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La capacité portante du sol est définie comme la capacité du sol à supporter les charges provenant de la fondation. La pression que le sol peut facilement supporter contre la charge est appelée pression d’appui admissible.
Types de Capacité portante du sol
Voici quelques types de capacité portante du sol:
Capacité portante ultime (qu)
La pression brute à la base de la fondation à laquelle le sol tombe en panne est appelée capacité portante ultime.
Capacité portante finale nette (qnu)
En négligeant la pression de surcharge de la capacité portante ultime, nous obtiendrons une capacité portante finale nette.
Où
= poids unitaire du sol, Df = profondeur de la fondation
Capacité portante nette de sécurité (qns)
En ne considérant que la rupture de cisaillement, la capacité portante finale nette est divisée par un certain facteur de sécurité donnera la capacité portante nette de sécurité.
qns = qnu / F
Où F = facteur de sécurité = 3 (valeur usuelle)
Capacité portante de sécurité brute (qs)
Lorsque la capacité portante finale est divisée par le facteur de sécurité, elle donnera une capacité portante de sécurité brute.
qs = qu /F
Pression nette de tassement sécuritaire (qnp)
La pression avec laquelle le sol peut supporter sans dépasser le tassement admissible est appelée pression nette de tassement sécuritaire.
Pression d’appui admissible nette (qna)
C’est la pression que nous pouvons utiliser pour la conception des fondations. Ceci est égal à la pression de roulement nette de sécurité si qnp > qns. Dans le cas inverse, elle est égale à la pression nette de règlement sûre.
Calcul de la Capacité portante
Pour le calcul de la capacité portante du sol, il existe de nombreuses théories. Mais toutes les théories sont remplacées par la théorie de la capacité portante de Terzaghi.
Théorie de la capacité portante de Terzaghi
La théorie de la capacité portante de Terzaghi est utile pour déterminer la capacité portante des sols sous une semelle en bande. Cette théorie ne s’applique qu’aux fondations peu profondes. Il a examiné certaines hypothèses qui sont les suivantes.
- La base de la semelle de la bande est rugueuse.
- La profondeur de la semelle est inférieure ou égale à sa largeur, c’est-à-dire une semelle peu profonde.
- Il a négligé la résistance au cisaillement du sol au-dessus de la base de la semelle et l’a remplacée par une surcharge uniforme. (
Df) - La charge agissant sur la semelle est uniformément répartie et agit en direction verticale.
- Il a supposé que la longueur de la semelle est infinie.
- Il considérait l’équation de Mohr-coulomb comme un facteur régissant la résistance au cisaillement du sol.
Comme le montre la figure ci-dessus, AB est la base de la semelle. Il a divisé les zones de cisaillement en 3 catégories. La zone -1 (ABC) qui se trouve sous la base agit comme si elle faisait partie de la semelle elle-même. La zone -2 (CAF et CBD) agit comme des zones de cisaillement radiales qui sont supportées par les bords inclinés AC et BC. La zone -3 (AFG et BDE) est nommée comme les zones passives de Rankine qui prennent un supplément (y Df) provenant de sa couche supérieure de sol.De l’équation d’équilibre, Forces descendantes = forces ascendantes
Charge de la semelle x poids du coin = pression passive + cohésion x CB sin 
Où Pp = pression passive résultante = (Pp) y + (Pp) c + (Pp) q (Pp) y est dérivée en considérant le poids du coin BCDE et en rendant la cohésion et la surcharge nulles.(Pp) c est obtenu en tenant compte de la cohésion et en négligeant le poids et la surcharge.(Pp) q est calculé en tenant compte de la surcharge et en négligeant le poids et la cohésion.Par conséquent,
En substituant,
Donc, enfin, nous obtenons qu = c’Nc + y Df Nq + 0,5 y B Nyl’équation ci-dessus est appelée équation de capacité portante de Terzaghi. Où qu est la capacité portante ultime et Nc, Nq, Ny sont les facteurs de capacité portante de Terzaghi. Ces facteurs sans dimension dépendent de l’angle de résistance au cisaillement ().Les équations pour trouver les facteurs de capacité portante sont:
Où
Kp = coefficient de pression de terre passive.Pour différentes valeurs de
, les facteurs de capacité portante sous rupture de cisaillement générale sont disposés dans le tableau ci-dessous.
 |
Nc | Nq | Ny |
| 0 | 5.7 | 1 | 0 |
| 5 | 7.3 | 1.6 | 0.5 |
| 10 | 9.6 | 2.7 | 1.2 |
| 15 | 12.9 | 4.4 | 2.5 |
| 20 | 17.7 | 7.4 | 5 |
| 25 | 25.1 | 12.7 | 9.7 |
| 30 | 37.2 | 22.5 | 19.7 |
| 35 | 57.8 | 41.4 | 42.4 |
| 40 | 95.7 | 81.3 | 100.4 |
| 45 | 172.3 | 173.3 | 297.5 |
| 50 | 347.5 | 415.1 | 1153.2 |
Enfin, pour déterminer la capacité portante sous semelle de bande, on peut utiliser
qu = c’Nc + 
Df Nq + 0,5 
B Ny
Par la modification de l’équation ci-dessus, des équations pour les semelles carrées et circulaires sont également données et elles le sont.Pour une assise carrée
qu = 1,2 c’Nc + 
Df Nq + 0,4 
B Ny
Pour une assise circulaire
qu = 1,2 c’Nc + 
Df Nq + 0,3 
B Ny
Théorie de la capacité portante de Hansen
Pour les sols cohésifs, les valeurs obtenues par la théorie de la capacité portante de Terzaghi sont plus que les valeurs expérimentales. Mais cependant, il montre les mêmes valeurs pour les sols sans cohésion. Hansen a donc modifié l’équation en considérant les facteurs de forme, de profondeur et d’inclinaison.Selon Hansen
qu = c’Nc Sc dc ic + 
Df Nq Sq dq iq + 0,5 
B Ny Sy dy iy
Où Nc, Nq, Ny = facteurs de capacité portante de Hansen C, Sq, Sy = facteurs de formecd, dq, dy = facteurs de profondeur c, iq, iy = facteurs d’inclinationles facteurs de capacité de charge sont calculés par les équations suivantes.
Pour différentes valeurs de
Les facteurs de capacité portante de Hansen sont calculés dans le tableau ci-dessous.
 |
Nc | Nq | Ny |
| 0 | 5.14 | 1 | 0 |
| 5 | 6.48 | 1.57 | 0.09 |
| 10 | 8.34 | 2.47 | 0.09 |
| 15 | 10.97 | 3.94 | 1.42 |
| 20 | 14.83 | 6.4 | 3.54 |
| 25 | 20.72 | 10.66 | 8.11 |
| 30 | 30.14 | 18.40 | 18.08 |
| 35 | 46.13 | 33.29 | 40.69 |
| 40 | 75.32 | 64.18 | 95.41 |
| 45 | 133.89 | 134.85 | 240.85 |
| 50 | 266.89 | 318.96 | 681.84 |
Les facteurs de forme pour différentes formes de semelle sont donnés dans le tableau ci-dessous.
| Forme de la semelle | Sc | Sq | Sy |
| Continue | 1 | 1 | 1 |
| Rectangulaire | 1 + 0,2 B / L | 1 + 0,2B /L | 1-0,4B/L |
| Carré | 1.3 | 1.2 | 0.8 |
| Circulaire | 1.3 | 1.2 | 0.6 |
Les facteurs de profondeur sont considérés selon le tableau suivant.
| Facteurs de profondeur | Valeurs |
| dc | 1+0.35 (D/D) |
| dq | 1+0.35( D/D) |
| dy | 1.0 |
De même, les facteurs d’inclinaison sont considérés dans le tableau ci-dessous.
| Facteurs d’inclinaison | Valeurs |
| ic | 1 – |
| iq | 1 – 1.5 ( H /V) |
| iy | (iq)2 |
Où H = composante horizontale de la charge inclinée B = largeur de la semelle L = longueur de la semelle.