénivellations entre différents points d’une fondation que l’on appelle tassement différentiel. Si leur ampleur est importante, des désordres graves peuvent survenir : dislocation de maçonnerie, fissures dans le béton armé ou encore rotation d’ensemble des immeubles. Les tassements ne sont pas dus uniquement à la consolidation primaire ou secondaire, on se contentera à cet égard de donner la liste des autres causes possibles : —présence de caves ou de galeries au voisinage de la surface. — érosion souterraine. — glissement de terrain. — effet des vibrations et des chocs, particulièrement dans les sols peu compacts. — abaissement de la nappe phréatique. — gonflement des argiles par humidification. — action du gel. — action d’agents chimiques. I.7.2 Quelques exemples des problèmes de tassement des fondations : [13]  Effondrement du réservoir de blé ‘canada’ en 1913 Au moment de l’accident, la pression transmise au sol est 363 kPa, alors que la pression maximale admissible est de 174 kPa. Le renversement de l’ouvrage a eu lieu quand il fut rempli à 88% da sa capacité de stockage, la fondation est un radier rectangulaire de 23.50 X 59.5 m, épais de 0.60 m et fiché à 3.6 m dans une couche d’argile vaseuse hétérogène reposant sur un substratum d’alluvions récentes. Le projet ne comportait pas de compagne de reconnaissance géotechnique, mais les données des sites voisins y étaient extrapolées. La structure sue silo en béton armé était suffisamment rigide pour manifester un renversement, suit au mouvement exceptionnel du sol.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations

Figure I.20 : rupture du sol par dépassement de capacité portante. [13]  Tassement excessif 3 mètres de palais des beaux-arts ‘MEXICO CITY’ 1932 Construction sur un sol très compressible sous tenir compte dépassement de la valeur admissible du tassement.

Figure I.21 : Palais des beaux-arts ‘MEXICO CITY’ 1932. [13]

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Chapitre I : Généralité sur les fondations  Tassement différentiel de tour de Pise Italie 1173 Cette tour fut commencée en 1173, par « BONANNO PISANO » et achevée en 1350. de forme cylindrique, elle comporte 8 étages de 207 colonnes superposées et une hauteur de 54.6 m, la fondation repose sur une couche de sable argileux de 4m d’épaisseur, surmontant du sable, ce dernier surmonte une couche d’argile molle. La pression transmise au sol en cas da verticalité est de 514 kn/m2, et de 916 kn/m2 au maximum après son inclinaison.il s’agit d’un exemple concret de tassement différentiel dû a la consolidation lente de l’argile molle, cette dernière n’étant pas homogène, actuellement ,on note une vitesse de tassement d’environ 1 mm/an ,le tassement de la partie penchée a atteint 150 cm.

Figure I.22 : Tassement différentiel excessif dû aux non-homogénéités latérales du sol.[13] I.7.3 Tassement admissible : [14 a]. [14 b] L’amplitude des tassements absolus n’est en générale pas préjudiciable aux structures elles-mêmes, mais elle provoque des désagréments voir des problèmes aux éléments de jonction entre les bâtiments notamment pour les canalisations (d’eau, de gaz, des égouts) .les tassements d’ensemble peuvent parfois être importants sans provoqué des dégâts majeurs. Les tassements différentiels et absolus sont considérés comme admissibles lorsqu’ils peuvent être absorbés sans inconvénients par la structure, leur valeur dépend donc de la raideur de l’ouvrage, de son matériau et de son matériau de construction .

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Chapitre I : Généralité sur les fondations Tableau 1 : Tassement admissible (d’après SWERS cité par LAMBE) : [14.A] [15.B]

N.B. « l » représente la distance entre deux poteaux voisins ou entre deux points soumis au tassement différentiel.

I.9 Interaction Sol-Structure (ISS) : [15 ] Le phénomène d’interaction sol-structure est souvent négligé par les ingénieurs lors de l’analyse et du design d'un bâtiment. Pourtant, ce phénomène a beaucoup d'influence lors de l'étude du comportement d’un bâtiment. Le premier aspect est la sécurité, puisque la répartition des efforts dans les membrures peut être différente suite à une analyse qui tient compte de l'interaction solstructure. De plus, l’utilisation normale peut aussi être affectée par des problèmes de fissurations causées par les tassements différentiels.

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Chapitre I : Généralité sur les fondations Finalement, les coûts de construction sont influencés par les sections et les fondations choisies, qui elles-mêmes, sont influencées par la répartition des efforts découlant de l'interaction sol-structure. Les interactions sol-fondation-structures dépendent de l’ensemble des rigidités du sol, de la fondation et des structures. On distingue quatre modes d’interactions : 

Effets des mouvements du sol sur le comportement des structures;



Action des structures sur le sol environnant ;



Interaction entre structures voisines par l’intermédiaire du sol (tunnels peu profonds, intersection de galeries, pieux, etc) ;



Effet du renforcement des sols (pieux, géo-synthétiques, armatures, ancrages, etc).

I.9 conclusion : À la lumière de cette recherche bibliographique, nous pouvons conclure ce qui suit : Sous un bâtiment, on peut mettre en place trois principaux types de fondations : superficielles, semi-profondes ou profondes. Le choix du type de fondations dépend directement du terrain et de la taille de l’ouvrage sans oublier d’autres facteurs tels que l’environnement, les structures préexistantes, la présence d’une pente naturelle ; la présence d’une nappe, etc… Lors du dimensionnement d'une fondation, deux éléments importants sont à considérer: La capacité portante et le tassement. On devra se préoccuper dans un premier temps de la capacité portante du sol, c'est-à-dire s'assurer que les couches du sol support sont en mesure de supporter la charge transmise par la fondation ; Il est vivement conseillé de faire réaliser une étude de sol avant de commencer l'étude des fondations. L'étude de sol peut faire des économies sur le type de fondations elle peut préconiser le déplacement du bâtiment vers une zone plus saine du terrain.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.1 Introduction : Dans tout projet de construction, une compagne de reconnaissance géotechnique est nécessaire. Elle a pour but d’étudier la structure géologique du sol (nature des matériaux du sol, profondeur des couches, niveau de la nappe…), et de déterminer certains paramètres décrivant le comportement du sol (résistance, déformation…).ces paramètres servant à la conception et au calcul des ouvrages géotechniques. II.2 La situation géographique de la zone à étudier : [16] La commune de Draria est située au sud-ouest d’Alger. Ces coordonnées Lambert sont : X= 510 et Y=4063, d'après la carte hydrogéologique d’Alger. Elle est limitée à NORD par la commune Hydra, à SUD par la commune Baba Hassen. À L’EST par la commune Birkhadam, et à L’Ouest par commune El Achour.

Figure II.1 : Situation géographique de la commune de Draria (Alger).[16] Draria compte une population de 44 141 habitants . Selon les statistiques de 2008 faites par l'office national des statistiques d'Alger. Le secteur d’étude repose sur une superficie de l’ordre de 130 700 m2, ses limites sont matérialisées comme suit :  Au NORD par la limite de l’école des aveugles ;  Au SUD par le domaine de DARIOUCHE ;  L’Est PAR la ferme DABOUSSI et un lotissement ;  L’ouest par champ de vignoble.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.3 La géologie : [17]/[18] La région d’Alger est constituée par un socle métamorphique (le massif d’Alger) entouré par des dépôts sédimentaires limités en leur partie méridionale par le bassin de la Mitidja. Plus au sud, les reliefs de l’ATLAS de Blida limitent la Mitidja. II.3.1 Le Primaire (les terrains métamorphiques) ; Ces terrains forment le socle cristallophyllien d’Alger de nature pélitique (roche sédimentaire détritique à grain très fin) et carbonaté qui subi un métamorphique monophasé, épi à méso zonal :  Gneiss ;  Schistes ;  Marbres. Ces roches réapparaissent à l'ouest du côté de Sidi Fredj et à l’Est près de Bordj EL-Bahri II.3.2 Le Secondaire : Le secondaire est absent dans la région d’Alger. II.3.3 Le Tertiaire : Il recouvre, en discordance, les faciès métamorphiques. Cependant, l’Éocène et l’Oligocène sont pratiquement absents.  Le Miocène : D’après Aymé et Mossu (1963), le miocène inférieur (Burdigalien) est formé par des grès et des poudingues .il affleurent dans le ravin de l’Oued Koriche et au Télemly. Le miocène supérieur (Pontien) est aussi conglomératique et gréseux, en plus, celui-ci est généralement tectonisé et possède des aires d’affleurement réduites. (H. Askri et al. 1982).  Le Pliocène : Glangeaud et al. (1952) reconnaissent deux subdivisions dans le pliocène inférieur :  Le plaisancien à la base ;  L’Astien au sommet. Yassini, I (1973) reconnait dans la région d’Alger un niveau de glauconie marquant la limite du pliocène inférieur- pliocène moyen (Plaisancien-Astien) (Figure II.2). (Y. Djeaiat. 1996). a— Le Plaisancien : (pliocène inférieur) Le plaisancien est essentiellement argilo-marneux, peut atteindre une puissance considérable (1200m) dans le Sahel et au nord de la Mitidja, celui-ci diminue vers le Sud (proximité de l’Atlas Blidien). La macrofaune est pauvre, en revanche, la microfaune est particulièrement riche en foraminifères pélagiques. (P. Muraour. 1949).

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

b— L’Astien : (pliocène supérieur) Glangeaud et al (1952), distinguent quatre faciès dans cet étage :  Un faciès marno-sableux ;  Un faciès mollassique, représenté par des calcaires spongieux et granuleux ;  Un faciès calcaire ou calcairo - gréseux, représenté par de larges dalles calcairo — gréseuses ;  Un faciès gréseux et argileux gréseux « tuf », représenté par un dépôt d’une trentaine de mètres d’épaisseur très détritique.

Figure II.2 : Le pliocène de la région d’Alger. (D’après DJEDIAT. Y, 1996). [17]

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.3.4 Le Quaternaire : Les terrains quaternaires résultent de l’érosion de l’Atlas tellien et de l’accumulation des produits de cette érosion dans la Mitidja et le Sahel. Les études les plus récentes sur le quaternaire des environs d’Alger sont celles d’Aymé. A (1952), cabot et prenant. A (1968), Saoudi. N (1982) et de Betrouni. M (1983). II.3.4.1 Le Pléistocène : a- Le Pléistocène inférieur : Il est représenté au nord -Est et au sud de Chéraga (dans la direction de Ouled Fayet), par des terrasses de 200 m d’altitude. Ces dernières sont constituées par :  Des poudingues à ciment calcaire ;  Des grés calcaires ;  Des plages de galets et des lumachelles à pétoncles. b— Le Pléistocène supérieur : Il est représenté à l’Ouest et Sud - Ouest de Chéraga, par des terrasses marines de 140 à 170 m d’altitude, constituée du bas vers le haut par :  Un calcaire coquillier lumachellique ;  Des grès calcaires compacts ;  Des dépôts dunaires. II.3.4.2 Le Quaternaire récent : Le quaternaire récent est représenté essentiellement par les sables rouges et les alluvions récentes. (H. Askri et al. 1982). Les sables rouges : ce sont des sables argileux provenant de l’altération superficielle des terrains Astiens et des terrasses Pléistocènes. Des dépôts limoneux ; De plaquettes de schistes ou de déblai ; Du sable plus au moins rubéfié passant latéralement aux sables rouges ; II.3.5 La géologie locale : La consultation préliminaire de la carte géologique de la région d’Alger permit en évidence deux formations, à savoir :  Une formation du Pliocène supérieur, en surface, qui correspond aux marnes beige brun, à concrétions calcaires dont l’étage est l’Astien.  Une formation du Pliocène, en profondeur, qui correspond aux marnes grises, raides et fissurées, dont l’étage est le Plaisancien.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Figure.II.2 : Carte géologique de la région d’Alger.[19] 24

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.4 L’hydrogéologie : [18] Les principaux aquifères existant dans la région d’Alger (Figure II.4) sont : II.4.1 L’aquifère Astien , La formation aquifère la plus importante dans la région d’Alger est la molasse Astienne, cet aquifère, dont le mur est les marnes plaisanciennes, s’étend sous la majeure partie du bassin. Les principales caractéristiques de cet aquifère sont : (H. Askri et al. 1982). — De grandes surfaces d’affleurements et de larges épaisseurs. — Une forte perméabilité. — Une recharge assez régulière assurée par la forte pluviométrie (600 à 800 mm/ans). II.4.2 L’aquifère des alluvions quaternaires : Il est formé principalement par des alluvions récentes, qui passent latéralement aux sables rouges, constitués par le produit d’altération astiens, un certain nombre de puits traditionnels captent ces formations. (H. Askri et al. 1982). II.4.3 L’hydrogéologie locale : La région de Draria est située dons une zone de formation du pliocène supérieure qui est perméable (calcaire gréseux, calcaire construit, marne jeune, sable) au dessus d’une formation du pliocène inférieur imperméable (substratum), la carte hydrogéologique de la région d’ALGER montre la présence d'une nappe libre dans cette région . (Figure. II.4)

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Figure II.4 : Carte hydrogéologique de la région d’Alger.[19]

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.5 La climatologie : Les données climatologiques fournies par l’office national de la météorologie (O.N.M, Dar El –Beida) entre 1995 et 2005 montrent que la région algéroise est caractérisée par un climat méditerranéen. L’année peut se deviser, globalement, en deux grandes périodes : 

Un hiver froid et humide ;



Un été chaud et sec.

II.5. 1 La température : Deux saisons dominent dans la région de Drarai ; une saison chaude qui s'étale de juin à octobre, où les températures moyennes de l'air varient entre 20 °C et 27 °C avec une température maximale en aout et se rafraichissent en novembre et une autre saison qui débute en décembre et s'achève en Mars, où les températures moyennes varient entre 11 °C et 18 °C avec une température minimale en janvier. Sur la figure suivante, nous pouvons apprécier la variation moyenne des températures maximales et minimales entre 1995 et 2005.

Figure II.5 : Profil de variation des températures moyennes de l'air 1995-2005 [20]

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.5.2 La pluviométrie : À Draria, les pluies sont fréquentes en automne et en hiver et diminuent dès la fin du printemps et deviennent presque nulles en été. Deux saisons humides se distinguent : l'une allant du mois de novembre au mois de février où la moyenne mensuelle maximale atteint 93 mm et l'autre plutôt sèche allant du mois de juin au mois d'octobre avec un minimum de 1,95 mm. Il existe cependant, une période transitoire entre Mars et mai où les précipitations moyennes varient entre 45 et 64 mm. La figure suivante indique les précipitations annuelles entre 1995 et 2005.

Figure II.6 : Précipitations annuelles 1995-2005. [20] II.6 Sismicité : La wilaya d’Alger est l’une des régions propices aux activités sismiques. En se basant sur la sismicité historique, l’Algérie a été subdivisée en quatre zones macrosismiques (RPA99 modifié en 2003) :  Zone 0 : sismicité négligeable.  Zone I : sismicité faible.  Zone II : sismicité moyenne.  Zone III : sismicité élevée.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Figure II.7 : Carte de zonage sismique de l’Algérie.[21] La région de Draria est classée dans la zone III, et l’ouvrage est considéré comme courant où d’importance moyenne qui correspond au groupe 2 : Tableau 2 : Valeurs du coefficient d’accélération de zone selon le RPA99 (version 2003).

Sur la base de ces deux informations, le coefficient d’accélération sismique A est égale à A = 0,25 g. Avec ; g=9,81m/s2 accélérations de la pesanteur.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Synthèse À la lumière des différentes données , on a déterminé que :  le terrain de Draria est constitué par deux formations ;  Une formation du pliocène supérieur, en surface, qui correspond aux marnes, à concrétions calcaires dont l’étage est l’Astien ;  Une formation du pliocène, en profondeur, qui correspond aux marnes, dont l’étage est le Plaisancien ;  la présence d’une nappe libre ;  une sismicité élevée. II.7 Les reconnaissances géotechniques : L'étude géotechnique a été effectuée par le laboratoire de l’habitat et de la construction du centre « L.H.C.C ». Les sondages réalisés sont les suivants :  Huit (8) sondages carottés ;  Sept (7) sondages pressiométriques ;  Trent-huit(38) sondages au pénétromètre dynamique. Tableau 3 : les sondages réalisés est les zones correspondantes sont résumé dent le tableau suivant ;

zone

type d'essais

nombre d'essais

appellation

A

sondage carotté

1

SC 01

pressiomètre

1

SP01

essai PDL(*) sondage carotté pressiomètre

8 3 2

De 01 à 08 SC 02/SC 03/SC 04 SP02/SP04

essai PDL(*)

12

De 09à 20

sondage carotté

1

SC 05

pressiomètre

1

SP 05

essai PDL(*)

4

De 25à/28

sondage carotté

2

SC06/SC07

pressiomètre

2

SP06/SP07

essai PDL(*)

11

de 29à 34 et de 39 à44

sondage carotté

1

SC08

pressiomètre

1

SP08

essai PDL(*)

4

de 35 à 38

B C D E

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.7.1 Sondages carotté : Les sondages carottés réalisés sur place selon l’implantation nous ont permis de définir la nature lithologique des différentes couches constitutives du sol en profondeur et de prélever des échantillons pour des essais de laboratoire. Les différentes formations rencontrées sont interprétées et données sous forme de coupes appelées « LOG DE SONDAGES », ces coupes sont données en annexe B. Tableaux 4 : Les résultats du sondage 01 sont résumés dans les tableaux et pour les autres sondages, voire Annexe : Numéro de sondage

Profondeur

Description

SC 01

0 – 0.20 m 0.2-3,00 m 3,00-8,00 m 8,00-9,00 m

terre végétale argile limoneuse marneuse bariolée argile limoneuse peu sableuse peu graveleuse beige argile limoneuse sableuse beige (passage du sable consolidé entre 8.8et 9m) argile limoneuse marneuse sableuse bariolée marne sableuse limoneuse grise à bleuâtre marne gris à bleuâtre

9,00-10,00 m 10,00-12,00 m 12,00-25,00 m

II.7.2 Les essais d’identifications au laboratoire : Quelle que soit l’utilisation envisagée d’un sol, il est important de connaitre sa nature, sa composition et la répartition des grains de différentes tailles qui le compose. Les essais qui conduisent à cette étude portent le nom d’ESSAIS D’IDENTIFICATION. II.7.2.1 Les essais d’identifications physiques  A) — La teneur en eau naturelle W n : [22] On définit la teneur en eau W qui est pour un certain volume de sol le rapport de la masse de l’eau à la masse de la matière sèche. Pour mesurer la teneur en eau on prélève 50 g (de notre sol) on pèse l’échantillon à sa teneur en eau naturelle soit P le poids humide et Pd poids sec. On passe ensuite cet échantillon à l’étuve jusqu’à ce que le poids reste constant. La teneur en eau est donnée par l’expression : W n = P-Pd /Pd Cette teneur en eau sera mesurée selon la norme NF P 94 - 050.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Photos (II.1) : Des échantillons dans l’étuve. 

B) — Analyse granulométrique : [23] L'analyse granulométrique d'un sol a pour but de déterminer, en poids, la distribution des particules des sols suivant leurs dimensions. De cette distribution résulte la classification du matériau. L'analyse granulométrique s'obtient par deux opérations successives : — Le tamisage pour les particules de dimensions supérieures à 80 μm. — Lorsque le sol étudié comporte une quantité importante de particules inférieures à cette taille, on procède à l’analyse sédimentométrie. L’essai consiste à laisser une suspension de sol se déposer au fond d’une éprouvette pleine d’eau. Plus les grains sont fins, plus la vitesse de décantation est lente conformément à la loi de Navier Stokes sur la vitesse de chute de billes sphériques dans l’eau. La mesure de la densité de suspension à des intervalles de temps variables permet de calculer la proportion des grains de chaque diamètre.

Photo (II.2) : une série de tamis.

Photo (II.3) : la sédimentométrie.

32

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

À partir de la courbe granulométrique, deux coefficients de forme sont calculés pour caractériser la distribution granulométrique, soient : -coefficient d’uniformité (Hazen) Cu=D 60/D 10. -coefficient

de courbure Cc=D302/D10*D60.

Figure (II.8) : Courbe granulométrique. [23] Tableau 5 : Qualificatif de la granularité en fonction des facteurs d'uniformité et de courbure



C) — Limites d’Atterberg : [23]

La détermination des limites d'Atterberg est fondamentale dans le cas des sols fins, car elles permettent d'évaluer la plasticité.  Limite de liquidité (WL) : correspond à la teneur en eau permettant un éloignement des particules suffisant pour annuler pratiquement les forces inter-particulaire ce qui leur permet un déplacement relatif libre .

33

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

PhotoII.4 : appareillages de Casagrande.

PhotoII.5 : essais de limite de plasticité.

 Limite de plasticité (WP) : corresponds à la teneur en eau suffisante pour permettre une certaine liberté de déplacement relatif des particules, mais trop faible pour les éloigner au point de réduire fortement les forces de liaison entre elles.  Indice de plasticité (IP) : il mesure l'étendue de la plage de teneur en eau dans laquelle le sol se trouve à l'état plastique, IP = WL − WP.

Tableau 6 : Suivant la valeur de leur indice de plasticité. Les sols peuvent se classer comme suit ;

Indice de consistance I c : Il s’agit d’un indicateur dérivé

Ic = (wL — w)/Ip

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols Tableau 7 : État de consistance du sol en fonction de « Ic »

 Indice de liquidité « IL » : et donné par la formule suivante :

IL = (w – wp)/Ip Tableau 8 : État de consistance du sol en fonction de « IL ».

Tableau 9 : relation entre le gonflement et la limite de liquidité (DAKSHANMTHY ET RAMAN 1973).

Limite de liquidité WL 0-20 20-35 35-50 50-70 70-90

Classification Non gonflant gonflement faible gonflement moyen gonflement élevé Gonflement très élevé

>90

gonflement critique

II.7.2.2 Essais d’identification mécaniques : 

À) — Essais cisaillement : [24] Il s'agit de déterminer les caractéristiques mécaniques d'un sol en procédant au cisaillement rectiligne d'un échantillon sous charge constante. L'essai de cisaillement permet de tracer la courbe intrinsèque du sol étudié, et de déterminer son angle de frottement interne ϕ et sa cohésion C.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Ces valeurs servent entre autres à déterminer la contrainte admissible par le sol dans le cas de fondations. L'échantillon de sol à étudier est placé entre deux demi-boites qui peuvent se déplacer horizontalement l'une par rapport à l'autre. Un piston permet d'exercer sur le sol une contrainte normale déterminée. La demi-boite inférieure est entrainée horizontalement à vitesse constante. La force totale de cisaillement F est mesurée à l'aide d'un anneau dynamométrique fixé à la demi-boite supérieure. Un comparateur mesure la déformation verticale de l'échantillon. L'échantillon subit donc un cisaillement direct et rectiligne suivant un plan imposé sur lequel on exerce une contrainte normale déterminée.

Figure II.9 : Schémade la boite de cisaillement.[24]  B) — L’essai oedométrique : [25]

L’essai œdométrique consiste à soumettre un échantillon d’un sol fin et saturé à une série de surcharges verticales et de suivre l’évolution des déformations verticale sen empêchant toute déformation latérale. L’échantillon de sol est placé entre deux pierres poreuses qui permettent de draine l e s ol , dans une moule oedométrique qui empêche les déformations latérales, on applique une série de pression verticale et on suit l’évolution des déformations verticales du matériau en fonction de temps, à l’aide des comparateurs. Cet essai permet d’établir pour un échantillon donné deux types de courbes : La courbe de compressibilité qui indique le tassement total en fonction de la contrainte appliquée. Les courbes de consolidation qui donnent le tassement de l’échantillon en fonction du temps sous l’application d’une contrainte constante.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Figure II.10 : Cellule oedométrique.[25] Tableau 10 : Ordre de grandeur l’indice de compression Cc :

Sols

indice de compression Cc

Sable

0,01< Cc < 0,10

Argile raide

0,10 < Cc < 0,25

Argile moyenne

0,25 < Cc < 0,80

Argile molle

0,80 < Cc < 5,50

Argile normalement consolidée

0,2 à0,5

Argile de Mexico

7 à 10

Argile organique

4 et plus

Tourbes

de 10 à 15

II.7.3 Classification des sols : Pour résoudre les problèmes de mécanique des sols, il est important de caractériser un sol, mais aussi de les classer, c'est-à-dire de les mettre dans un groupe ayant des comportements similaires. Il va de soi qu’une telle classification ne peut être basée que sur des corrélations empiriques, elles-mêmes basées sur une grande expérience.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.7.3.1 La classification L.C.P : [26] La classification des laboratoires et des ponts et chaussées s’appuie essentiellement sur l’analyse granulométrique et sur les caractéristiques de plasticité de la fraction fine, complétée par des essais très simples (couleur, odeur, effets de l’eau... etc.). II.7.3.1.a Sols grenus : La classification des sols grenus se fait par la granulométrie et les limites d’Atterberg, elle précisée dans le tableau ci-après :

38

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.7.3.1.b Sols fins : [26] La classification des sols fins utilise les critères de plasticité liés aux limites d’atterberg, elle précisée dans le diagramme de plasticité « diagramme de Casagrande » Selon la position dans le diagramme du point représentatif ayant pour abscisse la limite de liquidité, et pour ordonner l’indice de plasticité, on définit quatre grandes catégories principales : — les limons très plastiques Lt — les limons peu plastiques Lp — les argiles très plastiques A t — les argiles peu plastiques A p

Figure II.11 : l’abaque de casagrande. [26] A17 : ligne A du diagramme de plasticité.

* Tableau 11 : Les résultats des essais d’identification sont résumés dans l’annexe (A). II.7.3.2 Application de la classification LCP :  Zone A : a) — Essais d’identification physique : Les essais déterminant les caractéristiques physiques de sol ont donné les résultats suivants : Les analyses granulométriques et de sédimentométrie indiquent un pourcentage de 89 à 98% d’éléments dont le diamètre est inférieur à 80 µm et 14 à 22 % d’éléments dont le diamètre est inférieur à 2 µm. Le pourcentage des grains fins est dominant, ce qui permet de classer le sol dans la catégorie des sols fins. La densité sèche des argiles varie =1.61 à 1.88 t/m3. La limite d’Atterberg wL=48 à 53 %(gonflement élevé). Ip =23 à 26 % 39

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Selon la norme XP P94-011, le sol est classé dans la catégorie des argiles minérales peu plastiques à très plastique d’après l’abaque de Casagrande.

Figure II.12 : Classification de sol « la zone A ». b) — Essais d’identification mécaniques :  Essais cisaillement : La cohésion c = 0.27 à 0.52 bar L’angle du frottement interne des grains ф = 18 à 19 °  Essais de résistance à la compression simple : — pour les argiles Rc=3.91 à 19.08 bars (le sol est classé dons la catégorie des sols meubles « s3 »).  Essais de compressibilité à l’oedomètre : Coefficient de compressibilité Cc=10.63 à 17.61 %(argile raide) Coefficient de gonflement Cg=2.74 à 4.11% Pression de pré consolidation Pc=0.67 à 1.13 bars.  Zone B : a) — Essais d’identification physique : Les essais déterminant les caractéristiques physiques de sol ont donné les résultats suivants : Les analyses granulométriques et de sédimentométrie indiquent un pourcentage de 68 à 97% d’éléments dont le diamètre est inférieur à 80 µm et 07 à 28% d’éléments dont le diamètre est inférieur à 2µm. Le pourcentage des grains fins est dominant, ce qui permet de classer le sol dans la catégorie des sols fins. La densité sèche varie =1.68 à 1.85 t/m3. La densité du sable consolidé est 2.42 t/m3. La limite d’Atterberg WL= 39 à 56 %(gonflement élevé). Ip=19 à 28%.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Selon la norme XP P94-011, le sol est classé dans la catégorie des argiles minérales peu plastiques à très plastique d’après l’abaque de Casagrande.

Figure II.13 : Classification de sol « la zone B ». b) — Essais d’identification mécanique :  Essais cisaillement : Essais CD Essais CU La cohésion C ; L’angle du frottement interne des grains ф ;

c=0.30 bars. ф=14 °

c=0.19 à 0.73 bars. ф=12 à 19 °

 Essais de résistance a la comprissions Rc0,76-4.44 bars. (Le sol est classé dons la catégorie des sols meubles « s3 »). Rc362.7 bars pour les sables consolidés.  Essais de compressibilité à l’oedomètre : Coefficient de compressibilité Cc=8.64 à 16.94 % (argile raide avec des sables) Coefficient de gonflement Cg=2.63 à 5.21 %  Zone C : a) — Essais d’identification physique : Les analyses granulométriques et de sédimentométrie indiquent un pourcentage de 60 à 97% d’éléments dont le diamètre est inférieur à 80 µm et 9 à 15% d’éléments dont le diamètre est inférieur à 2µm. Le pourcentage des grains fins est dominant, ce qui permet de classer le sol dans la catégorie des sols fins. La densité sèche des argiles varie de 1.60 à 1.72t/m 3. La limite d’Atterberg WL 38 à 54 %(gonflement moyen à élever). Ip=19 à 27 %

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Selon la norme XP P94-011, le sol est classé dans la catégorie des argiles minérales peu plastiques d’après l’abaque de Casagarnde.

Figure II.14 : Classification de sol « la zone C ». b) — Essais d’identification mécanique :  Essais cisaillement (CD dans le tuf) :  La cohésion c=0.48bar  L’angle du frottement interne des grains ф=13 °  Essais de résistance à la compression simple : Rc=1.62 à 3.07 bars.  Essais de compressibilité à l’odomètre : Coefficient de compressibilité Cc=15.28 à 19.60 % (argile raide). Coefficient de gonflement Cg= 3.34 à 4.50 % Pression de pré consolidation Pc= 1.87 à 1.89bars.  Zone E : a) — Essais d’identification physique : Les analyses granulométriques et de sédimentométrie indiquent un pourcentage de 97 à 98 % d’éléments dont le diamètre est inférieur à 80 µm et 16 à 28 % d’éléments dont le diamètre est inférieur à 2 µm. Le pourcentage des grains fins est dominant, ce qui permet de classer le sol dans la catégorie des sols fins. La densité sèche des argiles varie = 1.59 à 1.74 t/m3. La limite d’Atterberg WL (gonflement élevé) de 52 à 55 % Ip = 26 à 28 %. Selon la norme XP P94-011, le sol est classé dans la catégorie des argiles minérales très plastiques d’après l’abaque de Casagarnde.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Figure II.15 : Classification de sol « la zone E ». b) — Essais d’identification mécanique :  Essais cisaillement :  La cohésion c=0.19 à 0.50 bar  L’angle du frottement interne des grains ф= 13 à 15 °  Essais de résistance à la compression simple : Rc= 1.62 à 3.07 bars.  Essais de compressibilité à l’oedomètre : Coefficient de compressibilité Cc=14.62à22.92% (argile raide). Coefficient de gonflement Cg=1.97à4.61% Pression de préconsolidation Pc=0.99 à 1.85 bars. II.7.4 Les essais in situ : II.7.4.1 Essai pressiométrique : [27] L’essai pressiométrique est un essai de chargement du sol en place . Il consiste à dilater radialement au sein de sol une sonde cylindrique et à déterminer la relation entre la pression imposée et le déplacement de la paroi de la sonde . Cet essai permit de déterminer à différents niveaux les paramètres sauvant : Pl : pression limite. Ep : module pressiométrique. Il permet aussi : —D’apprécier la succession des couches de sol et éventuellement leur nature ; — De définir l’aptitude des terrains à recevoir certains types de constructions et d’orienter le choix des fondations d’ouvrages ; — De dimensionner les fondations ; — D’évaluer les déplacements des structures en fonction des sollicitations auxquelles elles sont soumises.

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Figure II.16 : Le pressiomètre [27] II.7.4.2 Essai de pénétration dynamique : [27] L’essai de pénétration dynamique est un essai géotechnique qui teste le terrain en place et fournit une caractéristique du sol dénommée résistance dynamique. Il consiste à mesurer l’enfoncement d’une pointe soumise à une énergie de battage. L’essai de pénétromètre dynamique permet d’apprécier :   

La succession de différentes couches de terrain ; L’homogénéité d’une couche ou présence d’anomalies ; La position d’une couche résistance dont l’existence est déjà connue.

Figure II.17 : Pénétromètre dynamique.[27]

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Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

Tableau 12 : Classification des sols d’après Ménard types sols

Ep(Mpa)

pl(Mpa)

Vases et tourbes………………………………. Argiles molles………………………………….. Argiles plastiques…………………………….. Argiles raides…………………………………… Marnes……………………………………………. Sables vaseux…………………………………… Limons……………………………………………… Sable et gravier………………………………… Sables sédimentaires………………………… Roches calcaires……………………………… Remblais récents…………………………….. remblais anciens

0,20-1,50 0,50-3,00 3,00-8,00 8,00-40,0 5,00-100 0,50-2,00 2,00-10,00 8,00-100 7,50-40,0 80-20 000 0,50-1,00 /

0,02-0,15 0,05-0,30 0,30-0,80 0,60-2,00 0,60-6,00 0,10-0,50 0,20-1,50 1,20-50,0 1,00-5,00 3,00 à plus de 10 0,05-0,30 /

Remblais graveleux récents bien compactés………………………………………..

10,0-15,0

1,00-2,50

II.7.4.3 Application de la classification par les essais in situ :  Essai pressiométriques : À partir de l’analyse des résultats des sondages pressiométriques (annexe B) et en corrélation avec le Tableau 12, on déduit le tableau suivant : Tableau 13

zone E

zone D

zone C

zone B

zone A

Profondeurs (m)

pressions limites (bars)

Ep(bars)

Ep/pl

Classe

type

4,00-6,00

4,85-6,61

45,28-54,85

8,37-10,27

argile plastique normalement consolidé

6,00-9,00

4,41-5,65

35,91-34,91

6,28-7,95

argile plastique sous-consolidé

9,00-13,0

0,91-2,53

4,07-18,66

3,40-7,8

limons

sous-consolidé à altéré

14,00-30,0

16,9-46,84

138,5-829,4

7,98-17,71

marnes

sur consolidé

1,50-4,0

10,14-11,30

184,92-197,3

17,13-17,46

Argile raide

sur consolidé

4,00-9,0

8,00-12,65

80,81-104,7

7,62-10,14

Argile raide

normalement consolidé

10,00-14,00 3,66-7,66

38,39-70,13

8,65-9,42

argile plastique normalement consolidé

15,00-20,00 16,72-21,52

166,69-175,37

8,65-9,42

argile plastique normalement consolidé

2,00-7,00

72,8-146,85

5,01-9,18

Argile raide

normalement consolidé

10,00-12,00 7,90-47,13

64,04-1430,93

8,11-30,36

Argile raide

consolidé

14,00-16,00 17,26-47,13

168,8-964

9,40-30,36

marnes

2,00-6,00

3,38-6,48

34,77-54,73

6,73-10,29

remblai+argile plastique

7,00-9,00

2,12-9,91

6,26-17,28

2,05-7,05

argile molle

12,00-20,00 15,00-46,60

61,73-1502,8

9,21-30,87

marnes

sur consolidé

3,00-10,00

28,71-79,88

4,61-9,20

argile molle

sous-consolidé

79,88-247,39

6,00-15,51

marnes

11,03-16,32

4,00-8,78

10,00-20,00 12,56-34,81

45

sur consolidé normalement consolidé alttéré

normalement consolidé

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

 Essai de pénétration dynamique : À partir de l’analyse des résultats de pénétromètre dynamiques et en corrélation avec les logs des sondages (voir annexe B), on déduit le tableau suivant : Tableau 14 ZONE

N°l'essai p1/p2/p3/p4 /p5/p6 p7

prof refus

Description

07-11m —les refus enregistrés sont dus soit au sable grésifié, soit à une couche marneuse très 14,8 m compacte saturée d'eau ou à un passage du tuf dur, — l'eau a été détectée à 12 m (p08)et à 6 m (p07),

A

— le sol est homogène de point de vue résistance, — la couche du tuf est caractérisée par des faibles résistances à l'énergie de battage. des pics de résistance ont été enregistrés , signalant des passages d'argile graveleuse

p8

p12p13/p14/p15 /p16/p17/p20 p09/p10/p11 /p14/p19

11-16m — les refus enregistrés sont dus soit au sable grésifié, soit à une couche marneuse très compacte saturée d'eau ou à un passage 8-10m du tuf dur,

B

C

D

P18

aucun refus

p25/p26/p27/p28

11-13m

De 29 à 33 et 39 à 44

aucun refus

p36/p37/p38

aucun refus

E

— le sol est homogène de point de vue résistance — la couche du tuf est caractérisée par de moyennes résistances à l'énergie de battage des pics de résistance ont été enregistrés, signalant des passages d'argile graveleuse

— le sol est homogène de point de vue résistance, — la couche du tuf est caractérisée par de faibles à moyenne résistance à l'énergie de battage des pics de résistance ont été enregistrés, signalant des passages d'argile graveleuse — refus enregistrés, sont dus au sable grésifié ou bien à un passage du tuf dur — le sol est homogène de point de vue résistance, — la couche du tuf est caractérisée par de moyennes résistances à l'énergie de battage

p35

6,8

des pics de résistance ont été enregistrés, signalant des passages d'argile graveleuse

46

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

II.8 Les coups géotechniques :  Zone A Le terrain est formé d’une couche d’argile limoneuse marneuse (avec des passages sableux peu graveleux) épaisse de 10 m, et surmontant une couche de marnes grises épaisse de plus de 15 m, le niveau de la nappe est à 12m par rapport au terrain naturel.

Figure II.18 : Coupe géotechnique de la zone A  Zone B Le terrain est formé d’une couche d’argile limoneuse marneuse (avec des passages sableux peu graveleux) d’épaisseur variable 6 à 12 m et surmontant une couche de marnes grises.

Figure II.19 : Coupe géotechnique de la zone B

47

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

 Zone C Le terrain est formé d’une couche tuf beige à gris (avec des passages sableux peu graveleux) épais de 14m ,et surmontant une couche de marnes grise épaisse.

Figure II.20 : Coupe géotechnique de la zone C.  Zone D Le terrain est formé d’une couche argile limoneuse peu graveleuse à argile limoneuse grise à brune (avec des passages sableux peu graveleux) épaisse de 11 m et surmontant une couche de marnes parfois sableuse grise à bleuâtre épaisse.

Figure II.21 : Coupe géotechnique de la zone D.

48

Chapitre II : Reconnaissance géologique, hydrogéologique, géotechnique et classification des sols

 Zone E Le terrain est formé d’une couche d’argile marneuse limoneuse sableuse épaisse de 7 m et surmontant une couche de marnes grises à bleuâtre épaisse. Le niveau de la nappe est à 8m par rapport au terrain naturel.

Figure II.22 : Coupe géotechnique de la zone D

II. 9 Conclusion : Nous pouvons conclure les points suivants : La consultation préliminaire de la carte géologique de la région d’Alger permit en évidence deux formations, à savoir :  Une formation du Pliocène supérieur, en surface, qui correspond aux marnes beige brun, à concrétions calcaires dont l’étage est l’Astien.  Une formation du Pliocène, en profondeur, qui correspond aux marnes grises, raides et fissurées, dont l’étage est le Plaisancien. La carte hydrogéologique de la région d’ALGER montre la présence d'une nappe libre dans cette région (nappe des plateaux mollassiques). D’après les essais réalisés (in situ et au laboratoire) et on se basant sur la classification LCP, le sous-sol est constitué, de manière générale, par des sols fins ; une couche de limons sableux argileux gonflants à argiles limoneuses sableuses peut gonflant avec des passages gréseux (tuf),d’épaisseur variable caractérisée par une faible résistance (a la pointe et au pressiomètre) c'est-à-dire (capacité portante faible), le tout repose sur un substratum marneux compact de bonnes résistances avec une profondeur variable.

49

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations III.1 Introduction : Lors du dimensionnement d'une fondation, deux éléments importants sont à considérer : « La capacité portante » et « le tassement ». Dans ce chapitre on devra se préoccuper d’analyser la capacité portante du sol pour les cinq zones, c'est-à-dire s'assurer que les couches du sol support sont en mesure de supporter la charge transmise par la fondation (charge de bâtiment). Deuxièmement ,on choisit le type de fondation qui assure la transition des charges de la structure et la stabilité de bâtiment. Finalement, on doit vérifier les tassements sous les fondations. III.2 La capacité portante des fondations superficielles : [28] Deux méthodes sont développées dans ce qui suit : les méthodes à partir des essais de laboratoire, c'est-à-dire à partir de la cohésion et de l’angle de frottement (méthode classique « C et 𝝋», et les méthodes à partir des résultats des essais in situ, c’est à dire à partir de la pression limite Pl ou la résistance de pointe qc du pénétromètre dynamique. Nous allons déterminer la capacité portante par l'étude le plus simple, celui d'une semelle filante de largeur B reposant sur un massif homogène horizontal. On supposera, de plus, que la charge Q qui agit sur la fondation est verticale constante, et s'exerce dans l'axe de la semelle. La fondation est enterrée dans le massif à une profondeur D. On exerce sur la fondation une charge verticale croissante jusqu'à une certaine valeur Q pour laquelle l’équilibre plastique apparait dans le sol de fondation (figure (III.1)).

Figure (III.1) : Équilibre des terres sous la fondation. [28] On constate qu'il s'est formé, directement sous la fondation, un coin triangulaire AOA' en équilibre surabondant, solidaire de la fondation dans sa pénétration au sein du massif. Les côtés OA et OA' du coin sont orientés suivant l'angle Ψ par rapport à l'horizontale. Ce coin refoule les terres de part et d'autre du massif et les parois OA et OA' de longueur l ,agissent comme de véritables écrans de butées qui doivent équilibrer le poids du coin OAA' noté W et la charge Q transmis par la fondation. 50

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations La force de butée se décompose en une force de cohésion C = C×l porté par OA et une force de frottement Pp d’oblicité 𝝋. On suppose de plus que le sol situé au-dessus de l'horizontale AA' de la base de fondation (surcharge ou remblai) n'agit que comme une surcharge verticale constante, d'intensité 𝜸D L'équilibre du coin OAA' conduit à écrire l'équation suivante : Q+W= 2Pp cos(Ψ -𝝋) + 2 Cl sin \Ψ Où W représente le poids du coin et Q la charge de rupture de la fondation. III.2.1 Méthode des essais aux laboratoires : [28] Après les différentes substitutions dont nous ne jugeons pas nécessaire de présenter, nous obtenons l'expression brute de la capacité portante ultime qu : La formule de Terzaghi

𝒒u= 𝟎. 𝟓𝑿𝜸𝑩. 𝑵𝜸 + 𝜸′ . 𝑫. 𝑵𝒒 + 𝑪. 𝑵𝒄

(2)

qu : c'est la capacité portante ultime unitaire D : profondeur de la base de fondation par rapport au terrain naturel B : largeur de la semelle 𝜸 :poids volumique du sol de fondation 𝜸′ : poids volumique du sol au-dessus de la fondation Les trois coefficients N𝜸, Nq, et Ncne dépendent que des angles Ψ et𝝋. On les appelle les facteurs de capacité portante. N𝜸est le terme de surface. Nq est le terme de profondeur. Nc est le terme de cohésion. Les valeurs de ces trois facteurs de portance sont tabulées en Annexe (B) C = cohésion du sol sous la base de la fondation en unité de pression 𝝋 = angle de frottement interne du sol. La valeur minimale de Ψ est donnée par : Ψ=

𝝅 𝟐

𝝋

+ Selon Caquot et Kerisel. 𝟐

Prandtl propose pour le calcul des facteurs de portance les formules suivantes : 𝝋=𝟎

N𝜸 = 0 , Nq = 1,Nc = 5.14

𝝋≠𝟎

N𝜸= 2(Nq+1) tg 𝛗

, Nc=

𝐍𝐪−𝟏 𝐭𝐠 𝛗

, 𝑵𝒒 = 𝒕𝒈𝟐

𝝅 𝟒

+

𝝋 𝟐

𝒆𝝅𝒕𝒈𝝋

1.Milieu à frottement :  semelle filante de largeur B qu=

𝛾𝐵 2

𝑁𝛾 + 𝛾𝐷𝑁𝑞 + 𝑐𝑁𝑐;

avec

𝒒𝒂𝒅 =𝛄D+

qad est la contrainte admissible 51

𝜸𝑩 𝟐

𝑵𝜸 + 𝜸𝑫 (𝑵𝒒 − 𝟏) + 𝒄𝑵𝒄/𝑭

(3)

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations  semelle isolée 𝐵

𝛾𝐵

𝐿

2

qu= (1 − 0.2 )

𝐵

𝑁𝛾 + 𝛾𝐷𝑁𝑞 + (1 + 0.2 ) 𝑐𝑁𝑐. 𝐿

𝒒𝒂𝒅 =𝛄D + 𝟏 − 𝟎. 𝟐

𝑩 𝜸𝑩 𝑳

𝟐

𝑩

𝑵𝜸 + 𝜸𝑫( 𝑵𝒒 − 𝟏) + (𝟏 + 𝟎. 𝟐 ) 𝒄𝑵𝒄/𝑭 𝑳

(4)

2.milieu cohérent Semelle filante de largeur B :

𝑞𝑎𝑑 =𝛄D+(

5.14𝐶𝑢 𝐹

)

 semelle isolée 𝑩

𝒒𝒂𝒅 =𝛄D +(𝟏 + 𝟎. 𝟐 ) 𝑪𝒖/𝑭 𝑳

 Radier 𝐵

𝛾𝐵

𝐿

2

qu= (1 − 0.2 )

𝐵

𝑁𝛾 + 𝛾𝐷𝑁𝑞 + (1 + 0.2 ) 𝑐𝑁𝑐

𝐪𝐚𝐝 = 𝜸𝒉𝟏. 𝐃 + (

𝐿

𝐁 𝐁

𝟐 𝟏+𝐋

). 𝜸𝒉𝟐 . 𝐍𝛄 + 𝛄𝒉𝟏. 𝐃. 𝐍𝐪 − 𝟏 + 𝟏. 𝟑. 𝐜𝐍𝐜 )/𝐅𝐬

(5)

III.2.2 Méthode du pénétromètre dynamique : [29] 

Calcul de la résistance dynamique de pointe 𝒒 𝒑

La résistance de pénétration dynamique à la pointe est donnée conventionnellement par l'expression suivante connue sous le nom de « Formule des Hollandais »

qp=

𝑚𝑋𝑔𝑋 ℎ 𝐴.𝑒

𝑋

𝑚 𝑚 ′ +𝑚

𝑁

(6)

qp :résistance dynamique à la pointe en Pascal (Pa = N/m2) ; m : masse du mouton en kilogrammes (masse frappante) ; g :accélération de la pesanteur en m/s2 ; H : la hauteur de chute libre du mouton en mètre ; A : l'aire de la section droite de la pointe en m 2. e : l'enfoncement correspondant au nombre de coups N, en mètre (en général e est constante et égale à 0.20 m) N : nombre de coups nécessaires à l'enfoncement e m' : est la masse cumulée, exprimée en kilogramme, de l'enclume et de la tige-guide, si celleci est solidaire de l'enclume et du train de tiges (masse frappée).  Sanglerat a recommandé pour l’évaluation de la contrainte admissible pour une fiche de la fondation au moins égale à la largeur de fondation, dans les sols pulvérulents ou purement cohérents,de prendre 𝒒𝒑 /𝟐𝟎.  Selon Amar et Jezequel (1994),la contrainte admissible sous une fondation est égale 𝒒p/(𝟏𝟓à𝟐𝟎).  Sur le plan règlementaire, le document DTU13.12 relatif aux règles pour le calcul des fondations superficielles ,spatule pour une semelle soumise à une charge centrée de la largeur B, de longueur L et d’encastrement D, la valeur ultime 𝒒u peut être estimée à 𝒒p/(𝟓à𝟕). 52

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations III.2.3 Méthode du pressiomètre Ménard : [30] Selon le règlement DTU13-12, la pression verticale limite ou capacité portante du sol sous une fondation superficielle est donnés par : qu= 𝒌𝒑 . 𝒑∗ 𝒍𝒆 + 𝒒′𝟎

(7)

𝒑∗ 𝒍𝒆 est la moyenne arithmétique des valeurs de pressions limites nettes 𝒑∗ 𝒍 Sur une profondeur de 3B/2 sous la base de la fondation. Ces valeurs doivent être plafonnées à 1.5 fois la valeur minimale dans cette zone. La notion de pression limite équivalente permet de tenir compte de l’hétérogénéité du sol, en analysant un sol homogène équivalent. Le facteur de portance pressiométrique𝒌𝒑 dépends de la nature du sol sous la fondation, des dimensions de la fondation, ainsi que de son élancement D/B. il est donné par la formule suivante : 𝑩 𝒌𝒑 = 𝒌𝒑𝒍 . + 𝒌𝒑𝟎 𝟏 − 𝑩/𝑳 𝑳 𝒌𝒑𝒍 et 𝒌𝒑𝟎 Correspondent respectivement à une semelle carrée et continue,et sont donné par les figures (FigIII.2 et III.3).

Figure (III.2) : facteur de portance pressiométrique pour une semelle carrée. [30]

53

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations

Figure (III.3) : facteur de portance pressiométrique pour une semelle filante. [30] III.3 Tassements des fondations superficielles : [31] Le tassement est la composante verticale du déplacement du sol en surface, sous l'effet des charges qui lui sont appliquées. Le tassement est habituellement noté S ou encore St. Le tassement total ou global S peut être décomposé en trois termes liés chacun à un phénomène différent, St = Si + Sc + Ss. Si : tassement immédiat ou instantané pendant l'application de la charge, sans expulsion d'eau. Sc : tassement de consolidation mesuré après la dissipation des pressions interstitielles. Ss : tassement de compression secondaire qui se poursuit dans le temps après la dissipation de la suppression interstitielle. III.3.1 Le calcul du tassement par la méthode pressiomètrique : [31] Ménard propose la formule empirique suivante pour le calcul de tassement final S d’une f

fondation de largeur B : 𝑺𝒅 =

𝟐 𝟗.𝑬𝒅

. 𝒒′ − 𝝈′𝒗𝟎 . 𝑩𝟎 . ( 𝝀𝒅 .

𝑩 ∝ ) 𝑩𝟎

, 𝑺𝒄 =

∝ 𝟗.𝑬𝒄

. 𝒒′ − 𝝈′𝒗𝟎 . 𝝀𝒄. 𝑩 , 𝑺𝒇 = 𝑺𝒄 + 𝑺𝒅

(8)

𝑺𝒄: Tassement sphérique, 𝑺𝒅: Tassement déviatorique, 𝒒′ : Contrainte effective appliquée par la semelle, 𝝈′𝒗𝟎 :Contrainte verticale effective initiale du sol au niveau de la fondation, B : largeur de référence = 0,60 m, 0

∝: Coefficient rhéologique du sol donné par le tableau (IV) voir annexe C. 𝝀𝒄𝒆𝒕 𝝀𝒅Coefficient de forme, fonction du rapport L/B (V) voir annexe C. Le calcul de tassement par la méthode pressiomètrique nécessite de diviser en tranches fictives le sol sous la fondation. Chaque tranche a une épaisseur B/2 (Figure (III.3)). 54

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations E : représente la valeur de E mesurée dans la tranche d’épaisseur B/2 située c

1

immédiatement sous la fondation. Ec=El Ed : est donné par formule suivante basée sur les moyennes harmoniques : 𝟒 𝟒 𝟒 𝟒 𝟒 𝟒 = + + + + 𝑬𝒅 𝑬𝟏 𝟎. 𝟖𝟓𝑬𝒅𝟐 𝑬𝟑−𝟓 𝟐. 𝟓. 𝑬𝟔−𝟖 𝟐. 𝟓𝑬𝟗−𝟏𝟔

Figure (III.4) : Découpage en tranches fictives pour le calcul du tassement par la méthode pressiomètrique. [31] III.3.2 Calcul des tassements « Méthode des couches » : [32] On considère le tassement final, le sol est entièrement consolidé, la variation de contrainte due aux surcharges est reprise par le squelette solide .on découpe le sol en n couches de hauteur Hi(figure(III.4)).On effectue des essais oedométriques sur des échantillons prélevés au milieu de chaque couche. Pour chaque échantillon on détermine les indices de gonflement et de compression et c c et c g ainsi que la pression de préconsolidation σ’p.On calcule, au milieu de chacune des couches, la contrainte effective verticale avant travaux σ v0 et la variation de contrainte due aux travaux réalisés ∆σ’z.

Figure (III.5) : Calcul des tassements – Méthode des couches[32] 55

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations On suppose que les valeurs de ces deux paramètres restent constantes dans toute l’épaisseur de la couche considérée. On calcule dans le tassement si de chacune des n couchent à l’aide les relations suivantes :



Lorsque σ’v0 = σ’p : le sol est dit normalement consolidé.le tassement est donnée par

la relation 𝑠 = 𝐻0 +

𝑐𝑐 1+𝑒0

. 𝑙𝑔(1 +

∆𝜎′ 𝜎′ 𝑣0

)

(9)

 Lorsque σ’v0σ’p le tassement est donné par la relation 𝑠 = 𝐻0 +

𝑐𝑔 1+𝑒0

. 𝑙𝑔(

𝜎′ 𝑝 𝜎′ 𝑣0

𝑐𝑐

) + 𝐻0 +

1+𝑒0

. 𝑙𝑔(

𝜎′ 𝑣0 +∆𝜎′ 𝜎′ 𝑝

)

(10)

Pour σ’v0 +∆’σ σ’p : le sol est dit sousconsolidé.le tassement est donné par la relation 𝑠 = 𝐻0 +

𝑐𝑐 1+𝑒0

. lg(

𝜎′ 𝑣0 +∆𝜎′ 𝜎′ 𝑣0

)

(12)

Le tassement total est égal à la somme des tassements des n couches considérées

𝑠=

𝑖=𝑛 𝑖=1 𝑠𝑖

(13)

III.4 Dimensionnement des fondations : Le dimensionnement d’une fondation nécessite la démarche suivante : -

Calcul de la descente des charges.

-

Détermination de la capacité portante du sol.

-

Calcul de la largeur B de la fondation qui vérifie l’inéquation : 𝑞𝑎𝑑 ≥

-

Vérifications du tassement.

56

𝑁 𝐵.𝐿

.

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations II.4.1 calcul la descente des charges : On appelle descente de charges, le principe de distribuer les charges sur les différents éléments que compose la structure d'un bâtiment. On commence par le niveau le plus haut (charpente ou toiture-terrasse) et on descend au niveau inférieur et cela jusqu'au niveau le plus bas (les fondations). Les caractéristiques géométriques de bâtiment sont :  Dimensions en élévation :  Hauteur totale du bâtiment………………………..... 45,73 m  Hauteur du rez-de-chaussée et 1er étage…...... 4,08 m  Hauteur de l'étage courant…………………………... 3,74 m  Dimensions en plans :  

Longueur totale en plan…………………………………30,0 m Largeur totale en plan…………………………………...20,0 m

III.4.1.1 Évaluation des charges et surcharges : Cette étape consiste à évaluer et à déterminer les charges et les surcharges qui transmettent directement vers le sol de fondation. III.4.1.1.1 Les charges permanentes :  PLANCHER TERRASSE INACCESSIBLE 1234567-

Gravillon de protection (e=5cm ; ρ=17kN/m3)………….0,85kN/m2 Étanchéité multicouche…………………………………….………0,12kN/m2 Forme de pente (emoy =10cm ; ρ=22kN/m3)……………...2,20kN/m 2 Polyane………………………………………………….………………...0,01kN/m2 Isolation thermique (liège) (e=4cm ; ρ=4kN/m3).……..0,16kN/m2 Dalle de compression + corps creux (20+4)……….……..3,20kN/m2 Enduit en plâtre (e=2cm ; ρ=10kN/m3)………………….….0,20kN/m2 G=6,74kN/m2

La charge de terrasse inaccessible ( G=6.74 kN/m2; Stotal=(30X20)…g= 4044 KN.  PLANCHER ÉTAGE COURANT 1- Carrelage (e=2cm)…………………………………………………..…0,50kN/m2 2- Mortie de pose (e=2cm ; ρ=20kN/m3)……………………….0,40kN/m2 3- Lit de sable (e=3cm ; ρ=18kN/m3)……………………………..0,54kN/m2 4- Dalle de compression + corps creux (20+4)…….………..3,20kN/m2 5- Enduit en plâtre (e=2cm ; ρ=10kN/m3)…………….….…...0,20kN/m2 6- Cloisons de distribution (e=10cm)……………………….….…1,00kN/m2 G=5,84kN/m2 La charge de plancher étage courant ( G=5.84kN/m2; Stotal=(30X20))………g= 3504KN *La charge totale………..g= 49056KN (Pour 14 étage )

57

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations  MAÇONNERIE Murs extérieurs : 1- Enduit en ciment (e=2cm ; ρ=18kN/m3)……………….. 0,36kN/m2 2- Brique creuse (e=15cm)……………………..……………….. 1,30kN/m2 3- Ame d’air (e=5cm)…………………..…………………………... 0,00kN/m2 4- Brique creuse (e=10cm)………………………………………. 0,90kN/m2 5- Enduit en plâtre (e=2cm ; ρ=10kN/m3)…………………. 0,20kN/m2 G=2,76kN/m2 *La charge totale…….……g= 7225.31 KN  LES BALCONS 1- Carrelage (e=2cm)……………………………………………….0,50kN/m 2 2- Mortie de pose (e=2cm ; ρ=20kN/m 3)…………………..0,40kN/m2 3- Lit de sable (e=3cm ; ρ=18kN/m 3)………………………..0,54kN/m 2 4- Dalle pleine (e=20cm)……………………..…………………..5,00kN/m 2 5- nduit en ciment (e=2cm ; ρ=18kN/m3)………………..0,36kN/m2 G=6,80kN/m2 *La charge totale…….……g= 1713.6 KN  LES ESCALIERS G= 7.35 N/m2… Pour chaque étage ;surface= (3.2X4.5)…………....g=105.84 KN Pour 14 étages………………….La charge totale...…g= 1481.76 KN  LES PALIERS G= 7.35KN/m2… Pour chaque étage ;surface= (1.5X4.5)…………...g=49.61 KN Pour 14 étages………………….La charge totale…..g= 694.54 KN  LES VOILES (le Rez-de-chaussée et le 1er étage) les dimensions de voile1 (h=3.53 ;L=2,e=0.2) ; g = 𝜌xv avec 𝜌 béton =25KN/m2 AN : 25x(3.53x2x0.2)......................... g=35.3 KN ,on à 4 voiles dans chaque étage. gt1= 35.3x4x2……………………………………………………………gt1=282.4KN les dimensions de voile2 (h=3.53 ;L=5.5,e=0.2) AN : 25x(3.53x5.5x0.2)......................... g=97.07 KN ,on à 2 voiles dans chaque étage. gt2= 97.07x2x2…………………………………………………..……gt2=388.3KN Les dimensions de voile3 (h=3.53 ;L=3.7,e=0.2) gt3 ;AN : 25x(3.53x3.7x0.2).......................................... gt3=65.30 KN On à 1 voile dans chaque étage……………………………....gtotal1= 736 KN les voiles (étages courants ;13 étages ) les dimensions de voile1 (h=3.19 ;L=2,e=0.2) ; g = 𝜌xv AN : 25x (3.19x2x0.2)..................................................... g=31.9 KN on à 4 voiles dans chaque étage. gt1= 31.9x4x13……………………………………………………..….. gt1=1658.8KN les dimensions de voile2 (h=3.19 ;L=5.5,e=0.2) AN : 25x (3.19x5.5x0.2)......................... g=87.72 KN ,on à 2 voiles dans chaque étage. 58

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations gt2= 87.72x2x13……………………………………………………………gt2=2280.72KN les dimensions de voile3 (h=3.19 ;L=3.7,e=0.2) AN : 25x (3.19x3.7x0.2)......................... g=59.01 KN on à 1 voile dans chaque étage………………………………….g t3= 767.13 KN La charge des paliers g= 6113.35 KN.  LES POTEAUX

-(le Rez-de-chaussée et le 1er étage) les dimensions de poteau (h=3.53 ;L=0.5,e=0.5) ; g = 𝜌xv avec 𝜌 béton =25KN/m2 AN : 25x(3.53x0.5x0.5)......................... g=22.06 KN ;on à 56 poteaux pour chaque étage gtotal1=22.06x56x2...................................................... g total1=2471 KN -(étages courants ;13étages) les dimensions de poteau (h=3.19 ;L=0.5,e=0.5) AN : 25x (3.19x0.5x0.5)......................... g=19.93 KN ;on à 56 poteaux pour chaque étage gtotal2=19.93x56x13............................................................. gtotal2=14115.9KN g Poteau= 16586.9 KN  LES POUTRES Poutres principales (porteuses) les dimensions de poutre (L=27.3 ;m=0.55,e=0.40) AN : 25x (27.3x0.55x0.4)............................. g=162.16 KN ;on à 5 poutres pour chaque étage g1 =162.16x5x14........................................ g=11351.2 KN Poutres secondaires (non-porteuses) les dimensions de poutre (L=27.3 ;m=0.45,e=0.35) AN : 25x (27.3x0.45x0.35)......................... g=162.16 KN ;on à 6 poutres pour chaque étage g2 =162.16x6x14...................................... g=13621.44 KN g poutres =24972.64KN III.4.1.1.2 Les charges d’exploitation : Tableau.15 :Dégression des surcharges. N°

planchers

T P14 P13 P12 P11 P10 P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P.RDC

Surcharge Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15

∑ surcharge ∑0=Q0 ∑1=Q0+Q1 ∑2=Q0+0,95(Q1+Q2) ∑3=Q0+0,9(Q1+Q2+Q3) ∑4=Q0+0,85(Q1+Q2+Q3+Q4) ∑5=Q0+0,8(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5) ∑6=Q0+0,75(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6) ∑7=Q0+0,714(Q1+………………+Q7) ∑8=Q0+0,69(Q1+………………+Q8) ∑9=Q0+0,67(Q1+………………+Q9) ∑10=Q0+0,65(Q1+………………+Q10) ∑11=Q0+0,64(Q1+………………+Q11) ∑12=Q0+0,63(Q1+………………+Q12) ∑13=Q0+0,62(Q1+………………+Q13) ∑14=Q0+0,61(Q1+………………+Q14) ∑15=Q0+0,60(Q1+………………+Q15) 59

∑ surcharge (kN/m2) 1 2,5 3,85 5,05 6,1 7 7,75 8,5 9,28 10,05 10,75 11,56 12,34 13,09 13,81 14,5

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations q= QxStotal ; avec Stotal=(30X20) ; q = 8700 KN La charge totale de bâtiment : 𝟏𝟔𝟒𝟎𝟗𝟗 KN Tableau (16) : L'effort normal supporté par la semelle filante est la somme des efforts normaux de tous les poteaux qui se trouvent dans la même ligne.Le tableau suivant représente les efforts supportés par chaque semelle. Files

N(kN)

L(m)

A

9528,43

10,4

B

14347,46

13,2

C

13907,64

13,2

D

21201,38

13,2

D'

2041,33

4,2

E

45450,33

27,8

F

27609,29

27,8

G

28565,84

21,6

III.4.2 Calcule la capacité portante de sol : III.4.2.1 ZONE A :  D’après les essais au laboratoire : B : cas d’une semelle filante de largeur B =2 m. D = 4m ; profondeur d’ancrage. F = 3 facteur de sécurité. 𝜸1 : Densité du sol en dessus des fondations. 𝜸2Densité du sol en dessus des fondations. C : Cohésion considérée. 𝝋 = 18°

𝒒𝒂𝒅 = 𝜸𝟏D+𝜸𝟐 𝑩/𝟐𝑵𝜸 + 𝜸𝟏 𝑫 (𝑵𝒒 − 𝟏) + 𝒄𝑵𝒄/𝑭

60

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations Les paramètres pris en considération lors de nos calculs et les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ; Tableau 17 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique Type de comportement À long terme

𝝋′

C 0

18°

N𝜸

Nq

Nc

𝜸1

𝜸2

3.69

5.25

13.1

0.17 0.17 5.5 5

qu (bars) qa (bars) 1.8

 D’après les essais pressiométriques :

qu= 𝒌𝒑 .𝑷∗𝒍𝒆 + 𝜸𝟏D D : Profondeur d’ancrage D=4m 𝜸𝟏 : Densité du sol en dessus des fondations. Kp : facteur de portance qui dépend des dimensions de la fondation B et L, de son encastrement relatif D et de la nature du sol. 𝑲𝒑 = 𝑲𝑷𝒍 .

𝑩 𝑩 + 𝑲𝒑𝟎 . (𝟏 − ) 𝑳 𝑳

kpo et kpl facteurs de portance il est donné par le rapport D/B dans Figure III.3 kpo= 0 .82kpl= 0.83 ; Kp=0.81 𝑷∗𝒍𝒆 : Pression limite nette équivalente calculée comme la valeur moyenne des pressions

limites nettes existantes sur une profondeur égale à 1.5B située sous la semelle. Les pressions limites nettes toutefois plafonnées à 1.5 fois leur valeur minimale sur la profondeur envisagée.

𝑷∗𝒍𝒆 : =

𝐧

𝑷∗𝒍𝟏. 𝑷∗𝒍𝟐 . 𝑷∗𝒍𝟑 … . 𝑷∗𝒍𝒏

𝑷∗𝒍𝒏 =𝒑𝒍𝒏 — 𝜸D.K0 (K0=0.5 pour les argiles) Sur une profondeur de 1.5B à partir de la base de la fondation c'est-à-dire de 5m à 7m ,on a 3 valeurs de pression limite caractérisant la zone utile de capacité portante. a 5m :𝑷∗𝒍𝟏. =5.61-(5. 0,175)0.5=5.18 a 6m :𝑷∗𝒍𝟐. =5.41-(6. 0,175)0.5=4.88

𝑷∗𝒍𝒆 =

𝟑

𝟓. 𝟏𝟖 ∗ 𝟒. 𝟖𝟖 ∗ 𝟒. 𝟗𝟒= 5bars

a 7m :𝑷∗𝒍𝟑. =5.56-(7. 0,175)0.5=4.94 qu= 𝟎, 𝟖 . 𝟓 + 𝟎, 𝟏𝟕𝟓 . 𝟒 = 4,7bars

𝒒𝒂=𝒒𝒖 /𝑭 = 1.56 bars

61

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ; Tableau 18 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques N de SP

SP01

Pl (bars)

σhs (bars)

pl*

ple*

𝛄1D

qu (bars)

qa (bars)

5.61 5.41 5.56

0.87 1.05 1.22

4.88 5.18 4.94

5

0,175 x4=0.7

4.7

1.56

III.4.2.2 ZONE B  D’après les essais au laboratoire : B : cas d’une semelle filante de largeur B = 2 m. D = 3 m ; profondeur d’ancrage. Les paramètres pris en considération lors de nos calculs et les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ; Tableau 19 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique φ

Nγ

Nq

Nc

γ1

γ2

qu (bar)

qa (bar)

À court terme 0.29

12°

1.43

2.97

9.29

0.175

0.17

6.07

2.02

À long terme

16°

0.175

6.78

2.26

Type de comportement

C

0.26

2.72

4.33

11.6

0.17

 D’après les essais pressiométriques 𝜸 = 0.180 KN/m3 (SP02) 𝜸 = 0.172 KN/m3 (SP04) Kp = 1.2

(pour le calcul de 𝑃𝑙𝑒∗ . ; on doit prendre trois valeurs de p l : à 4 m, 5 m et 6 m) Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant Tableau 20 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques N de SP

SP02

SP04

Pl (bars)

σhs (bars)

pl*

10.94 10.83 8.82 14.0 8.54 11.23

0.72 0.90 1.08 0.68 0.86 1.03

10.58 1O.39 8.28 13.65 8.11 10.71

𝛄 1D

qu (bars)

qa (bars)

9.65

0,18x3= 0.54

12. 12

4.04

10.58

0.17x3=0.51

13.53

4.40

ple*

62

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations III.4.2.3 ZONE C  D’après les essais au laboratoire B : cas d’une semelle filante de largeur B=2 m. D = 3m ; profondeur d’ancrage. CD = 0.48 (CD à long terme) Les paramètres pris en considération lors de nos calculs et les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ; Tableau 21 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique φ′

Type de comportement

C

À court terme

0.48

13°

Nγ

Nq

Nc

γ1

γ2

qu (bar)

qa (bar)

1.69

3.26

9.80

0.16

0.16

7.47

2.49

 D’après les essais pressiométriques 𝜸= 0.16 KN/m3 Kp = 1.2

1.5B=1.5x3.0m ( pour le calcul de ple* ; on doit prendre trois valeurs de pl : à 4m,5m et 6) Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ; Tableau 22 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques N de SP

SP05

Pl (bars)

σhs (bars)

pl*

ple*

𝛄 1D

qu (bars)

qa (bars)

11.03 12.14 17.49

0.64 0.80 0.96

10.71 11.74 17.00

12.88

0,16 x3=0.7

16.15

5.38

III.4.2.4 ZONE D  D’après les essais au laboratoire : B : cas d’une semelle filante de largeur B = 2 m. D = 3m ; profondeur d’ancrage.

Les paramètres pris en considération lors de nos calculs et les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ;

63

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations Tableau 23: Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique Type de comportement

C

À court terme 0.19 À long terme

0.24

φ

Nγ

Nq

Nc

γ1

γ2

qu (bar)

qa (bar)

13°

1.69

3.26

9.8

0.16

0.16

4.5

1.5

0.165

4.8

1.6

12°

1.43

2.97

9.29

0.16

 D’après les essais pressiométriques 𝜸 = 0.165 KN/m3 Kp=1.2

1.5×B = 1.5x3.0m (pour le calcul, de ple* ; on doit prendre trois valeurs de pl : à 4m,5m et 6) Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ; Tableau 24 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques N de SP

Pl (bars)

σhs (bars)

pl*

ple*

𝛄 1D

qu (bars)

qa (bars)

SP06

5.13 5.55 3.38

0.66 1.82 0.99

4.80 5.13 2.88

4.13

0,165 x3=0.49

5.44

1.81

III.4.2.5 ZONE E Contrainte admissible du sol q a : 

D’après les essais au laboratoire

B : cas d’une semelle filante de largeur B = 2 m. D=3m ; profondeur d’ancrage.

Les paramètres pris en considération lors de nos calculs et les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ; Tableau 25 : Les paramètres de calculs la capacité portante par la méthode classique Type de comportement

C

φ

Nγ

Nq

Nc

γ1

γ2

À court terme

0.19

14°

1.99

3.59

10.4

0.16

0.16

4.8

1.6

0.24

13°

0.16

5.13

1.71

À long terme

1.69 3.26

9.29

64

0.16

qu (bar) qa (bar)

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations D’après les essais pressiométriques 𝜸 = 0.165 KN/m3 Kp = 1.2

1.5B=1.5x3.0m ( pour le calcul de ple * ; on doit prendre trois valeurs de pl : à 4 m, 5 m et 6m) Les résultats obtenus sont résumés dans le tableau suivant ;

Tableau 26 : Les paramètres de calculs la capacité portante par le pressiométriques N de SP

Pl (bars)

8.76 8.23 7.04

SP08

σhs (bars)

0.64 0.80 0.96

pl*

ple*

8.44 7.83 7.06

7.75

𝛄1D

0,165 x3=0.49

qu (bars)

qa (bars)

9.79

3.26

III.4.3 Calcul de la largeur B de la fondation : 

cas des semelles filantes ( ZONE A) :

𝒒𝒂 = 1.56 bars = 156 kN. On doit vérifier que: 𝑞𝑎𝑑 ≥

𝑁 𝑆

Tel que: N = ∑Ni de chaque fil de poteaux. S=BxL B: Largeur de la semelle. L: Longueur du fil considéré. 𝐵≥

𝑁 𝐿. 𝑞𝑎𝑑

Les résultats sont résumés sur le tableau qui suit ; Tableau 27 : Calcul de la largeur B de la fondation Files

N(kN)

S(m2)

L(m)

B(m)

B choisi (m)

A B C D D' E F G

9528,43 14347,46 13907,64 21201,38 2041,33 45450,33 27609,29 28565,84

62,4 88,44 89,76 135.9 13,44 291,9 177,92 183,6

10,4 13,2 13,2 13,2 4,2 27,8 27,8 21,6

5,87 6,66 6,75 10.29 3,11 10,48 6,36 8,47

6 6,7 6,8 10.3 3,2 10,5 6,4 8,5

65

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations On constate que la section totale des semelles filante est supérieure à la section de l'ouvrage (Ssemelle = 1043 m2 > Sbatiment = 600 m2), et il y a aussi un chevauchement des semelles. Donc il est recommandé d'opter pour un radier général.  SURFACE DE RADIER NÉCESSAIRE

Pour déterminer la surface du radier il faut que: 𝜎𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑞𝑎𝑑 𝜎𝑚𝑎𝑥 =

𝑁 𝑠

≤ 𝑞𝑎𝑑  𝑠 ≥

𝑁

(14)

𝑞 𝑎𝑑

𝑁 = 164099 𝐾𝑁 𝑞𝑎𝑑 = 1.56 𝑏𝑎𝑟𝑠 On trouve : S ≥ 1051.91 m2 La surface du bâtiment Sb = 600 m2 La surface totale du radier est 1051.91 m2 On constate que la surface totale nécessaire de radier égale deux fois la surface de bâtiment. Donc, il est recommandé d’adopter un radier de dimension égale la surface plane de bâtiment avec des pieux jusqu'au la couche porteuse des marnes compacte.  Dans le cas des semelles filantes ( ZONE B) : Pour:

 𝒒𝒂 = 2.02 bars = 202 kN. Les résultats sont résumés sur le tableau qui suit ; Tableau 28 : Calcul de la largeur B de la fondation Files

N(kN)

S(m 2)

L(m)

B(m)

B choisi (m)

A B C D D' E F G

9528,43 14347,46 13907,64 21201,38 2041,33 45450,33 27609,29 28565,84

47.32 71.28 68.90 105.6 10.08 255.18 136.7 141.48

10,4 13,2 13,2 13,2 4,2 27,8 27,8 21,6

4.53 5.38 5.21 7.95 2.40 8.09 4.91 6.54

4.55 5.4 5.22 8 2.40 8.1 4.92 6.55

On constate que la section totale des semelles filantes est supérieure à la section de l'ouvrage (Ssemelle = 836.54m2 > Sbatiment = 600m2), et il y a aussi un chevauchement des semelles. Donc il est recommandé d'opter pour un radier général.  SURFACE DE RADIER NÉCESSAIRE

𝑁 = 164099 𝐾𝑁 𝑞𝑎𝑑 = 2.02 𝑏𝑎𝑟𝑒𝑠 On trouve: S ≥ 812.37m2 La surface du bâtiment Sb = 600 m2 La surface totale du radier est 812.37 m2 Pour:

66

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations  cas des semelles filantes (ZONE C) : 𝒒𝒂 = 2.49 bars = 249 kN. Les résultats sont résumés sur le tableau suivant ; Tableau 29 : Calcul de la largeur B de la fondation Files

N(kN)

S(m 2)

L(m)

B(m)

B choisi (m)

A B C D D' E F G

9528,43 14347,46 13907,64 21201,38 2041,33 45450,33 27609,29 28565,84

38.48 57.68 52.8 99 6.93 154.84 93.96 97.2

10,4 13,2 13,2 13,2 4,2 27,8 27,8 21,6

3.67 4.36 3.58 6.45 1.65 5.56 3.37 4.49

3.7 4.37 4 7.5 1.65 5.57 3.38 4.5

On constate que la section totale des semelles filantes est supérieure à la section de l'ouvrage (Ssemelle=600.89m2 > S batiment = 600m2), et il va y avoir aussi un chevauchement entre les semelles. Donc il est recommandé d'opter pour un radier général.  SURFACE DE RADIER NÉCESSAIRE

𝑁 = 164099 𝐾𝑁 𝑞𝑎𝑑 = 2.49 𝑏𝑎𝑟𝑒𝑠 On trouve: S ≥ 659 m2 La surface du bâtiment Sb = 600m2 la surface totale du radier est 659 m2  Dans le cas des semelles filantes ( ZONE D) : 𝒒𝒂 = 1.50 bars = 150 kN. Les résultats sont résumés sur le tableau qui suit ; Tableau 30 : Calcul de la largeur B de la fondation Pour:

Files

N(kN)

S(m 2)

L(m)

B(m)

B choisi (m)

A

9528,43

63.54

10,4

6.10

6.11

B

14347,46

96.36

13,2

7.24

7.3

C

13907,64

93.72

13,2

7.02

7.1

D

21201,38

141.45

13,2

11.49

11.5

D'

2041,33

13.65

4,2

3.24

3.25

E

45450,33

303.02

27,8

10.89

10.9

F

27609,29

184.87

27,8

6.62

6.65

G

28565,84

190.5

21,6

8.81

8.82

67

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations On constate que la section totale des semelles filantes est supérieure à la section de l'ouvrage (Ssemelle = 1087.09m 2> Sbatiment = 600m2), et il y a aussi un chevauchement des semelles. Donc il est recommandé d'opter pour un radier général.  SURFACE DE RADIER NÉCESSAIRE

𝑁 = 164099 𝐾𝑁 𝑞𝑎𝑑 = 1.50 𝑏𝑎𝑟𝑒𝑠 On trouve: S ≥ 1094.38m2 La surface du bâtiment Sb = 600 m2 la surface totale du radier est 1094.38 m2 Pour:

On constate que la surface totale nécessaire pour le radier égale a deux fois la surface de bâtiment. Donc, il est recommandé d’adopter un radier de dimension égale la surface plane de bâtiment avec des pieux jusqu'a la couche porteuse de marne compacte. Dans le cas des semelles filantes ( ZONE E) : 𝒒𝒂 = 1.60 bars = 160 kN. Les résultats sont résumés sur le tableau qui suit ; Tableau 31 : Calcul de la largeur B de la fondation Files

N(kN)

S(m 2)

L(m)

B(m)

B choisi (m)

A B C D D' E F G

9528,43 14347,46 13907,64 21201,38 2041,33 45450,33 27609,29 28565,84

59.59 102.96 87.12 132.84 13.02 284.11 172.6 178.63

10,4 13,2 13,2 13,2 4,2 27,8 27,8 21,6

5.72 6.79 6.58 10.77 3.03 10.21 6.20 8.26

5.73 7.8 6.6 10.8 3.1 10.22 6.21 8.27

On constate que la section totale des semelles filantes est supérieure à la section de l'ouvrage (Ssemelle =1030.68m2>Sbatiment = 600m2), et il y a aussi un chevauchement des semelles. Donc il est recommandé d'opter pour un radier général.  SURFACE DE RADIER NÉCESSAIRE

𝑁 = 164099 𝐾𝑁 𝑞𝑎𝑑 = 1.60 𝑏𝑎𝑟𝑒𝑠 On trouve: S ≥ 1025.5m2 La surface du bâtiment Sb = 600m2 la surface totale du radier est 1025.5 m2 Pour:

68

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations On constate que la surface totale nécessaire de radier très grande par rapport à la surface de bâtiment. Donc, il est recommandé d’adopter un radier de dimension égale la surface plane de bâtiment avec des pieux jusqu'a la couche porteuse de marne compactée.

III.4.4 Vérification le tassement de sol sous le radier :  ZONE B : on calcul le tassement pour les 3 couches (voir figure III.6) SC02 Couche N°2: H0 =6m  Sol surconsolidé : On à 𝛔′v0 < Pc le sol est dit surconsolidé et 𝛔′v0 + 𝜟𝛔′ < Pc le tassement et donné par la relation : S = H0 S= 6 .

𝟎.𝟏𝟔 𝟏+𝟎.𝟓

. Lg

𝟏.𝟎𝟔 +𝟐.𝟎𝟐 𝟏.𝟎𝟔

𝑪𝒄 𝟏+𝒆𝟎

. Lg

𝛔𝒗𝟎′ + 𝜟𝛔′ 𝛔𝒗𝟎′

= 0.23m

Couche N°3: H0 = 7m  Sol sous consolidé : On à𝛔′v0 > Pc le sol est dit surconsolidé S = H0 S=7 .

𝟎.𝟏𝟔 𝟏+𝟎.𝟓𝟔

. Lg

𝟏.𝟔𝟓 +𝟏.𝟗𝟏 𝟏.𝟗𝟏

𝑪𝒄 𝟏+𝒆𝟎

. Lg

𝛔𝒗𝟎′ + 𝜟𝛔′ 𝒑𝒄

=0.23m

Couche N°6: H0 = 2m  Sol normallement consolidé : On à 𝛔′v0 = pc le tassement et donné par la relation : S = H0 S= 6 .

𝟎.𝟏𝟒 𝟏+𝟎.𝟔𝟖

. Lg 𝟏 +

𝟏.𝟐𝟏 𝟏.𝟗𝟗

= 0.10 m

69

𝑪𝒄 𝟏+𝒆𝟎

. Lg (𝟏 +

𝜟𝛔′ 𝛔𝒗𝟎′

)

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations

Figure (III.6): Calcul des tassements – différentes couches. les résultats des calculs résumés dans le tableau ; Tableau 32 : les résultats des calculs du tassement SC02 Z(m) 0 3 9,5 15

Z/B 0 0,12 0,4 0,75

σv0' (bars) 0,54 1,06 1,65 1,99

∆'σ(bars) 2,02 2,02 1,91 1,21

Pc (bars)

Cc

cg

s (cm)

3,81 1,79 1,86

0,16 0,16 0,14

0,034 0,02 0,02

6,2 13 10 29,2

Cc 0,11 0,13 0,16

cg 0,028 0,029 0,052

s (cm) 11 33 25 69

les résultats des calculs résumés dans le tableau ; Tableau 33 : les résultats des calculs du tassement SC04 Z(m) 0 3 10 16

Z/B 0 0,12 0,5 0,65

σv0' (bars) 0,52 1,03 1,69 2,02

∆'σ(bars) 2,02 2,02 1,91 1,41

Pc (bars) 1,86 1,07 1,75

70

Chapitre III : Analyse de la capacité portante et dimensionnement des fondations  ZONE E : les résultats des calculs résumés dans le tableau ; Tableau 34 : les résultats des calculs du tassement Z(m) 0 2,4 6 8,5 13

Z/B 0 0,1 0,25 0,35 0,54

σv0' (bars) 0,51 0,89 1,06 1,31 1,82

∆'σ(bars) 2,49 2,49 2,24 1,99 1,74

Pc (bars)

Cc

cg

s (cm)

1,87 1,91 1,9 1,96

0,19 0,18 0,15 0,18

0,04 0,03 0,03 0,03

19 5,9 11 19 53

Les valeurs des tassements dans le sol sous les fondations de type « radier » trouvées dans les zones B et E par la méthode des couches, montrent que le tassement total calculé pour les 15 premiers mètres est inadmissible (supérieur à 5 cm) ; en plus, il y a un risque d’apparition d’un tassement différentielle dans la zone B à cause de la variation de la stratification des couches qui influe sur les valeurs des tassements sous les fondations. Donc, il est recommandé d’adopter un système de fondation mixte a s’avoir un radié avec des pieux jusqu'à la couche porteuse de marne compacte. III.5 Conclusion : Dans cette partie on établit la démarche de l’analyse de la capacité portante et le dimensionnement des fondations en fonction des principaux facteurs qui consiste premièrement aux calculs de la descente de charge, la détermination de la capacité portante des couches en fonction de la largeur proposée qui donne la possibilité de connaitre la largeur réelle pour une capacité portante inférieure a la capacité portante admissible et finalement la vérification des tassements pour la justification de type de la fondation en fonction des tassements admissibles. La capacité portante de sol est variable ( pour la zone A = 1.56 bars ; zone B=2.02 bars, zone C = 2.49 bars, zone D = 1.50 bars et zone E=1.60 bars), la charge importante de bâtiment provoque des tassements importants inadmissibles dans les couches de sol de faible résistance au de sous da la couche porteuse qui est en surface (supérieur a la profondeur de l’ancrage de la fondation) . Nous proposant les points suivants : 

Utilisation des fondations mixtes (radier avec pieux) ; une solution qui assure la stabilité des bâtiments vis-à-vis les tassements importants localisés en surface et aussi la présence d’une bonne couche porteuse qui est a 20 m de profondeur.



La protection de la surface de sol contre les venues d’eau (installation de système de drainage) à cause de la nature des formations qui est peut gonflantes.

71

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure IV.1 Présentation du logiciel : Le logiciel PLAXIS est le logiciel d’éléments finis de référence en géotechnique dont le développement commença en 1987 à l’initiative du ministère des Travaux publics et d’hydrologie des Pays-Bas. Son but initial était de créer un code éléments fini facilement utilisable en 2D pour analyser l’effet de l’implantation d’une digue fluviale sur les argiles molles des Pays-Bas. En quelques années, PLAXIS a été étendu à plein d’autres domaines de la géotechnique. En 1998, la première version de Plaxis pour Window est développée. Durant la même période, une version 3D du logiciel a été développée. Après quelques années de développement le logiciel 3D PLAXIS Tunnel program est sorti en 2001. Son principal objectif était de fournir un outil permettant des analyses pratiques pour l’ingénieur géotechnique qui n’est pas nécessairement un numericien. Il en résulte que Plaxis est utilisé par de nombreux ingénieurs géotechniques de nos jours, dans le monde entier. IV.1.1 Le plan général du programme PLAXIS : Le plan général du programme PLAXIS est présenté dans l’organigramme de la Figure (IV.1) une brève description de ce programme est présentée. L’interface du programme PLAXIS utilise principalement quatre subroutines ou Sousprogrammes (PLAXIS-Input, PLAXIS-Calculations, PLAXIS-Output and PLAXIS-Curves).  PLAXIS-Input : le sous programme Input appelé aussi le pré -processing programme contient les toutes facilités nécessaires à la création et modification des modèles géométriques, à l’engendrement des maillages des éléments finis et à la définition des conditions initiales.  PLAXIS-Calculations : le processing programme ou le sou programme de calculs contient les facilités utiles à la définition des phases et au commencement de la procédure de calcul des éléments finis.  PLAXIS-Output : ou le programme post-processing contient les facilités pour la visualisation des résultats de la phase de calculs, comme les déplacements au niveau des nœuds, les contraintes les forces au des éléments structuraux, etc.  PLAXIS-Curves : le sou programme curve sert à la construction des courbes de chargement – déplacement, des chemins de contraintes, en plus de divers autres diagrammes.

72

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure

Figure IV.1: Organigramme du code PLAXIS. IV.1.2 LES MODÈLES DE SOL INCORPORE DANS LE PLAXIS CODE : Le PLAXIS code version 8.2 utilisée dans la présente investigation contient les modèles constitutifs des sols suivants :  Le modèle élastique linéaire (EL) Le comportement mécanique des sols peut être modélisé à différents niveaux d’exactitude. La loi de Hook par exemple est la plus simple relation contrainte déformations disponibles. Cette loi considère le matériau comme étant linéaire, isotropique et élastique. Le comportement est caractérisé par le module de Young, E, et le coefficient de Poisson (cette loi est trop simple pour modéliser le comportement réel des sols).  Le modèle de Mohr- Coulomb (MCM) Le modèle de Mohr-Coulomb, ou modèle elasto -plastique est un modèle constitutif de sol qui inclut cinq paramètres caractéristiques du sol, i.e. le module de Young, E, le coefficient de Poisson (sont représentatifs de l’élasticité du sol, l’angle de frottement interne (et la cohésion, c, sont représentatifs de la plasticité du sol (est un paramètre qui représente la dilatance du sol. Le modèle de Mohr — Coulomb est considéré comme un modèle de première approximation du comportement du sol, et recommandé pour les analyses primaires des problèmes géotechniques. Dans le plan de Mohr, la droite intrinsèque est représentée par : τ = σn tanφ + c 73

(15)

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure Où σn et τ sont respectivement les contraintes normales et de cisaillement, et c et φ respectivement la cohésion et l’angle de frottement du matériau.

Figure IV.2 : Courbe intrinsèque du modèle de Mohr — Coulomb.  Modèle de durcissement par écrouissage isotropique ‘Hardening -Soil model’ (HSM) Le modèle de durcissement par écrouissage isotropique ou ‘Hardening -soil model’ est un modèle beaucoup plus développé que le modèle de Mohr - Coulomb. Les états limites de contraintes sont présentés par l’angle de frottement « φ», la cohésion « c »,et l’angle de dilatance, «ψ». La rigidité du sol est quantifiée plus précisément par l’utilisation de trois différents paramètres de rigidité : la rigidité de chargement triaxial, « E50 » , la rigidité de déchargement triaxiale, « Eur » et la rigidité de chargement oedométrique, « Eoed ». Par rapport au modèle de Mohr-Coulomb, le HSM modèle prend en considération la dépendance aux contraintes, du module de rigidité, ce qui signifie que les rigidités augmentent avec la pression. a) Paramètres du HSM : Les paramètres du HSM sont les suivantes : c : cohésion (effective) ; φ: angle de frottement interne effectif ; ψ : angle de dilatance. Paramètres de rigidité : E 50 ref : module sécant dans un essai triaxial ;

[kN/m2] [°] [°] [kN/m²]

E oed ref : module tangent dans un essai oedométrique ; [kN/m²] m : Puissance (environ 0,58 pour les sables) - Janbu (1963) rapporte des valeurs de m autour de 0.5 pour les sables et les silts norvégiens, - Von Soos (1980) rapporte de diverses différentes valeurs dans la gamme 0,5 < m < 1,0. [-]

74

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure  Modèle des sols doux ou ‘Soft –Soil -Creep model’ (SSCM) Le modèle SSCM, est convenable pour tous les sols, mais ne prends pas en considération l’effet de la viscosité, c'est-à-dire le fluage et la relaxation des contraintes. En réalité, tous les sols exhibent un certain fluage et une compression initiale est souvent suivie par une certaine quantité de compression secondaire. Cette compression est plus dominante dans les sols doux, les argiles normalement consolidées, les vases et les tourbes. IV.2 Description du modèle réalisé : La création d’un modèle numérique dite de référence en éléments finis nécessite la réalisation des principales phases à savoir : -

La création de la géométrie du modèle ( le sol et la structure)

-

La mise en place des conditions aux limites du modèle

-

La saisie des propriétés physico-mécanique des couches de sol et de la structure

-

Le maillage du modèle géométrique

-

La prise en compte des conditions hydrogéologiques

-

L’activation de différente phase de calcul

IV.2.1 La géométrie du modèle : Le modèle géométrique représente la zone E avec la structure « bâtiment R+14 » ; les dimensions des couches et de la structure sont les suivantes ; a) Le sol il sera modélisé par un modèle géométrique de 80 m de longueur par 80 m de profondeur. Ce modèle est présenté sur la figure (IV.3)    

couche de remblai……………………………2.50 m Couche d’argile limoneuse sableuse... 3.50 m Couche d’argile limoneuse………….......3.00m Couche marne grise a bleuâtre….……..+ de 15 m

b) Le bâtiment il sera modélisé par un modèle géométrique de : 

Hauteur totale…………………………….…..45.0 m  Largeur totale en plan……………..........20,0 m  Hauteur de l'étage courant……………..3,00 m  Largeur de bloc……………………………….5.00 m Ce modèle est présenté sur les figures suivantes (IV. 3 et IV.4)

75

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure

Figure IV.3: la géométrie des couches de sol.

Figure IV.4 : modélisation de la structure par plaxis. IV.2.2 Les conditions aux limites : On choisit les conditions aux limites par défaut, les conditions aux limites imposées au modèle sont les suivantes :  Le bas du modèle est totalement bloqué dans toutes les directions, pas de rotation et translation par rapport aux axes principaux x et y  Les deux côtés du modèle sont bloqués en rotation et translation par rapport à l’axe x et libre pour l’axe y

76

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure La figure suivante présente les conditions aux limites :

Figure IV.5 : les conditions aux limites (cas d’une semelle filante). IV.2.3 Caractéristiques des matériaux La détermination des paramètres des lois de comportement des modèles numériques est une étape importante de la modélisation. Les paramètres demandés par le code pour la loi de comportement Mohr-Coulomb de la zone E sont groupés dans le tableau ci-dessous : Tableau 35 : Caracteristiques géotechnique des couches de sol 3

𝛄 (KN/m )

3

𝛄sat(KN/m )

Eref

ν

𝛗 (°)

Matériau

type

E (MPa)

C (KPa)

Remblai

CU

16

20

500

0.35

500

24

7

Argile limoneuse peu sableuse

CD

16.5

20.3

7185.3

0,33

5,49E+04

14

24

Tuf

CU

16.5

20.3

503.9

0.35

4,61E+04

13

31

Marne

CD

17

21

21752

0,35

2,31E+06

15

36

Les caractéristiques des bâtiments sont groupées dans le tableau ci-dessous : Tableau (36) :Les caractéristiques des bâtiments Matériau

L (m)

B (m)

A (m )

W (KN/m/m)

E (KN/m²)

ν

ΕA (KN/m)

ΕI (KNm²/m)

fondation

1

2

2

50

50000

0,25

1,00E+05

1,00E+08

Dalle

1

20

20

500

50000

0,15

1,00E+06

1,43E+05

Murs et poteaux

45

0.5

22.5

562.5

50000

0,25

1,16E+06

8500

2

77

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure IV.2.4 Génération du Maillage : Le modèle fait par des éléments à 15 noeuds. Le nombre d’éléments est de (802) éléments et le nombre des noeuds est de (6840) nœuds On règle la finesse du maillage (global Coarseness) sur « very fine », puis on le raffine localement au niveau des couches sous les fondations, comme indiqué sur la Figure (IV.6)

Figure IV.6 : le maillage du modèle. IV.2.5 Conditions initiales : Les conditions initiales nécessitent la génération des pressions interstitielles initiales ainsi que des contraintes initiales. a) Conditions hydrauliques : Le niveau de la nappe phréatique initiale est à – 8.0 m de la surface. Les conditions aux limites hydrauliques sont montrées dans la Figure (IV.7) , la base et les deux côtés du modèle sont non drainés (analyse à court terme) pour cela on utilise la frontière de consolidation fermée, en d’autres termes, l’eau ne peut pas s’écouler à travers ces limites.

Figure IV.7 : condition hydraulique initiale. 78

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure b) Contrainte initiale : Pour le calcul des contraintes initiales, on génère alors les contraintes initiales en prenant les valeurs de K0 par défaut. La valeur de K0 est proposée automatiquement d’après la formule de Jaky (K0=1-sin φ). On garde le poids du sol à 1, ce qui correspond à une application totale de la gravité.

Figure IV.8 : génération des contraintes initiales. IV.2.6 Procédure de calculs : Le calcul du modèle se fait défini en 2 phases dans l’ordre, passant : - Phase 0 initiation des contraintes (procédure K0) ; on détermine les contraintes effectives initiales. - Phase 1 elle comporte 2 étapes a) désactivation de l’aire dans le bâtiment b) l'activation de la structure (les fondations ,poteaux et dalles,).

Figure IV.8 : L’activation de la structure. 79

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure IV.3 Les résultats de calcul : IV.3.1 Zone E : IV.3.1.1 Cas d’une semelle filante: dans ce modèle nous étudions la déformation dans le sol sous une fondation superficielle ( semelle filante de 2 m de largeur) , les résultats trouvés (déplacements verticaux,horizontaux et les contraintes de cisaillement ) pour les deux zones sont présentés dans les figures suivantes : A) — Déplacements horizontaux: la figure suivante présente les déplacements horizontaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.9 : Déplacements horizontaux. B) — Déplacements verticaux : la figure suivante présente les déplacements verticaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.10 : Déplacements verticaux. 80

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure C) — Déformation de cisaillement : la figure suivante présente les déplacements de cisaillement dans le sol sous la structure ;

Figure IV.11 : Déformation de cisaillement. IV.3.1.2 Cas d’un radier : dans ce modèle nous étudions la déformation dans le sol sous une fondation superficielle (radier de 20 m de largeur) ,les résultats trouvés (déplacements verticaux,horizontaux et les contraintes de cisaillement ) pour les deux zones sont présentés dans les figures suivantes : A ) — Déplacements horizontaux: la figure suivante présente les déplacements de horizontaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.12 : Déplacements horizontaux

81

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure B) — Déplacements verticaux : la figure suivante présente les déplacements de verticaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.13 : Déplacements verticaux C) — Déformation de cisaillement : la figure suivante présente les déplacements de cisaillement dans le sol sous la structure ;

Figure IV.14 : Déformation de cisaillement

82

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure IV.3.1.3 Cas d’un Radier avec des Pieux : dans ce modèle nous étudions la déformation dans le sol sous une fondation mixte (radier avec des pieux) ,les résultats trouvés (déplacements verticaux,horizontaux et les contraintes de cisaillement ) pour les deux zones sont présentés dans les figures suivantes : A) — Déplacements horizontaux : la figure suivante présente les déplacements horizontaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.15 : Déplacements horizontaux B)— Déplacements verticaux : la figure suivante présente les déplacements verticaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.16 : Déplacements verticaux

83

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure C) — Déplacements de cisaillement : la figure suivante présente les déplacements cisaillement dans le sol sous la structure ;

Figure IV.17 : Déformation de cisaillement Les valeurs de déformation pour tous les types de fondation dans la zone E ils sont représentés dans le tableau suivant : Tableau 37 :Les valeurs de déformation pour tous les types de fondation Type de fondation

Déplacement vertical (cm)

Déplacement horizontal (cm)

Déplacements totaux Déformation de (cm) cisaillement (%)

Semelle isolée

45.9

26.2

45.9

87.45

Radier

35.5

20.4

35.5

83.1

0.8

2.1

1.17

Radier avec des 2.1 Pieux

IV.3.2 Zone B : Les paramètres demandés par Plaxis pour la loi de comportement Mohr-Coulomb de la zone B sont groupés dans le tableau ci-dessous : Tableau 38 : Caracteristiques géotechnique des couches de sol 𝛄 (KN/m3) 𝛄sat(KN/m3)

Matériau

type

Remblai

CU

16

Argile limoneuse peu sableuse

CD

Tuf Marne

ν

20

500

0.35

500

24

7

16.5

20.3

7185.3

0,33

5,49E+04

14

24

CU

16.5

20.3

503.9

0.35

4,61E+04

13

31

CD

17

21

21752

0,35

2,31E+06

15

36

84

E (MPa)

𝛗 (°)

Eref

C (KPa)

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure IV.3.2.1 Cas d’une semelle filante : dans ce modèle nous étudions la déformation dans le sol sous une fondation superficielle ( semelle filante de 2 m de largeur) , les résultats trouvés (déplacements verticaux,horizontaux et les contraintes de cisaillement ) pour les deux zones sont présentés dans les figures suivantes : A) — Déplacements horizontaux: la figure suivante présente les déplacements horizontaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.18 : Déplacements horizontaux B)— Déplacements verticaux : la figure suivante présente les déplacements verticaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.19 : Déplacements verticaux 85

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure C) — Déformation de cisaillement la figure suivante présente les déplacements de cisaillements dans le sol sous la structure ;

Figure IV.20 : Déformation de cisaillement IV.3.2.2 Cas d’un radier : dans ce modèle nous étudions la déformation dans le sol sous une fondation superficielle (radier de 20 m de largeur) ,les résultats trouvés (déplacements verticaux,horizontaux et les contraintes de cisaillement ) pour les deux zones sont présentés dans les figures suivantes : A)— Déplacements horizontaux : la figure suivante présente les déplacements horizontaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.21 : Déplacements horizontaux 86

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure B)— Déplacements verticaux : la figure horizontaux dans le sol sous la structure ;

suivante

présente

les

déplacements

Figure IV.22 : Déplacements verticaux C) — Déformation de cisaillement: la figure suivante présente les déplacements de cisaillements dans le sol sous la structure ;

Figure IV.23 : Déformation de cisaillement

87

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure IV.3.2.3 Cas d’un Radier avec des Pieux : dans ce modèle nous étudions la déformation dans le sol sous une fondation mixte (radier avec des pieux) ,les résultats trouvés (déplacements verticaux,horizontaux et les contraintes de cisaillement ) pour les deux zones sont présentés dans les figures suivantes : A ) — Déplacements horizontaux: la figure suivante présente les déplacements horizontaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.24 : Déplacements horizontaux B ) — Déplacements verticaux : la figure suivante présente les déplacements horizontaux dans le sol sous la structure ;

Figure IV.25 : Déplacements verticaux 88

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure C) — Déformation de cisaillement: la figure suivante présente les déplacements cisaillements dans le sol sous la structure ;

Figure IV.26 : Déformation de cisaillement Les valeurs de déformation pour tous les types de fondation dans la zone B ils sont représentés dans le tableau suivant : Tableau 39 :Les valeurs de déformation pour tous les types de fondation Type de fondation

Déplacement vertical cm

Déplacement horizontal cm

Déplacements totaux cm

Déformation de cisaillement (%)

Semelle isolée

62.4

68.4

73.4

141.8

Radier

38.3

43.8

49.5

105.2

0.4

0.7

4.8

3.87

Radier avec des Pieux

89

Chapitre IV : élaboration du modèle numérique de sol et de la structure

IV. 4 Conclusion : Dans cette partie nous avons essayé de créé un modèle numérique en élément finis pour étudier la relation entre la contrainte et la déformation d’un projet réel qui représente le bâtiment comme une structure et le sol sous forme des couches avec différentes profondeurs avec prises en compte de deux zones à cause de la variation des caractéristiques géotechniques et aussi la variation des couches en profondeur qui donne une variation de la capacité portant de ces formations. On a proposé trois types de fondations a s’avoir une semelle filante de 2 m de largeur, un radier de 20 m de largeur et finalement une fondation mixte radier avec des pieux, ce choix et proposé en fonction des recommandations citées dans le chapitre précédant. Les déformations trouvées pour la fondation mixte (radier + pieu) sont de l’ordre de 0.4 cm (zon B) et 2.1 cm (zon E) qui sont très petites par apport a celles trouvées pour les deux autres cas. Ces déformations trouvées par le calcul numérique donnent une bonne corrélation avec le choix de type de la fondation trouvée auparavant ; ces dernières sont acceptables dans le domaine de la construction des bâtiments et qui reste dans la fourchette des déformations admissibles (5 cm). Pour les deux autres cas les déplacements sont très grands puisque la surface de transmission des charges est très petite et le poids de la structure qui très grands et sans oublier la capacité portante de la couche intermédiaire que se trouve en profondeur ,pour cette raison on à augmenté la surface de l’application de la charge (radier au lieu de semelle filante) et aussi on a cherché le bon sol d’une capacité portante admissible qui peut supporté la charge ,due aux éléments formants la structure, transmise par les pieux (notre cas le bon sol situé à une profondeur plus grande (de 15 m à20 m ). Sans oublier que cette diminution est accompagnée par une diminution des résultats trouvés pour les déformations des cisaillements qui commence de 141 % jusqu'à 3 %. Donc la solution le plus idéale pour notre zone de construction est les fondations mixtes radier plus des pieux jusqu'au bon sol.

90

Conclusion générale et recomandations

Conclusion générale et recomandations Les fondations constituent un des éléments essentiels d'un projet de construction et de leur qualité dépend la pérennité de l'ouvrage. Il faut savoir que ce sont sur ces fondations que va reposer la totalité du poids : les charges permanentes de l'infrastructure et de la superstructure, les diverses charges et le poids des fondations elles-mêmes. Beaucoup de sinistres subis par des ouvrages d'art procèdent des défauts de conception ou de calcul des éléments des fondations. Aussi, une mauvaise conception peut conduire à un surdimensionnement de l'ouvrage. Le choix de type de fondations dépend directement du terrain et de la taille de l’ouvrage sans oublier d’autres facteurs tel que l’environnement ; les structures préexistantes, la présence d’une pente naturelle ; la présence d’une nappe, etc. … lors du dimensionnement d'une fondation, deux éléments importants sont à considérer tel que la capacité portante des sols et le tassement résultant, c'est-à-dire s'assurer que les couches du sol support sont en mesure de supporter la charge transmise par la fondation. La région d’étude et formée par deux formations, à savoir :  Une formation du Pliocène supérieur, en surface, qui correspond aux marnes beige brun, à concrétions calcaires dont l’étage est l’Astien.  Une formation du Pliocène, en profondeur, qui correspond aux marnes grises, raides et fissurées, dont l’étage est le Plaisancien. D’après les essais réalisés (in situ et au laboratoire) et on se basant sur la classification LCP, le sous-sol est constitué, de manière générale, par des sols fins ; une couche de limons sableux argileux gonflants à argiles limoneuses sableuses peut gonflant avec des passages gréseux (tuf),d’épaisseur variable caractérisée par une faible résistance (à la pointe et au pressiomètre) c'est-à-dire (capacité portante faible), le tout repose sur un substratum marneux compact de bonnes résistances avec une profondeur variable. Suite a l’analyse de la capacité portante et le dimensionnement des fondations en fonction des principaux facteurs qui consiste premièrement aux calculs de la descente de charge, la détermination de la capacité portante des couches en fonction de la largeur proposée qui donne la possibilité de connaitre la largeur réelle pour une capacité portante inférieure a la capacité portante admissible et finalement la vérification des tassements pour la justification de type de la fondation en fonction des tassements admissibles. On a essayé de créer un modèle numérique en éléments finis qui représente le bâtiment comme une structure qui repose sur trois types de fondation et le sol sous forme des couches avec différentes profondeurs. Les déformations trouvées pour la fondation mixte (radier + pieu) sont très petites par apport à celle trouvée pour les deux autres cas 91

Conclusion générale et recomandations (filante et radier), ces dernières sont acceptables dans le domaine de la construction des bâtiments et qui reste dans la fourchette des déformations admissibles (5 cm). Les déformations trouvées pour la fondation mixte (radier + pieu) sont de l’ordre de 0.4 cm (zon B) et 2.1 cm (zon E) qui sont très petits par apport a celle trouvée pour les deux autres cas. Ces déformations trouvées par le calcul numérique donnent une bonne corrélation avec le choix de type de la fondation trouvée auparavant ; ces dernières sont acceptables dans le domaine de la construction des bâtiments et qui reste dans la fourchette des déformations admissibles (5 cm). Finalement, suite à ce modeste travail nous recommandons les points suivants : -

Utilisation des fondations mixte (radier avec pieux) ; une solution qui assure la stabilité des bâtiments vis-à-vis les tassements importants localisés en surface et aussi la présence d’une bonne couche porteuse qui est à 20 m de profondeur.

-

Pour les futures études, nous recommandons la détermination des paramètres géométriques et mécaniques et le nombre exact des pieux sous le radier pour le bon fonctionnement de la structure

-

La protection de la surface de sol contre les venues d’eau (installation de système de drainage) à cause de la nature des formations qui est peu gonflante.

-

Avant de construire il y a possibilité de procédées au compactage dynamique d’une façon a amélioré la qualité des couches médiocres en profondeur.

-

De pondre l’effet sismique en considération pendant les calculs de dimensionnement des fondations (dimensionnement parasismique).

-

La réalisation des essais géotechniques a long terme a fins de connaitre le comportement de sol et la structure en fonction du temps qui donne une bonne justification sur le comportement de sol et de la structure.

-

L’amélioration du modèle numérique en utilisant des lois de comportement avancé tel que le modèle SSCM et SSM pour la simulation de comportement des argiles en fonction du temps et de faire une modélisation en 3 dimensions qui donne la possibilité de comprend l’interaction entre sol structure dans les différentes directions.

91

Zone A Les résultats des essais d’identifications SC01

les essais d'identifications Densité sèche ᵞd( t/m3)

Teneur en eau W (%)

Degré de saturation

Densité humide

sr(%)

ᵞh(t/m3)

0,55-1,00

1,77

18

92

2,09

1,00-1,50

1,88

14

98

2,15

1,50-2,00

1,77

20

100

2,12

2,00-2,50

1,78

19

98

2,11

4,70-5,00

1,75

26

97

1,89

5,00-5,30

1,78

19

99

5,60-6,00

1,73

21

6,20-6,40

1,71

6,6-6,9

Profondeur(m)

Granulométrie 5mm

Sédimentométrie

2mm 0,08mm

20µm

2µm

Limite d'Atterberg WL Ip (%)

97

96

90

42

17

51

25

2,12

97

96

90

49

14

50

25

100

2,09

97

96

89

39

18

48

23

21

97

2,06

1,61

19

76

1,92

10,00-10,15

1,66

23

98

2,04

100

100

98

68

22

52

26

12,5-13,00

1,76

20

100

2,1

100

100

98

63

18

53

26

13,50-14,0

1,71

22

99

2,07

100

100

98

50

18

51

24

15,00-15,5

1,67

24

100

2,07

16,04-16,8

1,66

23

100

2,04

17,00-17,5

1,67

24

100

2,06

100

100

98

54

17

52

26

24,00-24,50

1,72

21

100

2,08

Les résultats des essais mécaniques :

SC01

Profondeur(m) 0,55-1,00 1,00-1,50 1,50-2,00 2,00-2,50 4,70-5,00 5,00-5,30 5,60-6,00 6,20-6,40 6,6-6,9 10,00-10,15 12,5-13,00 13,50-14,0 15,00-15,5 16,04-16,8 17,00-17,5 24,00-24,50

résistance à la compression simple R,C,S(bars)

essais mécaniques L’oedomètre Pc(bar) Ct

Cg

12,42 6,6 5,6

cisaillement rectiligne type d'essai C(bar) ϕ(°)

CU CU

0,52 0,27

19° 19°

CU

0,53

18°

CU

0,27

19°

4,41 1,13 0,98

14,95 17,61

4,11 3,18

5.92 19.08 1,09 0,67

15,95 10,63

3,78 2,74

ZONE B Les résultats des essais d’identifications SC02 les essais d'identifications Teneur en eau W (%)

Degré de saturation

Densité humide

Profondeur(m)

Densité sèche ᵞd( t/m3)

Granulométrie

sr(%)

ᵞh(t/m3)

5mm

4,80-05,00

1,82

12

76

2,04

80

76

5,00-5,30

1,78

15

77

2,05

6,00-6,40

1,77

15

76

2,04

100

7,00-7,30

1,83

12

69

2,05

11,30-11,90

1,63

15

61

2,1

12,00-12,40

1,72

18

84

2,02

12,4-13,00

1,68

20

87

2,01

14,6-15,00

1,81

17

93

2,12

18,00-18,50

1,69

21

95

2,05

Sédimentométrie 20µm

2µm

68

34

15

Limite d'Atterberg WL Ip (%) 39 19

100

92

34

10

52

26

100

99

89

38

11

46

23

100

100

90

53

20

47

23

2mm 0,08mm

SC04

Les essais d’identification Teneur en eau W (%)

Degré de saturation

Densité humide

Profondeur(m)

Densité sèche ᵞd( t/m3)

sr(%)

ᵞh(t/m3)

3,55-3,8

1,85

13

79

2,06

4,0-4,2

1,78

16

85

2,07

5,2-5,8

1,76

19

98

2,09

6,0-6,7

1,78

16

81

2,05

8,7-9,0

1,7

22

100

2,08

10,2-10,5

1,68

22

97

2,04

10,6-11,0

1,68

23

100

2,05

12,0-12,2

2,42

12,7-13

1,65

23

98

2,03

14,5-15

1,66

23

98

18,5-19

1,63

25

100

Granulométrie

Sédimentométrie

5mm

2mm 0,08mm

100

100

2,04

100

2,04

100

Limite d'Atterberg WL Ip (%)

20µm

2µm

91

31

13

54

27

99

89

31

7

46

23

99

87

49

25

45

23

Les résultats des essais mécaniques :

SC02

essais mécaniques résistance à la compression simple

Profondeur(m)

R,C,S(bars)

4,80-05,00

2,26

L’oedomètre Pc(bar)

Ct

cisaillement rectiligne Cg

5,00-5,30 6,00-6,40

3,81

16,28

3,45

1,79

16,61

2,14

7,00-7,30 11,30-11,90 12,00-12,40 12,4-13,00

1,86

14,6-15,00 18,00-18,50

1,86

type d'essai

C(bar)

ϕ(°)

CU

0,73

19°

SC04

essais mécaniques résistance à la compression simple

Profondeur(m)

R,C,S(bars)

L’oedomètre Pc(bar)

Ct

cisaillement rectiligne Cg

type d'essai

C(bar)

ϕ(°)

4,0-4,2

CD

0,26

16°

5,2-5,8

CU

0,29

12°

CD

0,3

14°

3,55-3,8

6,0-6,7 8,7-9,0

1,68

11,96

2,85

4,2

10,2-10,5 10,6-11,0 12,0-12,2

362,7

12,7-13

2,28

14,5-15

1,93

1,07

13,62

2,91

18,5-19

1,15

1,75

16,94

5,21

ZONE E Les résultats des essais d’identifications SC08

Les essais d’identification Teneur en eau W (%)

Degré de saturation

Densité humide

profondeur(m)

Densité sèche γd(t/m3)

Sr (%)

ᵞh( t/m3)

1,6-1,8 2,0-2,5 3,0-3,45 4,0-4,3 4,45-5,0 5,5-6,0 6,6-6,9 7,4-7,7 08-8,5 10-10,5 12,5-13 14,7-15,0 15,3-15,8

1,6 1,59 1,6 1,64 1,63 1,69 1,71 1,65 1,63 1,65 1,7 1,74 1,72

24 23 23 24 25 22 18 20 22 23 18 24 20

94 86 93 98 98 99 96 85 88 98 88 100 94

1,99 2 1,99 2,04 2,02 2,06 2,03 1,98 1,99 2,03 2,02 2,16 2,06

Granulométrie

Sédimentométrie

Limite d'Atterberg WL Ip (%)

5mm

2mm

0,08mm

20μm

2μm

100 100 100

100 100 100

98 97 98

54 54 40

16 22 18

55 53 55

27 26 28

100 100

100 100

97 97

54 48

28 22

53 52

26 26

100

100

98

54

18

54

27

Les résultats des essais mécaniques : SC08

essais mécaniques résistance à la compression simple

Profondeur(m)

R,C,S (bars)

L’oedomètre Pc(bar)

Ct

cisaillement rectiligne Cg

type d'essai

C(bar)

ϕ(°)

CU CD CU

0,5 0,24 0,19

14° 13° 14°

CU

0,31

13°

CD

0,36

15°

1,6-1,8 2,0-2,5 3,0-3,45 4,0-4,3 4,45-5,0

1,27

20,26

1,79

5,5-6,0

1,77

16,28

3,34

6,6-6,9 7,4-7,7

1,82

14,62

2,41

08-8,5 10-10,5 12,5-13 14,7-15,0

1,62

0,99

22,92

4,61

15,3-15,8

3,07

1,85

14,62

4,61

ANNEXE B

ZONE A

101

ANNEXE B

102

ANNEXE B

103

ANNEXE B

104

ANNEXE B

105

ANNEXE B

106

ANNEXE B

ZONE B

107

ANNEXE B

108

ANNEXE B

109

ANNEXE B

110

ANNEXE B

111

ANNEXE B

112

ANNEXE B

113

ANNEXE B

114

ANNEXE B

ZONE D

115

ANNEXE B

116

ANNEXE B

117

ANNEXE B

118

ANNEXE B ZONE B :SC02

119

ANNEXE B

120

ANNEXE B ZONE B :SC04

121

ANNEXE B

122

ANNEXE B

123

ANNEXE C Tableau I : Les valeurs de N q , N  et N c données par TERZAGHI.

Tableau II : Les valeurs de N q , N  et N c données par Caquot et Kerizel.



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Nq

1

1,6

2,7

4,4

7

13

22

41

81

173

N

0

0,5

1,2

2,5

5

10

20

43

100

300

Nc

5,1

6,9

9,1

13

18

25

37

58

96

172

Tableau III : Valeurs du coefficient de portance k . p

124

ANNEXE C TABLEAU IV :

TABLEAU V:

125