Cours mécanique

Apprendre la mécanique

 

Mécanique des sols

Propriété des sols

La mécanique des sols s'intéresse aux propriétés et caractéristiques des sol pour savoir si l'on peut construire sur cette terre.

On ne peut raisonnablement répondre aussitôt à cette question tant que l'on a pas étudier la mécanique des sols en détail.

Avant toute étude de sol, il faut déterminer quel va être l'usage de cette terre et l'objectif à atteindre, voici les principales question à se poser :

  • Que va-t-on construire ? Un barrage, une digue ? Une route, une piste ? Un mur de clôture ? Une maison de plein pied ou un bâtiment à étage ? un pont ?
  • Où va-t-on construire ? En région sèche ou pluvieuse ?
  • Comment va-t-on construire ? Quelle technique ou savoir faire disponible ?

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Mécanique des solsUtilisation des sols

Les sols ont des utilisations multiples :

Les sols matériaux de construction

Les sols peuvent être utilisés comme matériau de construction

Par exemple les matériaux issus du sol utilisés en construction : pierre, brique de terre cuite ou stabilisée, barrage et digue en terre, chaussée en terre…

Il convient donc de choisir, compte tenu des zones d’emprunt et de la nature de l’ouvrage, du type de sol qui convient, de choisir le mode d’exécution et éventuellement de prévoir le contrôle de l’exécution.

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Les sols support

Les sols peuvent être support de fondations de bâtiment, d’ouvrage d’art et de remblai

Il est ici question de choisir un type de fondation au sens large compte tenu des charges à supporter, des propriétés mécaniques du sol d’appui, du niveau de la nappe phréatique, etc….

En particulier, on doit pouvoir prévoir l’amplitude des tassements et vérifier qu’ils sontcompatibles avec le bon fonctionnement de l’ouvrage. On comprend l’importance de la géotechnique qui a pour objet l’étude des comportements mécaniques du sol, et ce, indépendamment des conditions pratiques d’emploi.

La reconnaissance des sols permettra à l’ingénieur ou au technicien de préciser l’utilisation possible ounon d’un sol pour un ouvrage déterminé.

Pour avoir une formation complète en mécanique des sols, deux grandes notions doivent être abordées :

  • la première comprend l’étude des propriétés physiques, hydrauliques et mécaniques des sols ainsi que le calcul des tassements,
  • la seconde partie fera une large part au calcul des ouvrages courants.

Il faut noter également que l'études des fondations profondes ainsi que des sols organiques font partie d'études approndies.

La mécanique des sols est une discipline faisant partie des techniques de génie civil qui a pour objet l'étude des sols, matériaux constitués de particules solides, liquides et gazeuses qui forment des masses de terrains meubles, dans le but d'étudier leur équilibre et leur déformation sous les actions internes ou externes qui leur sont appliquées. Cette étude doit permettre d'estimer la résistance des sols en place ou rapportés nécessaire pour assurer la stabilité et la résistance de l'ouvrage projeté. Cette étude doit être faite pour permettre le calcul de fondations pour la construction d'un bâtiment ou tout autre ouvrage de génie civil (pont, route, tunnel, barrage...).

Cette discipline exclut donc le comportement des roches, qui sont étudiées au sein de la mécanique des roches. (Notons également l'existence du terme de géomatériaux cimentés pour désigner les matériaux intermédiaires entre les sols meubles et les roches dures). Cette discipline est utilisée plus largement en géotechnique, discipline et profession traitant de l'interaction sol-structure.

Le sol est donc meuble et compressible. Ces caractéristiques mécaniques des sols fondent les grands principes de la mécanique des sols et de la mise en place des fondations des ouvrages.

Nous sommes habitués à percevoir l'ensemble de notre environnement bâti comme un ensemble rigide, immeuble. Nous observons donc une contradiction : nos immeubles seraient-ils bâtis sur une matière meuble ? Afin de lever cette contradiction, il est nécessaire de faire deux remarques :

  • La notion de rigidité n'est valide que relativement à des structures plus souples. C'est le rapport des modules d'élasticité de deux matériaux qui permet de définir si l'on peut considérer, localement, l'un des deux comme rigide et l'autre comme élastique.
  • Si un sol doit être vu, de manière théorique, comme un matériaux meuble, cet aspect de déformabilité a ses limites. Les techniques de mise en œuvre des fondations auront pour but d'amener le sol à sa limite de déformabilité (consolidation). (Le maintien d'un sol dans les conditions de la limite de déformabilité n'est pas garanti. La présence d'eau en mouvement dans le sol est source de modifications structurelles et peut représenter un risque quant à la stabilité d'un sol.)

Il faut donc réfléchir en deux temps. Un sol sera donc considéré :

– comme meuble pendant les phases de remaniement ;
– comme incompressible après effort de consolidation.

Cette optique nous permettra de construire côte à côte, à des moments différents, des ouvrages de poids différents, sans craindre de mettre en danger la stabilité, ni le maintien de l'esthétique.

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