Rapport de fondations Talren 4 Dénébola Exercice de cours Sciences de la Terre Année scolaire 2010 2011 ST5 FABRE Vincent / GARCIA Guillermo
Sommaire 1. EXERCICE DE COURS (Butons)... 2 1.1 Répartition de contraintes selon SPIKKER pour sable compact... 2 1.2 Option de deux lits de butons en butonnage à l avancement... 2 1.3 Vérification à la compression... 3 1.4 Vérification au flambement... 3 1.5 Vérification au poinconnement... 3 1.6 Choix de butons... 4 1.7 Vérification de situation poussée butée... 4 2. DÉNÉBOLA (PAROI MOULÉE)... 1 2.1 Caractéristiques du sol et de la paroi:... 1 2.2 Phasage des travaux... 2 2.3 Calcul des tirants d ancrage... 2 2.4 Résultats obtenus... 2 3. TALREN (Talus Renforcés)... 6 3.1 Mur en terre armée... 7 3.2 Clous... 7 3.3 Tirant d ancrage... 7 3.4 Résultats... 7 Rapport fondations FABRE GARCIA 1
1. EXERCICE DE COURS (Butons) Description du problème : Nous voulons mettre en place un système de soutènement afin de résister aux efforts dus à la poussée du sol lors du creusement d une tranchée. Le sol en place a les caractéristiques géomécaniques suivantes : Sol : Sable compact 1.1 Répartition de contraintes selon SPIKKER pour sable compact ( ( )) 1.2 Option de deux lits de butons en butonnage à l avancement Nous pouvons voir que la contrainte maximale du sol dans les sables compactes est de 26 kn. A partir du diagramme de distribution de charges ci-dessous, l effort à reprendre de chaque buton est délimité par le mi-chemin entre les deux butons. Ceci est dû à que dans cet endroit l effort de cisaillement est nul. Ainsi, le buton plus près de la surface reprendra les efforts représentés en violet et le buton d en bas reprendra un effort plus important representé en bleu. La forze b i par mètre linéaire reprise par le buton i est détérminée par le calcul de la surface en violet. Le même principe est utilisé pour calculer la force que le buton 2 doit reprendre. Ainsi, ( ) ( ) ml ( ) ( ) ml Rapport fondations FABRE GARCIA 2
1.3 Vérification à la compression Pour détérminer la section du buton necessaire pour reprendre cette force, il faut partir de l expression de contraintes :, où F est notre force bi multipliée par l écart horizontal (3m), est un coefficient de sécurité égal à 1,5 et S est la surface de notre élément. Nous voulons que l acier travaille jusqu à sa contrainte ultime, c est-à-dire. Nous pouvons donc maintenant calculer la surface minimale des butons : 1.4 Vérification au flambement Determination de la rigidité du buton EI : ( ) ( ) 1.5 Vérification au poinconnement Le poinçonnement dépend de la rigidité de l élément poinçonné. La section susceptible d être poinconnée est la suivante : ( ) ; Pour la détérmination du module E du sol, nous avons utilisé les courbes page 114 du cours de fondations où, et (sable normalement consolidé) d après les cours p. 66. ; Rapport fondations FABRE GARCIA 3
La contrainte de poinconnement est définie comme la force appliquée bi divisée par la surface de poinconnement calculée. Cette contrainte constitue la partie motrice du système, qui devra être comparée avec la partie résistante : la contrainte pl. ; ; Nous pouvons donc constater qu il n y aura pas de poinconnement, car, c est-à-dire, que la contrainte motrice ne dépasse pas la contrainte résistante. 1.6 Choix de butons Nous avons décidé d utiliser des souténements en forme de tube avec les caractéristiques suivantes : Buton 1 : Buton 2 1.7 Vérification de situation poussée butée Nous avons vérifié les limites de contraintes qui correspondent à la poussée et à la butée. Ceci afin de réperer dans que létat on se trouve : Les contraintes sont : Les pressions sont : La pression Pparoi se trouve exactement entre les deux pressions de butée et pousée, donc dans un état stable. Rapport fondations FABRE GARCIA 4
Tableau récapitulatif : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) B1 42,9 3 128,7 0,8 E-3 489 0,44 1,21 106,4 B2 81,9 3 245,7 1,5 E-3 933,5 0,52 1,69 145,4 2. DÉNÉBOLA (PAROI MOULÉE) Le projet à réaliser consiste en la construction d une paroi moulée avec mise en place de tirants d ancrage pour reprendre les efforts de poussée des terres et poussées hydrostatiques induits du creusement d une tranchée. La configuration du projet est la suivante, les tirants sont mis en place à -2,0 m/ta et -7,0 m/ta. 2.1 Caractéristiques du sol et de la paroi: L utilisation du logiciel Dénébola nécessite de calculer les caractéristiques du sol suivantes : SOL Kh (kpa) Ka Ko Ki Kp Aa Ap Em α (kn/m3) (kpa.m) Limons 17 0 25 0,41 0,58 0,58 0,58 0 0 6 1/2 3700 Sables et 18 0 32 0,31 0,47 0,47 0,47 0 0 14 1/4 26500 graviers Craie altérée 18 0 30 0,33 0,5 0,5 0,5 0 0 10 2/3 1500 Craie saine 19 10 35 0,27 0,43 0,43 0,43 10,4 103,2 35 2/3 38500 Avec : ( ( )) ; ; ( ( )) ; ( ) ; Rapport fondations FABRE GARCIA 1
α donné par les abaques ; ( ) (Ménard, Bourdon, 1964) Le calcul de EI, pour une paroi d épaisseur 0,6 m, par mètres linéaires, est donné par : EI = ( ) * 2.107 = 360 000 Pa.m 4 2.2 Phasage des travaux Les travaux se réalisent suivant les quatre phases successives suivantes : - Phase 1 : Excavation à -3,0 m/ta. Mise en place d un tirant à -2,0 m/ta. - Phase 2 : Rabattement de la nappe à -8,0 m/ta. Excavation à -7,0 m/ta. Mise en place d un tirant à -7,0 m/ta. - Phase 3 : Rabattement de la nappe à -9,6 m/ta. Excavation à -9,1 m/ta. - Phase 4 : Remontée de la nappe à l amont. 2.3 Calcul des tirants d ancrage A partir des de l effort à reprendre, et connaissant l inclinaison i des tirants, on peut calculer les efforts horizontaux, verticaux et les efforts dans l axe des tirants. Par exemple pour le tirant 1, incliné de 15, avec un espacement de 3 m : TiH = TiV = T = TiH = 645 kn = 173 kn Tirant Tonnes/ml (kn) Inclinaison ( ) Espacement (m) TiH (kn) TiV (kn) T (kn) Tirant 1 215 15 3 645 173 667 Tirant 2 330 35 3 990 693 1209$ 2.4 Résultats obtenus Après l entrée des paramètres dans le programme Dondene, nous avons obtenu le fichier de données suivant : Rapport fondations FABRE GARCIA 2
Après l exécution du calcul par Dénébola, le programme Desbopil nous a permis d obtenir les résultats graphiques suivants : Rapport fondations FABRE GARCIA 3
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3. TALREN (Talus Renforcés) Le projet consiste en la construction d un bâtiment et d une route en bordure d un lac. Le sol en place est constitué d éboulis sablo-argileux qui reposent sur un substratum rigide. Les éboulis sont renferment une nappe phréatique qui s écoule en direction du lac. Son niveau piézométrique diminue à mesure que l on s approche du lac. Un ouvrage en terre armée est prévu pour renforcer le sol sous la route. Les surcharges imposées et la géométrie du projet est décrite sur le schéma cidessous. Rapport fondations FABRE GARCIA 6
Le logiciel TALREN nous a permis de dimensionner les ouvrages de renforcement des sols pour soutenir le projet. 3.1 Mur en terre armée Les bands métalliques utilisés ont les caractéristiques géométriques suivantes : e = 60 mm l = 10 mm Dans cette configuration, la section réduite Sr est donné par : Sr = ( ) ( ) = Sr = ( ) ( ) = 0,000464 m 2 La limite de résistance à la traction de l acier σ a est de 240 MPa On peut donc déterminer l effort de traction maximal admis par les bands métalliques : Tmax = σ a = 111,36 kn 3.2 Clous Une technique de clouage est utilisée pour renforcer le sol sous la terre armée (entre les points 0 m et + 4 m). Le tableau suivant donne les efforts de traction maximaux admissibles par les clous en fonction de leur diamètre pour une résistance de l acier de 500 MPa : Diamètres (mm) S Tmax (m 2 ).10-4 (kn) Sr (m2) Tmax.10-4 (kn) 18 2,54 127 1 57 22 3,8 190 2 101 26 5,31 266 3,1 157 30 7,07 354 4,5 226 36 10,2 510 7,1 353 3.3 Tirant d ancrage Afin de renforcer l ensemble de la construction, on utilise des tirants d ancrage scellés dans le substratum. On les dimensionne pour selon les valeurs suivantes : RQS = 1300 kn TR = 780 kn Df = 130 mm Ds = αdf = 234 mm (α = 1,8) qs = 0,6 MPa Dans cette configuration, la longueur de scellement minimale est : ls = = = 5,9 m 3.4 Résultats Rapport fondations FABRE GARCIA 7
Les calculs effectués par le logiciel TALREN nous on permis de calculer les coefficients de sécurité dans différentes situation en fonction du mode de fondation choisi. Chaque situation permet de visualiser la stabilité dans chaque ouvrage de renforcement. Les fondations sont optimisées pour avoir des valeurs de coefficient de sécurités les plus proches possibles de 1. La note de calcul obtenue avec TALREN ainsi que les résultats graphiques sont présentés en annexe. Rapport fondations FABRE GARCIA 8