Le calcul des tassements est une étape cruciale du dimensionnement des fondations superficielles, qu'il s'agisse de semelles isolées, filantes ou de radiers généraux. Si la vérification de la capacité portante assure la sécurité vis-à-vis de la rupture du sol, l'estimation des déformations garantit l'aptitude au service de l'ouvrage (ELS) conformément aux exigences de l'Eurocode 7.
Une fondation subit généralement deux types de tassements distincts qu'il convient d'analyser séparément : le tassement immédiat (élastique) et le tassement différé (consolidation).
1. Le Tassement Élastique (Immédiat)
Le tassement élastique se produit instantanément lors de l'application de la charge. Ce phénomène est prédominant dans les sols grenus (sables et graviers) ainsi que dans les sols cohérents non saturés.
Méthodologie et Formules
Le calcul repose sur la théorie de l'élasticité. Pour une semelle flexible de dimensions B x L reposant sur un milieu semi-infini, la formule de référence est la suivante :
si = q × B × [(1 - ν²) / Es] × Ip
- q : Pression nette appliquée au sol.
- B : Largeur de la semelle.
- ν : Coefficient de Poisson du sol (généralement compris entre 0,3 et 0,5).
- Es : Module d'élasticité (ou module d'Young) du sol.
- Ip : Facteur de forme et d'influence dépendant de la rigidité et de la géométrie de la fondation.
Dans la pratique française, l'utilisation des modules pressiométriques (EM) via la méthode Ménard est privilégiée, en stricte conformité avec la norme NF P 94-261.
2. Le Tassement de Consolidation Primaire
Le tassement de consolidation est un phénomène différé dans le temps, lié à l'expulsion de l'eau interstitielle sous l'effet d'une surcharge. Ce phénomène est prépondérant dans les sols argileux et limoneux saturés.
L'Essai Œdométrique et Paramètres de Compressibilité
L'analyse s'appuie sur les paramètres issus de l'essai œdométrique (norme NF P 94-090-1). Le tassement final de consolidation d'une couche d'épaisseur H est calculé selon l'état de consolidation du sol :
Cas des sols normalement consolidés (σ'v0 = σ'p) :
sc = [ (Cc × H) / (1 + e0) ] × log [ (σ'v0 + Δσ) / σ'v0 ]
Cas des sols surconsolidés (σ'v0 + Δσ < σ'p) :
sc = [ (Cr × H) / (1 + e0) ] × log [ (σ'v0 + Δσ) / σ'v0 ]
- Cc : Indice de compression.
- Cr : Indice de gonflage (ou de recrépissage).
- e0 : Indice des vides initial.
- σ'v0 : Contrainte effective verticale initiale à la profondeur considérée.
- σ'p : Pression de préconsolidation.
- Δσ : Incrément de contrainte verticale (calculé par les théories de Boussinesq ou Westergaard).
3. Diffusion des Contraintes et Méthodologie de Calcul
L'incrément de contrainte Δσ diminue avec la profondeur. Une analyse rigoureuse nécessite les étapes suivantes :
- Découpage stratigraphique : Division du sol sous la base de la fondation en plusieurs couches homogènes.
- Calcul du bulbe de pression : Évaluation de la diffusion des contraintes jusqu'à une profondeur où l'incrément devient négligeable (inférieur à 10% de la contrainte effective initiale).
- Principe de superposition : Le tassement total est obtenu par la somme des tassements calculés pour chaque couche élémentaire.
4. Normes de Référence et Justifications
Les calculs de tassement doivent impérativement respecter les standards suivants pour garantir la pérennité des structures :
- NF EN 1997-1 (Eurocode 7) : Calcul géotechnique - Règles générales.
- NF P 94-261 : Application de l'Eurocode 7 aux fondations superficielles.
- DTU 13.12 : Règles de calcul pour les fondations superficielles traditionnelles.Zones de Consolidation (ELS
Outil de Calcul Professionnel
L'application rigoureuse de ces méthodes permet de limiter les tassements différentiels, causes principales de désordres structuraux et de fissurations.
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