y can epar frank
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
1/22
1
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 1 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Comité Français de Mécanique des Sols et de Géotechnique Paris, 26 janvier 2005
---------Les règles de calcul des fondations
selon l’Eurocode 7
Roger FrankRoger FrankCentre d'Enseignement et de Recherche en M Centre d'Enseignement et de Recherche en M é é canique des Sols canique des Sols
C.E.R.ME.S (ENPCC.E.R.ME.S (ENPC--LCPC)LCPC)CitCitéé Descartes, ChampsDescartes, Champs--sursur--MarneMarne
----------Yves CanépaYves CanépaDirection R Direction R é é gionale de l gionale de l ’ ’ Equipement Ile de France Equipement Ile de France
D.R.E.I.F (LREP)D.R.E.I.F (LREP)MelunMelun
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 2 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
1. Contexte général
2. Clauses concernant les fondationssuperficielles (Section 6)
3. Clauses concernant les fondationsprofondes (Section 7)
Présentation
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
2/22
2
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 3 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
EN 1997EN 1997--11––Table des matiTable des matièèresresSection 1 -GGéénnééralitralitééssSection 2 -Bases du calculBases du calcul
ggééotechniqueotechniqueSection 3 -DonnDonnéées ges gééotechniquesotechniquesSection 4 -Surveillance deSurveillance de
ll’’exexéécution des travaux,cution des travaux,suivi et entretiensuivi et entretien
Section 5 -Mise enMise enœœuvre des remblais,uvre des remblais,rabattement de nappe etrabattement de nappe etrenforcement des terrainsrenforcement des terrains
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 4 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Section 6 - Fondation superficiellesSection 7 - Fondations profondesSection 8 - Ancrages
Section 9 - Ouvrages de soutènementSection 10 - Rupture d’origine
hydrauliqueSection 11 - Stabilité d’ensembleSection 12 - Remblais
EN 1997EN 1997--11––Table des matiTable des matièères (suite)res (suite)
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
3/22
3
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 5 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
EN 1997-1 : Liste des annexesA - Facteurs partiels de sécurité pour
les états limites ultimes (Normative)B - Éléments de base concernant les
Approches de Calcul 1, 2 et 3(Informative)
C - Procédures pour déterminer lespoussées des terres sur les mursverticaux (Informative)
D - Méthode analytique de calcul de lacapacité portante (Informative)E - Méthode semi-empirique pourl’estimation de la capacitéportante (Informative)
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 6 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
EN 1997-1 : Liste des annexes (suite)F - Méthodes d’évaluation du tassement
(Informative)G - Méthode de détermination de la
capacité portante présumée desfondations superficielles surrocher (Informative)
H - Déplacements limites des fondationset déformation des structures
(Informative)J - Aide-mémoire pour la surveillance des
travaux et le suivi du comportementdes ouvrages (Informative)
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
4/22
4
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 7 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
6.16.1 GGéénnééralitralitééss6.26.2 ÉÉtats limites (listetats limites (listeàà considconsidéérer)rer)6.36.3 Actions et situations de calculActions et situations de calcul(liste(listeàà considconsidéérer)rer)6.46.4 ConsidConsidéérations relatives au calcul etrations relatives au calcul etàà la constructionla construction
(conception : gel(conception : gel……, m, mééthode de calculs)thode de calculs)6.56.5 CalculCalculàà ll’é’état limite ultimetat limite ultime
(stabilit(stabilitéé ggéénnéérale, portance, glissement)rale, portance, glissement)6.66.6 CalculCalculàà ll’é’état limite de servicetat limite de service
(tassement, soul(tassement, soulèèvement, vibrations)vement, vibrations)6.76.7 Fondations au rocherFondations au rocher
(consid(considéérations complrations compléémentairesmentairespour le calcul)pour le calcul)6.86.8 Calcul de la structure des fondationsCalcul de la structure des fondationssuperficiellessuperficielles6.96.9 PrPrééparation du sol dparation du sol d’’assiseassise
Section 6Section 6––Fondations superficiellesFondations superficielles
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 8 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
• Méthode directe :- vérifier chacun des états limites(ELU et ELS)- calculer le tassement pour les ELS
• Méthode indirecte :- calcul à l’ELS uniquement, en sebasant sur l’expérience
• Méthode prescriptive :- exemple de la pression de contactprésumée sur les roches (Annexe G)
Vérifications à effectuer– article 6.4
pourvérifierqu’aucun
état limitepertinent
n’est atteint,l’une des3 méthodesde calculdoit êtreutilisée
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
5/22
5
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 9 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
• Capacité portante :article 6.5.2V d ≤ R d
Rd : méthode analytique ousemi-empirique ouprescriptive
• Glissement sur la base :article 6.5.3
H d ≤ R d +R p;dRd = V'd tanδd ou (V’d tanδk) / γR;hRd = Accu;d ou Rd = (Ac cu;k) / γR;h
[+ Rd ≤ 0,4 Vd ]
Etats limites ultimes (ELU) -article 6.5
B
D
R v = R vc.i
Vd
R d
B
D
R v = R vc.i H d R d
R p;d
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 10 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
• Stabilité générale(art. 6.5.1 section 11)
• Renversement(art. 6.5.4)
e/B < 1/3 ( ou 0,6 D )• Résistance structurale
(article 6.8 EN 1992 à 6 et 9)
• Déplacements à considérer(article 6.5.5)
Etats limites ultimes ELU (suite)
a0
a1
a2a3
Géologie +Géologie +hydrogéologiehydrogéologie
du sitedu site
Ac/A > 0,5
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
6/22
6
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 11 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
• Tassement-Tenir compte des tassements immédiatset des tassements différés
- Estimer les tassements différentielset les rotations relatives
• Soulèvement• VibrationsVérifier que les valeurs limites Cd pour la
structure ne sont pas atteintes
Etats limites de service ELS -article 6.6
E d ≤ C d ou faible mobilisation de larésistance du terrain
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 12 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Les vérifications à faire sont pratiquementles mêmes que celles effectuées aujourd’hui
Mobilisation du sol (ELU & ELS)Renversement (ELU)Décompression du sol (ELS)Glissement (ELU)Matériaux constitutifs dela fondationStabilité d’ensemble
par exemple selon le Fascicule 62 titreV les états limites à vérifier sont :
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
7/22
7
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 13 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Valeur caractéristique Xk : estimationprudente de la valeur affectant l’étatlimite considéré
Valeur de calcul- d’un paramètre : Xd = Xk / γM- et, pour les actions et les résistances
Ed = E {γF.Fk} ; Rd = R { Xk / γM}(coefficients partiels “à la source”)ou
Ed =γE.E { Fk } ; Rd = R { Xk } /γR
Valeur caractéristique et valeur de calcul engéotechnique- article 2.4
Errements actuelsXd = Xk
Ed = E {γF.Fk}Rd = R { Xk } /γR
+ combinaisons
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 14 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
La résistance dépend desactions, par l’intermédiairede l’inclinaison et del’excentricité des charges
Pour les cas ‘‘γE et γR’’(effet des actions, résistance),on peut choisir (approche 2, uniquement) :
Rd = R {γF .Fk; Xk } /γR (AC 2)ou Rd = R { Fk; Xk } /γR (AC 2*)
(avec AC* on a F =γEx γR!....)
Fondations superficielles : influence desactions sur la résistance
B
D
R v = R vc.i
Vd
R dB
D
Rv = R vc.i H d R d
R p;d
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
8/22
8
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 15 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
γM= 1,25 ou 1,41,35 et 1,53
γRv= 1,4γRh= 1,11,35 et 1,52
γM= 1,25 ou 1,41,0 et 1,31,01,35 et 1,5
1
RésistanceGéotechnique
γM ouγR
Actionssur/de lastructure
γF ouγE
Approchede calcul
ELU fondamentaux STR/GEO(fondations superficielles sans actions géotechniques)
R v = R vc
D
B
e
B
D d
R v = R vc.i .i .ie
Errements actuelsγF = 1,35 et 1,5
γRv= 2 ;γRh= 1,2
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 16 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
7.17.1 GGéénnééralitralitééss7.27.2 Etats limitesEtats limites7.37.3 Actions et situations de calculActions et situations de calcul7.47.4 MMééthodes de calcul et considthodes de calcul et considéérationsrations
sur le calculsur le calcul
7.57.5 Essais de chargement de pieux (statique,Essais de chargement de pieux (statique,dynamique)dynamique)7.67.6 Pieux sous charge axiale (compression, traction,Pieux sous charge axiale (compression, traction,
ddééplacements verticauxplacements verticauxàà ll’’ELS)ELS)7.77.7 Pieux chargPieux chargéés lats latééralementralement7.87.8 Calcul de la structure des pieuxCalcul de la structure des pieux7.97.9 Surveillance de lSurveillance de l’’exexéécution des travauxcution des travaux
Section 7Section 7––Fondations profondesFondations profondes
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
9/22
9
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 17 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
- stabilité d'ensemble- mobilisation du sol (capacité
portante, arrachement etrésistance transversale)
- matériaux du pieu :compression, traction, flexion,flambement et cisaillement
- tassement, soulèvement,déplacement transversal
Etats limites– article 7.2Vérifications à l’ELU :art. 7.6, 7.7 et 7.8
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 18 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
• déplacement vertical-tassement (pieu en compression)-soulèvement (pieu en traction)
• déplacement transversalVérifier que les valeurs limites Cd pour lastructure ne sont pas atteintes
Etats limites (suite)– article 7.2Vérifications à l’ELS :art. 7.6, 7.7
E d ≤ C d ou faible mobilisation de larésistance du terrain
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
10/22
10
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 19 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Prise en compte des actionsdues au déplacement duterrain :
- frottement négatif- soulèvement- efforts transversaux
Particularités des fondations profondes (1)(actions dues au terrain - article 7.3)
Frottementnégatif
Efforts transversaux
Soulèvement
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 20 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
* prendre, en général, des valeurs hautes dela résistance et de la raideur du terrain sedéplaçant
* considérer le déplacementcomme une action et menerune étude d'interaction,
ou* estimer une borne supérieure
de la force transmise qui estconsidérée comme l'action.
Particularités des fondations profondes (2)(actions dues au terrain - article 7.3)
2 possibilités
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
11/22
11
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 21 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
a) les résultats d'essais de chargementstatique
b) des méthodes empiriques ou analytiquesvalidées par des essais de chargementstatique dans des situations comparables
c) les résultats d'essais de chargementdynamique dont la validité a étédémontrée par des essais de chargement
statique dans des situations comparablesd) le comportement observé de fondationssur pieux comparables (à étayer par lareconnaissance et les essais de sols).
Principe de calcul des fondations profondes(article 7.4)
1616
les calculsdoivent être
baséessoit sur :
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 22 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
ils doivent être effectués si :- nouveau type de pieu- sols ou conditions de chargement
non connus- la théorie ou l’expérience manquepour ce type de chargement- lorsque le comportement durant
l’installation n’était pas prévisibleet qu’une campagne complémentairene clarifie pas les raisons
Essais de chargement(article 7.5.1)
LCPCstatique
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
12/22
12
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 23 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
La procédure d’essai doitpermettre de déterminer :
- le déplacement- la charge de fluage- le retour « élastique »- la charge de rupture ultime
(pieux d’essais)Essais de pieux en traction :
il est recommandé de menerles essais à la rupture.
Essais de chargement statique(article 7.5.2)
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
00 5000 10000 Charge en tête Q o (kN)
Q N = 8000 kN
-76.19mm
S o (mm)
Pont sur le Tage11-12/01/1995
s N = 11.70 mm
Qc = 10000
S c = 18.40 mm
Qu = 17500 kN
Tête de pieu
Pointe du pieu
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 24 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
ils peuvent être utilisés pourestimer la capacité portante si :
- reconnaissance appropriée
- méthode étalonnée avec des essaisstatiques sur le même type de pieu,de longueur et section comparableset dans des conditions de solcomparables
Essais de chargement dynamique(article 7.5.3)
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
13/22
13
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 25 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
* ELU de capacité portante d’un pieuisolé (en compression et en traction)- ‘‘résistance ultime’’
* ELU de capacité portante de lafondation dans son ensemble
* ELU de ruine ou dommages sévères àla structure portée par déplacement
ou déplacements différentiels de lafondation sur pieux* ELS dans la structure portée par
déplacement de la fondation sur pieux
Justification des pieux sous charges axiales(article 7.6)
capacitéportante
déplacement
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 26 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Pour toutes les combinaisons :Fd ≤ Rdavec Fd : valeur de calcul de la charge decompression/traction à l’ELU
et Rd : valeur de calcul de la capacitéportante à l'ELU*****
Pour les groupes de pieux, on doitexaminer les deux mécanismes :
- capacité portante des pieux isolés (avecréductions) ou arrachement
- capacité portante des pieux et du sol"en bloc" ou arrachement
ELU de capacité portante encompression/traction
Groupe de pieux
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
14/22
14
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 27 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
a) d’essais de chargement statique de pieux
b) d’essais sur les sols– méthode du pieu modèle
– méthode alternativec) d’essais d’impacts dynamiques de pieux
Portance ultime caractéristique :Rc;k= Rb;k +Rs;k1616La portance ultime caractéristique
d’un pieu isolé sous charge axialepeut être déduite :
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 28 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
R k = Min { R m,moyen / ξ1 ; R m,min / ξ2 }
Rm : résistance(s) mesurée(s) encompression ou en traction
avec ξ = ξ1 sur la moyenne, ou
ξ = ξ2 sur valeur la plus bassefonction du nombre d’essais (n)
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
00 5000 10000 Charge en tête Q o (kN)
QN = 8000 kN
- 76.19 mm
S o (mm)
Pont sur le Tage11-12/01/1995
s N = 11.70 mm
Q c = 10000
S c = 18.40 mm
Q u = 17500 kN
Tête de pieu
Pointe du pieu
1,001,001,051,201,40ξ 21,001,101,201,301,40ξ 1
≥ 54321ξ pour n =
Tableau A.9 : Facteurξ pour Rkà partir de n – essais de pieux
Portance ultime caractéristique déduited’essais de chargement statique
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
15/22
15
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 29 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
1,151,295
1,121,277
Tableau A.10 : Facteurξ pour Rkà partir de n – profils d’essais de sol
1,081,201,231,271,40ξ 41,251,311,331,351,40ξ 3104321ξ pour n =
Rk = (Rb,cal+ Rs,cal)/ξ = Rc,cal/ ξ= Min { Rcal,moyen/ ξ3 ; Rcal,min/ ξ4 }R cal : résistance(s) calculée(s) en compression
ou en tractionavec ξ = ξ3 sur la moyenne, ou
ξ = ξ4 sur la valeur la plus bassefonction du nombre de profils d’essais de sol (n)
Portance ultime caractéristique déduite
d’essais sur les sols -règles semi-empiriquesMéthode du pieu ‘modèle’
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 30 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Rbk= qbkAbet Rsk =Σ qsikAsioù des qbket qsiksont les valeurs
caractéristiques des résistances depointe et de frottement latéraldéduites valeurs (caractéristiques ?)des propriétés des terrains.
Note : qbk et qsik doivent être tels que l’on ait la mêmemarge de « sécurité », ce qui peut nécessiter desfacteurs de modèle pour une méthode donnée
Portance ultime caractéristique déduited’essais sur les sols -règles semi-empiriquesMéthode alternative permise
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
16/22
16
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 31 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Rk = Min { Rcal,moyen/ ξ5 ; Rcal,min/ ξ6 }
1,251,251,301,351,50ξ 61,401,421,4501,501,60ξ 5≥ 20≥ 15≥ 10≥ 5≥ 2ξ pour n =
Tableau A.11 : Facteurξ pour Rkà partir de n – essais de pieux
Portance ultime caractéristique déduited’essais d’impact dynamique(résultats validés)
La résistance ultime peut aussi être déterminée :- par l’application de formules de battage- à partir d’analyses de battage
Les résultats de re-battage doivent être pris en compte
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 32 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Rd = Rbk / γb + Rsk / γsou
Rd = Rk / γt
oùγb , γs et γt sont les coefficientsde sécurité partiels respectivementpour la pointe, pour le frottementlatéral et pour la résistance totale
Portance ultime de calcul d’un pieu isolé
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
17/22
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
18/22
18
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 35 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
On doit calculer les déplacementsverticaux sous ELS et les confronteraux valeurs limites :* Pieux en compression
- prendre en compte lefrottement négatif
- prendre en compte le tassementdû à l’effet de groupe
* Pieux en traction- vérifier les déplacements
d’arrachement
Déplacements verticaux : états limites deservice (ELS) de la structure portée
Frottementnégatif
Groupe de pieux
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 36 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
ELU de résistance transversaleFtr ≤ Rtr
Un des mécanismes suivants sera pris encompte :
- pieux courts : rotation ou translation rigide- pieux longs : rupture par flexion du pieu
avec plastification locale et déplacementdu sol près de la tête du pieu
+Effet de groupe
Justification des pieux chargés latéralement(article 7.7)
F tr
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
19/22
19
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 37 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Résistance transversale ultime Rtr :
* à partir d'essais de déplacementhorizontal en tête de pieux
* à partir d'essais sur le sol et deparamètres de résistance du pieu
On peut utiliser la théorie despoutres avec module de réaction
Justification des pieux chargés latéralement(suite)
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 38 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Déplacement transversal
Prendre en compte :
- sol : E(ε)- pieu : EI- conditions d'encastrement- effets de groupe- effet de cycles
Justification des pieux chargés latéralement(suite)
E.IEs
M, T Groupe
F(t)
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
20/22
20
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 39 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Merci de votre attention !
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 40 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Les annexes de l’Eurocode 7Les annexes de l’Eurocode 7relatives au calculs des fondationsrelatives au calculs des fondations
A n n e x e s
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
21/22
21
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 41 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Modèle “ ϕ” (annexe D)
R/ A ' = c ' × Nc × b c × s c × ic
+ q ' × Nq × b q × s q × iq
+ 0,5 × ' × B '× Nγ × b γ × s γ × iγ
Modèle pressiométrique (annexe E)
R / A' = v0 + k × p*le
Tassement des fondations (annexe F)
s = p × b × f / Em
Portance et tassement des fondationsPortance et tassement des fondationsEN 1997EN 1997--1 annexes D, E, F1 annexes D, E, F
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 42 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
Groupe Type de roche
1Calcaires et dolomies purs
Grès carbonatés de faible porosité
2
Roches ignées
Calcaires oolithiques et marneux
Grès bien cimentés
Pélites carbonatées induréesRoches métamorphiques, y compris les ardoiseset les schistes (clivage et foliation horizontaux)
3
Calcaires très marneux
Grès faiblement cimentés
Ardoises et schistes (clivage et foliationinclinés)
4 Pélites et schistes argileux non cimentés
5 La pression admissible ne doit pas excéder la résistance à la compression simple de la roche si les joints sont fermés ou 50% decette valeur s’ils sont ouverts.
6 Pression admissible: a) roche très tendre, b) roche tendre c) roche modérément tendre d) roche modérément dure e) roche dure
Portance des fondations sur rocherPortance des fondations sur rocherEN 1997EN 1997--1 annexe G1 annexe G
-
8/17/2019 y Can Epar Frank
22/22
Eurocode 7 – Calcul géotechnique 43 Le calcul des fondations superficielles et profondesCFMS – 26 01 2005
DDééplacements limites des fondations etplacements limites des fondations etddééformations des structuresformations des structuresEN 1997EN 1997--1 annexe H1 annexe H