Essai module sous chargement statique à la plaque (EV2) (NM 13.1.179)
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| Essai à la plaque (EV2) |
Effectivement, l'essai de chargement statique sous une plaque rigide est une méthode utilisée pour déterminer le module sous chargement statique à la plaque. Cet essai est applicable aux plates-formes de terrassement et ouvrages d'assainissement construits avec des matériaux définis dans le classement de la norme NF P 11-300 pour la construction d'infrastructures routières, ferroviaires et aéroportuaires, à l'exception de ceux comportant des éléments de Dmax supérieur à 200 mm.
L'essai à la plaque permet de mesurer le module jusqu'à un maximum de 250 MPa. Le principe de l'essai consiste à appliquer une charge progressive sur une plaque rigide placée sur le sol à tester, en enregistrant la déformation de la plaque en fonction de la charge appliquée. L'appareillage utilisé pour l'essai comprend une plaque rigide, un système de chargement et un dispositif de mesure de la déformation de la plaque.
Il est important de noter que l'essai à la plaque ne décrit pas la compacité des sols sous la plate-forme auscultée, mais permet de caractériser leur comportement sous chargement statique. Les résultats de l'essai sont exprimés sous forme de courbe charge-déformation, à partir de laquelle le module sous chargement statique à la plaque peut être déterminé. Ces résultats sont utilisés pour évaluer la capacité portante des sols et pour concevoir des plates-formes et des ouvrages d'assainissement.
1 - Principe de l'essai à la plaque
Après avoir localisé le point d'auscultation de la plate-forme, deux cycles de chargement séquentiels sont appliqués à l'aide d'une plaque avec un diamètre et une rigidité normalisés, ainsi que des techniques normalisées. L'objectif de ces cycles de chargement est de mesurer la réponse du sol à une charge statique appliquée sur la plaque. Cette réponse est caractérisée par la déformation de la plaque et la contrainte induite dans le sol.
Le chargement est maintenu pour les deux cycles jusqu'à ce que la plaque s'enfonce dans une position stable. Cette position stable est atteinte lorsque la déformation de la plaque ne varie plus significativement avec le temps. Les charges appliquées pour les deux cycles sont généralement déterminées en fonction de la capacité portante prévue de la plate-forme ou de l'ouvrage d'assainissement.
Les techniques normalisées pour l'essai de chargement à la plaque comprennent la pose d'une couche de sable de fondation uniforme sous la plaque, la mesure de la surface de la plaque avant et après chaque chargement, et la correction de l'effet des bords de la plaque sur la mesure de la déformation. Les résultats de l'essai sont ensuite utilisés pour déterminer le module sous chargement statique à la plaque, qui est une mesure de la résistance et de la déformabilité du sol sous la plaque. Ces résultats sont ensuite utilisés pour concevoir et dimensionner les plates-formes et les ouvrages d'assainissement.
2 - Appareillage de l'essai à la plaque
Un massif de réaction :
D'une masse réactionnelle doit être suffisamment grande pour appliquer une force à la plaque d'au moins 8000 daN.
Les points de la surface d'appui du massif de réaction au sol doivent être à au moins 1,20 m du centre de la plaque de chargement.
Il doit permettre :
Fournir une charge normale à la plate-forme à la plaque, dont l'intensité correspond à une pression moyenne de 0,25 MPa sous la plaque.
Mesurer les charges appliquées à la plaque et, si nécessaire, les maintenir constantes jusqu'à ce que l'enfoncement atteigne la stabilité.
Un dispositif de mesure de l'enfoncement de la plaque :Il doit pouvoir mesurer l'enfoncement de la plaque avec une précision d'au moins 0,02 mm et avoir une capacité de mesure d'au moins 10 mm .
La mesure peut être prise de manières :
Soit, à un seul endroit, à moins de 2 cm du centre de la plaque;
Il se compose de trois endroits sur le périphérie de la plaque qui sont orientés à 120° ± 10° et sont généralement espacés du centre de la plaque (environ 5 mm).
Les points d'appui au sol de l'élément de référence à partir duquel la mesure de l'enfoncement de la plaque est prise doivent être à au moins 1,50 m des centres de la plaque et des surfaces d'appui du massif de réaction.Différents matériels et produits courants :
- Truelle;
- Règle à araser;
- Sable propre 0/2 mm;
- Taloche;
- Balayette;
- Protecteur contre le vent pour le dispositif de mesure de l'enfoncement.
3 - Mode opératoire de l'essai à la plaque
Noter les coordonnées du point d'auscultation de la plate-forme retenu.
Niveler la position du point d'essai sur une zone d'environ 0.7 m x 0.7 m à l'aide de la règle à araser.
Cette surface ne doit pas avoir de rugosité supérieure à 15 mm .
Étaler une couche de sable propre nivellement sur la surface aplati et étaler la aussi finement que possible avec la taloche.
Placer la plaque de chargement au centre de cette zone et imprimer deux ou trois rotations alternées de 30° à 40° pour parfaire son emplacement.
Amener le point d'application de la charge sur le massif de réaction à la verticale du centre de la plaque et installer les dispositifs de chargement et de mesure du tirant d'eau selon les spécifications.
Si nécessaire, installer le dispositif de protection contre le vent et potentiellement le soleil.
En mettant une charge de 500 daN ± 50 daN sur la plaque, perfectionner l'installation de l'énorme ensemble réactionnel, plaque, chargement et dispositifs de mesure. Maintenir cette charge pendant 10 à 15 s avant de libérer la plaque.
Initialiser les appareils qui seront utilisés pour mesurer les charges et les enfoncements.
4 - Exécution de l'essai à la plaque
Appliquer une force de 7068 daN ± 140 sur la plaque pendant au moins 30 s pendant le chargement initial; sur la plate-forme, cette force produit une pression moyenne de 0,25 MPa .
Maintenir cette pression aussi longtemps que l'enfoncement de la plaque,mesurée sur un intervalle de 15 s , reste supérieure à 0,02 mm . On pense que cette valeur correspond à la stabilisation de déflexion de la plate-forme.
En moins de 5 s , annuler la charge et observer l'enfoncement Z₀ persistante (voir la figure 1), ou réinitialiser le dispositif de mesure des enfoncements.
La valeur trouvée montre l'enfoncement à considérer si la mesure est effectuée au centre de la plaque.
La valeur de l'enfoncement à considérer est la moyenne des trois mesurées si l'enfoncement est enregistré à trois endroits à la périphérie de la plaque.
Effectuer une deuxième charge au même rythme que la première, mais avec une limite de charge de 5654 daN ± 110.Sur la plate-forme, cette force produit une pression de 0,20 MPa (voir la figure 1).
Continuer d'appliquer cette charge jusqu'à ce que la déflexion se stabilise dans les mêmes conditions qu'auparavant.
Lorsque la déflexion de la plaque s'est stabilisée, déterminer l'enfoncement total de la plaque Z₁ à la fin du deuxième chargement dans les mêmes conditions que le premier chargement, ou lire Z₂ directement si le dispositif de mesure de l'enfoncement a été réinitialisé après le premier déchargement.
Annuler le processus de chargement.
5 - Expression des résultats
La formule de Boussinesq est utilisée pour calculer le module de déformation au niveau de la plaque EV₂ de la plate-forme au point d'auscultation donné.
Où :
Z₂ est l'enfoncement de la plaque produit par le second chargement.
Cet enfoncement est calculé :
Par la relation ; Z₂ = Z₁ - Z₀
Si le dispositif de mesure d'enfoncement a été réinitialisé après le premier déchargement, la valeur peut être lue directement.
v , le coefficient de poisson;
p , pression moyenne sous la plaque rigide;
d , diamètre de la plaque;
Si l'on assimile l'expression (1 - v²) à la valeur 1 on obtient approximativement :
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