Matériaux, Matériels

Une série d'essais en laboratoire a été réalisée dans un bac en acier rigide avec des dimensions intérieures de 1,8 × 0,5 m en plan et de 0,6 m de hauteur, comme le montre la Figure 4.1. La paroi latérale avant du bac est constituée d'une plaque en plexiglas transparent de 10 mm d'épaisseur, ce qui permet de voir l'échantillon pendant la préparation et d'observer le mécanisme de rupture a l’œil nu pendant les essais, les autres parois sont réalisés en tôle d'acier de 3 mm Des lignes horizontales à espacement égale à 50mm ont été également marquées sur la feuille du plexiglas pour guider la préparation du sol en couches. Pour garantir les conditions de déformation plane, les parois du bac ont été construites avec de l'acier pour maintenir une rigidité suffisante. Par ailleurs, la surface externe de la feuille de plexiglas a été renforcée par des raidisseurs verticaux en acier à espacement égale, pour assurer la rigidité de la paroi avant. Tous les essais ont été réalisés avec une pente artificielle β = 33,69°.

La considération principale, qui a été gardée en vue lors de la fabrication, était que la charge devrait toujours être verticale pendant le chargement et les dimensions du réservoir ne devraient causer aucun effet sur les résultats trouvés.

Chapitre 4 Etude expérimentale de la capacité portante d’une fondation superficielle reposant sur un sable en pente et soumise à une charge excentrée

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2.2 Sable

Le sable utilisé dans cette recherche est un sable de carrière de la région de Tébessa dont la distribution granulométrique est illustrée à la Figure 4.2. Ce sable présente les caractéristiques suivantes : un coefficient d'uniformité (Cu) de 3,08, un coefficient de courbure (Cc) de 1,29, une taille effective des particules (D10) de 0,36 mm, et une gravité spécifique de 2,63. Les poids unitaire secs maximum et minimum du sable sont 19,3 et 14,1 kN/m³ respectivement.

Le sable a été séché à 105°C pendant 24 heures jusqu'à ce que le taux d'humidité soit pratiquement nul (état sec). Les lits de sable ont été placés en couches par une technique de précipitation qui favorise la chute du sable dans l'air à un taux de décharge contrôlée pour fournir des densités uniformes. La densité relative obtenue lors des essais a été contrôlée en prélevant des échantillons de sable préalablement mis en place dans de petites boites de volume connu et placés en trois endroits différents dans le bac d'essai. La technique de précipitation adoptée dans la présente étude a fourni une densité relative uniforme de l'ordre de 60% avec un poids unitaire de 16,70 kN / m3.

Les résultats montrent que les densités relatives obtenues ne dépendent pas de l'emplacement du moule, ce qui témoigne une uniformité de notre échantillon.

Les propriétés de ce sol sont données dans le tableau 4.1.

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Tableau 4.1 Propriétés géotechniques du sable utilisé.

Paramètre Nom Unité Valeur

Coefficient d’uniformité Cu - 3,08

Coefficient de courbure Cc - 1,29

Densité spécifique G - 2,63

Poids volumique γ kN/m³ 16,70

Poids volumique sec maximal γd (max) kN/m³ 19,30

Poids volumique sec minimum γd (min) kN/m³ 13,92

indice de vide max e max - 0,889

indice de vide min e min - 0,362

diamètre effectif des particules à 10% du passant. D10 mm 0,12

diamètre effectif des particules à 30% du passant. D30 mm 0,24

diamètre effectif des particules à 60% du passant. D60 mm 0,37

Cohésion Effective c’ kPa 0,0

Angle de frottement effective’ φ’ (°) 38,00

L'angle de frottement interne a été mesuré à partir d'une série d'essais de cisaillement direct, réalisé sur trois échantillons de sable compacté d’une densité relative de 60 % sous des charges verticales variant de 50-200 KPa, la valeur obtenue est d'environ 38°, ce qui correspond à un sable dense.

Les résultats de ces essais sont présentés sur la Figure 4.3.

Chapitre 4 Etude expérimentale de la capacité portante d’une fondation superficielle reposant sur un sable en pente et soumise à une charge excentrée

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2.3 Dispositif de chargement et mesure

Le système de chargement est un mécanisme à levier mobile constitué d'une poutre métallique rigide. La charge est appliquée sur la semelle par des masses placées successivement sur le levier et mesurées par un capteur de charge (anneau dynamométrique) d’une capacité de 20 kN. Les déplacements ont été mesurés par un autre capteur de capacité de mesure de 10 cm (précision 0,001 mm) placé sur le point d'application de la charge, comme illustré sur la Figure 4.4.

Ce type de dispositif présente plusieurs avantages. Il permet entre autres : • d’avoir une connaissance précise de la force appliquée sur la semelle ;

• de ne pas avoir de déplacement du point d'application de l'effort en cours de chargement (il reste fixe au niveau du plan de pose de la semelle quels que soient ses déplacements) ; • de laisser la fondation libre de pivoter et de se déplacer verticalement et horizontalement.

2.4 Modèle de la semelle

Le modèle de la semelle a été fabriqué à partir d'une plaque d'acier rigide, menée de plusieurs trous, ceux-ci sont placés sur la face supérieure du modèle. Ces trous sont considérés comme des points d'application à différentes excentricités lors de l’application des charges (voir Figure 4.5). La semelle mesurait 498 mm de longueur, 100 mm de largeur et 20 mm d'épaisseur. La longueur de la semelle était presque égale à la largeur du réservoir afin de maintenir les conditions de déformations planes. Les deux extrémités de la plaque de

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la semelle ont été polies pour minimiser les efforts résultant du frottement avec les parois du réservoir. Une condition de base rugueuse a été obtenue en fixant du papier verre rugueux sous la base du modèle de la semelle.