Tp Mds Cisaillement

Université de M’sila 3eme année génie civil Tp Mds Essai Cisaillement

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DEFINITION : La résistance au cisaillement d’un sol est la contrainte de cisaillement dans le plan de rupture, au moment de la rupture. Lorsqu’un système de force est appliqué à un volume déterminé d'un sol, il se développe en général des contraintes de cisaillement qui entraînent des déformations du sol. Celles-ci peuvent être importantes le long de surfaces de glissement ou de rupture.

BUT DE L’ESSAI : Il permet d’évaluer les caractéristiques mécaniques d’un sol (naturel reconstitué ou artificiel), qui sont la cohésion « C » et l’angle de frottement interne « Ҩ ». .Cet essai permet d'étudier la stabilité des fondations superficielles ou profondes, des ouvrages de soutènement, des talus naturels ou des déblais ou des remblais et de tracer la courbe intrinsèque du sol donné comme la figure en dessous le démontre.

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LA prépArATIon DE L’échAnTILLon : On prélève un échantillon de sol représentatif en quantité suffisante pour effectuer au moins trois essais avec des charges verticales différentes. On choisit la boîte de cisaillement en fonction du type de sol. La boîte dont la section intérieure est carrée convient parfaitement aux sols pulvérulents, tandis qu’il est préférable d’employer la boîte de circulaire avec les sols cohérents. La largeur ou diamètre intérieur de la boîte devrait être supérieure à 50 mm, sans jamais être inférieurs à dix fois le diamètre équivalent les plus grosses particules. Dans le cas des sables, on se sert couramment de la boîte de cisaillement carrée de 60 mm de côté. On assemble solidement les deux parties (demi - boite) de la boîte de cisaillement au moyen des deux vis de blocage. Les demi - boites sont garnies de pierres poreuses et contiennent en général une réserve d’eau. Ces dispositions permettent éventuellement de drainer l’échantillon en cours d’essai et d’éviter au sein du matériau l’apparition d’une pression interstitielle. Les pierres poreuses sont dentées de manière à assurer une bonne liaison entre l’échantillon et chacune des demi - boites, en suit on dépose le sol dans la boîte suivant une méthode qui permet de reproduire le plus fidèlement possible les conditions que l’on veut mesurer.

prIncIpE DE L’ESSAI : La boite de cisaillement est constituée de deux demi boite dans l’une est fixe et l’autre mobile le long du plan de contacte. L’échantillon d’un sol a étudié est introduit dans la boite sur laquelle on exerce une force normale constante (N) puis on augmente progressivement la force de traction (T) tout en notant les déplacements horizontaux ; jusqu'à la rupture complète de l’échantillon. En répétant plusieurs fois l'essai avec différentes valeurs de la contrainte normale, on définit la cohésion c et l'angle de frottement interne du sol. Les différents types d’essais sont classés en trois familles suivant le comportement du sol : Essai non consolidés non drainés (U.U) si pendant l'expérience, aucun drainage de l'eau n'a lieu pendant les deux phases. 3

Essai consolidés non drainés (C.U) s'il y a drainage seulement pendant la première phase, aucun drainage ne se produit pendant la phase de cisaillement. Essai consolidés drainés (C.D) s’il y a drainage pendant les deux phases. L’effort de cisaillement T est lu sur l’anneau dynamométrique. On a affaire à une sollicitation mixte, ou on impose une contrainte normale à l’échantillon N et également une vitesse de cisaillement (ou de déformation). Dans le plan de cisaillement imposé (angulaire ou rectiligne) Les contraintes sont données par : - Contrainte normale (constante) ơ= N/A - Contrainte tangentielle (variable) τ=T/A

APPAREILLAGE : Machine de cisaillement automatique menue de : - Bâti et disques pour application de N - Commande de vitesse réglable. - Capteur de force digital pour mesure T - Comparateur digital de déplacement horizontal ∆lh en mm. - Comparateur digital de déplacement vertical ∆lv en mm. - Boîtes de cisaillement de section carrée.

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Mode opératoire de l'essai de casagrande: * On prend une quantité de notre sol pulvérulent pour remplir la plaquette carrée de l'appareil de CASAGRANDE * L’échantillon est place entre deux demi- boites, mobile l'une par rapport a l'autre sans contact * On met la bille sur le piston. * On place l'étrier sur le piston et a l'aide d'un levier- mètre on règle le bras du levier a L’horizontal. * On installe le comparateur au contact avec l'étrier, et on le règle a z tracer point par point la droite de coulomb

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Partie pratique

t (temps) sec 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360

1er essai: N=360N ∆l (mm) 0.209 0.424 0.662 0.890 1.127 1.372 1.625 1.879 2.136 2.388 2.646 2.890 3.136 3.386 3.648 3.896 4.148 4.399 4.639 4.868 5.096 5.336 5.573 5.796

T (N) 14 21 25 30 31 31 30 28 27 24 23 22 20 21 21 21 21 21 23 23 23 23 23 25

τ (10-3) (Mpa) 3.88 5.83 6.94 8.33 8.61 8.61 8.33 7.77 7.5 6.66 6.38 6.11 5.55 5.83 5.83 5.83 5.83 5.83 6.38 6.38 6.38 6.38 6.38 6.94

2eme essai: N=720N ∆l (mm) 0.170 0.401 0.641 0.872 1.109 1.365 1.622 1.878 2.130 2.395 2.653 2.900 3.146 3.397 3.653 3.909 4.165 4.419 4.645 4.869 5.102 5.355 5.578 5.675

T (N) 21 31 39 45 45 43 39 36 34 29 27 26 26 25 25 25 21 24 24 23 22 23 22 19

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τ (10-3) (Mpa) 5.83 8.61 10.8 12.5 12.5 11.9 10.8 10 9.44 8.05 7.5 7.22 7.22 6.94 6.94 6.94 5.83 6.66 6.66 6.38 6.11 6.38 6.11 5.27

3eme essai: N=1440N ∆l (mm) 0.161 0.332 0.509 0.705 0.916 1.157 1.397 1.642 1.895 2.151 2.398 2.498 2.499 2.501 2.504 2.505 2.506 2.506 2.508 2.509 2.510 2.511 2.566 2.566

T (N) 8 23 34 40 44 49 50 51 51 49 48 43 43 43 44 43 43 44 44 41 43 42 19 19

τ (10-3) (Mpa) 2.22 6.38 9.44 11.1 12.2 13.6 13.8 14.1 14.1 13.6 13.3 11.9 11.9 11.9 12.2 11.9 11.9 12.2 12.2 11.3 11.9 11.6 5.27 5.27



Le diagramme de 1er essai pour N =360 N :

essai N°1 10 9 8 7 6 5 4 3

2 1 0 0

1

2

3

4

5

6

7

Series1

 Le diagramme de 2 eme essai pour N =720 N : essai N°2 14 12 10 8 6 4 2 0 0

1

2

3 Series1

7

4

5

6

 Le diagramme de 3eme essai pour N =1440 N : essai N°3 16

14 12 10 8 6 4 2 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Series1

Alors :  Ơ=N/A  τ=T/A τMax (10-3) (Mpa) Ơ (Mpa)

8.61 0.1

12.5 0.2

14.1 0.4

Le diagramme :

CONCLUSION : Ce présent TP nous à permit de déterminer deux paramètres mécanique typique à chaque type de sol - La cohesion C - L'angle de frottement interne des grains . Cependant cette essai contient plusieurs imperfections ne reflètent pas des résultats intactes. Ces imperfections sont dues aux dispositifs lui même ( demi boites, déplacement de l'échantillon, uniformité de la répartition des contraintes, efforts de frottement parasites…) C'est pourquoi nous avons souvent recours à l'essai triaxial que nous aurons l'opportunité d'étudier ultérieurement.

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