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La géotechnique dans la conception et la réalisation des dallages en béton Synt

La géotechnique dans la conception et la réalisation des dallages en béton Syntec ingénierie/Unesi/Coprec SOLS INDUSTRIELS Ce document a été élaboré conjointement par : – le Comité géotechnique de Syntec Ingénierie, – la commission technique de l’UNESI/FFB, – la COPREC, Toute observation sur ce document sera adressé à : c.longepierre@syntec-ingenierie.fr catelinjp@unesi.ffbatiment.fr Version 1 • Septembre 2011 La géotechnique dans la conception et la réalisation des dallages en béton 3 1. Introduction Un dallage sur terre-plein est un ouvrage en béton de grandes dimensions par rapport à son épaisseur, éventuellement découpé par des joints. Il repose uniformément sur son support. Il est conçu, calculé et exécuté conformément à la norme NF P 11-213 (DTU 13.3). C’est un ouvrage complexe dû : – aux objectifs recherchés : • techniques - résistance mécanique, - durabilité (résistance à l’usure, résistance aux agressions chimiques…), - planéité, - limites de déformation absolues et différen- tielles, - sécurité, - maintenance ; • économiques - rapport qualité-prix conduisant au choix d’un dallage non armé dans plus de 90 % des cas ; – aux spécificités géotechniques : • il n’est pas possible de dissocier son comporte- ment de celui des sols de fondation. Une étude détaillée de leur interaction s’impose ; • le dallage mobilise le sol depuis la surface en intégrant la frange de terrain potentiellement non saturée et soumise à des variations saison- nières. – aux caractéristiques intrinsèques du béton, notamment les phénomènes de prise et de retrait, et à la multitude des paramètres agissant sur ces derniers. Le dallage doit être considéré comme un outil de production ; son adéquation avec la durée de vie du bâtiment dépend de sa conception initiale, de la qualité de sa réalisation, de la conformité des contraintes d’exploitation aux hypothèses du projet et de la régularité des opérations de maintenance. La complexité de la conception des dallages résul- tant de ces différents facteurs est insuffisamment reconnue et prise en compte. Le bon fonctionnement (qualité) de l’ouvrage exige la coordination de l’ensemble des intervenants, de la conception à la réalisation (maître d’ouvrage, maître d’œuvre, géotechnicien, bureau d’études, organisme de contrôle et entreprise de sols industriels). 2. Contenu de l’étude géotechnique Par référence à la norme NF P 94-500, les phases d’élaboration du projet de dallage nécessitent l’en- chaînement des missions d’ingénierie géotechnique suivantes : – étude géotechnique préliminaire de site (G11) ; – étude géotechnique d’avant-projet (G12) ; – étude géotechnique de projet (G2) ; – étude et suivi géotechniques d’exécution (G3) ; – supervision géotechnique d’exécution (G4). 2.1. étude géotechnique préliminaire de site (mission G11) Cette étude est engagée avant la définition précise du projet de dallage. En se référant aux informations mentionnées sur la carte géologique, les plans de prévention des risques, les informations obtenues auprès du BRGM (notamment cavités souterraines, aléa retrait-gonflement des argiles…) et de la DRIRE (exploitation minière, carrière souterraine…), le géo- technicien doit indiquer les risques majeurs identi- fiés. Il définit un programme d’investigations géotechniques permettant de quantifier ces risques et, en fonction de leur nature, il indique les diffé- rentes solutions techniques envisageables. 2.2. étude géotechnique d’avant- projet (mission G12) Réalisée au stade de l’avant-projet, elle doit per- mettre de réduire les risques géotechniques majeurs identifiés dans l’étude précédente. Vis-à-vis de chacun des risques rencontrés, le géo- technicien : – définit un ou plusieurs modèles géotechniques en fonction de l’homogénéité ou non du site en préci- sant, s’il le peut à ce stade, le niveau du substratum réputé indéformable ; ces modèles sont rattachés au nivellement général de la France (NGF) ; – utilise ces modèles pour examiner les solutions envisageables en fonction des surcharges d’ex- ploitation définies par le maître d’ouvrage, ou par défaut celles définies dans l’annexe B du DTU 13.3 (NF P 11-213), et estime les tassements obtenus à partir de celles-ci ; – indique, lorsque les tassements obtenus ne res- pectent pas les critères de service, les types d’amélioration de sol qui peuvent être proposés, en insistant sur les spécificités de chacun d’eux (par exemple, l’effet « point dur » des inclusions rigides) ; – indique la ou les dispositions à prendre ou à envi- sager, notamment dans le cas de sols sensibles aux phénomènes de retrait-gonflement ; – définit, si nécessaire, un programme d’investiga- tions géotechniques permettant, notamment, de déterminer un modèle géotechnique intégrant l’hétérogénéité en plan ou une maquette géotech- nique plus précise dans le cas de sols au compor- tement complexe. 4 La géotechnique dans la conception et la réalisation des dallages en béton 2.3. Prestations menées dans le cadre de la maîtrise d’œuvre 2.3.1. étude géotechnique de projet (mission G2) Cette étude, à la charge du maître d’ouvrage, est indispensable pour définir la conception de l’ouvrage. Elle est réalisée à partir du cahier des charges du maître d’ouvrage, précisant les cas de charge et les déformations admissibles. Le ou les modèles géotechniques doivent être suffi- samment bien définis (notamment en hauteur). Les modules de déformation des sols Es attribués à chaque couche sont précisés en fonction de : – la durée d’application des charges comparée à la vitesse de consolidation des sols ; – l’intensité de celles-ci (niveau de déformation du sol) ; – la fluctuation de teneur en eau entraînant des modifications de compacité et/ou de succion. Dans le cas d’une amélioration de sols, le géotechni- cien doit : – effectuer le dimensionnement à l’ELS et à l’ELU (vérifications GEO et STR) des éléments de fonda- tion (hors dallage) et du matelas de répartition ; – à partir de l’estimation du tassement du sol ren- forcé, définir le profil de sol homogénéisé équiva- lent ; – indiquer si l’entreprise de sols industriels doit prendre en compte les sollicitations complémen- taires éventuelles dues à l’effet « point dur » de l’amélioration de sol en définissant les termes cor- rectifs appropriés pour une épaisseur de dallage validée par le maître d’œuvre. Enfin, il indique les dispositions constructives à prendre en compte (notamment dans le cas de sols sensibles aux phénomènes de dessiccation) et, dans le cas d’hétérogénéité en plan, il doit donner le modèle les prenant en considération. l2 l1 h’1 h2 h1 Es1 Nu1 Es2 Nu2 Exemple d’hétérogénéité : zone d’ancien bras mort remblayée 2.3.2. Supervision géotechnique d’exécution (mission G4) Elle est à la charge du maître d’ouvrage. Cette mission comporte deux phases : – la supervision des études d’exécution réalisées par les entrepreneurs de chacune des parties d’ou- vrage : • l’avis sur les études géotechniques d’exécution (G3), • l’avis sur les fiches produit (exemple : classifica- tion GTR des remblais de la couche de forme), • l’avis sur le programme d’auscultation (dégarnis- sage de colonnes, essais de charge sur des inclu- sions, essais à la plaque, suivi des tassements du préchargement…) et les valeurs seuils associées ; – la supervision du suivi d’exécution réalisé par les différents entrepreneurs : • l’intervention ponctuelle sur le chantier, • l’avis sur le contexte géotechnique réellement observé et la nécessité d’études d’exécution complémentaires (G3), • l’avis sur les éventuelles adaptations proposées par les entrepreneurs, • l’avis sur les résultats du programme d’ausculta- tion. 2.4. Prestations menées dans le cadre du marché de chaque entrepreneur Cette mission, qui couvre les études d’exécution et le suivi des travaux, est menée pour chaque élément de l’ouvrage (plate-forme, renforcement de sol éventuel, dallage…). Elle est à la charge de l’entreprise concernée. 2.4.1. étude géotechnique d’exécution (mission G3) L’entrepreneur de sol industriel établit le détail du dimensionnement du dallage en tenant compte des études et suivis d’exécution des autres travaux (subs- titution, drainage, terrassement, amélioration ou ren- forcement de sol, couche de forme), tels que validés par le maître d’œuvre. 2.4.2. Suivi géotechnique d’exécution (mission G3) Dans le cadre de la conduite des travaux de dallage, toute anomalie détectable par rapport aux procès- verbaux de réception qui lui ont été communiqués est signalée au maître d’œuvre. La géotechnique dans la conception et la réalisation des dallages en béton 5 2.5. Prestations menées dans le cadre du marché de contrôle technique Au cours de la phase de conception, le contrôleur technique procède à l’examen critique de l’ensemble des dispositions techniques du projet. Pendant la période d’exécution des travaux, il s’as- sure notamment que les vérifications techniques qui incombent à chacun des constructeurs énumérés à l’article 1792-1 du code civil s’effectuent de manière satisfaisante. 3. Chargements Les documents particuliers du marché (DPM) défi- nissent le plus souvent uniquement des charges uni- formément réparties. Ce cas de charge est insuffisant pour dimensionner un dallage ; il est rarement repré- sentatif du chargement réel. D’où la nécessité absolue de définir les actions le plus précisément et le plus tôt possible dans l’acte de construire. 3.1. Définition des actions Action : toute cause produisant un état de contrainte dans l’ouvrage En premier lieu, il s’agit des actions appliquées direc- tement sur le dallage : – actions permanentes • poids propre du béton, • poids propre des revêtements, • actions dues aux déformations diffé- rées (retrait et fluage) ; – actions variables • charges d’exploitation (charges réparties et uploads/Ingenierie_Lourd/ guide-ge-otechnique-pdf.pdf