Rapport Géotechnique

RECONSTRUCTION DU BATIMENT DE L’OMS/OPS A LALUE RAPPORT D'ETUDE GEOTECHNIQUE

octobre 2012

Client : UNOPS

3, Bas de Delmas - Port-au-Prince, Haïti HT 6110 Tél. +509 36 49 45 27 - E-mail : [email protected]

PAGE DE GARDE

PAGE

DE G A RD E

Projet : Reconstruction du Bâtiment de L’OMS/OPS à Lalue Document : Rapport d'étude géotechnique Client : UNOPS GEOTECHSOL 3, Bas de Delmas HT 6110, Port-au-Prince, Haïti Tél. +509 36 49 45 27 E-mail : [email protected]

MANDATAIRE :

N° Affaire : 2011-T-008

N° Document :

12-NR-61

Pièce N° 001

D C B A 0 INDICE

19.10.12 R. NELSON DATE

NOM

F. NZODOUM VISA

ÉTABLI PAR

NOM

VISA VERIFIE PAR

26

18

TEXTE

ANNEXE

NBRE DE PAGES

ère

1

émission

MODIFICATION – OBSERVATIONS

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ii

AVANT -PROPOS

A VA N T - PR OP OS Dans le cadre de la reconstruction du bâtiment de L’Organisation Mondiale de Santé(OMS) à Lalue, le bureau d’étude GEOTECHSOL a été chargé par la firme UNOPS d’entreprendre une campagne de reconnaissance et d’étude géotechnique du site de construction dudit bâtiment. Cette campagne, réalisée du 1 octobre 2012, vise à définir les conditions existantes du sous-sol en vue de la conception des fondations du bâtiment projeté. Le présent document rend compte des résultats de cette campagne. Sa structure se définit comme indiqué à la table des matières.

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iii

TABLE DES MATIERES Table des matières T A B L E

D E S

M A

T I

E R E S

Page de garde ..................................................................................................................................... ii Avant-propos ......................................................................................................................................iii Table des matières .............................................................................................................................. iv Liste des figures .................................................................................................................................. vi Liste des tableaux ............................................................................................................................... vi Résumé.............................................................................................................................................. vii Abstract ............................................................................................................................................ viii Notations et Symboles ........................................................................................................................ ix 1

Introduction ................................................................................................................................ 1 1.1 Objectifs de la campagne................................................................................................................... 1 1.2 Situation existante ............................................................................................................................. 1 1.3 Données de base de l’étude................................................................................................................ 2

2

Méthodologie d’investigation ..................................................................................................... 3 2.1 Essai de pénétration standard............................................................................................................ 3

3

Géologie et morphologie de la région ......................................................................................... 3 3.1 Cadre topographique......................................................................................................................... 3 3.2 Contexte géologique .......................................................................................................................... 4 3.3 Sismicité régionale ............................................................................................................................ 5 3.4 Conditions hydrogéologiques............................................................................................................. 6

4

Reconnaissance et essais in situ .................................................................................................. 7 4.1 Essai de pénétration standard............................................................................................................ 7

5

Essais de laboratoire ................................................................................................................... 8 5.1 Programme des essais ....................................................................................................................... 8 5.2 Résultat des essais de laboratoire ...................................................................................................... 8

6

Interprétation et synthèse de la reconnaissance ......................................................................... 8 6.1 Synthèse géotechnique ....................................................................................................................... 8 6.2 Dispositions constructives ................................................................................................................. 9

7

Calcul des fondations ................................................................................................................ 10 7.1 Choix du type de fondation .............................................................................................................. 10 7.2 Critères de dimensionnement ........................................................................................................... 10 7.3 Méthode de calcul de la contrainte admissible ................................................................................. 11 1.

À partir des essais de pénétration standard...........................................................................................................11

2.

A partir des résultats des essais mécaniques..........................................................................................................11

7.4 Calcul des contraintes ultime et de service ....................................................................................... 12

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iv

TABLE DES MATIERES

7.5 Sécurité vis-à-vis du poinçonnement des fondations ......................................................................... 12 1.

Vérification de l’épaisseur des fondations ............................................................................................................. 12

7.6 Sécurité vis-à-vis du sol support ...................................................................................................... 12 1.

Contrainte admissible ............................................................................................................................................. 12

a) À partir des résultats des essais de laboratoire ......................................................................................................... 12 b) À partir des essais de pénétration standard .............................................................................................................. 13 2.

Contrainte de service : ............................................................................................................................................ 13

3. Évaluation des tassements .......................................................................................................................................... 14

8

Validité des résultats................................................................................................................. 15

9

Conclusion et recommandations ............................................................................................... 16

Bibliographie..................................................................................................................................... 17 Annexes ............................................................................................................................................ 18 Annexe A. – Plan d’implantation des sondages.................................................................................. 19 Annexe B. – Cartes d’aléas sismiques d’Haïti ..................................................................................... 21 Annexe C. – Coupe lithologique de sondage ...................................................................................... 23 Annexe D. – Résultats des essais de laboratoire ................................................................................ 24

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v

LISTE DES FIGURES Liste des Figures L I S T E

D E S

F I G U R

E S

Figure # 1. – Photo du site de projet................................................................................................................... 1 Figure # 2. – Localisation du site de construction du bâtiment projeté. ............................................................... 2 Figure # 3. – Cadre topographique du site de construction du bâtiment projeté. ................................................. 4 Figure # 4. – Géologie générale de la région étudiée. ......................................................................................... 5 Figure # 5. – Contexte hydrogéologique générale. .............................................................................................. 6 Figure # 6. – Schéma de principe des fondations et notation adoptée. ............................................................... 10

Liste des Tableaux L I S T E

D E S

T A B L E A U X

Tableau # 1. – Coupe lithologique du sondage S1............................................................................................... 7 Tableau # 2. – Caractéristiques physico-mécaniques moyennes retenues. ........................................................... 9 Tableau # 3. – Tassements instantanés. ............................................................................................................ 14

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vi

RESUME

R ESU ME Cette étude a pour but de définir la nature du sous-sol, de déterminer les propriétés physiques et mécaniques de ses différentes couches en vue de la conception des fondations du bâtiment projeté. Pour atteindre les objectifs fixés il a été effectué : Un (1) sondage profond dénommé S1 descendu à 10.00m de profondeur avec essais de pénétration standard (SPT) tous les 1.50m ; Cet essai est localisé aux endroits indiqués dans le plan d’implantation des sondages figurant à l’annexe A du présent document. La coupe lithologique du sondage effectuée et le diagramme SPT révèlent l’existence d’un sous-sol de résistance appréciable en dessous de 0.50m. Des refus partiels et systématiques ont été observés en différents points de sondage. Le sous-sol est constitué, sous une couche de terre végétale de 0.50m d’épaisseur, d’une couche d’argile sablo-limoneuse avec trace de grave d’environ 2.0m d’épaisseur. Cette couche d’argile est sus-jacente à une couche de grave calcaire sablo-limoneuse d’épaisseur 7.50m, de couleur brune et de compacité allant de dense à très dense. Cette couche de grave offre une bonne résistance à la pénétration. En effet les valeurs SPT restent autour de 50.0 jusqu’à 7.50 et décroissent à 27.0 jusqu’à la profondeur de 10.0m investiguée. Les essais physiques réalisés sur les échantillons prélevés au laboratoire confirment la structure du sous-sol observée. Cependant, suivant les informations recueillies par des personnes vivants sur le site, le sous-sol aurait été remblayé sur environ trois (3) mètres d’épaisseur, Cette partie a été desservie le bâtiment existant qui comportait un niveau enterré. Le sondage a été réalisé à quelques mètres de la partie remblayé. En considérant les hypothèses faites sur les charges à transmettre au sol et compte tenu du pouvoir portant appréciable du sous-sol, et de la géométrie de la structure, un système de fondation superficielle constitué de semelles carrées de 2.00m de côté, ancrées à 1.60m de profondeur dans la couche d’argile à partir du niveau zéro du sondage, peut être retenu. Le milieu sous les fondations étant non saturé, le tassement total est de l’ordre de 22.26mm et ne sera pas préjudiciable pour les fondations de l’ouvrage. Il est cependant fortement recommandé de rigidifier le système en reliant les semelles entre elles par des poutres raidisseuses.

MOTS-CLEFS : Étude Géotechnique, Lalue, fondation superficielle, sondage carotté, essai de pénétration standard,.

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vii

ABSTRACT

A BSTRA C T This study aims to define the nature of the subsoil, to determine the physical and mechanical properties of the individual layers for the foundation design of the proposed building. To achieve the objectives it was made: One (1) deep hole called S1 down to 25.00m depth with standard penetration tests (SPT) every 1.50m; This study aims to define the nature of the subsoil, to determine the physical and mechanical properties of the individual layers for the foundation design of the proposed building. To achieve the objectives it was made: One (1) deep hole called S1 down to 10.00m depth with standard penetration tests (SPT) every 1.50m; This test is located at the places indicated in the site plan surveys listed in Appendix A of this document. Cutting lithological survey conducted and the SPT diagram reveals the existence of an underground resistance significantly below 0.50m. Of partial and systematic refusal were observed at different sampling points. The basement is made under a layer of topsoil 0.50m thick layer of sandy clay loam with trace serious about 2.0m thick. This layer of clay overlying a layer of sandy loam serious limestone 7.50m thick, brown and compactness from dense to very dense. This layer of serious offers good resistance to penetration. Indeed SPT values are around 7.50 to 50.0 and 27.0 to decrease to a depth of 10.0m investigated. Physical tests carried out on samples in the laboratory confirm the structure of basement observed. However, according to information gathered by people living on the site, the basement was filled in about three (3) meters thick, this party was served the existing building which included a buried level. The survey was conducted a few meters from the backfilled part.

Considering the assumptions made about the loads to be transmitted to the ground and given the significant power on the basement, and the geometry of the structure, foundation system consists of shallow footings square of side 2.00m anchored to 1.60 m depth in the clay layer from the zero level of the survey can be used. The medium foundation is not saturated; the total settlement is about 22.26mm and will not be detrimental to the foundation of the structure. It is strongly recommended to stiffen the system by connecting the soles together by stiffening beams.

TITLE: Reconstruction of the building of the OMS/OPS to Lalue; SUBTITLE: Geotechnical study report. KEY WORDS: Geotechnical study, Lalue, shallow foundation, core sampling, standard penetration test

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viii

NOTATIONS ET SYMBOLES

N O TA TI O NS

ET

S Y MB OLE S

Dans toute la suite du présent rapport il sera adopté, sauf indications contraires, la terminologie et les symboles définis ci-après. a

: largeur des colonnes (en m ou en cm) ;

B

: largeur des semelles de fondation (en m ou en cm) ;

L

: : longueur des semelles de fondation (en m ou en cm) ;

cu

: cohésion non drainée du sol (en kPa ou en bar) ;

D

: profondeur d’ancrage des semelles (en m);

Eg

: module œdométrique du sol (en MPa ou en kPa) ;

Es

: module d’élasticité du sol (en MPa ou en kPa) ;

F

: facteur de sécurité vis-à-vis du poinçonnement ;

f’c

: résistance en compression du béton à 28 jours (en MPa ou en kPa) ;

g

: accélération de la pesanteur (m/sec2) ;

h

: épaisseur des semelles de fondation (en m) ;

K

: coefficient de perméabilité ;

L

: longueur de la semelle de fondation (en m ou en cm) ;

N

: valeur de pénétration standard ;

Nc

: facteur de portance relatif au terme de cohésion (sans dimension) ;

Nq

: facteur de portance relatif au terme de profondeur (sans dimension) ;

Nγ

: facteur de portance relatif au terme de surface (sans dimension) ;

PGA

: accélération maximale au rocher (en m/sec2 ou en % de g) ;

Qser

: charge de service appliquée sur la semelle (en MN ou en tonne) ;

qadm

: contrainte admissible des fondations(en kPa ou en bar) ;

qser

: contrainte de service appliquée au sol (en kPa ou en bar) ;

W

: poids de la semelle (en kN) ;

γ

: poids volumique humide du sol (en kN/m3 ou en t/m3) ;

γ´

: poids volumique effectif du sol (en kN/m ou en t/m ) ;

γd

: poids volumique sec du sol (en kN/m ou en t/m );

γs

: poids volumique des grains solides (en kN/m ou en t/m ) ;

γw

: poids volumique de l’eau (en kN/m3 ou en t/m3) ;

φ

: angle de frottement interne du sol (en degré) ;

υ

: coefficient de Poisson (sans dimension) ;

3

3

3

3

3

3

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ix

INTRODUCTION

1 I N TR OD UC TI O N 1.1 O B JEC TIFS

D E L A CA MP AGN E

Les buts poursuivis lors de cette campagne de reconnaissance se résument comme suit : définition de l’état naturel du sous-sol ; estimation du niveau de la surface libre de la nappe phréatique ; estimation de la résistance des différentes couches rencontrées ; définition d’un système de fondation adéquat en fonction des éléments communiqués ; définition des sujétions d’exécution des travaux de terrassements liées aux conditions géotechniques du site et formulation des commentaires et recommandations relatives à l’intégration du projet aux types de sols rencontrés sur le site. Pour atteindre les objectifs fixés, un (1) sondage carotté profond poussé à 10.0m avec essais de pénétration standard (SPT) tous les 1.5m a été entrepris. La campagne de reconnaissance a été réalisée au début du mois d’octobre, c’est-à-dire en pleine saison cyclonique. Le niveau de la nappe phréatique n’a pas été décelé dans le forage. 1.2 S ITU ATI ON

E XIS TAN TE

Le site de construction du bâtiment projeté est localisé à Lalue non loin de la Ville de Port-au-Prince et situé à moins de cinq (5) kilomètres au vol d’oiseau au Nord-est de l’aéroport international Toussaint Louverture. Il est référencé par les coordonnées géographiques* suivantes : Nord 2 052 033,42m ; Est 782 761,61m (ou en coordonnées géodésiques : 18°32'24.00" de latitude Nord et 72°19'17.35" de longitude Ouest). Son environnement immédiat est dominé par des arbres et les bâtiments avoisinants sont pour la plupart de type R et R+1. Les photos ci-dessous présentent de façon détaillée le site du projet.

Photo 1 : vue générale du site. L’entrée du site

Photo 2 : réalisation du sondage sur le site du projet

FIGURE # 1. – Photo du site de projet.

*

Universal Transverse Mercator, Datum WGS84 ; zone 18Q

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1

INTRODUCTION

N

SITE INVESTIGUE

SITE INVESTIGUE

Source : Google Earth.

FIGURE # 2. – Localisation du site de construction du bâtiment projeté. 1.3 D ONN EES

DE B AS E DE L ’ E TU DE

Dans le cadre de cette étude, les documents suivants ont été communiqués à GEOTECHSOL par le client : Plan de fondation de l’immeuble ; Plans préliminaires non côtés de distribution du bâtiment ; Aucune donnée relative aux charges qui seront transmises au sous-sol n’est fournie au laboratoire Geotechsol. Dans l’hypothèse d’un bâtiment en béton armé pesant 1.20 tonne/m2 par niveau, surcharges et 2 charges permanentes comprises, et pour une surface tributaire, 36.00m pour la colonne la plus chargée, en considérant des portées de 6.0m maximum, une charge pondérée, pour les deux niveaux, de l’ordre de 86.40 tonnes sera transmis au sous-sol. Cette charge sera supposée verticale et centrée sur la semelle.

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2

METHODOLOGIE D’INVESTIGATION

Cependant, si les charges effectivement rapportées au sol support devaient s’avérer différentes de celles estimées par nos soins, il conviendrait d’en informer le Laboratoire GEOTECHSOL afin de revoir en tout ou en partie les conclusions du présent rapport. 2 M ETH OD OL OG I E

D ’ I NV ES TIG A T IO N

Pour atteindre les objectifs fixés il a été réalisé : Un (1) sondage profond dénommé S1 descendu à 10.00m de profondeur avec essais de pénétration standard (SPT) tous les 1.50m ; Ce sondage, numéroté S1 pour les essais de pénétration standard, est localisé aux endroits indiqués dans le plan d’implantation des sondages figurant à l’annexe A du présent document. Les coordonnées géographiques des différents sondages ont été relevées à l'aide d'un GPS de marque GARMIN, modèle GPS 72H avec une précision de ±22m. 2.1 E S S AI

D E P ENE TR A TION S T ANDAR D

L’essai SPT consiste à enfoncer dans le terrain, par battage, un carottier fendu, de conception et de dimensions normalisées, à l’intérieur d’un forage préalablement réalisé à l’aide d’une foreuse rotative équipée d’une tarière de 63.5 mm (2½ po) de diamètre. Les forages ont été exécutés par rotation et lavage. L’opération s’effectue par passes successives de 450 mm de pénétration du carottier, à l’aide d’un marteau pesant 63.5 kg (140 lbs) et tombant en chute libre d’une hauteur de 760 mm (30 po) sur la tête d’un train de tiges. Le nombre de coups pour chaque enfoncement de 150 mm est mesuré ; la valeur SPT (indice N) est le nombre de coups qui enfoncent les 300 derniers millimètres du carottier. Cet indice permet l'estimation de la compacité ou de la consistance des sols traversés. L’échantillonneur fendu utilisé a un diamètre extérieur de 51 mm et ne présente pas de chemise à l’intérieur. Les essais de pénétration standard ont été réalisés à l’aide d’un marteau automatique (en anglais, automatic hammer), fournissant une énergie effective au train de tiges d’environ 80% de l’énergie potentielle de chute libre théorique. L’essai SPT est réalisé à intervalles réguliers de 1.50 mètre. Cet essai, réalisé conformément à la norme ASTM-D-1686 (norme française équivalente NF P 94-116), permet d’une part, de tracer le profil de pénétration (indice SPT en fonction de la profondeur) et, d’autre part, de fournir des informations sur la nature du sol et de prélever des échantillons de sol remaniés destinés à la réalisation d’essais physiques en laboratoire. 3 G E OL OG IE 3.1 C ADR E

ET M ORP H OL OG I E DE LA REG I O N

T OP O GR AP HIQU E

Le site, se trouvant à Lalue non loin de Port au Prince, est situé à moins de cinq (5) kilomètres au Sud-ouest de l’aéroport International Toussaint Louverture avec un environnement peu boisé. La topographie générale de la zone du projet (Cf. la Figure # 3 suivante) est généralement plane et présente un léger pendage face à Sud. Cependant, l’aire immédiate du projet est très peu inclinée.

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3

GEOLOGIE ET MORPHOLOGIE DE LA REGION

N  Site in projet UTM :

786071.07 m 2,051,769.1 m

Source : Extrait de la carte topographique de Port-au-Prince de 1994.

FIGURE # 3. – Cadre topographique du site de construction du bâtiment projeté. 3.2 C ON TEX TE

G EO LO GIQU E

La formation géologique rencontrée dans la zone du projet est celle du Morne Delmas. Celle-ci présenterait, selon le professeur MAURASSE (1982), des caractéristiques similaires à la partie supérieure de la formation de la rivière Grise. Elles appartiennent au pliocène, selon les informations fournies par la carte géologique ème au 1 /250,000 publiée par le Bureau des Mines et de l’Énergie (BME). La série lithologique rencontrée est caractérisée par une succession de conglomérats, de sable, et d’argilite calcaire graveleuse à intercalation, par endroit, de lits calcaires riches en Ostrea Haitensis. L’épaisseur de cette série (Cf. [5] ) est estimée entre 300 à 400 mètres selon BUTTERLIN (1960).

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4

GEOLOGIE ET MORPHOLOGIE DE LA REGION

 Site in projet

Source : Carte géologique de la République d’Haïti au 1/250 000

ème

.

FIGURE # 4. – Géologie générale de la région étudiée. 3.3 S IS MICIT E

R EGI ONAL E

Les cartes d’aléas sismiques établies par l’USGS* (U.S. Geological Survey), pour le compte de l’USAID et faisant suite au séisme du 12 janvier 2010, constituent les documents de base pour l’évaluation des caractéristiques sismiques du site étudié. Ces cartes ont été établies sur la base de considérations probabilistes, en considérant, d’une part un séisme ayant une probabilité de dépassement de 10% sur un intervalle de 50 ans (ce qui correspond à une période de retour de 475 ans) et un séisme ayant une probabilité de dépassement de 2% sur un intervalle de 50 ans. L’accélération horizontale maximale au rocher sera désignée dans la suite sous le terme anglo-saxon de PGA (Peak Ground Acceleration). Ces cartes, présentées à l’annexe B du présent document, fournissent les informations suivantes : 2

PGA à 10% de probabilité sur 50 ans : amax= 0.40g (3.92 m/sec ) ; 2

PGA à 2% de probabilité sur 50 ans : amax= 0.60g (5.87 m/sec ) ; 2 g étant l’accélération de la pesanteur qui vaut environ 9.81 m/sec .

Le site peut être considéré comme à sismicité élevé. Les caractéristiques sismiques susmentionnées pourront être prises en compte dans les calculs éventuels de vérification de la sécurité du bâtiment projeté vis-à-vis des séismes. Ces données peuvent être retenues pour les calculs sismiques de la structure du bâtiment qui devront être précisés par un spécialiste en structure.

*

Cf. FRANKEL et al. (2010) [3]

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5

GEOLOGIE ET MORPHOLOGIE DE LA REGION

3.4 C ONDI TIONS

H YDR O GE OL OGIQU ES ème

Suivant les informations fournies par la carte hydrogéologique de la République d’Haïti au 1/250,000 dressée par le Programme des Nations Unies pour le Développement (PNUD) en collaboration avec le Ministère de l’Agriculture, des Ressources Naturelles et du Développement Rural et le Service National des Ressources en Eau (décembre 1990), les couches traversées appartiennent à des formations aquifères carbonatées à intercalations marneuses, peu productifs.

Source : Extrait de la carte hydrogéologique au 1/250,000

ème

de Port-au-Prince, PNUD et SNRE.

FIGURE # 5. – Contexte hydrogéologique générale. À la date des essais in situ, la présence d’eau n’a pas été décelée dans le sondage ; toutefois l’existence de circulation d’eau au sein des couches graveleuse après des épisodes pluvieux intenses ou prolongés n’est pas exclue.

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6

RECONNAISSANCE ET ESSAIS IN SITU

4 R ECO N NA ISSA N CE 4.1 E S S AI

ET ESSA I S I N SIT U

D E P ENE TR A TION S T ANDAR D

Le tableau #1 suivant présente de façon synthétique la coupe géotechnique du sous-sol obtenue, à partir des résultats des essais de laboratoire sur des échantillons prélevés dans les différentes couches traversées et la classification par le Guide des Terrassements Routiers (GTR) associée, dans le forage. Les résultats des essais in situ sont présentés en annexe de ce rapport sous forme de coupes lithologiques accompagnées des diagrammes SPT. Les diagrammes SPT donnent en abscisse les valeurs SPT et en ordonnée la profondeur exprimée en mètre. Les profondeurs figurant dans les coupes lithologiques présentées sont exprimées par rapport au niveau du terrain naturel. TABLEAU # 1. – Coupe lithologique du sondage S1.

LOCALISATION

S1 N 18°32'24.00" O 72°19'17.35"

PROFONDEUR (m)

ÉPAISSEUR (m)

DENOMINATION GEOTECHNIQUE / ÉTAT DE CONSISTANCE OU DE COMPACITE

CLASSE GTR

Terre végétale

VALEUR SPT (N)

Pourcentage d’échantillon en cm

–

0.00-0.50

0.50

0.50-2.5

2.0

Argile sablo limoneuse avec trace Grave de consistance allant de moyenne à très dure et de couleur brune.

A2

9 à 50

100

2.50-4.0

1.5

Grave argileuse de compacité très dense et de couleur brune.

B5

38

80

4.0-6.50

2.5

Grave sableuse de compacité très dense et de couleur brune.

B

50

100

6.5-8.0

1.5

Grave limoneuse de compacité très dense et de couleur brune.

B5

50

100

8.0-10.0

2.0

Sable graveleux de compacité moyenne et de couleur brune.

B4

27

100

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7

ESSAIS DE LABORATOIRE

5 E SSA IS

D E LA BO RA T OIR E

Lors de cette campagne de reconnaissance, des échantillons remaniés de sol ont été prélevés au moyen d’un carottier fendu de dimensions normalisées (51 millimètres de diamètre extérieur) conformément aux normes décrivant les procédures de l’essai de pénétration standard. Tous les échantillons recueillis ont été identifiés par un examen visuel et acheminés au laboratoire. 5.1 P R OGR A MME

DES ES S AIS

Les sols échantillonnés ont été regroupés en unités stratigraphiques. Dans le but de déterminer leurs caractéristiques géotechniques, des échantillons représentatifs ont été soumis aux essais de laboratoire suivants : détermination de la teneur en eau naturelle ; détermination des limites d’Atterberg et/ou de la Valeur au Bleu ; analyse granulométrique par tamisage. 5.2 R ES U LTA T

D ES ES S AIS D E LAB OR AT OIR E

Les résultats des essais réalisés en laboratoire sont présentés en annexe D de ce rapport. 6 I N TE RPR ETA TI ON 6.1 S YNTHES E

ET SY NT H ESE DE LA RE CO N NA IS S A NC E

GE OT E CHNIQU E

La coupe lithologique du sondage effectuée et le diagramme SPT révèlent l’existence d’un sous-sol de résistance appréciable en dessous de 0.50m. Des refus partiels et systématiques ont été observés en différents points de sondage. Le sous-sol est constitué, sous une couche de terre végétale de 0.50m d’épaisseur, d’une couche d’argile sablo limoneuse avec trace de grave d’environ 2.0m d’épaisseur. Cette couche d’argile est sus-jacente à une couche de grave calcaire sablo limoneuse d’épaisseur 7.50m, de couleur brune et de compacité allant de dense à très dense. Cette couche de grave offre une bonne résistance à la pénétration. En effet les valeurs SPT restent autour de 50.0 jusqu’à 7.50 et décroissent à 27.0 jusqu’à 10.0m investigué. Les essais physiques réalisés sur les échantillons prélevés au laboratoire confirment la structure du sous-sol observée. Cependant, suivant les informations recueillies par des personnes vivants sur le site, le sous-sol aurait été remblayé sur presque trois (3) mètres, Cette partie a été desservie le bâtiment existant qui comportait un niveau enterré. Le sondage a été réalisé à quelques mètres de la partie remblayé. Pour la suite de l’étude, les caractéristiques physico-mécaniques suivantes (Cf. Tableau #2) ont été retenues. Certaines de ces caractéristiques sont déduites de relations empiriques généralement admises qui font intervenir le degré de compacité ou de consistance (déduit de l’indice SPT) et la nature des différentes couches.

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8

INTERPRETATION ET SYNTHESE DE LA RECONNAISSANCE

TABLEAU # 2. – Caractéristiques physico-mécaniques moyennes retenues.

NATURE

Argile sablo limoneuse dure

6.2 D IS P OS ITI ONS

POIDS VOLUMIQUE HUMIDE

ANGLE DE FROTTEMENT

(kN/m )

INTERNE NON DRAINE (DEGRE)

18.0

28.0

3

COHESION NON DRAINE (kPa)

MODULE D’ELASTICITE * (kPa)

COEFFICIENT DE POISSON

22.0

36000

0.40

C ONS TR U C TIV ES

Les fondations seront réalisées dans le respect des normes en vigueur et selon les règles de l’art. La protection des fonds de fouille vis-à-vis de l’altération sera assurée par un remblai drainant immédiat après réalisation des fouilles. Un pompage provisoire pourra être nécessaire pour assécher les fouilles en cas des averses. Les remblais structurels doivent être mis en place par couches successives de matériaux ne dépassant pas les 20 cm d’épaisseur. La densité in situ après compactage doit être au minimum égale à 95% de la densité sèche de l’optimum PROCTOR modifié défini par la norme NF P94-093. Il est cependant fortement recommandé de rigidifier le système en reliant les semelles entre elles par des poutres raidisseuses.

*

Références : [7], Chapitre 5

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9

CALCUL DES FONDATIONS

7 C A LCUL

DES F ON DA T IO NS

L’ouvrage projeté est un immeuble de type R+1 en béton armé. Aucune donnée relative aux charges qui seront transmises au sous-sol n’est fournie au laboratoire Geotechsol. Dans l’hypothèse d’un bâtiment en 2 béton armé pesant 1.0 tonne/m par niveau, surcharges et charges permanentes comprises, et pour une 2 surface tributaire de 36.00m pour la colonne la plus chargée, en considérant des portées de 6.0m maximum, une charge pondérée, pour les deux niveaux, de l’ordre de 72.0 tonnes sera transmis au soussol. Cette charge sera supposée verticale et centrée sur la semelle. Cependant, si les charges effectivement rapportées au sol support devaient s’avérer différentes de celles estimées par nos soins, il conviendrait d’en informer le Laboratoire GEOTECHSOL afin de revoir en tout ou en partie les conclusions du présent rapport. 7.1 C HOIX

DU T YP E DE F OND ATI ON

Les résultats des essais in situ montrent des caractéristiques mécaniques très appréciables au-delà de 0.5 mètre. Ainsi, tenant compte du type de bâtiment envisagé (immeuble de type R+1) et des contraintes géotechniques inhérentes au site du projet, un système de fondation superficielle par semelles isolées, ancrées à 1.5m dans la couche d’argile sablo limoneuse, peut être envisagé.

LEGENDE Qser : charge de service verticale en pied de colonne Mser : moment de service en pied de colonne ; Hser : charge de service horizontale en pied de colonne B : largeur des fondations L : Longueur des fondations D : Profondeur d’encastrement des fondations

Qser Hser

Mser ← NIVEAU DU TERRAIN NATUREL

← COLONNE

D L

← SEMELLE DE FONDATION

B

FIGURE # 6. – Schéma de principe des fondations et notation adoptée. 7.2 C R ITER ES

DE DIM ENS IO NNEM ENT

Les critères de dimensionnement consistent essentiellement à vérifier que la contrainte de service sous les fondations reste inférieure à la contrainte admissible. La vérification de la sécurité des fondations vis-à-vis du renversement et du glissement sur sa base ne sera pas effectuée. Les calculs de dimensionnement des fondations tiennent compte des conditions de sécurité vis-à-vis du poinçonnement des semelles elles-mêmes par rapport aux charges transmises par les colonnes et vis-à-vis du poinçonnement du sol support.

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CALCUL DES FONDATIONS

7.3 M ETHOD E

DE C AL CU L DE LA CON TR AIN TE AD MIS S IB LE

Le calcul de la contrainte admissible des fondations est basé sur les résultats des essais in situ et sur les caractéristiques physico-mécaniques des sols. 1.

À partir des essa is de pénétration standard

La contrainte admissible basée sur les résultats des essais de pénétration standard (SPT) est déterminée à partir de la formule empirique proposée par MEYERHOF (1969). Cette formule, établie pour un tassement uniforme ne dépassant pas 25 mm, fait intervenir la largeur et la profondeur d’encastrement de la semelle ; elle s’écrit :

q

Où

12Nk pour B ≤ 1.22 m = B + 0.305 8N k pour B > 1.22 m B 2

qadm représente la capacité portante admissible exprimée en kN/m ; kd un coefficient défini par k = 1 + 0.33 ×

≤ 1.33 ;

et N la valeur SPT corrigée, moyenne calculée de 0.5B à 2B à partir de la profondeur d’assise de la fondation. La contrainte admissible s’écrit alors q

=

où F représente le facteur de sécurité vis-à-vis du

poinçonnement, pris égal à 3 dans toute la suite des calculs. 2.

A partir des résultats des e ssais mécanique s.

Elle est obtenue à partir de la formule classique de la mécanique des sols :

D B

B L

B L

 1  D( N q  1)  Cu  N c (1  0.2  )  (1  0.2  )  (1  0.4  )   2  qadm



B  N 2

3

nette

2 Où : qadm représente la contrainte admissible exprimée en tf/m ;

D, l’encastrement de la semelle en m; γ1, le poids volumique du sol au-dessus de la semelle en tf/m3; γ2, le poids volumique déjaugé du sol en dessous de la semelle en tf/m3; Cu, la cohésion apparente du sol en bar : Nq, Nc et Nγ, les facteurs de capacité portante donnés en fonction de l’angle de frottement interne du sol (φ0).

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CALCUL DES FONDATIONS

7.4 C ALCU L

D ES C ONTR AINT ES U L TIM E ET DE S ER V I CE

En désignant par W le poids des fondations, la contrainte de service nette appliquée au sol support s’écrit alors : q

=

Q + B×L

Dans laquelle Qser désigne la charge de service appliquée sur la semelle, B et L les dimensions de celle-ci. 7.5 S ECU R IT E 1.

V IS - A - V IS DU P OIN ÇONN EME NT DES F OND ATI ONS

Vérification de l’épaisse ur de s fondations

1.5Q  1.2 b p c  h0 Dans laquelle formule :

pc désigne le périmètre de la section médiane de la semelle ; h0, l’épaisseur de la semelle ; σb, la contrainte de traction de référence du béton utilisé. Avec σb=7.1 bars (béton strictement contrôlé) ; Pc= 4h0+4a ; Q= 72.0tf et a= 0.20m Cette formule fournit une épaisseur minimale h0=0.47 m, on considérera ainsi une épaisseur de semelle de h=0.50 m à la racine. a. Condition de rigidité de la semelle ℎ ≥

=ℎ

,

d’où h0,min=0.45 m

L’épaisseur h= 0.50 m à la racine vérifie la condition de rigidité de la semelle. 7.6 S ECU R IT E 1.

V IS - A - V IS DU S OL S U P P OR T

Contrainte admissible a) À partir des résultats des e ssais de la boratoir e

i. Contrainte admissible des fondations à la profondeur de 1.50m A partir de la formule classique, la contrainte admissible de la semelle, reposant sur la couche de grave argileuse, est déterminée par l’expression suivante:

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CALCUL DES FONDATIONS

 1  D( N q  1)  Cu  N c (1  0.2  q admnette 

D B B B )  (1  0.2  )  (1  0.4  )   2   N  2 B L L 3

Où : γ1= γ2=1.80 t/m3, D=1.60m l’encastrement de la semelle et B=L=2.00m.pour les dimensions de la semelle. Pour cu=2.20 t/m2 et

q adm

  28 0

on a N q  14.72 et

N   16.72 , N c  25.80 Il vient :

 23.15 t/m2 ou 2.31bars

nette

b) À partir des e ssais de pénétration standard

La Contrainte admissible des fondations à la profondeur de 1.50m proposée par la formule empirique de Meyerhof (1969) est la suivante : Pour B= 2.00 m; D= 1.6m  kd = 1.26 ; avec N=38 on a : = 8 × 38 ×

2.0 + 0.305 2.0

× 1.26

2

Soit qadm= 510.39kN/m ou 5.10bars La contrainte admissible à la profondeur de 1.50m sous les fondations est de 2.31 bars. 2.

Contrainte de service :

Contrainte de service à la profondeur 1.60m, sous les fondations: =

72.0 + 2.0 ∗ 2.0 ∗ 0.5 ∗ 2.5 = 2.3tf/m 2.0 × 2.0

Soit 2.30bars