Evidement ça ne se fait pas au pifomètre ... il y a des règles de calcul.
Extrait des DTU :
Citation:
chapitre 2 calcul des ouvrages de fondations
2.1 réaction du sol
La réaction du sol sous une structure, au moins définie dans ses grandes
lignes, peut être le plus souvent caractérisée par une valeur ultime qu
.
COMMENTAIRE
Cette valeur tient alors implicitement compte des dimensions prévisibles
des semelles, de leurs implantations respectives, de l'éventuelle
alternance compression-décompression du sol et de l'inclinaison
prévisible
de la résultante des charges appliquées.
Dans certains cas particuliers, il convient de définir pour chaque
situation la valeur ultime qu.
La contrainte de calcul q est la plus petite des 2 valeurs qu/2 et de
celle
qui dispense de tenir compte des tassements différentiels dans la
structure
(cf. article 2.3.5) .
COMMENTAIRE
Il est possible de prendre une contrainte de calcul plus grande que
celle
définie ci-dessus, sans excéder qu/2, mais il faut alors tenir compte
des
tassements différentiels prévisibles associés.
Le rapport de sol a pour objet notamment de préciser la valeur de la
contrainte de calcul q.
La contrainte de calcul utilisée pour les vérifications aux ELU (Etats
Limites Ultimes) ne doit pas être confondue avec la contrainte
admissible
utilisée antérieurement avec les règles dites « aux contraintes
admissibles
», par exemple le BA 68. Cette contrainte admissible est plus faible que
la
contrainte de calcul.
Les dispositions constructives permettent habituellement de limiter les
conséquences des tassements totaux entre la structure et son
environnement.
2.2 actions et sollicitations
Les actions et sollicitations des ouvrages de fondation sont évaluées en
fonction des règles de béton armé en vigueur .
COMMENTAIRE
Il s'agit actuellement des Règles BAEL 83 et, le plus souvent de la
partie
B, chapitre B8 et B9.
Lorsque les ouvrages de fondations sont surmontés par des structures en
charpente bois ou métal, la combinaison des sollicitations doit être
faite
conformément aux règles de calcul du béton armé ou à défaut conformément
aux règles de calcul de la charpente, avec l'accord du maître d'ouvrage.
2.3 justifications des ouvrages de fondations
Les ouvrages de fondation doivent être justifiés conformément aux règles
de
béton armé en vigueur sous les différents états suivants :
état-limite ultime de résistance ;
état-limite ultime de stabilité de forme ;
état-limite d'équilibre statique (en particulier, glissement et cercles
de
glissement) ;
état-limite de service vis-à-vis de la durabilité ;
état-limite de service vis-à-vis des déformations.
2.3.1 état-limite ultime de résistance
Les sollicitations s'expriment par la résultante générale des forces
prise
au niveau du plan de contact avec le sol et on en déduit p, la valeur
représentative de la composante normale des contraintes associées .
COMMENTAIRE
La réaction du sol peut le plus souvent être considérée comme uniforme
sous
les fondations, axée sur la résultante générale des forces et
caractérisée
par la valeur p.
Il est loisible de considérer une réaction du sol axée sur la résultante
générale des forces et respectant une variation linéaire des contraintes
avec p valeur normale représentative .
La justification de l'état-limite ultime de résistance est satisfaite
vis-à-vis du sol par l'inégalité suivante :p £ q
Dans le cas de combinaison d'actions pour lesquelles l'action du vent
est
l'action variable de base, l'inégalité satisfaite est :p £ 1,33 q
La justification des dimensions de la fondation et de ses armatures
vis-à-vis des règles de béton armé relève de la méthode des bielles dans
son domaine d'application ou plus généralement de toute méthode de la
résistance des matériaux dans la mesure où la forme des pièces le permet
(méthode des moments ou méthode de la poutre). Dans ce dernier cas, les
règles de béton armé en vigueur s'appliquent intégralement .
COMMENTAIRE
Pour la méthode des bielles voir l'annexe 2.
Pour le béton armé, il s'agit actuellement du BAEL 83.
2.3.2 état-limite ultime de stabilité de forme
Lorsque la structure qui surmonte les fondations a été justifiée par
l'état-limite ultime de stabilité de forme ou l'état de flexion composée
avec moment complémentaire, les sollicitations à prendre en compte dans
la
justification de l'état-limite ultime de résistance de la fondation
doivent
tenir compte des excentricités additionnelles provenant des effets de
second ordre.
2.3.3 état-limite d'équilibre statique
Il n'y a pas de justification spéciale d'état-limite d'équilibre
statique,
sauf en ce qui concerne les deux points suivants :
condition de non glissement de la fondation sur le sol :
Il faut s'assurer que l'inclinaison de la résultante par rapport à la
normale au plan de contact de la fondation avec le sol reste dans le
cône
de glissement de demi angle au sommet tel que tg d = 0,5 ;
COMMENTAIRE
L'angle d'ouverture du cône de glissement est lui-même limité par
l'angle
de frottement interne du sol, dans le cas de sol non cohérent (voir
chap.
3).
condition de stabilité d'ensemble dans le cas de dénivellation ou de
pente
importante, prenant en compte la structure et le terrain avoisinant .
COMMENTAIRE
Par exemple, méthode du cercle de glissement.
2.3.4 état-limite de service vis-à-vis de la durabilité
A défaut de justification plus précise sous les combinaisons d'actions
de
service, dans le cas où la fissuration de la fondation est considérée
comme
préjudiciable ou très préjudiciable, la section d'armatures obtenue à
l'état-limite ultime de résistance doit être majorée respectivement de
10 %
ou de 50 % .
COMMENTAIRE
Pour la définition des états préjudiciables et très préjudiciable, se
reporter aux règles de béton armé en vigueur, actuellement le BAEL 83.
2.3.5 état-limite de service vis-à-vis des déformations
Il n'y a pas à justifier de l'état-limite de service vis-à-vis des
déformations, sauf dans les cas suivants :
le premier cas concerne les structures hyperstatiques calculées en
prenant
en compte des hypothèses quant au déplacement ou à la rotation des
fondations. Il y a lieu de vérifier que les déplacements ou rotation des
fondations qui découlent des sollicitations ainsi calculées restent
compatibles avec les hypothèses de départ ;
le deuxième cas concerne les fondations et structures lorsque les
tassements différentiels sont à prendre en compte ;
COMMENTAIRE
Pour les ouvrages en béton, il s'agit du BAEL article B 52 lorsque les
tassements différentiels calculés excèdent l/500.
le troisième cas sur prescription des DPM .
COMMENTAIRE
Il s'agit, par exemple, d'utilisation particulière de certains locaux.
2.4 cas particuliers
2.4.1 fondations sur sols difficiles
Les fondations superficielles sur sols difficiles nécessitent une étude
spécifique couvrant à la fois les domaines de la conception, du calcul
et
de l'exécution .
COMMENTAIRE
On rencontre notamment de tels problèmes :
dans le cas de fouilles réalisées sur une grande profondeur dont le fond
est situé dans une couche argileuse ;
dans le cas de fondations reposant sur un sol gonflant dont les
variations
dimensionnelles sont fortement conditionnées par sa teneur en eau, etc.
2.4.2 fondations à des niveaux différents
Lorsque le sol d'assise ne peut donner lieu à un glissement d'ensemble,
les
niveaux des fondations successives doivent être tels qu'une pente
maximale
de 3 de base pour 2 de hauteur relie les arêtes des semelles les plus
voisines .
Si cette condition ne peut être satisfaite, des dispositions spéciales
doivent être prises pour éviter le desserrage des terrains supérieurs,
pour
équilibrer les poussées et pour assurer l'évacuation des eaux.
2.4.3 fondations superficielles à proximité d'ouvrages sur pieux
Les fondations superficielles ne doivent exercer aucune action
dangereuse
sur les pieux voisins.
2.4.4 fondations au voisinage de fouilles et talus
Si, dans le voisinage de l'ouvrage, existent des fouilles ou des
dépressions plus profondes que le niveau de fondation, il convient de
vérifier que les charges et poussées apportées par les fondations
peuvent
être supportées par leur terrain d'assise aussi bien en phase provisoire
qu'en phase définitive. Au besoin, des dispositions spécifiques doivent
être prises à cet effet.
2.4.5 précautions concernant le gel
Le niveau de fondation doit être descendu à une profondeur suffisante
pour
mettre le sol d'assise à l'abri des conséquences du gel, sauf
dispositions
spéciales prises à cet effet .
COMMENTAIRE
Cette profondeur est fonction de la nature du sol et du climat. Même si
le
sol ne gèle pas profondèment, la teneur en eau du sol sous-jacent peut
être
modifiée fortement par le gel. La portance du sol s'améliorant en
général
avec la profondeur, il est indiqué de descendre au moins à 0,50 m en
pays
tempéré, et d'aller parfois au-delà de 1 m en montagne, compte tenu de
l'altitude et de la nature du sol.
2.4.6 fondations antivibratiles
Les fondations antivibratiles ne sont pas traitées dans le présent texte
.
COMMENTAIRE
Les fondations antivibratiles nécessitent une étude spécifique couvrant
à
la fois les domaines de la conception, du calcul et de l'exécution pour
l'ouvrage lui-même et les ouvrages avoisinants.
2.5 dispositions constructives
2.5.1 joint de rupture
Un joint de rupture doit être ménagé entre deux éléments d'ouvrages
voisins
lorsqu'ils subissent des différences importantes de charge et de
tassement.
Il en est de même lorsque le sol présente un changement brusque de
compressibilité sous un même ouvrage.
2.5.2 joint de dilatation
Sur sol homogène et bien consolidé, les joints de rupture coupant les
fondations sont de préférence évités ; les joints de dilatation
normalement
prévus sont alors arrêtés au-dessus des semelles de fondation .
2.5.3 armatures minimales de chaînage
Les semelles filantes sous mur doivent, sauf disposition contraire des
DPM
comporter un chaînage dont la section doit être au moins égale à l'une
des
valeurs suivantes :
3 cm2 dans le cas de ronds lisses Fe E 215
2 cm2 dans le cas de barres HA Fe E 400
1,6 cm2 dans le cas de treillis soudés ou barres Fe E 500 .
COMMENTAIRE
Il est loisible dans le cas de semelle en gros béton de reporter les
armatures du chaînage à la base du mur si celui-ci a une hauteur
suffisante.
Dans le cas de grande longueur, les armatures du chaînage peuvent être
constituées de barres successives dont le recouvrement est de 35
diamètres
(ou de 3 soudures pour les treillis soudés).
Dans les angles saillants ou rentrants de raccordement entre 2 murs, la
continuité du chaînage est également assurée par recouvrement.
2.5.4 position des armatures
La distance libre minimale entre toute génératrice extérieure d'une
armature quelconque et la surface de la semelle ou du béton de propreté
la
plus voisine doit respecter les enrobages prescrits par les règles de
béton
armé en vigueur. A défaut, cette distance sera prise égale à 4 cm .
COMMENTAIRE
Article A.7.1 du BAEL 83 .
2.5.5 aciers en attente
Lorsqu'il est prévu des aciers en attente comme amorce de ferraillage de
poteaux ou murs, ces aciers sont à retourner en partie basse des
fondations
par retour d'équerre s'ils sont calculés pour équilibrer un moment
fléchissant ou un effort normal de traction à la base du poteau ou du
mur .
chapitre 3 détermination de la contrainte de calcul q
La détermination de la contrainte de calcul peut soit être déduite de
l'expérience, soit être déterminée par le calcul à partir des résultats
d'essais de sol.
3.1 contrainte de calcul déduite de l'expérience
La contrainte de calcul q peut être déduite de l'expérience acquise sur
des
réalisations existantes voisines pour un sol et un ouvrage donnés .
COMMENTAIRE
A titre indicatif, le tableau ci-après donne l'ordre de grandeur des
contraintes de calcul q admises en fonction de la nature du sol, en
l'absence de tout problème particulier.
3.2 détermination de la valeur ultime qu
La valeur ultime qu peut être calculée à partir des résultats d'essais
géotechniques du sol de fondation.
3.2.1 essais de laboratoire
En général les essais de laboratoire ont conduit à la connaissance des 3
paramètres suivants :
C : cohésion
F : angle de frottement interne
g : masse volumique.
Les valeurs à prendre en compte pour F et C sont :
pour l'équilibre à court terme Cuu et Fuu
pour l'équilibre à long terme C' et F'.
Pour une semelle soumise à une charge verticale centrée de largeur B, de
longueur L et d'encastrement D, on a :
Coefficients de forme :Sq = 1
Nc Ng et Nq sont des paramètres sans dimension dépendant de F. Ils sont
donnés par le tableau suivant :
Dans le cas d'une charge inclinée de l'angle d sur la verticale les 3
termes de la formule précédente sont chacun affectés d'un coefficient
minorateur, à savoir :
Dans le cas de charges excentrées d'excentrement e la largeur à prendre
en
compte en lieu et place de B estB' = B - 2e
3.2.2 essais pressiométriques
Les essais pressiométriques permettent de déterminer à différents
niveaux
les 2 paramètres suivants :
pl : pression limite
EM : module pressiométrique.
On calcule ensuite, pour chaque niveau, la pression limite nette
correspondante :pl* = pl - po
où po est la contrainte totale horizontale dans le sol au niveau
concerné
et au moment où l'on fait l'essai.
Pour une semelle sous charge verticale centrée de largeur B, de longueur
L
et d'encastrement D, on a :qu = Kp pte* + g . D
avec g masse volumique du sol, déjaugé partiellement le cas échéant.
ple* est la pression limite nette équivalente calculée comme la valeur
moyenne des pressions limites nettes existant sur une profondeur égale à
1.5 B située sous la semelle. Les pressions limites nettes étant
toutefois
plafonnées à 1,5 fois leur valeur minimale sur la profondeur envisagée.
Kp est le facteur de portance qui dépend des dimensions de la fondation,
de
son encastrement relatif et de la nature du sol. Il est donné par
l'abaque
suivant :
Dans le cas d'une charge inclinée de l'angle d sur la verticale, la
valeur
de Kp pte* est affectée d'un coefficient minorateur id qui tient compte
de
l'inclinaison, de la nature du sol et de l'encastrement relatif. Ce
coefficient minorateur est donné par l'abaque suivant :
Dans le cas de charges excentrées, d'excentrement e, la largeur à
prendre
en compte en lieu et place de B est :B' = B - 2e
3.2.3 essais pénétrométriques
3.2.3.1 pénétromètre statique
L'essai au pénétromètre statique permet de donner un profil continu de
pénétration donnant la résistance de pointe qc en fonction de la
profondeur.
Pour une semelle soumise à une charge verticale centrée de largeur B, de
longueur L et d'encastrement D, la valeur ultime qu est obtenue par la
formule :qu = Kc qce id + gD
id : coefficient minorateur tenant compte de l'inclinaison ;
g : masse volumique du sol, déjaugé partiellement le cas échéant ;
qce : résistance de pointe équivalente calculée comme la valeur moyenne
des
résistances de pointes nettes sur une profondeur égale à 1,5 B située
sous
la semelle.
Les résistances des pointes nettes sont déduites des résistances de
pointes
mesurées en écrêtant les valeurs supérieures à 1,3 fois la moyenne
calculée
sur 1,5 B des résistances de pointe mesurées .
Le cas de profils de pénétration qui fait apparaître dans la zone
d'action
des fondations de l'ouvrage des valeurs de qc á 0,5 MPa doit faire
l'objet
d'une étude complémentaire avant de choisir le type de fondation et la
contrainte qu.
kc : facteur de portance qui dépend des dimensions de la fondation, de
son
encastrement relatif et de la nature du sol. Il est donné par l'abaque
suivant :
Dans le cas de charges inclinées et excentrées, on effectue la
rectification comme déjà indiqué à l'article 3.2.2 « Essais
pressiométriques » précédent.
3.2.3.2 pénétromètre dynamique
L'essai au pénétromètre dynamique permet d'obtenir un profil de
pénétration
donnant la résistance dynamique qd en fonction de la profondeur.
Pour une semelle soumise à une charge verticale centrée de largeur B, de
longueur L et d'encastrement D, la valeur ultime qu est obtenue par :
Toutefois, l'interprétation des résultats obtenus avec cet appareil doit
être faite avec une grande prudence, notamment dans le cas des sols
argileux.
3.2.3.3 SPT (Standard Penetration Test)
L'utilisation du SPT doit être réservée aux sols pulvérulents. Cet essai
permet de donner un profil du nombre de coups N pour enfoncer le
carottier
standard en fonction de la profondeur.
Le graphique suivant donne F, Ng et Nq en fonction de N. On poursuit
ensuite en appliquant l'article 3.2.1.
courbes donnant la relation entre l'angle de frottement F, les facteurs
de
capacité portante et les valeurs de N de l'essai standard de pénétration
3.3 évaluation des tassements
Les combinaisons d'action à considérer sont celles de l'état-limite de
service.
Les présentes règles concernent l'évaluation du tassement d'une
fondation
superficielle isolée.
3.3.1 évaluation à partir des essais de laboratoire
Le tassement final d'une fondation est la somme de deux termes :
Si : tassement immédiat
Sc : tassement de consolidation.
Sauf ouvrages particuliers dans lesquels la charge d'exploitation est
forte
vis-à-vis des charges permanentes et peut être appliquée dans un délai
très
court, une fois l'ouvrage construit, le terme Si peut être négligé.
Des essais de laboratoire (oedomètres) donnent, pour chaque couche du
terrain située sous la fondation les paramètres suivants :
eo : indice des vides initial
Cc : indice de compression
s'p : pression de préconsolidation.
Le sol sous la fondation est décomposé en tranches d'épaisseur Dz au
plus
égale à B/2. On calcule la contrainte verticale apportée par la
fondation
en son axe à mi-épaisseur de la tranche à laquelle on ajoute l'action du
poids des terres situées au-dessus, éventuellement déjaugées, soit sz le
résultat.
Le tassement de la tranche considérée a pour valeur :
Le tassement total Sc a pour valeur la somme arithmétique des tassements
de
toutes les couches.
3.3.2 évaluation à partir des essais pressiométriques
Le tassement final d'une fondation est la somme de deux termes :
Sc : tassement dit de consolidation
Sd : tassement dit déviatorique.
avec :
où :Bo = 0,6 m.
s : composante normale de la contrainte du sol sous la fondation pour
l'état-limite de service.
EM : module pressiométrique du sol.
a : coefficient rhéologique dépendant de la nature du sol et donné dans
les
tableaux ci-dessous :
lc et ld = coefficients de forme, fonction du rapport L/B donnés
ci-dessous.
Dans le cas d'un sol hétérogène, on découpe le sol en couches
successives
d'épaisseur B/2 et numérotées de 1 à 16.
La valeur de EM utilisée pour le calcul de Sc est celle du module
pressiométrique de la première couche.
La valeur de EM utilisée pour le calcul de Sd est donnée par la formule
ci-après :
3.3.3 évaluation des tassements à partir des essais pénétrométriques
(statiques, dynamique, SPT)
Les méthodes pénétrométriques ne permettent pas en général une mesure
directe des paramètres de compressibilité du sol.
Il est néanmoins possible d'estimer, à l'aide de corrélations basées sur
l'expérience, les paramètres de compressibilité à affecter aux
différentes
couches de sol situées sous la fondation en fonction de leur nature.