CHAPITRE 1 :
3.3 Les Sols de Cotonou
Les dépôts de sols mous et compressibles sont fréquents en bordure des côtes dont Cotonou. Ces zones ont été longtemps considérées comme peu propices à la construction, mais on y construit maintenant fréquemment tous les types d’ouvrages (routes, bâtiments, réservoirs, piscines, usines, etc…), au prix d’un traitement préa-lable des sols de fondation. Ils sont en général sableux, mais présentent une couche de sable superposé à des couches argileuses plus ou moins molles. À Cotonou, la nappe phréatique affleure le sol dont la perméabilité élevée accélère l'infiltration des eaux fluviales et usées.
Ces sols présentent trois caractéristiques essentielles [19]. Ils subissent des déformations importantes sous les charges qui leur sont appliquées.
Leurs déformations ne sont pas instantanées, mais peuvent durer pendant des mois, voire des années.
Leurs capacités portantes sont souvent trop faibles pour supporter les charges prévues dans les projets.
Les problèmes que l’on rencontre en pratique sur ces sols sont tous liés aux trois caractéristiques précédentes : tassements excessifs, tassements différentiels, déformations à long terme, instabilité de l’ouvrage. Lorsqu’on fouille bien, on cons-tate que l’origine de ces problèmes se trouve dans quelques activités humaines.
3.3.1 Essais illustratifs du phénomène observé
Plusieurs investigations menées dans le cadre de divers projets de construction de bâtiment à Cotonou par exemple celles menées par le Laboratoire d’Essais et de Recherche en Génie Civil (LERGC) révèlent un phénomène géotechnique particulier dans la ville de Cotonou. L’analyse est basée sur le dépouillement de plusieurs es-sais mais nous n’exposerons que deux (O2) essais géotechniques menés dans dif-férentes zones de Cotonou : Tokpa-Hoho, Gbégamey.
- Zone de Tokpa-Hoho Analyse granulométrique
Des essais ont été réalisés au laboratoire sur les échantillons prélevés pour l’identification du sol en place. Il s’agit notamment de l’essai d’analyse granulomé-trique par tamisage (NF EN 933-1) / (NF EN 933-1/A1). Les résultats se présentent comme suit :
échantillon : Sol en place-profondeur
: 0,40 m à 2,50 m Pourcentage des passants au tamis 2mm : 98,27Pourcentage des passants au tamis 0,5mm : 40,48 Pourcentage des passants au tamis 0,08mm : 0,52
Au vu des résultats des analyses granulométriques nous pouvons conclure que le sol en place est en général un sable moyen.
échantillon : Sol en place-profondeur
: 2,50 m à 6,00 m Pourcentage des passants au tamis 2mm : 98,27Pourcentage des passants au tamis 0,5mm : 25,01 Pourcentage des passants au tamis 0,08mm : 0,36
Au vu des résultats des analyses granulométriques nous pouvons conclure que le sol en place est en général un sable moyen.
échantillon : Sol en place-profondeur
: 6,00 m à 10,00 mPourcentage des passants au tamis 2mm : 88,39 Pourcentage des passants au tamis 0,5mm : 17,65 Pourcentage des passants au tamis 0,08mm : 0,17
Au vu des résultats des analyses granulométriques nous pouvons conclure que le sol en place est en général un sable moyen.
Sondages à la soupape
Un sondage à la soupape a été exécuté en vue de déterminer la coupe du sol en place. Les résultats bruts nous montrent que le site est composé d’un remblai jusqu’à 0,40 m ; entre 0,40 m à 2,50 m, on retrouve du sable moyen de couleur beige foncée; entre 2,50 m à 6,00 m, on a du sable moyen de couleur brunâtre et enfin entre 6,00 m à 10,00m, du sable moyen de couleur grise à rousse. Aussi la nappe phréatique se trouve à 2 m en dessous du terrain naturel à la période des es-sais (22 Septembre 2014).
Figure 15 : Récapitulatif du sondage à Tokpa-Hoho [auteur]
Sondages au pénétromètre dynamique
Les essais ont été réalisés à l’aide d’un pénétromètre léger de masse du mouton 20kg, hauteur de chute 0,50 m de section droite de la pointe 5cm2.
L’essai consiste à battre des tiges dans le sol et à déterminer les résistances à la rupture des sols à différentes profondeurs. Ces résultats sont obtenus par application de la formule Hollandaise: Rd=M2 H/Ae (M+P) à tous les 0,20m de profondeur. Dans notre cas ici, l’essai a été exécuté respectivement aux points : Pd1, Pd2, Pd3, Pd4, Pd5, Pd6, Pd7, Pd8, Pd9, Pd10 jusqu’une profondeur de 5.20m. L’étude de l’ensemble des résultats permet de calculer la contrainte minimale Rdmin à la rupture du sol.
La contrainte admissible du sol est obtenue en prenant le vingtième de la con-trainte à la rupture. Le tableau récapitulatif des profondeurs et des concon-traintes ad-missibles correspondantes se trouve en annexe C.
L’analyse des résultats montre que le sol n’est pas homogène sur la profondeur des sondages. C’est ce que reflètent les courbes (contrainte du sol en fonction de la profondeur) que voici.
Figure 16 : Evolution de la contrainte en fonction de la profondeur [13]
La courbe ci-dessus, nous montre que de 0 à 1,0 m la contrainte admissible du sol est inférieure à 1 bars. De 1,0 m à 2,0 m la contrainte admissible du sol est inférieure à 0,8 bar. De 2,0 m à 3,0 m la contrainte admissible du sol atteint 1,5 bar.
0
De 3,0 m à 4,0 m la contrainte admissible du sol remonte et atteint 2,8 bars. Et
Echantillon : Sol en place-profondeur : 0,50 m à 1,50 m Pourcentage des passants au tamis 2mm : 92,39
Pourcentage des passants au tamis 0,5mm : 26,65 Pourcentage des passants au tamis 0,08mm : 0,19
Au vu des résultats des analyses granulométriques nous pouvons conclure que le sol en place est en général un sable moyen.
Echantillon : Sol en place-Profondeur : 1,50 m à 2,00 m Pourcentage des passants au tamis 2mm : 98,23
Pourcentage des passants au tamis 0,5mm : 40,67 Pourcentage des passants au tamis 0,08mm : 0,98
Au vu des résultats des analyses granulométriques nous pouvons conclure que le sol en place est en général un sable moyen.
Echantillon : Sol en place-Profondeur : 2,00 m à 5,00 m Pourcentage des passants au tamis 2mm : 98,79
Pourcentage des passants au tamis 0,5mm : 47,70 Pourcentage des passants au tamis 0,08mm : 0,30
Au vu des résultats des analyses granulométriques nous pouvons conclure que le sol en place est en général un sable moyen.
Echantillon : Sol en place-Profondeur : 5,00 m à 10,00 m Pourcentage des passants au tamis 2mm : 99,21
Pourcentage des passants au tamis 0,5mm : 61,48 Pourcentage des passants au tamis 0,08mm : 0,23
Au vu des résultats des analyses granulométriques nous pouvons conclure que le sol en place est en général un sable fin.
Sondage à la soupape
Au terme des trois sondages à la soupape effectués respectivement aux points S1, S2, S3 sur une profondeur de 10,00 m, il ressort que :
Le site est composé d’un remblai jusqu’à 0,50 m ; entre 0,50 m à 1,50 m, on retrouve du remblai en sable moyen de couleur beige ; entre 1,50 m à 2,00 m, on a du sable moyen de couleur grise foncée ; de 2,00 m à 5,00 m, du sable moyen de couleur brunâtre et enfin entre 5,00 m à 10,00m, du sable fin de couleur beige claire. La nappe phréatique est localisée à 0,7 m en dessous du terrain naturel à la période des essais (le 23 Avril 2012).
Figure 17: Récapitulatif du sondage à Gbégamey [Auteur]
Sondages au pénétromètre dynamique
Les essais ont été réalisés à l’aide d’un pénétromètre léger de masse du mouton 20kg, hauteur de chute 0,50 m de section droite de la pointe 5cm2. L’essai consiste à battre des tiges dans le sol et à déterminer les résistances à la rupture des sols à différentes profondeurs. Ces résultats sont obtenus par application de la formule Hol-landaise: Rd=M2 H/Ae (M+P) à tous les 0,20m de profondeur. Dans notre cas ici l’essai a été exécuté respectivement aux points : Pd1, Pd2, Pd3, Pd4, Pd5, Pd6, Pd7, Pd8, Pd9, Pd10 jusqu’aux profondeurs de 2,80m d’une part et 5.80m d’autre part. L’étude de l’ensemble des résultats permet de calculer la contrainte minimale Rdmin à la rupture du sol.
La contrainte admissible du sol est obtenue en prenant le vingtième de la con-trainte à la rupture. Le tableau récapitulatif des profondeurs et des concon-traintes ad-missibles correspondantes se trouve en annexe C.
L’analyse des résultats montre que le sol n’est pas homogène sur la profondeur des sondages. C’est ce que reflète la courbe (contrainte du sol en fonction de la pro-fondeur) en ci-après.
Figure 16 : Evolution de la contrainte en fonction de la profondeur [13]
La courbe ci-dessus, nous montre que de 0 à 1,0 m la contrainte admissible du sol varie de 0 à 1,0 bars. De 1,0 m à 1,2m la contrainte admissible du sol chute et descend à 0,7 bars. De 1,2 m à 1,80 m la contrainte admissible du sol remonte et atteint de nouveau 1,0 bar. De 1,8 m à 2,60 m la contrainte admissible du sol croit
0
sensiblement et atteint 2,2 bars. A partir de 2,60 m jusqu’à 3,0 m la contrainte ad-missible du sol se régularise et croit de 2,2 à 9,5 bars.
1. Synthèse
De tout ce qui précède, il ressort que sur le terrain de la zone de Tokpa-Hoho, jusqu’à 3m, la contrainte admissible du sol est de 1,8 bars. Elle remonte à 2,2 bars quand on atteint 4m. Tandis que les résultats de l’essai de pénétration dynamique sur le terrain de la zone de Gbégamey révèlent que jusqu’à 2m, la contrainte admissible du sol est de 1bar. Ce phéno-mène observé à Gbégamey et à Tokpa-Hoho est aussi observé à plusieurs endroits isolés de Cotonou où le sol présente les couches de faible portance par rapport aux bâtiments de grandes envergures. Le schéma ci-dessous est un récapitulatif du phénomène observé
Figure 17 : Coupe du sol
[13]2 ème partie :
Conception et dimensionnement d’un bâtiment de Type R+7 réalisé
sur un radier général
Chapitre 4 :
Conception et dimensionnement du
radier général
Chapitre 4 : Conception et pré dimensionnement du radier général