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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_1259220185.unknown
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