Avant d’engager un chantier, la connaissance précise de la capacité portante du terrain s’impose. Trop souvent réduite à une formalité, cette étape conditionne pourtant la stabilité, la sécurité et la durabilité de toute construction. En négligeant l’examen préalable du sol, on s’expose à des tassements inégaux, à des fissurations et, dans les cas extrêmes, à des affaissements susceptibles de compromettre l’intégrité de l’ouvrage. Mais comment mesurer cette portance et en tirer des conclusions fiables ? Éléments de réponses !
Comprendre la portance du sol : définition et enjeux
La portance d’un sol se définit comme sa capacité à supporter les charges appliquées sans se déformer de façon excessive. Autrement dit, c’est le seuil au‑delà duquel le sol cède et laisse l’ouvrage s’enfoncer ou se déformer. Cette notion est déterminante pour :
- Le choix du type de fondation (superficielle ou profonde).
- La profondeur d’implantation et la largeur des semelles.
- La répartition des efforts sous l’ouvrage.
En cas d’évaluation insuffisante, plusieurs pathologies peuvent apparaître :
- Tassements différentiels : l’ouvrage s’affaisse de manière inégale, générant des contraintes internes.
- Fissures : les éléments porteurs et les parements se craquèlent sous l’effet des mouvements relatifs.
- Affaissements locaux : déformations ponctuelles, parfois irréversibles.
En anticipant la portance, on garantit la pérennité des ouvrages et la sécurité des usagers. Cette démarche, menée par un ingénieur géotechnicien, permet d’adapter le projet aux caractéristiques réelles du sol et de prévenir des surcoûts liés à des renforts a posteriori.
Méthodes d’évaluation de la portance du sol
L’évaluation de la portance du sol repose sur diverses techniques géotechniques. Chacune d’elles fournit des informations spécifiques permettant de déterminer si le sol peut supporter une construction en toute sécurité.
Essai de pénétration standard (SPT)
L’essai de pénétration standard (SPT) consiste à enfoncer un échantillonneur dans le sol à l’aide d’un marteau lourd, tout en comptant le nombre de coups nécessaires pour faire pénétrer l’échantillon à une profondeur donnée. Le nombre de coups est appelé « nombre N » et il est directement lié à la résistance du sol.
L’interprétation des résultats de l’SPT permet de déterminer la densité du sol et son aptitude à supporter les charges. Plus le nombre de coups est élevé, plus le sol est dense et résistant. Toutefois, ce test ne fournit qu’une estimation de la résistance du sol et peut ne pas refléter parfaitement sa capacité à supporter des charges sur de grandes profondeurs.
Essai de pénétration au cône (CPT)
L’essai de pénétration au cône (CPT) consiste à enfoncer un cône instrumenté dans le sol à une vitesse constante. L’appareil mesure la résistance de la pointe (force nécessaire pour enfoncer le cône) ainsi que la friction latérale exercée par le sol autour de l’appareil. Cette méthode fournit un profil continu des propriétés du sol sur toute la profondeur de l’essai.
Le CPT est particulièrement utile pour identifier les variations stratigraphiques du sol, c’est-à-dire les différences de type de sol à différentes profondeurs. Il permet de déterminer la portance du sol de manière plus précise que l’SPT.
Essai au pressiomètre
L’essai au pressiomètre est une technique qui mesure la résistance du sol à la déformation lorsqu’une pression radiale est appliquée. Cet essai est réalisé dans un forage où un capteur est inséré et l’on applique une pression progressive. À mesure que la pression augmente, le capteur mesure la déformation du sol.
L’essai au pressiomètre permet entre autres de mieux comprendre comment le sol réagit aux charges et de concevoir des fondations adaptées.
Essai de plaque (Plate Load Test)
L’essai de plaque consiste à appliquer une charge progressive sur une plaque rigide posée à la surface du sol, en mesurant les tassements résultants. Cet essai permet de déterminer la capacité portante du sol et son module de déformation, en étudiant la relation entre la charge appliquée et la déformation du sol. Les résultats sont souvent utilisés pour dimensionner les fondations superficielles, telles que les dalles ou les semelles filantes.
Essai triaxial
L’essai triaxial est réalisé en laboratoire et consiste à soumettre un échantillon cylindrique de sol à des contraintes contrôlées dans trois directions. Cela permet de simuler les conditions réelles de charge auxquelles le sol peut être soumis. En contrôlant les différentes directions de la pression, cet essai permet de mesurer la résistance et la déformation du sol sous des conditions variées.
Essai Proctor de compactage
L’essai Proctor permet de déterminer la densité maximale qu’un sol peut atteindre pour une teneur en eau donnée. Cette méthode consiste à compacter un échantillon de sol dans un moule et à mesurer la densité obtenue en fonction de la teneur en eau. Ce test est essentiel pour les travaux de terrassement, car il permet de déterminer la meilleure compaction du sol avant de procéder à l’exécution des fondations.
Essai de cisaillement direct
L’essai de cisaillement direct consiste à soumettre un échantillon de sol à une force de cisaillement jusqu’à rupture. Ce test permet de déterminer la cohésion et l’angle de frottement interne du sol, deux paramètres clés pour évaluer sa résistance sous des charges horizontales.
Interprétation des résultats et détermination de la capacité portante
Une fois les essais réalisés, il est nécessaire d’analyser les résultats afin de déterminer la capacité portante du sol.
- Analyse des données
Les résultats des essais sont convertis en paramètres géotechniques, tels que la cohésion et l’angle de frottement interne. Ces paramètres permettent de modéliser la capacité du sol à supporter les charges appliquées et à prévoir les déformations possibles.
- Calcul de la capacité portante
Les ingénieurs utilisent différentes formules pour estimer la capacité portante du sol en fonction des paramètres géotechniques obtenus. Ces formules prennent en compte la résistance du sol, les conditions de chargement et les caractéristiques du terrain.
- Facteurs de sécurité
Il est essentiel d’appliquer un facteur de sécurité lors du calcul de la capacité portante. Ce facteur permet de tenir compte des incertitudes liées aux variations des propriétés du sol et d’assurer que les fondations de la construction resteront stables et sûres sur le long terme.
Conclusion
L’évaluation de la portance du sol est une étape indispensable dans tout projet de construction. En prenant en compte les facteurs influençant la portance et en utilisant des méthodes d’évaluation rigoureuses, il est possible de garantir la stabilité des fondations et la sécurité des structures.
