Extr GE Dimensionment Fondations(2)

SOMMAIRE

SOMMAIRE 1.

OBJET .................................................................................................................... 3

2.

DOMAINE D’APPLICATION ................................................................................ 5

3.

NORMES EN RELATION AVEC L’EUROCODE 7 « CALCUL GÉOTECHNIQUE » ............................................................................. 7

4.

CALCUL GÉOTECHNIQUE COMPARAISON AVEC LA SITUATION ACTUELLE ........................................... 9

5.

ÉLÉMENTS DE LA NORME NF EN 1997 : « CALCUL GÉOTECHNIQUE – RÈGLES GÉNÉRALES » .................................. 11 Domaine d’application de la norme NF EN 1997, Partie 1 (cf. art. 1.1 de la norme NF EN 1997-1) ............................................................. 11 Hypothèses (cf. art. 1.3 de la norme NF EN 1997-1) ........................................ 13 Principes et règles d’application ....................................................................... 14 Définitions et symboles de la norme NF EN 1997-1 ........................................ 15

5.1 5.2 5.3 5.4 6. 6.1 6.2 6.3

BASES DU CALCUL GÉOTECHNIQUE ............................................................. 17 Exigences de calcul ............................................................................................. 17 Catégories géotechniques ................................................................................. 20 Éléments de la norme NF EN 1997-2 : Reconnaissance des terrains et essais ............................................................... 22

7.

DIMENSIONNEMENT GÉOTECHNIQUE PAR LE CALCUL (cf. art. 2.4 de la norme NF EN 1997-1) ............................................................. 25 Généralités .......................................................................................................... 25 Valeurs caractéristiques des actions .................................................................. 26 Valeurs caractéristiques des paramètres géotechniques ................................ 27 Valeurs caractéristiques des données géométriques ...................................... 36 Valeurs de calcul .................................................................................................. 36 États Limites Ultimes (cf. art. 2.4.7 de la norme NF EN 1997-1) ...................... 37 États Limites de Service (cf. art. 2.4.8 de la norme NF EN 1997-1) ................. 48

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 8. 8.1 8.2

DIMENSIONNEMENT GÉOTECHNIQUE DES FONDATIONS SUPERFICIELLES ............................................................... 49 Dimensionnement aux États Limites Ultimes (ELU) (cf. art. 6.5 de la norme NF EN 1997-1) .............................................................. 49 Dimensionnement aux États Limites de Service (ELS) ..................................... 51

1

DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS

9. 9.1 9.2 9.3 10. 10.1 10.2 10.3 11. 11.1 11.2 11.3

DIMENSIONNEMENT GÉOTECHNIQUE DES FONDATIONS PROFONDES PORTANCE DES PIEUX SOUS CHARGE AXIALE (cf. art. 7.6 de la norme NF EN 1997-1) ............................................................. 53 Dimensionnement aux États Limites Ultimes (ELU) ......................................... 53 Autres méthodes de détermination de la portance ........................................ 55 Dimensionnement aux États Limites de Service (ELS) ..................................... 58 DIMENSIONNEMENT GÉOTECHNIQUE DES MURS DE SOUTÈNEMENT POIDS (cf. art. 9.7 de la norme NF EN 1997-1) ............. 61 États limites concernant les ouvrages de soutènement .................................. 62 Actions, données géométriques et situations de calcul .................................. 64 Calcul à l’État Limite Ultime d’un mur poids .................................................... 65 EXEMPLES D’APPLICATION .............................................................................. 71 Exemples de dimensionnement géotechnique des fondations profondes .... 71 Exemples de dimensionnement géotechnique des fondations superficielles ........................................................................................................ 88 Exemple de dimensionnement géotechnique d’un mur de soutènement poids ....................................................................................... 98

12.

LISTE DES SYMBOLES ...................................................................................... 103

13.

RÉFÉRENCES ET BIBLIOGRAPHIE .................................................................. 109

14. 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5

FEUILLES DE CALCULS SUR TABLEUR ........................................................... 121 Tableur : EC7-portance semelle analytique c-phi.xls ..................................... 121 Tableur : EC7-portance au penetrometre.xls .................................................. 121 Tableur : EC7-tassement pressiométrique semelle.xls .................................. 121 Tableur : EC7-statistiques val caracteristiques.xls .......................................... 121 Tableur : EC7-Mur poids – portance glissement.xls ....................................... 121

20

DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS

6.2

Catégories géotechniques La norme NF EN 1997-1 introduit deux notions pour établir les exigences minimales relatives à l’ampleur et au contenu des reconnaissances géotechniques, des calculs et des contrôles d’exécution des travaux ainsi que pour faire une distinction entre les ouvrages légers et simples et les autres ouvrages géotechniques. Ces notions sont : − la durée de vie de calcul ; − la catégorie géotechnique de l’ouvrage. L’Annexe Nationale de la norme NF EN 1997-1 précise que pour la « durée de vie de calcul » il faut comprendre « la catégorie de durée d’utilisation de projet » au sens de la norme NF EN 1990. Lorsque cette durée d’utilisation de projet n’est pas précisée c’est la valeur donnée dans le tableau AN.1 de l’Annexe Nationale, reproduit ci-après, qui est à prendre en compte. Catégorie de durée d’utilisation de projet

Durée indicative d’utilisation de projet (années)

1

10

Structures provisoires a)

2

25

Éléments structuraux remplaçables, par exemple poutres de roulement, appareils d’appui b)

3

25

Structures agricoles et similaires

4

50

Structures courantes de génie civil et de bâtiments

5

100

Autres structures de génie civil, ponts et structures monumentales de bâtiments

Exemples

a) Les structures ou parties de structures qui peuvent être démontées dans un but de réutilisation ne doivent normalement pas être considérées comme provisoires. b) Cette catégorie ne concerne normalement pas les ouvrages géotechniques.

Tableau 6.1 : Durée indicative d’utilisation de projet (cf. Annexe Nationale de la norme NF EN 1997-1).

La catégorie géotechnique d’un projet doit être définie par le Maître d’ouvrage avant le début des études de projet. Elle dépend de la complexité géotechnique du site (topographie, nature et propriétés des terrains, régime hydraulique, etc.) et des conséquences des défaillances de l’ouvrage.

32

DIMENSIONNEMENT DES FONDATIONS

L’écart entre les lois normale et log-normale est moindre, mais néanmoins significatif. valeurs

Ln

535 535 670 680 395 335 485

6.28 6.28 6.51 6.52 5.98 5.81 6.18

335 680

n= ddl = tS(5%) =

7 6 1.94

m s CV

loi normale 519 129 24.8%

m-tS.s

269

moyenne écart-type coefficient de variation

min max

nombre de valeurs (= n-1) paramètre de Student au risque de 5% loi Ln 6.22 26.0%

log-normale valeur 505 26.0% 305

Tableau 7.1 : Exemple de calcul statistique.

7.3.2

Variante pour la portance des pieux (cf. art. 7.6.2 de la norme NF EN 1997-1) Pour la détermination de la portance des pieux à partir des résultats d’essais de sol (article 7.6.2.3), deux approches sont proposées. La deuxième démarche est exposée à la clause 7.6.2.3 (8) ; elle est conforme à la démarche générale de l’article 2.4.5.2 de la norme NF EN 1997-1 précédemment exposée. Elle consiste à déterminer les valeurs caractéristiques des composants élémentaires de la portance : résistance de pointe et frottements latéraux. La première démarche est exposée à la clause 7.6.2.3 (5). Elle consiste à calculer autant de valeurs de portance que l’on dispose de profils d’essais, et à appliquer à la valeur moyenne et à la valeur minimum des coefficients réducteurs, fonction du nombre de profils. La formule est la suivante : « R » R ¬ moyen min ¼. R Min¬ ; k [ [ ¼ ¬ ­ ½ 3 4 ¼ Les coefficients ξ3 et ξ4 sont donnés dans le tableau A.10 de l’annexe A de l’Eurocode 7, reproduit ci-après. ξ pour n =

1

2

3

4

5

7

10

ξ3

1,40

1,35

1,33

1,31

1,29

1,27

1,25

ξ4

1,40

1,27

1,23

1,20

1,15

1,12

1,08

n est le nombre de profils d’essais de sol sur lesquels sont effectuées les estimations Tableau 7.2 : Tableau A.10 de l’Eurocode 7.

7. DIMENSIONNEMENT GÉOTECHNIQUE PAR LE CALCUL (CF. ART. 2.4 DE LA NORME NF EN 1997-1)

On doit vérifier, pour toute colonne de sol pertinente, que la valeur de calcul de la pression interstitielle déstabilisatrice totale (udst;d ) à la base de la colonne, ou la valeur de calcul de la force d’écoulement dans la colonne (Sdst;d ), est inférieure ou égale à la contrainte totale verticale stabilisatrice (σstb;d ) à la base de la colonne, ou au poids déjaugé (G´stb;d ) de la même colonne, respectivement : udst;d ≤ σstb;d ; Sdst;d ≤ G´stb;d. Les facteurs partiels (cf. Annexe Nationale de la norme NF EN 1997-1) pour déterminer udst;d, σstb;d, Sdst;d et G´stb;d en situations permanentes et transitoires sont ceux de l’annexe A5 de la norme NF EN 1997-1. Ils sont reproduits dans les figures et tableau ci après.

on

Figure 7.1. : Exemples de situations où le soulèvement hydraulique dû à la poussée d’Archimède peut être critique (cf. art. 10.2 de la norme NF EN 1997-1).

41

10. DIMENSIONNEMENT GÉOTECHNIQUE DES MURS DE SOUTENEMENT POIDS (CF. ART. 9.7 DE LA NORME NF EN 1997-1) 63

Figure 10.2 : Exemples de schémas de rupture d’éléments de structure d’ouvrages de soutènement (figure extraite de la norme NF EN 1997-1).

Figure 10.3 : Exemples de schémas de mode de rupture de fondation d’un mur poids (figure extraite de la norme NF EN 1997-1).

Pour les murs poids et les murs composites, il convient en outre de prendre en compte les états limites suivants : − défaut de portance du sol sous l’ouvrage (cf. figure 10.3, schémas c et f) ; − rupture par glissement sur la base du mur (cf. figure 10.3, schémas a et d) ; − rupture par renversement.

10. DIMENSIONNEMENT GÉOTECHNIQUE DES MURS DE SOUTENEMENT POIDS (CF. ART. 9.7 DE LA NORME NF EN 1997-1) 67

Bloc 1

7

Bloc 2 Bloc 3 Bloc 4 Pt. O

6

talus amont écran fictif

Dénominations et symboles

Niv Eau Surcharge Mur

Surcharge q

5

Surcharge TN amont TN aval

` 4

Y (m)

Bloc 4

Écran fictif

Remblai :   ' k , c' k , a k

Mur 3 Bloc 3

Gterres

b

2

Bloc 2

Paq + Pag Gmur

1 Bloc 1

e

Pp 0 -0.5

B/2

O Rh

0.5

1.5

Rd

X (m)

2.5

3.5

4.5

Sol d'assise : bk , p * k le

Figure 10.4 : Principaux efforts agissant sur un mur poids.

Pour les états limites GEO et STR, l’approche de calcul retenue en France est l’approche deux en ce qui concerne : − le défaut de portance du sol sous l’ouvrage (ex. : figure 10.3, schémas c et f ) ; − la rupture par glissement sur la base du mur (ex. : figure 10.3, schémas a et d). L’approche trois est utilisée pour vérifier l’état limite d’instabilité d’ensemble. Ces approches sont décrites dans le chapitre 7.6.4 de ce guide.