Influence du niveau des eaux souterraines sur le calcul dans RF-/FOUNDATION Pro

Article technique

Avec RF-/FOUNDATION Pro, il est possible de réaliser le calcul géotechnique conformément à EN 1997-1 [1] pour les fondations isolées. Suite à quoi, le programme affiche des informations détaillées sur l’influence du niveau des eaux sur le calcul sélectionné selon EN 1997-1.

Cet article se concentre sur la détermination des paramètres de sol moyens lors de l’application du profil de sol avec différentes couches de sol.

Considération du niveau des eaux souterraines

Lorsqu’un profil de sol est entré dans RF-/FOUNDATION Pro, une option permet de considérer la considération du niveau des eaux souterraines.

Figure 01 – Activation du niveau des eaux souterraines pour le profil de sol

Comme affiché dans la Figure 01, un niveau des eaux souterraines de 0,50 m a été défini au-dessus du bord supérieur de la fondation.

Concrètement, un niveau des eaux souterraines défini – selon l’élévation – a un impact sur tous les calculs. Les eaux souterraines sont considérées comme une « charge » (poussée d'Archimède) du côté en action et du côté résistant dans les paramètres de sol.

Dans ce qui suit, l’état limite ultime de soulèvement hydraulique global (UPL), les vérifications de la résistante à la rupture du terrain et de la résistance au glissement sont décrites conformément à l’influence du niveau des eaux souterraines sur un exemple. Dans ce cas, des « conditions de sol d’assise drainé » sont définies dans la fenêtre 1.1. Cette variable a un impact sur les formules pour la détermination des résistances à la rupture du terrain et au glissement.

État limite ultime de soulèvement hydraulique global (UPL)

Le calcul de la résistance aux problèmes de soulèvement par poussée d’Archimède est réalisée dans RF-/FOUNDATION Pro sous la désignation soulèvement. Le soulèvement de la fondation dû à la force de soulèvement hydrostatique de l’eau est réellement une analyse de l’équilibre statique en termes de l’UPL. La sécurité au soulèvement d’une structure non-ancrée est atteinte si la condition suivante est respectée :

Gdst,k ∙ γG,dst + Qdst,rep ∙ γQ,dst ≤ Gstb,k ∙ γG,stb + Tk ∙ γG,stb

Lors de la vérification de la stabilité au soulèvement de la fondation, le programme contrôle si les charges verticales de soulèvement à cause du poids propre de la fondation sont absorbées ou compensées. Dans RF-/FOUNDATION Pro, les charges verticales de soulèvement sont composées de la poussée d’Archimède hydrostatique de la fondation sous le niveau des eaux souterraines, ainsi que les charges de soulèvement qui peuvent exister.

Le composant Tk décrit un effort tranchant caractéristique supplémentaire Tk = ηz ∙ Eah,k ∙ tan δa qui est appliqué comme effet stabilisant, comme un effort de friction sur le voile structurel (les surfaces latérales du bloc de fondation). Tk n’est pas prudence pas appliqué dans RF-/FOUNDATION Pro. Conformément à [1] et [2], la vérification de structures permanentes dans BS-A doivent être réalisées sans application des efforts tranchants.

Si la bordure inférieure de la fondation est sous le niveau des eaux souterraines, il est nécessaire de déterminer la force de soulèvement hydrostatique pour la vérification du soulèvement par poussée d’Archimède.

Dans RF-/FOUNDATION Pro, la force de soulèvement vertical résultante a lieu à partir de la force de soulèvement hydrostatique et, si applicable, à partir des charges de soulèvement existantes de Vres, neg, et peuvent être trouvées dans les détails de calcul de la vérification de l’UPL dans la Fenêtre 2.2.

Figure 02 – Valeur de calcul de la force verticale due à la pression de soulèvement

Remarque : Dans le cas de fondations par encuvement, le volume de l’encuvement est considéré lors de la détermination de la force de soulèvement. C’est-à-dire que le composant de la pression de l’eau agissant de manière positive sur le bord supérieur de la fondation est réduit par l’aire de base des dimensions de l’encuvement.

Lors de la détermination de la force verticale positive résultante agissant dans le joint de sol, le niveau des eaux souterraines est considéré lors de l’application du revêtement du terrain. Ceci signifie que la couche de sol au-dessus du bord supérieure de fondation doit être sous-divisé en considérant l’élévation du niveaux des eaux souterraines et la charge verticale positive est déterminée à partir du poids du revêtement du terrain avec le poids efficace, tout en considérant la poussée d’Archimède.

Si la plaque de fondation de hauteur h = 0,75 m est surchargée et que le niveau des eaux souterraines est défini à 0,50 m au-dessus du bord supérieur de la fondation, le revêtement du terrain doit être divisé en deux couches avec différents poids. La couche reposant entièrement sur les eaux souterraines doit être considérées avec le poids du sol saturé, moins la poussée d’Achimède. RF-/FOUNDATION Pro affiche les valeurs détaillées par couche de sol dans la Fenêtre 2.2. Dans ce cas (Figure 03), un poids de γ = 20,00 kN/m³ est appliqué au-dessus du niveau des eaux souterraines. Pour les couches de sol dans l’eau souterraine, le poids de sol saturé γsat = 20,5 kN/m² dont on soustrait le poids de l’eau souterraines de 10,00 kN/m3 est considéré, résultant d’une densité de poids sous soulèvement de γ'= 10,5 kN/m³. Pour déterminer la valeur de calcul de la charge due au revêtement du terrain, le facteur partiel γG,stb is est appliqué.

Figure 03 – Valeur de calcul du revêtement du terrain

Dans ce cas, les dimensions de poteau des poteaux connectés doivent à nouveau être considérées, comme c’est le cas de la fondation par encuvement lors de l’application de la pression d’eau positive. La vérification de la stabilité en soulèvement est réussie si Vres,neg ≤ Vres,pos.

Vérification de la résistance à la rupture du terrain

La sécurité contre la rupture du terrain (GEO-2) est atteinte si la condition Vd ≤ Rd est remplie. L’influence des eaux souterraines doit être considérée du côté en action et du côté résistant.

Tout comme la vérification de stabilité au soulèvement, il est également nécessaire de considérer le poids volumique déjaugé du sol en soulèvement (poids submergé). Contrairement à la vérification de stabilité au soulèvement, la valeur de calcul de la charge due au revêtement du terrain est déterminée à l’aide du facteur de sécurité partiel γG,inf.

Figure 04 – Valeur de calcul de l’action de rupture du terrain

 

La résistance à la rupture du terrain est déterminée dans RF-/FOUNDATION Pro conformément à EN 1997-1, Annexe D. La valeur caractéristique de la résistance à la rupture du terrain peut être calculée selon [1] Annexe D, Équation (D.2), comme suit : $$\frac{{\mathrm R}_\mathrm k}{\mathrm A'}\;=\;(\mathrm c'\;\cdot\;{\mathrm N}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm b}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm c\;\cdot\;{\mathrm i}_\mathrm c)\;+\;(\mathrm q'\;\cdot\;{\mathrm N}_\mathrm q\;\cdot\;{\mathrm b}_\mathrm q\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm q\;\cdot\;{\mathrm i}_\mathrm q)\;+\;(0.5\;\cdot\;\mathrm\gamma'\;\cdot\;\mathrm B'\;\cdot\;{\mathrm N}_\mathrm\gamma\;\cdot\;{\mathrm b}_\mathrm\gamma\;\cdot\;{\mathrm s}_\mathrm\gamma\;\cdot\;{\mathrm i}_\mathrm\gamma)$$

Remarque à l’Équation D.2 ci-dessus : Conformément à l’Annexe D de [1], le paramètre γ' correspond à la « valeur de calcul du poids volumique déjaugé sol sous le niveau de fondation ».

D’un côté, le poids volumique déjaugé poids efficace γ' est considérée lors de la détermination de la pression des terrains sus-jacents efficaces au niveau de la base de fondation. Toutefois, le poids volumique déjaugé γ' est également appliquée au sol sous le niveau de fondation et est ainsi directement appliquée à la détermination de la résistance de rupture du terrain. De plus, la légère surcharge due à la poussée d’Archimède appliquée a également un impact négatif sur la détermination des excentricités ex et ey. Les excentricités augmentent, ainsi la rupture est inférieure pour la base de fondation calculée A’.

Calcul de la résistance au glissement

La sécurité au glissement (GEO-2) est atteinte si la condition Hd ≤ Rd + Rp,d est vraie.

Dans le cas du calcul de la résistance au glissement, le niveau des eaux souterraines n’est que considéré du côté de la résistance. Du côté en action, le niveau des eaux souterraines n’est pas considéré. La force horizontale Hd, pour laquelle la résistance au glissement de la fondation doit être contrôlée, consiste en réactions d’appui calculées dans RFEM ou RSTAB. Hd résultant couvre toutes les actions pertinentes pour le calcul dans la base de fondation, y compris les efforts du terrain. Veuillez noter que la pression du terrain actif n’est pas considéré de manière automatique dans RF-/FOUNDATION Pro. Si le composant horizontal de la pression du terrain actif doit être considéré dans le calcul, il doit être entré comme une « charge concentrée » supplémentaire dans P-x ou P-y dans la Fenêtre 1.4 Chargement.

Lors de la détermination de la résistance, le niveau des eaux souterraines est considéré par l’utilisation de la densité de poids efficace γ' et comme la poussée d’Archimède. La densité de poids efficace γ' a une influence sur la charge verticale résultante Gcov,d du revêtement de terrain. La poussée d’Archimède résultante du niveau des eaux souterraines sur la base de fondation est également appliquée comme une action non-favorable avec le facteur de sécurité partiel γG,sup, ainsi, la charge verticale favorable résultante V'd est réduite pour la vérification de la résistance au glissement.

Figure 05 – Vérification de la résistance au glissement du terrain

Si la pression du terrain passive favorable Rp,d doit être considérée dans le calcul selon [1] Annexe C, il est nécessaire d’activer cette option dans la Fenêtre 1.1, sous « Paramètres pour le glissement ». Si l’option est activée, la densité de poids efficace γ' est appliquée pour la détermination de la résistance du terrain.

Reference

[1]  Eurocode 7 - Calcul géotechnique - Partie 1: Règles générales; EN 1997‑1:2004
[2]  Holschemacher, K., Peters, K., Peterson, L., Purtak, F., Schneider, K., & Thiele, R. (2016). Konstruktiver Ingenieurbau kompakt (5th ed.). Berlin: Beuth.

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