CHAPITRE III :
PRINCIPAUX ESSAIS DE
MESURES DE MODULES
Les paramètres élastiques entrant dans le
dimensionnement des fondations sont mesurés lors d'essais sur le terrain
et en laboratoire. Les principaux essais de laboratoire qui servent à
déterminer la valeur des modules élastiques des sols sont les
suivants :
? L'essai de compression simple ;
? L'essai de cisaillement simple ;
? L'essai triaxial ;
? L'essai oedometrique.
Sur le terrain, on effectue l'essai pressiométrique. On
peut aussi déterminer les modules élastiques, rapidement et
à moindre coût par des essais sismiques. L'avantage des essais sur
le terrain est de garder relativement intactes les propriétés et
les conditions environnantes du sol étudié. Nous décrirons
sommairement les divers types d'essais et leurs inconvénients.
Approche des modules par mesures statiques (Les essais de
laboratoire)
I.1) Essai de Compression simple ou de Traction simple
La mesure considérée comme la plus simple du
caractère élastique et isotrope d'un solide, consiste en la
soumission d'une éprouvette parallélépipédique ou
cylindrique de section S à un essai de compression simple ou un essai de
traction simple (voir figure 6).
Figure 6 : Essai de compression simple
L'extension de l'élément est alors donnée par
:
|
???
= ???? =
??
|
????? ??? = ????
?? ????
|
??
? ??= ?
|
avec ?? = ? [III. 1]
??
|
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Par convention Oz est négatif en cas de compression et
positif dans le cas de la traction. Les relations [III.1] permettent donc
d'accéder au module d'élasticité E.
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L'extension longitudinale s'accompagne de déformations
latérales, qui s'expriment par,???? = ????= -v ???
???,vest le coefficient de Poisson, la seconde
caractéristique du matériau
linéairement élastique. Ces trois relations
conduisent à la variation de volume de l'éprouvette donnée
par :
|
???
?? = ???? + ???? + ???? =
|
??? ???(1 - 2v) [III. 2]
|
Ceci montre qu'un dispositif permettant de mesurer la seule
variation de volume ne permet pas d'accéder directement au module ;
c'est donc la mesure simultanée de åz et
åx qu'il y a lieu d'envisager.
Pour un coefficient de Poisson v = 0,5, valeur maximale du
coefficient de Poisson, ?V est nul. Le sol est déformable mais est
incompressible.
La plupart du temps, la rupture de l'échantillon de sol
emprunte une des trois formes suivantes : rupture fragile, rupture plastique et
rupture fragile et plastique.
La rupture fragile se caractérise par un plan de
cisaillement net. En effet, l'échantillon ne peut supporter la
contrainte axiale que jusqu'à une valeur maximale P /A facilement
observable. Après cette valeur, il « cède »et se
sépare le long du plan de cisaillement.
L'essai de compression simple présente quelques
difficultés opératoires.
D'abord, la préparation de l'échantillon exige
de l'opérateur une certaine habileté. Les erreurs se traduisent
le plus souvent par une diminution de la résistance du sol.
Ensuite, l'effort F appliqué aux
extrémités de l'éprouvette par l'intermédiaire des
plaques de contact rigides, empêche la libre extension radiale aux
extrémités à cause du frottement. Cela entraîne une
déformation dite en tonneau.
Enfin, lorsque la rupture est plastique, l'échantillon
s'aplatit et prend la forme d'un tonneau, sans aucun plan de cisaillement
apparent. Il devient alors très difficile de déterminer
clairement la valeur maximale de la contrainte axiale car elle progresse
jusqu'à un plateau pour devenir presque constante. (Source : revue
française de géotechnique n°114)
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