MINISTERE CHARGE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE D’ABOMEY- CALAVI
ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY- CALAVI
Département de Génie Civil
Option : Bâtiments et Travaux Publics MEMOIRE DE FIN DE FORMATION
7ème Promotion Présenté par :
Christian Gbênonton DEH en vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur de conception en Génie Civil
Thème :
Conception et Calcul des systèmes de fondations superficielles sur sols de faible portance : cas des radiers généraux
Superviseur :
Professeur Gérard Léopold GBAGUIDI AÏSSE Maître de Conférences-CAMES
Dr-ing. En génie civil et industriel Directeur-Fondateur ESGC-VAK
REPUBLIQUE DU BENIN
« Je vais vous montrer à qui ressemble quiconque vient à moi, écoute mes paroles et les met en pratique : il est comme un homme qui s'est mis à bâtir une maison ; il a creusé profondé- ment la terre et a posé les fondations sur le roc. Quand l'inonda- tion est venue, les eaux de la rivière se sont jetées contre cette maison, mais sans pouvoir l'ébranler, car la maison était bien bâ- tie.»
Luc 6 v 47 - 48
Dédicaces ... iii
Liste des Sigles et abréviations ... vii
Liste des tableaux ... xii
Liste des Photos ... xiii
Liste des figures... xiv
Résumé ... xvi
Abstract ... xvii
Avant-propos ... xviii
Introduction Générale ... 1
Objectifs et résultats attendus ... 4
1ère partie : La généralité sur les fondations et la présentation des sols atypiques de Cotonou ... 5
1 Généralités sur les fondations ... 6
2 Généralités sur les radiers généraux ... 13
3 Présentation des sols atypiques de Cotonou ... 25
2ème partie : Conception et dimensionnement d’un bâtiment de Type R+7 réalisé sur un radier général ... 37
4 Conception et dimensionnement du radier général ... 38
5 Dimensionnement des radiers généraux ... 51
6 Présentation du projet et la descente des charges ... 73
7 Calcul de la fondation du projet ... 85
Conclusion ... 106
Référence Bibliographique ... 107
Annexe ... 109
SOMMAIRE
©
Christian G. D.., 2014A, mes parents Jérôme H. A. DEH et Catherine EGUEH, pour m’avoir assuré une éducation de qualité et pour votre soutien tout le long de mon cursus scolaire et académique. Veuillez accepter cette œuvre comme fruit de votre labeur et témoignage de ma reconnais- sance à votre endroit.
Dédicaces
Remerciements
e mémoire a été réalisé avec le concours de nombreuses personnes auxquelles nous tenons à témoigner notre profonde gratitude.
À tous ceux qui ont manifesté de l’intérêt et de l’attention pour notre formation et particulièrement pour cette recherche. Au Directeur Général de l’EPAC, ain- si qu’au Chef de Département du génie civil. Nous adressons aussi un grand merci au :
Dieu Tout-Puissant, notre Créateur sans qui rien n’est possible, gloire à toi pour tous tes bienfaits ;
Professeur Gérard L. GBAGUIDI AÏSSE Maître de Conférences- CAMES, ar
Docteur Agathe HOUINOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en mécanique des sols ;
Professeur titulaire Edmond ADJOVI, Maître de Conférences des Universités, Directeur de l’ESTBR d’Abomey ;
Professeur Victor GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universi- tés, spécialiste en béton armé ;
C
Professeur Martin P. AÏNA, Maître de Conférences des Universités, spécialiste en eau et environnement, Chef du département de
Génie Civil de l’EPAC ;
Professeur François de Paule CODO, Maître de Conférences des Universités ;
Docteur Crépin ZEVOUNOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste de géologie, Directeur du LERGC ;
Docteur Ezéchiel ALLOBA, Maître Assistant des Universités, spé- cialiste en routes ;
Docteur Mathias SAVY, Maître Assistant des Universités, spécialiste en calcul des ouvrages d’art ;
Docteur Adolphe TCHEHOUALI, Maître Assistant des Universités, spécialiste en matériaux de construction ;
Docteur Léopold DEGBEGNON, Maître Assistant des Universités, spécialiste en Géodésie ;
Docteur Gossou Jean HOUINOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en mines et topographie ;
Docteur Codjo Luc ZINSOU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en mécanique des sols ;
Docteur Taofic BACHAROU, Maître Assistant des Universités, spécialiste en hydraulique ;
Docteur Architecte Noel DIOGO, Enseignant à l’EPAC
Je voudrais aussi remercier d’une façon très particulière :
mon frère Louis N.M. DEH pour son soutien fraternel à mon égard que le seigneur daigne te le rendre ;
mes amis d’église à savoir Léopold GODONOU, Mathieu GBOD- JINOU pour leurs soutiens et conseils ;
mon frère, ami et camarade Imeldo HOUNGAN pour son soutien, ses conseils et ses efforts à mon endroit pour peaufiner ce travail, que le seigneur te le rende au centuple.
À vous tous, MERCI ENCORE !
ABRÉVIATIONS
Significations
CBS Concrete Building Structures
CPU Collège Polytechnique Universitaire DTU Document Technique Unifié
ELS État Limite de Service ELU État Limite Ultime
ENPC École Nationale des Ponts et Chaussées EPAC École Polytechnique d’Abomey-Calavi ESP École Supérieure Polytechnique
ESTBR École des Sciences et Techniques du Bâtiment et de la Route INSA Institut Nationale des Sciences Appliquées
LERGC Laboratoire d’Essai et de Recherche en Génie Civil NF Norme Française
TN Terrain Naturel
UAC Université d’Abomey-Calavi UPMC Université Pierre et Marie Curie BAEL Béton Armé aux États Limites
CPEI Classes Préparatoires aux Études d’Ingénieurs CCTG Cahier des Clauses Techniques Générale
PS Parasismique
FAO organisation des nations unies pour l’alimentation et l’agriculture HA haute adhérence
R-D-C rez-de-chaussée Excel Microsoft Excel
Liste des Sigles et abréviations
Notations significations
Majuscules latines
A côté du contour d’impact projeté au plan moyen As Aire totale des armatures longitudinales tendues A’s Aire totale des armatures longitudinales comprimés Asty section d’acier longitudinale suivant Ly
Astx section d’acier longitudinale suivant Lx
Ast aire d’une section d’acier tendu B’ la largeur réduite de la fondation B largeur de la fondation
C’ la cohésion du sol Df rigidité du radier
D hauteur de la fondation Ds rigidité de la superstructure
Eb module de déformation élastique du béton Es Module d’élasticité de l’acier
G la somme des charges permanentes
Gmin poids propre de l’ouvrage à vide
Ho épaisseur initiale de la couche considérée
I inertie de la poutre ou de la bande de radier étudiée K coefficient inventé par Winkler qui se définit par K = σ /s
Moment fléchissant par rapport à x fonctions de Moment fléchissant par rapport à y fonction de
Mx moments fléchissants développés au centre du panneau suivant x My moments fléchissant développés au centre du panneau suivant y Mrb moment résistant du béton
Nc, Nq et Nγ les facteurs de portance
Combinaison d’action à l’ELS
Pu : Combinaison d’action à l’ELU
Q la somme des charges variables R résultantes des charges Qi Si tassement immédiat
Sc tassement de consolidation mesuré après la dissipation des pres- sions interstitielles
Ss tassement de compression secondaire S tassement du sol
Espacement des armatures transversales
Superficie du radier
Minuscules latines
Côté du poteau
b Largeur de la bande de radier étudiée
bc, bq et bγ sont les facteurs d’inclinaison de la base de la fondation Cc indice de compression
Cs indice de gonflement d hauteur utile
dx hauteur utile pour le sens lx dy hauteur utile pour le sens ly
d Distance du centre de gravité des armatures tendues à la fibre la plus comprimée d’une section droite
eo indice des vides initial du sol
Résistance caractéristique à la compression du béton à 28 jours d’âge Limite d’élasticité de l’acier
h épaisseur de la dalle du radier
ic, iq et iγ sont les facteurs d’inclinaison de la charge
l la distance entre les voiles ou les poteaux sur la bande étudiée lmax la longueur maximale de la bande étudiée
le Longueur élastique
Largeur du panneau de dalle suivant x Largeur du panneau de dalle suivant y
l ’ entre axes des poteaux parallèlement aux nervures n coefficient d’équivalence acier-béton
Charge à l’ELU transmise par le poteau le plus chargé au radier
qmax la pression maximale sous la semelle
q’max la pression effective maximale sous la semelle
Périmètre de la surface d’impact projeté au plan moyen Zb bras de levier du couple de flexion
Notations significations
Majuscules et minuscules Grecque
Coefficient partiel de sécurité sur le béton Poids volumique
Coefficient partiel de sécurité sur l’acier
η coefficient de fissuration relative à une armature
̅̅̅̅ Contrainte de compression de l’acier
Poids volumique de l’eau = 10kN/m3
hmax différence de niveau maximal entre le niveau des plus hautes eaux pré- visibles, majoré de 0,5m, et la face inférieure du radier
γ’ est le poids volumique déjaugé du sol sous le niveau de la fondation ε Déformations du radier
σ 'p la pression de pré-consolidation
σ’vO la pression des terres situées au-dessus de la profondeur de calcul de tassement
Contrainte admissible du sol La contrainte tangentielle
Rapport de sur
Coefficient donné en fonction de et de l’état limite considéré Coefficient donné en fonction de et de l’état limite considéré Coefficient partiel de sécurité de l’acier
Coefficient partiel de sécurité du béton
Coefficient sans dimension : moment réduit de service Moment réduit ultime
Moment réduit limite
ϕ Diamètre d’une barre d’acier ̅̅̅̅ La contrainte admissible du béton
̅ La contrainte admissible de l’acier
Tableau 1 : Expression des coefficients de répartition ... 61
Tableau 2 : Les coefficients de prise en compte de la continuité ... 62
Tableau 3 : Espacement des barres d’une même nappe d’armature ... 72
Tableau 4 : Condition de rigidité d’une poutre (H .THONIER) ... 77
Tableau 5 : Poids mort du plancher toiture terrasse accessible ... 80
Tableau 6 : Poids mort des murs en élévation ... 80
Tableau 7 : Bilan des charges issues de la descente des charges ... 83
Liste des tableaux
Photos 1 : Le radier général nervuré ... 20 Photos 2 : Exécution d'un radier général en Alsace…...………...………….60 Photos 3 : Vue du bâtiment en 3D ... 75
Liste des Photos
Figure 1 : Catégorisation des fondations [12] ... 8
Figure 2 : Les fondations superficielles [14] ... 9
Figure 3 : Chargement d'une semelle [18] ... 9
Figure 4 : Mécanisme général [18] ... 11
Figure 5 : Mécanisme de cisaillement localisé [18] ... 11
Figure 6 : Coupe d’un radier [auteur] ... 15
Figure 7 : Radier général sous poteaux [4] ... 15
Figure 8 : Les conséquences du tassement différentiel [6] ... 17
Figure 9 : Coupe d’un radier dalle plate [auteur] ... 19
Figure 10 : Les différentes positions de la dalle du radier [auteur] ... 20
Figure 1 : Coupe du radier champignon sous poteaux [auteur]………20
Figure 12 : Coupe de radier général voûté [9] ... 22
Figure 13 : Coupe d’un radier formant cuvelage [auteur] ... 22
Figure 14 : Carte de Cotonou [15] ... 27
Figure 15 : Récapitulatif du forage à Tokpa-Hoho [13] ... 32
Figure 16 : Evolution de la contrainte en fonction de la profondeur [13] ... 35
Figure 17 : Récapitulatif du forage à Gbégamey [13] ………34
Figure 18 : Evolution de la contrainte en fonction de la profondeur [13]………….….35
Figure 19 : Coupe du sol [13] ... 36
Figure 20 : Tassement différentiel sur un sol compressible [2] ... 40
Figure 21 : Joints de rupture [2] ... 40
Figure 22 : La rigidité de l’ouvrage [2] ... 41
Figure 23 : Répartition des contraintes compte tenu de la position de la résultante des charges Qi [2] ... 43
Figure 24 : Répartition des contraintes sous les radiers de fondations [2] ... 45
Figure 25 : Action mécanique agissant sur le radier [14] ... 46
Figure 26 : Répartition des pressions sur le sol [14] ... 46
Figure 27 : Allure de la déformée du radier [14] ... 46
Liste des figures
Figure 28 : Schéma d’un panneau de dalle [Auteur] ... 47
Figure 29 : Schéma d’un panneau de dalle [Auteur] ... 48
Figure 30 : Schéma d’un panneau de dalle portant dans deux directions ... 48
Figure 31 : Coupe de détail d’un radier nervuré [Auteur] ... 49
Figure 32 : Exemple de valeurs des moments sur appuis et en travée ... 62
Figure 33 : Schéma de détail de la bande de 1m ... 63
Figure 34 : Coupe parallèle à Lx du radier ... 64
Figure 35 : Coupe parallèle à Ly du radier ... 64
Figure 36 : Organigramme 1 de calcul d’une section rectangulaire en flexion simple sans aciers comprimés [7] ... 66
Figure 37 : Organigramme (2) de calcul d’une section rectangulaire en flexion simple avec acier comprimé à l’État Limite Ultime [7] ... 67
Figure 38 : De calcul d’une section rectangulaire en flexion simple à l'État Limite de Service [7] ... 69
Figure 39 : Schéma d’exécution d’un radier à une nappe d’armature ... 71
Figure 40 : Schéma d’exécution d’un radier à deux nappes d’armature ... 72
Figure 41 : Schéma statique d’une poutre [Auteur] ... 77
Figure 42 : Composition du plancher courant [Auteur] ... 78
Figure 43 : Composition du plancher toiture terrasse accessible [Auteur] ... 79
Figure 44 : CBS 2012 : Vue architecturale (sans cloisons) ... 81
Figure 45 : CBS 2012 : Vue métier (sans cloisons) ... 81
Figure 46 : CBS 2012 : Vue de calcul (sans cloisons) ... 82
Figure 47 : Plan de fondation... 87
Figure 48 : Evolution de la contrainte en fonction de la profondeur [13] ... 91
Figure 49 : Coupe du panneau de dalle étudié ... 94
Figure 50 : Epure des moments fléchissant suivant Lx ... 98
Figure 51 : Epure des moments fléchissant suivant Ly ... 99
Figure 52 : Coupe d’exécution du radier suivant Lx ... 105
Figure 53 : Coupe d’exécution du radier suivant Ly ... 105
A construction dans les zones inondables ou marécageuses est mon- naie courante au Bénin vu qu’on dispose d’une vaste étendue de zones marécageuses. Cotonou particulièrement est une ville où le niveau de la nappe phréatique est très proche du terrain naturel. La construction de très grands édifices, de parkings souterrains, de sous-sols est fréquente de nos jours, ce qui conduit bon nombre de constructeurs à choisir le radier général. Il permet une bonne répartition des charges, une réduction des risques de tas- sements diminuant ainsi les risques de fissuration du bâtiment, et assurant une parfaite stabilité de l’ouvrage.
Ces types de constructions sont donc exécutés sur des sols de faible por- tance et parfois inondables. L’usage du radier est aussi fréquente malgré l’utilisation des fondations profondes (puits, pieux,…etc.) qui sont aussi adap- tées pour ces types de sols. Compte tenu des avantages particuliers qu’offrent les radiers généraux, le présent travail de recherche s’intéresse donc à la con- ception et au dimensionnement des radiers généraux.
Il est structuré principalement en deux grandes parties. La première qui tient lieu de généralités, présente les fondations de façon générale, expose les différents types de radiers et les critères de choix de chacun d’eux. Ensuite nous exposerons les sols atypiques de Cotonou.
La deuxième partie en guise d’étude de cas, sera consacrée à la con- ception et au dimensionnement d’un hôtel de type R+7 dont la fondation est un radier général. .
Mots-clés : radier général, tassement différentiel, rigidité
L
Résumé
building in flood or marshy areas is common in Benin which have a vast expanse of wetlands . Cotonou is a city particularly where the level of the water table is very close to the natural terrain. The construction of high building, underground parking, basements is common nowadays, which led many manufacturers to choose the general strike. Because they provide good load balancing, reduced settlement risk and reducing the risk of cracking of the building, ensuring a perfect stability of the structure ... etc.
These types of buildings are performed on soils of low bearing and some- times flood. Therefore the use of the raft is essential despite the use of deep foundations (well, pious...etc.) Are also suitable. Given the special advantages offered by General riffles compared to deep foundations, the present research therefore focuses on the design and sizing of general riffles.
It is structured into two main parts.
The first lieu of generalities, has foundations in general, describes the different types of riffles and selection criteria for each of them. Then we pre- sent the atypical soils in Cotonou.
The second part by way of case study will focus on the design of a hotel R+7, the foundation is a general strike
KEY-WORDS: raft, differential settlement, stiffness
A
Abstract
près deux années de Classes Préparatoires aux Études d’Ingénieurs (CPEI), nous avons fait notre entrée au département de Génie Civil de l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi en 2011. Pendant 5 semestres de cours, nous avons appris à être des ingénieurs, concepteurs d’ouvrages de génie civil. Nous avons eu des enseignants qualifiés, à la fois théoriciens et praticiens, qui n’ont ménagé aucun effort pour nous apprendre l’essentiel. La fin de ce parcours est marquée par un stage pratique d’insertion profession- nelle de six (6) mois, obligatoire, nous permettant d’appliquer ce que nous avions appris sur le terrain. À la fin de ce stage, un mémoire de fin de cycle est soutenu publiquement devant un jury. Dès lors, l’EPAC met à la disposition des entreprises et bureaux d’études, des ingénieurs compétents, capables de piloter la conception et l’exécution des projets de Génie Civil (bâtiments, routes, ponts, barrages, châteaux d’eau, etc.)
Le présent document est un mémoire de fin de cycle. Il aborde la con- ception et le dimensionnement des radiers généraux. À travers l’application des résultats issus des études menées, les concepteurs de projets de bâti- ments pourront, sans inquiétude majeure, projeter des constructions d’habitats de grande envergure sur des sols de faible portance tout en faisant le choix du radier sans avoir à se soucier de son dimensionnement .
L’auteur
A
Avant-propos
Introduction Générale
N ouvrage quelles que soient sa forme et sa destination, prend toujours ap- pui sur un sol d’assise. Les éléments qui jouent le rôle d’interface entre l’ouvrage et le sol s’appellent fondations. Les fondations sont toujours des structures en béton armé et elles sont nécessaires pour servir d’interface entre le sol et la superstructure.
Aujourd’hui on rencontre les sols de forte portance mais aussi ceux de faible por- tance qui nécessite l’utilisation de semelle de largeur très importante. La fondation devient donc instable avec des risques de tassement différentiel à cause du chevau- chement des semelles. C’est pour éviter ce problème que le choix du radier est de- venu depuis quelques années une solution incontournable. De plus lorsque le sol est inondable on fait également recours au radier pour jouer le rôle d’un cuvelage étanche ce qui rend fréquente son utilisation dans les zones marécageuses.
Il est utilisé dans plusieurs domaines à savoir en premier lieu dans la construc- tion immobilière, où il est une plate-forme maçonnée servant d’assise stable à l’ensemble de la construction ; dans la construction fluviale, le radier est une plate- forme maçonnée sur laquelle est édifié un ouvrage hydraulique (pont, barrage,...) pour lutter contre l’érosion du à la présence de l’eau. Nous avons les piles des tra- vées de ponts reposants chacune sur un radier, pour les barrages, les seuils, les écluses ou les pertuis, le radier sert d’assise indéformable ; en construction navale, le radier fait partie des radoubs et forme la base des bassins pour la réparation des navires . Certains radiers présentent des paliers qui servent d’appui pour les tins lors du carénage des navires.
On ne choisit pas le radier simplement parce qu’on ait en présence d’un sol de faible portance. Mais il y a des conditions qui doivent être remplis avant de penser au choix du radier. Une fois le type de radier choisi son dimensionnement constitue une autre difficulté à résoudre et c’est pour faciliter la résolution de ces problèmes que nous avons choisi le thème :
« Conception et calcul des systèmes de fon-
U
Introduction générale
dations superficielles sur sols de faible portance : cas des radiers gé-
néraux » .
À la fin de cette étude des méthodes précises seront élaborés pour le dimensionnement du radier général.
0.1 Objectifs
’OBJECTIF de cette étude est : « de concevoir une méthodologie de dimensionnement du radier général ».Tout en prenant en compte les dispositions pour empêcher la remonté d’eau par capillarité.
Spécifiquement, il s’agira :
d’étudier les différents types de radier, analyser leurs comportements par rapport au sol ainsi que les normes en vigueur pour leurs calculs ;
d’étudier la conception du radier général de fondation.
0.2 Résultats attendus
La définition de la structure portante d’un projet d’hôtel de type R+7 à partir des plans architecturaux est maîtrisée.
La conception et le dimensionnement du radier général de l’hôtel de type R+7 ont été faits.
L’élaboration d’une méthode de calcul des paramètres entrant dans la conception de fondations sur radier général.
L
Objectifs et résultats attendus
1 ère partie :
La généralité sur les
fondations et la présentation
des sols atypiques de Cotonou
CHAPITRE 1 :
Généralités sur les
fondations
Sommaire
1.1 Introduction………... 7 1.2 Fonctions des fondations ………..………..……..… 7 1.3 Différents types de fondations………..………..……...……..… 8 1.4 Comportement d’une semelle chargée………..…………. 10 1.5 Mécanismes de rupture des fondations………...…... 11
1.1 Introduction
ne fondation est par définition, tout élément d'un ouvrage qui se trouve en con- tact direct avec le terrain d'assise, et qui a pour fonction de lui transmettre le poids propre de l'édifice et les surcharges utiles et accidentelles appliquées sur la construction.
On cherchera à reporter ces charges à un niveau convenable; à les répartir sur une couche de terrain plus ou moins étendue et de résistance adéquate (bon sol), et cela tout en assurant la stabilité et la sécurité de la construction.
De plus, la fondation devra résister à la réaction du sol d’assise.
1.2 Fonctions des fondations
Elles doivent reprendre les charges supportées par la structure et les transmettre au sol dans de bonnes conditions. Les principales fonctions des fondations sont :
d’assurer la stabilité de l'ouvrage. Ce qui consiste à éviter ou limiter les tasse- ments différentiels, à tenir compte de la présence d'eau dans le sol (pous- sée d'Archimède). L'ouvrage ne doit pas se déplacer sous l'action des forces horizontales ou obliques appliquées à la structure. Éviter tout glissement de l’ouvrage pour les constructions réalisées sur un terrain en pente ;
U
Généralités sur les fondations
1
d’assurer la résistance des massifs de fondation. C’est-à-dire les actions qui sollicitent les fondations ne doivent pas entraîner leurs ruptures ;
de vérifier la résistance du terrain de fondation en évitant le poinçonnement et les déformations incompatibles avec l'utilisation de l'ouvrage supporté ;
d’assurer l’équilibre des massifs de fondation auxquelles sont appliqués les sollicitations dues à la superstructure et les sollicitations dues au sol ;
1.3 Différents types de fondations
Le Document Technique Unifié version 13.12 classe les fondations en deux grandes catégories : les fondations superficielles et les fondations profondes.
Lorsque le rapport de la largeur (B) à la hauteur(D) d’une fondation est inférieur à un sixième et que la hauteur (ou profondeur) est supérieure à 3 mètres, il s’agit de fon- dations profondes. Alors, tant que le rapport B/D est supérieur ou égale à un sixième, on parlera de fondations superficielles.
Figure 2: Catégorisation des fondations [12]
Le fascicule 62 titre V définie plutôt trois catégories de fondation : – Les fondations superficielles si D/B < 4,
– Les fondations semi-profondes si 4 ≤ D/B < 10 – Les fondations profondes si D/B ≥ 10
D et B étant respectivement la profondeur et la largeur de la fondation
On appelle donc fondations superficielles toutes les fondations dont l’’encastrement D dans le sol de fondation (figure ci-dessous) n’excède pas quatre (4) fois la largeur B de la fondation (ou le plus petit côté). Parmi les fondations super- ficielles, on distingue les semelles (isolées et filantes) et les radiers.
Figure 3 : Les fondations superficielles [14]
Les semelles sont de dimensions limitées, elles peuvent prendre l’aspect de dalles carrées, rectangulaires ou circulaires, situées sous des poteaux : ce sont les semelles isolées. Elles peuvent aussi avoir une très grande longueur L, si elles sup- portent un mur ou une paroi mais leur largeur reste limitée ; on leur donne le nom de semelle filante de largeur B et de longueur infinie. Dans la pratique, on peut considé- rer qu’une semelle rectangulaire est une semelle filante dès que le rapport L/B atteint ou dépasse la valeur 10.
1.4 Comportement d’une semelle chargée
Les tassements qui vont se produire sous une semelle sont en fonction de l'intensité de la charge appliquée et qui ont l'allure de la figure 3.
Figure 4 : Chargement d'une semelle [18]
Qu est la charge limite de la semelle : c'est la charge maximale que peut suppor- ter celle-ci et qui entraîne la rupture.
Comme cette valeur n'est pas très bien définie, on considère souvent que Qu est la charge correspondant à un certain enfoncement.
A : l'aire de la semelle, la contrainte de rupture de la semelle est q I = Qu /A
La contrainte admissible qa, c'est la valeur de cette contrainte qui permettra au bu- reau d'étude de dimensionner les fondations.
On constate sur la figure 3 que qa devra dépendre de deux conditions • un critère de rupture qa = ql / FS
Avec Fs : coefficient de sécurité généralement pris égale à 3
La contrainte admissible devra, en effet, être telle que tout risque de rupture est évité.
• un critère de déformabilité : la condition précédente étant supposée remplie et la semelle chargée de telle sorte que la contrainte admissible transmise au sol qa, tassera cette semelle de la valeur Sa (figure 3).
1.5 Mécanisme de rupture d’une fondation
Les études théoriques relatives à l'état d'équilibre plastique sous les se- melles filantes conduisent aux conclusions générales suivantes :
Au cours du passage d'un état à l'autre, la répartition des réactions du sol sur la base de la semelle et l'orientation des contraintes principales dans le sol, su- bissent des variations. La transition s'opère à partir des bords extérieurs de la fondation et s'étend comme il est indiqué sur la figure 4 qui s'applique à une semelle continue (ou filante) reposant sur un massif homogène de sable.
Les résultats d'essais sur des semelles rigides montrent qu'il existe trois méca- nismes potentiels de rupture mobilisant un volume limité de sol :
un mécanisme général : caractérisé par la formation d'un coin sous la base de la fondation, qui refoule le sol latéralement selon des lignes de glis- sement débouchant à la surface. L'enfoncement de la fondation provoque généra- lement un soulèvement du sol d'autant plus net que la structure est moins défor- mable. C'est le cas pour les sols relativement résistants figure 4 ;
Figure 5 : Mécanisme général [18]
un mécanisme de cisaillement localisé (Figure 5) : qui ne s'étend qu'au voisinage immédiat de la fondation. Il y a également un soulè- vement du sol, mais après un enfoncement très important. C'est le cas pour les sols très compressibles, comme les sols argileux ;
Figure 6 : Mécanisme de cisaillement localisé [18]
une rupture par poinçonnement : La fondation pénètre
Verticalement dans le massif sans perturber le sol qui n'est pas directement sous la fondation. Pour les sols cohérents, l'application du chargement est accompagnée d'une augmentation de la pression interstitielle mais comme la vitesse de charge- ment est souvent supérieure à la vitesse nécessaire pour la dissipation de ces sur- pressions, il est raisonnable de supposer que l'enfoncement s'effectue à volume constant (en conditions non drainées).
Pour les sols pulvérulents, l'application du chargement entraîne une variation de volume due à la réorganisation des grains (désenchevêtrement ou compaction des grains selon les niveaux de contraintes atteints). La charge de rupture (ou capacité portante) peut être estimée par des calculs relativement simples en supposant que
les paramètres de résistance des sols au voisinage de la fondation sont connus.
Cependant, plusieurs facteurs peuvent affecter cette valeur comme :
– des phénomènes se produisant au cours de la construction (soulèvement du fond de fouille après une excavation, gonflement ou ramollissement des ar- giles, effets du gel, etc.) ;
– des interactions avec d'autres constructions à proximité (battage de pieux, vi- brations, excavation de tranchée, creusement de galeries, rabattement de la nappe phréatique, etc.)
CHAPITRE 2 :
Généralités sur les radiers
généraux
Sommaire
2.1 Définition……..………15 2.2 Critère de choix du radier général………...17 2.3 principe de construction du radier général……….…18 2.4 Les différents types de radiers généraux……….….……..………...…19 2.5 Le cuvelage……….……….………24
2.1 Définition
l existe deux (02) catégories de radiers : le radier général et le radier simple ou partiel.
Le radier général est une dalle épaisse en béton armé constituant la fondation d’un bâtiment, le plancher d’une fosse, d’un canal ou d’une galerie souterraine. Il supporte la construction sur la totalité de sa surface et parfois au-delà. Il est coulé directement sur le sol d’assise et sert à diminuer la pression sur le sol et / ou sert de support à un revêtement d’étanchéité. Tandis que le radier partiel ou simple recouvre généralement deux ou plusieurs poteaux qui se chevauchent et ne couvre pas la to- talité de la superficie du bâtiment.
Le radier général peut également être défini comme étant une dalle plane, éventuellement nervurée, constituant l'ensemble des fondations d'un bâtiment. Il s'étend sur toute la surface de l'ouvrage. Il comporte parfois des débords (consoles extérieures). Il sert de fondation sur les terrains instables ou inondables, lorsque le bon sol est trop profond pour y établir des pieux.
I
Généralités sur les radiers généraux
2
Figure 7 : Coupe d’un radier [auteur]
Si la résistance du sol de fondation est faible, les semelles des piliers isolés tendent à se rencontrer, il est préférable d’établir un radier général dans ce cas. On peut ainsi comparer le radier à une dalle pleine en Béton Armé recevant la contrainte du sol et reposant sur les appuis de la construction.
. Le radier général se présente sous la forme d’un plateau de fondation, qui transmet les charges de la construction sur le sol par une surface égale ou supé- rieure à celle de l’ouvrage. C’est une sorte de plancher renversé, recevant la con- trainte unitaire du sol, et reposant sur les points d’appui de la construction.
Les avantages des fondations sur radier général sont d’une part une di- minution des risques de tassement, et d’autre part l’excellente liaison des bases de l’ouvrage. En revanche, cette solution est à rejeter lorsque le sol de fon- dation est de résistance irrégulière c’est-à-dire hétérogène.
Figure 8 : Radier général sous poteaux [4]
.
2.2 Critère de choix du radier général
Le radier est un mode de fondation qui est utilisé dans deux principaux cas :
lorsque la capacité portante du sol est faible : le radier est alors
conçu pour jouer un rôle répartisseur de charges. Son étude doit toujours s'ac- compagner d'une vérification du tassement général de la construction ;
lorsque le sous-sol d'un bâtiment est inondable : le radier joue alors le rôle d’un cuvelage étanche pouvant résister aux sous-pressions.
2.2.1 Critère de choix du radier général répartisseur de charges
On choisit le radier pour répartir les charges sur le sol lorsqu’il a une faible por- tance et les charges amenées par la superstructure sont importantes. Le choix est fait dans ce cas lorsque la surface des semelles isolées ou continues est très impor- tante (supérieure ou égale à 50 % de l'emprise du bâtiment). Ce qui est le cas lors- que :
le sol a une faible capacité portante mais est relativement homogène ;
les charges du bâtiment sont élevées (immeuble de grande hauteur) ;
l’ossature à une trame serrée (poteaux rapprochés) ;
la profondeur à atteindre pour fonder sur un sol résistant est importante ;
la surface de la construction est petite par rapport à son volume (silos, gratte- ciel, etc.) ;
il est difficile de réaliser des pieux (coût - vibrations nuisibles) ;
il existe des charges excentrées en rive de bâtiment ;
les sous-sols utilisables (parking, garages, caves ...).2.2.2 Critère de choix du radier général formant Cuvelage
Il est utilisé comme cuvelage lorsque le terrain est inondable ; pour éviter la re- montée d’eau par capillarité ou en vue d'obtenir un sous-sol étanche. Il est aussi réalisé dans le domaine hydraulique à savoir lors de la réalisation d’un collecteur. Le fond du collecteur est réalisé en radier général. Il est aussi réalisé lors de la cons- truction d’une piscine ou pour permettre le passage dans une rivière non pérenne.
C’est-à-dire une rivière qui s’assèche pendant une période, pour permettre le pas- sage.
Notons que le radier général formant cuvelage réalisé pour obtenir un sous-sol étanche à également pour rôle de répartir les charges sur le sol.
2.3 Principe de construction
Le radier n’est pas un système de fondation « miracle » il ne permet pas de s’affranchir de n’importe quel mauvais terrain, chaque fois que la capacité portante est insuffisante pour envisager des semelles ; d’où la nécessité d’une étude géo- technique, suivie d’une réflexion sur les autres systèmes de fondation possibles (puits, pieux, etc.) avant de faire un choix.
On se méfiera, en particulier, des pièges provenant de la distribution des réac- tions sur le sol et de l’inertie collaborant des superstructures. Avant de décider de la conception d’une fondation par radier, le projecteur doit vérifier si :
les charges apportées par le bâtiment sont régulièrement réparties : pas de bâtiment avec une partie haute et une partie moins haute pour ne pas engen- drer des tassements incompatibles ;
la répartition des contraintes sous le radier est uniforme ;
le terrain sous le radier n’est soumis qu’à des contraintes de compression en tout point ;
le sol d'assise a une résistance régulière (pas de tassements différentiels, pas de points durs).
Le Tassement différentiel sous le radier, dû au terrain de résistance inégale et l’excentricité de la résultante par rapport au centre de la semelle sont les causes du déversement du bâtiment (voir figure ci-après)
Figure 9 : Les conséquences du tassement différentiel [6]
On a des fois recours à des radiers sur pieux pour assurer une répartition uni- forme sur l’ensemble des pieux. Notons que le sol doit être homogène, formé d’une
couche d’épaisseur sensiblement constante et dépourvu de point dur.
2.4 Les différents types de radiers généraux
Il existe quatre types de radiers généraux : le radier dalle plate (peu utilisé), le radier nervuré (le plus courant), le radier champignon sous poteaux (très peu utilisé) et le radier voûte (rarement utilisé) on peut ajouter à ces quatre, le radier sur pieux ; il sert de sous-radier lorsque la structure reçoit un cuvelage extérieur ; il n’est cepen- dant pas posé directement sur le sol. Ce sont les pieux qui servent d’assise à ce type de radier. Tous les radiers sont mis en place sur un béton de propreté, un lit de sable ou suite à une amélioration du sol.
2.4.1 Le radier dalle plate
C'est une dalle d'épaisseur constante inférieur à 1 m qui repose sur un béton de propreté à même le sol, coffrée sur son pourtour, fortement armée, mais réservée à de petits bâtiments vu l’importance du béton qui surcharge la structure. Il convient aux charges assez faibles et aux bâtiments de petites emprises. Les murs ou les po- teaux viennent s'appuyer directement sur la dalle avec possibilité de renforcer les sections de béton au droit des appuis. Cette forme de radier est très utilisée dans le domaine hydraulique (lors de la réalisation de collecteurs d’eau pluviale, de réser- voirs d’essences, de silo, des stations de traitement d’eau, des réservoirs, des pis- cines, des citernes… etc.) Les armatures sont souvent en treillis soudés, mises en places et calées sur un béton de propreté. Elles sont aussi ancrées dans les por- teurs verticaux, afin d’assurer la liaison. Il existe des armatures hautes en milieu de portée. Des armatures basses en chapeaux sous les porteurs verticaux et on y ra- joute des armatures de répartitions. Le calcul s’effectue d’abord à la flexion, puis on vérifie à l’effort tranchant au droit des appuis.
Figure 10 : Coupe d’un radier dalle plate [auteur]
2.4.2 Le radier nervuré
C’est une dalle mince renforcée par des nervures et des poutres espacées de 2,50 à 3,50 m. Lorsque les charges sont importantes, pour que l'épaisseur du radier ne devienne pas excessive, on dispose des travures de poutres (poutre de libage) pour rigidifier la dalle ; elles peuvent être disposées dans un seul sens ou dans les deux sens ; cela dépend de la portée, de la disposition des murs ou des po- teaux. L'ensemble donne des alvéoles qu'il est nécessaire de remblayer si on veut utiliser le sous -sol ou faire une deuxième dalle en partie haute ; les poteaux et les murs portent sur les poutres. Il comprend une table, des nervures et des poutres principales. La table peut se situer en partie basse des poutres, dans ce cas elle im- pose un matériau de remplissage avec un matériau léger entre les nervures et les poutres. Elle peut également être placée en partie haute des poutres pour former des bêches contre les effets de glissements, dans ce cas la surface pourra servir de sol pour le niveau inférieur de construction. Les dimensions ainsi que le ferraillage sont à déterminer en fonction des charges à reprendre, de l’espacement des nervures et des poutres.
Photos 1 : Le radier général nervuré [auteur]
Lorsque la dalle du radier est en partie inférieure c'est la solution rationnelle. La dalle placée en zone comprimée renforce la poutre qui, de ce fait, est en forme de T renversé avec une grande rigidité. Ses inconvénients sont une fouille importante mais simple, un coffrage compliqué et important, une nécessité de remplir les creux entre les poutres et les nervures pour utiliser la surface et les risques de sous- pressions plus importants.
Lorsque la dalle se situe en partie supérieur, elle se trouve dans la zone tendue de la poutre, et ne participe pas à sa résistance et entraîne un terrassement com- plexe, des armatures plus compliquées, les armatures secondaires doivent reprendre les charges pour les reporter sur les zones comprimées épaisseur plus grande de la dalle, donc augmentation du poids. Elle permet néanmoins d’utiliser directement la surface supérieure de la dalle.
Figure 11 : Les différentes positions de la dalle du radier [auteur]
2.4.3 Le radier général champignon sous poteaux
Dans le cas d'une construction ossaturée on peut traiter le radier selon le prin- cipe des planchers champignons ; il ne comporte pas de nervure, ce qui permet d'avoir une surface plate et dégagée pour de grandes portées
.
Figure 12 : Coupe du radier champignon sous poteaux [auteur]
Les charges sont transmises des poteaux à la dalle épaisse (50 cm environ) par l'intermédiaire de chapiteaux ce qui permet de répartir progressivement la charge. IL y a donc nécessité de répartir régulièrement les poteaux (la portée dans un sens ne peut dépasser deux (02) fois la portée dans l'autre sens). Il offre une faci- lité d'exécution mais les chapiteaux "encombrent" le sol. On peut dès lors incorporer les chapiteaux dans la dalle (béton fortement armé pour le chapiteau) ce qui permet d’avoir une surface totalement plane.
2.4.4 Le radier voûté
La mise en œuvre est assez complexe mais les radiers voûtés sont minces (12 à 20 cm) car ils travaillent essentiellement en compression ; ils sont donc écono- miques en béton et en acier il est nécessaire de faire une répartition symétrique des charges ; les poussées des voûtes sont reprises par des culées (aux extrémités) ou par des tirants (tous les 4 m environ) qui peuvent être constitués : par des barres en acier ou des poutres en Béton Armé placées perpendiculairement à l'axe des voûtes. Ils peuvent être lestés de sable si nécessaire (en cas de sous-pressions).
Les poutres sont placées au droit des murs et sous les alignements des poteaux. Il convient de préciser que la mise en forme du béton de la voûte, ainsi que les cof- frages des tirants et le remplissage des creux pour rendre la surface utilisable est difficile. Les voûtes permettent d'augmenter les portées (distance entre les éléments
porteurs) sans augmenter sensiblement l'épaisseur du radier. L'axe des voûtes est perpendiculaire à la grande dimension du radier.
Figure 13 : Coupe de radier général voûté [9]
2.5 Le cuvelage 2.5.1 Définition
Le terme cuvelage est employé dans le domaine de la construction mais éga- lement lorsqu’on parle des puits de pétrole.
Le cuvelage en construction désigne à la fois les matériaux et les techniques utilisées pour consolider une construction souterraine et créer une protection hermé- tique contre les eaux et les infiltrations. Pour les bâtiments, on cherche à créer un caisson étanche qui protège les fondations contre la nappe phréatique.
Figure 14 : Coupe d’un radier formant cuvelage [auteur]
2.5.2 Différents types de cuvelage
Selon Le DTU 14.1 (norme NF P11-221) de mai 2000, il existe trois types de cuvelage : le cuvelage avec revêtement d’imperméabilisation, le cuvelage à structure relativement étanche et le cuvelage avec revêtement d’étanchéité.
Le cuvelage avec revêtement d’imperméabilisation
Il constitue un écran intérieur, adhérent à son support, ne résistant pas à une fissuration appréciable du support. Le revêtement est constitué d’enduits à base de mortier hydrofuge ou d’enduits pelliculaires à base de résine ou par un traite- ment de minéralisation de surface. Le cuvelage comprend la périphérie de l’ouvrage soumise directement à l’action de l’eau (appelés enveloppe) et les par- ties intérieures adjacentes liées avec elles (appelées retour).
Le cuvelage à structure relativement étanche
Ce cuvelage ne comporte pas un revêtement de cuvelage. De ce fait, il est admis un léger passage d’eau au travers des parois dans les limites suivantes. Pour l’enveloppe dans son ensemble : Moyenne hebdomadaire : 1,0 l/m²/jour. Pour toute portion d’enveloppe de 10m² constituant un rectangle dont les deux côtés sont infé- rieures à 5m : moyenne hebdomadaire 2,0l/m²/jour
Le cuvelage avec revêtement d’étanchéité.
L’étanchéité est réalisée par un revêtement plastique, élastoplastique ou élas- tique appliqué à l’extérieur de la structure résistant à la poussée de l’eau. Ce revête- ment n’est pas nécessairement adhérent à la structure résistante et c’est alors la pression de l’eau qui s’applique sur celle-ci. Ce revêtement doit pouvoir s’adapter aux légères déformations ou fissurations des ouvrages qui lui sont accolées ou qui l’enserrent. Ce type de cuvelage est également considéré comme étanche à l’eau en phase vapeur.
Avant de définir le type de cuvelage à poser, il faut utiliser la théorie de la poussée d’Archimède qui permet de définir la pression qu’aura à supporter la construction par rapport à la force des eaux et les propriétés des fluides. Le poids du cuvelage doit être supérieur verticalement à la force d’Archimède.
2.5.3 Réalisation du cuvelage au niveau du radier
Pour éviter les remontées d'eaux par capillarité au niveau du radier et des voiles, on réalise des revêtements d'imperméabilisation. On en distingue quatre types princi-
paux : revêtement mince à base de mortier ; revêtement épais à base de mortier;
revêtement à base de résine; revêtement par minéralisation de surface.
Il existe deux sortes de cuvelages : le cuvelage dans la masse du radier et des voiles, le traitement des surfaces de reprise de bétonnage et le cuvelage intérieur par enduit d’imperméabilisation ou par des produits spéciaux. Ces revêtements sont ap- pliqués sur la structure résistante en épaisseur sensiblement constante et, à ce titre, n'ont pas pour objet, de réaliser des qualités de planéité différentes de celles de la structure résistante.
Chapitre 3 :
Présentation des sols atypiques
de Cotonou
SOMMAIRE
3.1 Introduction……….28 3.2 Notion de sol ……….………….29 3.3 Les sols de Cotonou………..31 3.4 Synthèse………..35
3.1 INTRODUCTION
u début du XIXe siècle, Cotonou (alors appelé Koutonou) n’était habité que par quelques pêcheurs. C’est sous le règne de Glèlè, roi du Dahomey (1858 - 1889) que les premiers Européens s’installent. Le territoire est cédé à la France par un traité signé avec Glèlè le 19 mai 1868. À sa mort en 1889, son fils Béhanzin tente en vain de remettre en cause ce traité. La ville, désormais officielle, se développe alors rapidement.
Sa population est officiellement de 7 61 137 habitants en 2006. En 1960, la ville ne comptait alors que 70 000 habitants, soit une multiplication par 10 de la popula- tion en à peine quarante ans. Les fronts d'urbanisation se multiplient, notamment à l'ouest de la ville.
Cotonou est situé sur le cordon littoral entre le Lac Nokoué et l’Océan Atlan- tique. La ville est coupée en deux par un canal, la lagune de Cotonou, creusée par les Français en 1855. Trois ponts assurent la liaison entre les deux rives.
A
Présentation des sols atypiques de Cotonou
3
Figure 15 : Carte de Cotonou [15]
3.2 Notion de sol
Le sol représente la couche superficielle (meuble de la croûte terrestre) résul- tant de la transformation de la roche mère, enrichie par des apports organiques. Il est à la fois le support et le produit du Vivant. On différencie le sol de la croûte terrestre par la présence significative de vie. Le sol est aussi un des puits de carbone plané- taires, mais semble perdre une partie de son carbone de manière accélérée depuis au moins 20 ans. Il peut contenir et conserver des fossiles, vestiges historiques, et les traces d'anciennes activités humaines ou d'évènements géo climatiques.
Le sol est le support des êtres vivants, celui de leurs ouvrages et où poussent les végétaux. Les coupes de sol permettent d'étudier les couches du sol.
3.2.1 Description
– la fraction minérale
La fraction minérale représente l'ensemble des produits de la dégradation physique puis chimique de la roche mère.
On peut les classer par diamètres décroissants :
les sables
les limons
l'argile
Tous ces éléments constituent le « squelette » du sol.
– la fraction organique
La matière organique du sol peut être définie comme une matière carbonée provenant de la décomposition et du métabolisme d'êtres vivants végétaux, animaux, fongiques et microbiens. Elle constitue l'humus.
3.2.2 Texture du sol
L’une des caractéristiques des sols est la taille des éléments minéraux qui le composent :
les cailloux ou blocs sont les éléments de taille supérieure à 2mm.
les éléments de taille inférieure à 2 mm sont définis par classe de texture (sables, limons et argiles).
Ces sols appartiennent au groupe des silicates ou des carbonates :
des ions (Ca2+, Mg2+, K+, NH4+, NO3-...) arrivent dans le sol en solution dans l'eau infiltrée, ou fixés aux particules colloïdales citées ci-dessus.
d'autres ions, comme les sulfates (SO42-
) ou les ions iodures (I-) sont apportés par les précipitations atmosphériques.
Les particules colloïdales chargées négativement peuvent se présenter à l'état dis- persé ou floculé.
À l'état dispersé, les particules se repoussent en raison de leur polarité, et oc- cupent tous les interstices du sol. Ce dernier devient asphyxiant, et l'eau ne s'y infiltre plus. Le sol est difficile à travailler.
À l'état floculé, les particules colloïdales sont neutralisées par les ions chargés positivement, et s'agglutinent avec ceux-ci. Les flocons formés laissent un sol lacunaire, perméable à l'eau et à l'air. C'est un sol avec une bonne structure.
3.2.3 Comment se forme-t-il ?
Le sol met du temps à se constituer (plusieurs milliers d’années).
Dans certaines conditions, la roche-mère, élément minéral est altérée par l’air et l’eau. Le sol est donc le produit de la désagrégation physique ou mécanique et chi- mique des roches à la présence de l’écorce terrestre. La désagrégation physique ou mécanique est due à la chaleur, au vent et aux machines et conduit aux sols pulvéru- lents (sables, graviers etc., La désagrégation chimique qui est due à l’eau conduit aux sols fins (limons, argiles, etc…)
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 contraintes 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 1 2 3 4 5 6
0 2 4 6 8 10
Profondeur (m)
Contrainte admissible(bars)
Contrainte admissible
De 3,0 m à 4,0 m la contrainte admissible du sol remonte et atteint 2,8 bars. Et en- fin à partir de 4,0 m jusqu’à 5,2 m la contrainte admissible du sol se régularise et croit de 2,8 à 9,0 bars.
- Zone de Gbégamey
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 :
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 contraintes 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 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Profondeur (m)
Contrainte admissible (bars)
Contrainte admissible
