Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). I. Introduction L’étude de la résistance au

BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). I. Introduction L’étude de la résistance au cisaillement d’un sol constitue un problème complexe de la mécanique des sols. La résistance au cisaillement dépend du type de sol rencontré, suivant qu’il est cohérent ou non, que le matériau est grossier ou fin. Dans la résolution des problèmes de stabilité en mécanique des sols, il est nécessaire de connaître les paramètres de résistance au cisaillement du sol. Ainsi, l’angle de frottement interne et la cohésion interviennent dans les calculs de stabilitédes barrages ou des digues par la tangente de l’angle de frottement (notée tan F) et par la cohésion effective (notée C) ou non drainée (notée Cu). II. Boîte de cisaillement ( CASAGRANDE). De forme ronde ou carrée, elle peut être de dimensions 60mm ou 100mm, La boite de CASAGRANDE est un appareil à cisaillement rectiligne c'est à dire à déformation imposée. La résistance au cisaillement d'un sol se détermine au laboratoire en introduisant dans une boite de CASAGRANDE un échantillon des conditions similaires à celles de l’odomètre. La vitesse de cisaillement, de l'ordre du micro par minute, doit être choisie en fonction de la perméabilité du sol testé. La saturation est assurée par immersion de la boite, dès la phase de conso-temps de s'effectuer partiellement pendant la phase de cisaillement, et les résultats obtenus ont tendance à se rapprocher de ceux d'un essai drainé. Les contraintes obtenues sont totales ; la vitesse est donc rapide (utilisé dans les fondations) Il consiste à connaître le comportement des sols, c'est -à- dire à déterminer les caractéristiques du sol suivant : L'angle de frottement interne ϕ et La cohésion "c". 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). Fig. 1. Schéma de la grande boîte de Casagrande. III. La boite de casagrande est constituée :  D'une demi- boite inférieure comportant une pierre poreuse et un circuit d'eau qui permet l'imbibition de l'échantillon. D'une demi- boite supérieure dans laquelle on dispose au-dessus de l'échantillon une pierre poreuse puis un piston destiné à transmettre la charge verticale N appliquée à l'échantillon.  Un bâti de consolidation sur lequel on dispose la boite surmontée d'un étrier recevant les poids qui vont fournir la charge 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). IV. Le principe de cet essai Il s'agit de déterminer les caractéristiques mécaniques d'un sol en procédant au Cisaillement rectiligne d'un échantillon sous charge constante. L'essai de cisaillement permet de tracer la courbe intrinsèque Du sol étudie, et de Déterminer son angle de frottement interne ϕ et sa cohésion C. L’essai a pour objet de mesurer les caractéristiques de rupture d’un échantillon de sol fin saturé soumis à un cisaillement direct selon un plan imposé, à une vitesse constante. En vitesse lente et conditions drainées peuvent être déduites les valeurs de l’angle de frottement effectif ϕ’ et la cohésion effective c’, paramètres utilisés pour Le dimensionnement de fondations, les calculs de vérification des coefficients de sécurité à la rupture de talus et pour la détermination des actions de poussée et de butée sur les ouvrages de soutènement. φ : est appelé l'angle de frottement, il représente la pente de la droite et s'exprime en degré. C : est appelée la cohésion. La cohésion traduit l’« effet de colle » que l'on observe dans des argiles ou des sables partiellement saturés, elle est nulle pour un sable sec. 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). L’angle de frottement « φ » : Angle que fait la réaction du sol avec la normale de l’ouvrage. Cet angle dépend de la rugosité de la surface et de son déplacement relatif par rapport au sol. Pour un sable parfait (matériau idéal) qui est : • un matériau parfaitement granuleux, sans cohésion ! • tri parfait (tous les grains ont ± la même taille) • grains arrondis • parfaitement sec On peut faire un certain nombre d'essais Faire couler gentiment sur une table → beau cône se forme Déranger ce cone a sa base o du glissement s'active sur le cône o la pente se stabilise vers une nouvelle géométrie o l'angle de la nouvelle pente sera le même. La cohésion « C » : Aussi appelée forces de cohésion est la résistance au cisaillement d’un sol sous une contrainte normale nulle. Les matériaux "normaux" résistent aussi à la traction et ont une certaine cohésion. Cette cohésion est liée à la présence, à la surface des particules d’argile, de charges électriques qui engendrent des forces d’attraction entre les particules par l’intermédiaire des impuretés contenues dans l’eau qui sature souvent les sols cohérents. Certaines de ces impuretés On considère qu’un sol est cohérent lorsqu’il comprend plus de 50 % de particules 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). d’argiles. A l’opposé, les sols pulvérulents totalement dépourvus d’argile n’offrent aucune cohésion ; il est d’ailleurs impossible de les façonner. Il faut cependant souligner qu’un sable partiellement saturé peut manifester une cohésion dite apparente, créée entre autres par la tension V. Avantages et inconvénients de l'essai de cisaillement direct : 01-Avantages Simple Rapide Économique 02-Inconvénients Pas de maîtrise des conditions de drainage Sols pulvérulents Drainage rapide Contraintes appliquées → contraintes effectives sols fins 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). VI. MATERIEL UTILISE : La boite de CASAGRANDE. Le bâti de consolidation sur lequel on dépose la boite surmontée d'un étrier recevant les poids qui vont fournir la charge N. Un échantillon de sol d'environs 250 ml Le dispositif de cisaillement qui permet de cisailler le sol à vitesse constante, il est constitué : L'échantillon de sol à étudier est place entre deux demi--‐boites qui peuvent se Déplacer horizontalement l'une par rapporta l'autre. Un piston permet d'exercer sur le sol une contrainte normale σ determinee. Figure : Boite de cisaillement Sable concasse0/4 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). Sable roulé 0/2 VII. Mode opératoire de l'essai de casagrande: On prend une quantité de notre sol pulvérulent pour remplir la plaquette carrée de l'appareil de CASAGRANDE ( 10cm de côté et de 03cm de hauteur) . l'échantillon est placé entre deux demi- boites, mobile l'une par rapport à l'autre sans contact ;en ajoutant un peu d'eau. On met la bille sur le piston. On place l'étrier sur le piston et à l'aide d'un levier- mètre on règle le bras du levier à l'horizontal. On installe le comparateur au contact avec l'étrier, et on le règle à z tracer point par point la droite de coulomb. Fig : Matériau foisonné dans le demi-boîtier inférieur (gauche) et matériau compacté dans le demi-boîtier supérieur (droite). 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). VIII. RESULTATS : Pour chaque position choisie correspond une vitesse de déformation consentante ; nous avons choisi la position A 60/30 qui correspond d'après la fiche technique de l’appareil ou du bâti à une vitesse V=1.22 mm/min. • L'effort tranchant "T" ou la « force nette » est égale au produit du coefficient de raideur (raideur du dynamomètre) à celui de la lecture sur l'anneau du dynamomètre. • Pour tracer la courbe intrinsèque du sol (droite de COULOMB) ,il est nécessaire d'avoir au moins deux points. pour plus d'exactitude refaire l'essai autant de fois que possible pour avoir le maximum de point. on se contentera de refaire l'essai trois fois (pour avoir 3 points), pour cela trois contraintes normales serons appliquées, elle sont égale à 1 ; 2 et 3 ,elle correspondent respectivement à un poids P = 2 ; 4 et 6 kg. Détermination de tpic : la lecture anneau maximale noté Lpic correspond à l'abscisse t = tpic 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). IX. Détermination de " C " et " φ " : La courbe obtenu a l'allure d'une droite de la forme Y = Ax + B où: - A : représente la tangente. - B : l'ordonnée à x = 0. D'autre part nous avons : Donc par analogie - La cohésion " C " représente l'ordonnée à partir du point x =0 - L'angle de frottement " φ " est l'angle formé par la droite de Coulomb avec l'axe des x 1 BOÎTE DE CISAILLEMENT (CASAGRANDE). CONCLUSION Ce présent TP nous à permit de déterminer deux paramètres mécanique typique à chaque type de sol - La cohésion C - L'angle de frottement interne des grains φ. Cependant cette essai contient plusieurs imperfections ne reflètent pas des résultats intacts. Ces imperfections sont dues aux dispositifs lui-même (demi boites, déplacement de l'échantillon, uniformité de la répartition des contraintes, efforts de frottement parasites…) C'est pourquoi nous avons souvent recours à l'essai triaxial que nous aurons l'opportunité d'étudier ultérieurement La cohésion et l’angle de frottement interne sont les paramètres qui servent à calculer la capacité portante des sols à la rupture et la stabilité des murs de soutènement et des pentes. La vitesse à laquelle les charges sont appliquées sur le sol, la perméabilité du sol et les conditions de drainage détermineront le choix des paramètres. Enfin, on utilise toujours un seul paramètre, l’angle de frottement interne (φ) dans les sols pulvérulents, car elles sont perméables pour dissiper rapidement les augmentations de la pression interstitielle. 1 uploads/Finance/ casagrande.pdf