Cisaillement [PDF]

Zitiervorschau

Réalisé par :    

Asmae Senhaji Mouhcine Mribat Anas Harmal Oumaima EL ABIDI



Oussama Khouchani

Encadré par :

 

Abdelilah Ziane Mouhamed Ayoub Maalal

D.Khalid Cherkaoui

Introduction : L’étude de stabilité des sols dans les fondations, des ouvrages de soutènement et des remblais nécessite de connaître la résistance à la rupture du sol. Cette résistance est appelée résistance au cisaillement. 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 stabilité des barrages ou des digues par la tangente de l’angle de frottement noté tan(ꬾ) et par la cohésion effective notée C.

But de l’assai : La résistance au cisaillement peut être déterminée par plusieurs essais entre autres l’essai de cisaillement direct à la boîte de Casagrande. En effet, l’essai vise à tracer la courbe du déplacement de la boîte du cisaillement en fonction de la sollicitation qui l’a produite. Ainsi, on peut obtenir une des deux allures suivantes : Courbe I : présente un maximum correspondant à l’état de rupture

Courbe II : une allure asymptotique, on définit la rupture à une valeur maximale de déplacement , la norme NF P-071-1 propose 5mm.

En répétant l’essai pour différentes charges verticales, on trace la courbe intrinsèque qui est la courbe des valeurs de la résistance au cisaillement en fonction de la contrainte normale s’appliquant sur le plan horizontale :

ꬾ est l’angle que fait la droite avec l’axe des abscisses : l’angle de frottement interne. C : la cohésion en KPa.

PrinciPe de l’essai : L’essai s’effectue sur une éprouvette de sol placée dans une boîte de cisaillement constituée de deux demi-boîtes indépendantes. Le plan de séparation des deux demi-boîtes constitue un plan de glissement correspondant au plan de cisaillement de l’éprouvette. Voici les étapes de l’essai :  

Application d’un effort vertical N constant sur la face supérieur de l’éprouvette. Application d’un effort de cisaillement selon le plan horizontal de glissement des deux demiboîtes en leur imposant un déplacement relatif

Appareillage :     

Le bâti. La boîte de cisaillement ou boîte de Casagrande qui contient l’échantillon de section 6cm * 6cm, la profondeur de la demi-boîte est d’environ 2cm. Le dispositif d’application de l’effort normal sur l’éprouvette . Le dispositif produisant le déplacement relatif horizontal entre les deux demi-boîtes. Le système de mesurage des efforts, des déplacements et du temps.

Mode opératoire : 

Préparation des éprouvettes :

On remplit la boîte avec un échantillon de teneur en eau bien déterminée et fixée pour garantir les mêmes caractéristiques mécaniques. Par étape, on compacte l’échantillon avec la dame pour chasser l’air contenu dans la boîte. 

Saturation et consolidation : A l’aide du système vis contre écrou, on règle l’horizontalité du bras de levier pour avoir un contact entre le bras de levier et le piston surmontant le matériau. Après, on place le transducteur de mesure du déplacement vertical et on le met à zéro. On lit chaque « à



secondes les valeurs du déplacement vertical jusqu’à stabilisation des valeurs. La consolidation est alors achevée et la phase de cisaillement peut commencer. Cisaillement : On met en place le transducteur de mesure du déplacement horizontal puis on le met à zéro : 1. Pour un sol pulvérulent, la vitesse de l’essai ne doit pas dépasser 1mm/min, on prendre 0,5 mm/min. 2. Pour un sol cohérent, la vitesse est choisie selon :

Travail demandé : Pour un sol saturé, on effectue un essai de cisaillement après avoir subi une consolidation sur 3 échantillons du même sol

Figure 1 : Réglage de la teneur en eau de l’échantillon

Figue 2 : Mélange de l’échantillon

Figue 3 et 4 : compactage avec la dame.

Figure 5 : Fixage de la boîte.

Figure 6 : Remise à zéro

Il est indispensable de signaler qu’on doit maintenir la même teneur en eau, pour cela on avait recours à mesurer cette dernière.

Enfin, on est arrivé au résultats suivants : La contrainte de Poids équivalent en Déplacement après Temps de saturation consolidation en kPa. Kg. saturation en mm. en min. 100

36

0,32

17,5

66,66

24

0,39

16

50

18

0,248

8,5

CONTRAINTE DE CISAILLEMENT (KPA)

Tout calcul fait, on obtient les courbes suivantes :

Courbe contrainte-déplacement dans un essai de cisaillement ( Contrainte de consolidation :100 kPa) 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.135 0.167 0.222 0.245 0.306 0.439 0.475 0.576 0.667 0.742 0.821 0.908 0.998 1.098 1.161 1.272

CONTRAINTE DE CISAILLEMENT (KPA)

DÉPLACEMENT HORIZONTAL (MM)

Courbe contrainte-déplacement dans un essai de cisaillement ( Contrainte de consolidation :66.66 kPa) 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

DÉPLACEMENT HORIZONTAL (MM)

1

1.2

1.4