La détermination de la capacité portante d’un sol de fondation est une étape critique de la conception géotechnique. Parmi les méthodes in situ, l’essai de pénétration statique (CPT - Cone Penetration Test) s'impose comme l'un des outils les plus précis pour évaluer la résistance à la rupture des sols sous les fondations superficielle.
1. Fondements de la méthode pénétrométrique
L’exploitation des données pénétrométriques repose sur la corrélation directe entre la résistance à la pointe (qc) mesurée lors du fonçage du cône et la pression limite admissible du sol. Contrairement aux méthodes basées sur les essais de laboratoire, l'approche pénétrométrique intègre la réalité du terrain et la stratification réelle du sous-sol.
Les calculs s'appuient généralement sur les recommandations de l'Eurocode 7 (NF EN 1997-1) et la norme française NF P 94-261 pour les fondations superficielles.
2. Méthodologie de calcul de la pression admissible
Le calcul de la contrainte de rupture nette (qu,net) à partir des données CPT s'effectue selon la formule générale suivante :
- kp : Le facteur de portance pénétrométrique. Il dépend de la nature du sol, de la géométrie de la fondation et de son encastrement.
- qce : La résistance de pointe équivalente, calculée comme une moyenne sur une zone d'influence située sous le niveau de la base de la fondation.
Détermination de qce
La zone d'influence est généralement définie entre la base de la fondation (profondeur D) et une profondeur D + 1.5B (où B est la largeur de la semelle). Les valeurs singulières ou aberrantes sont filtrées pour obtenir une résistance représentative.
3. Calcul de la contrainte aux États Limites (ELU)
Pour obtenir la capacité portante de calcul (qd), il convient d'appliquer des coefficients de sécurité partiels conformément aux règlements en vigueur :
- • q0 : Pression verticale totale à l'équilibre au niveau de l'assise.
- • γR,v : Coefficient de sécurité partiel (généralement 1.4 pour les combinaisons fondamentales).
4. Facteurs influençant le facteur de portance kp
Le choix de kp est crucial et varie selon l'élancement de la fondation (D/B). Voici des valeurs indicatives selon la nature du sol :
| Type de Sol | Résistance qc (MPa) | Facteur kp estimatif |
|---|---|---|
| Argiles molles | < 1.5 | 0.25 - 0.35 |
| Limons et Sables lâches | 1.5 - 5.0 | 0.35 - 0.45 |
| Sables denses | > 15 | 0.50 - 0.60 |
5. Optimisation via le calcul numérique
Le traitement manuel d'un profil pénétrométrique complet est chronophage. L'utilisation d'un tableur permet de générer les courbes de portance en fonction de la profondeur d'assise et d'automatiser les moyennes de qce.
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