Chapitre II Notions sur les enseignements de Gnie Civil

II.1) Topographie

II.1.1) Dfinitions:

Ainsi la topographie est lensemble des oprations qui permettent la reprsentation graphique de la configuration du terrain avec tous les dtails qui sy trouvent.La topographie peut tre dcompose en deux disciplines; la topomtrie et la cartographie.

Topomtrie: ensemble des techniques de mesure des distances des dnivels (diffrences de niveaux) et des angles (orientations).

Cartographie: techniques de reprsentation des donnes mesures sur des plan ou des cartes.

Units de mesure utilises: (systme SI)

Longueurs:

mtre (m)

multiple: kilomtre (km), hectomtre (hm), dcamtre (dam).

sous-multiples: dcimtre (dm), centimtre (cm); millimtre (mm).

Surfaces:

mtre-carr (m),

hectare (ha) = (100100)m.

Angles:

Radian (rad): angle, qui, ayant son sommet au centre d'un cercle, intercepte, sur la circonfrence de ce cercle, un arc d'une longueur gale

celle du rayon du cercle.

Degr() : 1 = (/180) rad

Grade(g) : 1g = (/200) rad

Carte planimtrique: Carte qui comporte les dtails prcis du terrain projet sur un plan; cours deaux, limites de parcelles, amnagements humains (btiments, routes,etc.).

Carte topographique: carte chelle rduite reprsentant de manire prcise les dtails planimtriques, ainsi que le relief (altitudes aux diffrents points). Le relief est indiqu sur une carte topographique par des courbes de niveau. Celles-ci sobtiennent en sectionnant le relief par des plans horizontaux quidistants que l'on projette ensuite sur un plan. La distance verticale entre 2 plans dfinit l'quidistance des courbes

Exemple de carte topographique

II.1.2) Relev topographique:

Supposons que lon dispose dun terrain sur lequel on veut construire des ouvrages (cit de btiments par exemple). Avant de concevoir les ouvrages on doit avoir une reprsentation graphique claire en plan et en altitude (carte topographique). Lensemble doprations de mesure ncessaires pour aboutir la carte topographique est le relev topographique.

Le relev topographique se compose de deux types de mesures:

Mesures planimtriques (positions, dimensions et orientations), ces mesures permettent de reprsenter un plan planimtrique du terrain.

Mesures altimtriques; mesures daltitudes des diffrents points du terrain pour aboutir la carte topographique.

Ces donnes permettent de choisir: une bonne disposition des ouvrages dans le terrain, une bonne conception architecturale, un systme de voirie et assainissement convenable, de calculer les volumes de dblais et remblais entransetc.

II.1.3) Appareillages lmentaires couramment utilis en topographie:

Jalons, ruban gradu (double dcamtre par exp.), fil plomb, mires, niveau, thodoliteetc.

Jalons Fil plomb

Ruban gradu Mire

Nivelles: Sphre, tore ou tube courb remplies dun liquide (gnralement alcool) et contenant une bulle dair. Fixes aux instruments de mesure, elles permettent de rgler leur horizontalit ou verticalit.

Mire: rgle gradue mesurant 3 m quipe dune nivelle permettant de la maintenir en position verticale.

Lunettes: Les lunettes sont des systmes optiques comprenant un rticule et plusieurs lentilles avec un dispositif de mise au point. Le rticule est le dispositif de lecture et de vise. Le rticule peut contenir un jeu de lignes dites stadimtriques, servant la mesure des distances.

Exemple de rticule, avec fils stadimtriques

Niveau: Lunette horizontale rotative autour dun axe vertical, elle permet de faire la lecture sur la mire.

Thodolite: appareil optique qui permet de mesurer les distances et les angles horizontaux et verticaux.

II.1.4) Techniques de mesure:

a) Nivellement: cest la mesure des diffrences de niveaux entre diffrents points matriels.

Nivellementdirect : Procd dans lequel on utilise un niveau et une mire.

Nivellementgomtrique : Procd dans lequel on utilise un Thodolite et une mire.

le nivellement gomtrique est ralis par calcul de la dnivele partir de la distance oblique entre les points, et langle (galement appel distance) znithal.

b) Mesure des distances par stadimtrie: lorsque la lunette est quipe de lignes stadimtrique, la diffrence des lectures sur mire sur chacun des fils stadimtriques donne une valuation de la distance entre lappareil et la mire, une constante prs. Cette constante, dite stadimtrique, est souvent de 100, et est prcise dans la documentation des appareils.

c) Mesure des angles:On utilise le thodolite. Pour les angles horizontaux (orientations), ils sont mesurs par rapport une direction repre; soit par un point de rfrence ou le nord gographique.

d) Mesure des distances par triangulation: Technique qui se base sur la mesure d'angles d'un triangle (par un thodolite par exemple). En utilisant les relations gomtriques dans un triangle mesurer les distances mme pour certains points non accessibles.

Soit le triangle ci-contre

Exemple: on veut mesurer la distance d'un bateau ( point C en mer) du bord de la mer: Choisissons un point B accessible puis mesurons les angles ( et ( et la distance AB en stationnant un thodolite au deux points A et B. En utilisant les relations on peut obtenir les distances voulues. II.1.4) Implantation des constructions: C'est la constructions de points repres sur le terrain qui dfinissent d'une faon prcise la gomtrie de la construction sur le terrain. Ces points sont obtenus partir des plans de conception de la construction.

II.2) La Mcanique des Sols et la reconnaissance du terrain:II.2.1) Mcanique des sols:

A) Dfinition: Discipline qui tudie le comportement mcanique des sols sous l'effet des actions extrieures qui leurs sont appliques.Exemples:

B) Classification des sols:

Les sols sont classs en fonction de la nature et de la grosseur des particules qui les composent.

Argiles: d ( 0.002mm; particules trs fines ayant une capacit d'absorption d'eau leve. Leur comportement mcanique est trs sensible la teneur en eau.

Les sols naturels sont souvent des mlanges de toutes ces classes.

C) Mcanique des sols classique:

Tenant compte que les ruptures qui se produisent dans les sols se font en gnral par cisaillement, la mcanique des sols classique est base essentiellement sur la rsistance au cisaillement des sols, elle suppose ainsi que la ou il y a rupture elles se dveloppent des surfaces de cisaillement. Connaissant ces surfaces de cisaillement et la rsistance au cisaillement on dtermine les charges extrieures de rupture.

La rsistance au cisaillement des sols est gnralement mesure au laboratoire ou par des essai in-situ (sur place).

Voici quelques essais lmentaires de mesure de la rsistance au cisaillement:

Essai de cisaillement la boite de Casagrande Essai de cisaillement au scissomtre

II.2.2) Reconnaissance du terrain:

La reconnaissance du terrain se fait par des sondages. Pour les petits projets ils souvent suffisant de creuser des fouilles d'environ 2m de profondeur pour voir la qualit du sol.

Par contre pour les projets importants il est ncessaire de prospecter plus de profondeur, en fonction de la nature des terrains on va souvent jusqu' une profondeur de 30m pour les projets moyens et plus pour les projets de grande importance. On utilise pour a des sondeuses mcaniques qui creusent des trous de faibles diamtres (10 cm environ) en tirant des chantillons du sol (carottes) qui servent pour l'identification du sol et les essais de laboratoire. Ces trous peuvent tre utiliser ventuellement pour des essais in situ.

Un terrain de construction doit contenir plusieurs sondages. Pour chaque sondage il faut tracer le profil du sol correspondant.

Fouille de prospection du sol Sondage mcanis du sol Carottes de sol

Profil d'un sol sond (les courbes son les rsultats de l'essai de pntration)II.3) Les Sciences de Matriaux de Construction:Ensemble de disciplines qui tudie les matriaux de constructions, notamment leurs:

Composition chimique (exp: ciment) ou composition de mlange ( exp: beton).

Procds de fabrication.

Proprits physiques:densit, permabilit aux liquides, permabilit aux rayonnement radioactifs, isolation phonique et acoustique,etc.

Proprits chimiques: stabilits en prsence de certains produits et matires chimiques; acides, bases, solutions salines, eau,etc

Proprits mcaniques: rsistance la traction, la compression, aux chocs, lusure (mcanique et par rosion), rsistance leffet cyclique gel dgeletc.

Comportement sous l'effet de diffrents facteurs: temprature, humidit, feu, sollicitations mcaniquesetc.

II.3.1) Classificationdes matriaux de construction:

A) Selon la lutilisation:

a) Matriaux de rsistance mcanique: destins construire les structures porteuses des constructions. Exemples: pierre, bois, acier, sable, gravier, ciment, bton, etc.

b) Matriaux de confort: matriaux qui nont pas deffets importants sur la rsistance mcanique mais sont ncessaires pour lexploitation des constructions. Exemples: verre, pltre, enduits, briques creuses,etc.c) Matriaux de protection: matriaux permettant la maintenance des constructions. Exemples: peinture, bitume, produits dtanchitetc.

B) Matriaux de base et produits:

a) Matriaux de base: matriaux utilises sans transformation pendant la construction.

Exemples: ciment, granulats, argile, bitume, acier,etc.a) Produits:

Exemples:

Bton hydraulique: mlange granulats + ciment + eau.

Bton bitumineux: granulats enrobs de bitume.II.3.2) Disciplines essentielles :A) Matriaux de constructions: discipline qui s'intresse aux compositions des matriaux de base et des produits a leurs procds de fabrication afin d'aboutir de bonnes proprits physiques, chimiques et mcaniques.B) Bton arm et prcontraint: discipline qui s'intresse aux comportements mcanique des lments de bton arm et prcontraint sous l'effet de charges extrieures.C) Charpente mtallique: discipline qui s'intresse aux comportements mcanique des lments structuraux mtalliques sous l'effet de charges extrieures.Topographie: vient des mots grecs topos et gaphein

topos: lieu

graphein: dcrire

N

50 m

Vers Setif

Vers .

N

100 m

Vers Setif

Vers .

850 m

848 m

846 m

844 m

842 m

840 m

Courbes de niveaux

Nivelle sphrique

Nivelle torique

Nivelle tube courb

Lignes stadimtriques

HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Nivellement_direct.jpg" \o "Nivellement direct ou gomtrique" INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/fr/thumb/0/05/Nivellement_direct.jpg/250px-Nivellement_direct.jpg" \* MERGEFORMATINET

HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Image:Nivellement_direct.jpg" \o "Nivellement direct ou gomtrique" INCLUDEPICTURE "http://upload.wikimedia.org/wikipedia/fr/thumb/0/05/Nivellement_direct.jpg/250px-Nivellement_direct.jpg" \* MERGEFORMATINET

LA

Mire

Niveau

LB

S (point intermdiaire)

LS.ar

LS.av

B

A

Trpied

Dnivel entre les points A et B: (hAB=(LA(LS.av)+ (LS.ar(LB)

d

z

hi

h

A

B

hP

(hAB=hi +d.sin(z) (hp

S

M

l

d

d =100l

l

d

Rmax= ?

P

Dtermination de la capacit portante du sol sous une fondation:

Estimation du tassement sous une fondation

S = ?

P

max = ?

Talus routier

Etude de la stabilit des talus; par exemple dans les constructions routire ou des barrages en terre, (dtermination de l'angle d'inclinaison maximal d'un talus pour qu'il soit stable).

Etude de la permabilit des sols (pour les barrages par exemple).

Conception et dimensionnement des murs de soutnement (tude de stabilit au glissement au renversement etc).

Limons 0.002 ( d ( 0.08mm

Sables 0.08 ( d ( 5mm

Graviers 5 ( d ( 150mm

Particules rsultantes de la dsintgration des roches sous les actions mcaniques (rosions, sismes etc).

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