03.31.1 Études géotechniques

DESCRIPTION

- Définition / Comprend

Il s’agit de la réalisation d’études géotechniques ayant notamment pour objectif l’analyse générale des paramètres mécaniques des sols.
Ces études intègrent les phases de reconnaissance géotechnique, de dimensionnement géotechnique et de contrôle des travaux géotechniques.
Dans le cadre d’un diagnostic global, ces études permettent :

  • d’orienter un projet ;
  • d’évaluer l’impact des constructions ;
  • d’alimenter les études des auteurs de projet (urbaniste, architecte, …) ;
  • d’évaluer les risques liés aux caractéristiques des sols ;
  • de définir le principe des fondations ;
  • d’établir le dimensionnement des ouvrages géotechniques, que sont : les fondations superficielles ou fondations profondes de type pieux, les soutènements, les ancrages, les talus, les remblais ;
  • d’assurer la surveillance, le contrôle, le suivi et l’entretien de ces ouvrages ;

En fonction des caractéristiques du projet, la direction des travaux (le maître de l’ouvrage assisté de ses bureaux d’architectes, d’ingénierie et de consultance) fixe les différents éléments particuliers nécessaires à la réalisation des études géotechniques tels que :

  • la catégorie géotechnique de l’ouvrage ;
  • le type de mission géotechnique ;
  • la qualification des auteurs des études géotechniques ;
  • la durée d'utilisation du projet ;

EXÉCUTION / MISE EN ŒUVRE

Les exigences minimales relatives à l’ampleur et au contenu d’une étude géotechnique (reconnaissances géotechniques ; calculs ; contrôles d’exécution des travaux) sont définies entre autres en fonction des notions suivantes :

Reconnaissance géotechnique et essais :
Les propriétés du sol rencontré sur un site sont déterminées, selon le type de projet, via une campagne de reconnaissance géotechnique.
La consistance et le volume de cette phase de reconnaissances sont ajustés en fonction des résultats obtenus et de la catégorie géotechnique concernée.
Ces prestations (planification, exécution, rapportage des résultats) sont réalisées notamment selon les procédures standard établies par le GBMS (voir AIDE), en particulier pour la catégorie géotechnique 2 (voir ci-après).
Si cela s’avère nécessaire, des essais de chargement de la structure géotechnique sont réalisés.
Dans certains cas, les caractéristiques géohydrauliques et/ou géothermiques des couches de sol rencontrées sont investiguées.
Différents essais se rapportant à la reconnaissance géotechnique sont listés via le lien : https://www.buildwise.be/fr/normes-et-reglementations/geotechnique/reconnaissance-geotechnique-et-essais/
Les essais de sol in-situ sont décrits et comptés aux 03.32 Essais de sol in-situ et suivants.
Les essais de sol en laboratoires sont décrits et comptés aux 03.33 Essais de sol en laboratoires et suivants. 

Catégories géotechniques (GC pour Geotechnical Categories) :
En fonction de leur importance, des risques qui y sont liés, … les ouvrages sont classés selon les catégories suivantes : GC1 / GC2 (A & B) / GC3.

  • GC1 :Cette catégorie comprend seulement les petits ouvrages légers et simples ainsi que les petits travaux de terrassement :
    • pour lesquels il est possible d’admettre que les exigences fondamentales sont satisfaites en utilisant notamment l’expérience et les sources d'information disponibles (l'investigation de sol peut se limiter à une inspection du terrain, à la consultation d'informations qualitatives concernant la nature du sol, …) ;
    • qui ne présentent qu’un risque relativement négligeable.
  • GC2 (A & B) :Cette catégorie comprend les ouvrages classiques qui ne présentent pas de risque exceptionnel, ni des conditions de terrain ou de chargement difficiles.

Il s’agit par exemple des structures (ou parties de structures) suivantes :

    • Fondations superficielles
    • Fondations sur radiers
    • Fondations sur pieux
    • Murs et autres ouvrages de soutènement retenant du sol ou de l’eau
    • Excavations
    • Remblais et terrassements
    • Ancrages et autres systèmes de tirants

La catégorie GC2A porte généralement sur des bâtiments comprenant 3 niveaux de construction maximum (en dehors des caves) et présentant une profondeur de déblai ≤ 2,8 m ainsi qu’une surface bâtie < 250 m² (voir AIDE).
La catégorie GC2B reprend les ouvrages ne relevant pas de la catégorie GC2A.
Il convient normalement que les calculs des structures GC2 comportent des données géotechniques quantitatives et des calculs pour assurer que les exigences fondamentales soient satisfaites.

  • GC3 :Cette catégorie comprend les structures ou parties de structures qui sortent des catégories géotechniques 1 et 2 comme :
    • Les ouvrages de très grandes ampleurs ou inhabituels ;
    • Les ouvrages impliquant des risques anormaux ou des conditions de terrain ou de chargement inusuelles ou exceptionnellement difficiles ;
    • Les ouvrages construits dans des zones avec des activités sismiques très importantes,
    • Les ouvrages situés dans des zones sujettes à des instabilités ou des mouvements ; permanents du terrain qui nécessitent des reconnaissances séparées ou des mesures spéciales ;

Les études des ouvrages de la catégorie GC3 font normalement appel à des dispositions ou règles adaptées.

Remarque générale : la catégorie géotechnique de l’ouvrage est vérifiée et modifiée au besoin à chaque étape de l’étude (investigation, dimensionnement, exécution) du projet.

Types de missions géotechniques :
Une distinction et une classification sont faites entre les missions de reconnaissance géotechnique (G) et les missions de dimensionnement géotechnique (D).

  • Concernant les missions de reconnaissance géotechnique (G) :
    Les principales catégories référencées et le contenu de ces missions sont :
    • G1 / G2 / G3 : ces missions portent sur la réalisation de reconnaissances géotechniques de plus en plus détaillées et interprétées
    • G4 : la mission porte sur les essais de contrôle et le monitoring géotechnique.

  • Concernant les missions de dimensionnement géotechnique (D) :Les principales catégories référencées et le contenu de ces missions sont :
    • D1 : il s’agit d’une mission de conseil géotechnique lors de la conception
    • D2 : il s’agit d’une mission de dimensionnement géotechnique de la construction
    • D3 : il s’agit d’un soutien géotechnique à l’exécution du projet
    • D4 : cette mission porte sur le démarrage et le suivi du programme de monitoring

Ces missions de dimensionnement sont entre autres définies en fonction des catégories géotechniques (GC1, GC2A, GC2B et GC3) mentionnées ci-avant.

Le contenu de ces missions, la procédure de rapport y afférente, … sont définies dans les tableaux 1 & 2 des « Procédures standard pour la reconnaissance géotechnique : Dispositions générales » établies par GBMS (Voir AIDE).

Qualifications des auteurs des études géotechniques :
Les études géotechniques sont réalisées par du personnel suffisamment qualifié et expérimenté.
Les qualifications exigées et différenciées par catégorie géotechnique sont définies par GBMS / RockEnGeo (Voir AIDE).
Une distinction est faite entre :

  • Géotechnicien :Il assure généralement l'élaboration de la reconnaissance géotechnique. Il donne éventuellement un avis qualitatif général pour les ouvrages de catégorie GC2A.
  • Expert géotechnique :Se porte garant des avis et études géotechniques.

Architecture générale des normes / Bases des calculs géotechniques :
De façon générale, les études géotechniques répondent notamment aux [NBN EN 1990] (Eurocode 0), [NBN EN 1991 série] (Eurocode 1), [NBN EN 1997 série] (Eurocode 7) et leurs différentes annexes nationales.
L’Eurocode 0 ([NBN EN 1990]) établit les principes et les exigences en matière de sécurité et d’aptitude au service, décrit les principes de base pour le calcul et la vérification des structures et donne des directives sur les aspects liés à leur fiabilité. Il est fondé sur le concept d’état-limite (états-limites ultimes (ELU) – états-limites de service (ELS)), utilisé conjointement avec une méthode des coefficients partiels.
L’Eurocode 1 ([NBN EN 1991 série]) : présente plus particulièrement les valeurs caractéristiques et représentatives des actions sur les ouvrages à prendre en compte dans les calculs géotechniques, en fonction des types de construction.  
L’Eurocode 7 ([NBN EN 1997 série]) : est spécifiquement dédié aux aspects géotechniques du calcul des ouvrages.
Elle traite également des règles relatives :

  • à la planification et à la consignation des résultats des reconnaissances du terrain ;
  • aux exigences générales relatives à un certain nombre d’essais de laboratoire et en place courants ;
  • à l’expression et à l’évaluation des résultats d’essai ;
  • à la détermination des valeurs des coefficients et des paramètres géotechniques.

Les dispositions de cette norme sont essentiellement destinées aux projets de catégorie géotechnique 2.

Surveillance / Contrôle de l'exécution des travaux :
Afin d'assurer la sécurité et la qualité d'un ouvrage, l’entrepreneur surveille :

  • Le déroulement des travaux de construction et la qualité de la réalisation
  • Le comportement de l'ouvrage pendant la construction
  • …        

Une personne qualifiée et désignée par la direction des travaux contrôle le déroulement des travaux de construction et la qualité de la réalisation.
Ces prestations sont adaptées aux catégories géotechniques des ouvrages.

Suivi et entretien des ouvrages :
Sauf mention contraire dans les documents du marché, le suivi et l’entretien des ouvrages font l’objet d’une mission séparée généralement à charge du maître d’ouvrage qui veille à examiner et à entretenir l’ouvrage de manière adéquate.

Machines de fondation profonde / plateformes de travail temporaires :
Les sites destinés à recevoir une plateforme de travail temporaire permettant d’assurer la stabilité des machines de fondation profonde sur chenilles dont le poids est > 30 tonnes font l’objet d’une étude géotechnique spécifique selon la [NIT 287].
Cette étude traite notamment :

  • de la reconnaissance du sol spécifique requise pour une caractérisation suffisante du sous-sol.
  • de la préparation du terrain de construction et de la vérification de sa stabilité
  • du dimensionnement, de la mise en œuvre et du contrôle des plateformes de travail temporaires.
  • des aspects spécifiques de mise en œuvre et de l’accessibilité du chantier.

DOCUMENTS DE RÉFÉRENCE

- Exécution

[NIT 147, Fondations de maisons. Guide pratique pour la conception et l'exécution des fondations de constructions petites et moyennes.]

[NIT 287, Stabilité des terrains de construction pour les machines de fondation et dimensionnement des plateformes de travail temporaires]

[NBN EN 1990, Eurocodes structuraux - Eurocodes: Bases de calcul des structures]

[NBN EN 1990/A1, Eurocode - Bases de calcul des structures (+ AC:2010)]

[NBN EN 1990 ANB, Eurocode 0 - Bases de calcul des structures - Annexe nationale]

[NBN EN 1991 série, Eurocode 1 : Actions sur les structures]

[NBN EN 1997 série, Eurocode 7: Calcul géotechnique]

[NBN EN 1997-1, Eurocode 7: Calcul géotechnique - Partie 1: Règles générales (+AC:2009)]

[NBN EN 1997-1/A1, Eurocode 7: Calcul géotechnique - Partie 1: Règles générales]

[NBN EN 1997-1 ANB, Eurocode 7 : Calcul géotechnique - Partie 1 : Règles générales - Annexe nationale]

[NBN EN 1997-2, Eurocode 7 - Calcul géotechnique - Partie 2: Reconnaissance des terrains et essais (+AC:2010)]

[NBN EN 1997-2 ANB, Eurocode 7 : Calcul géotechnique - Partie 2 : Reconnaissance des terrains et essais - Annexe nationale]

[GBMS-PS-DG, Procédures standard pour la reconnaissance géotechnique : Dispositions générales]

[GBMS-EP-01, Procédures standard pour la reconnaissance géotechnique : Essais de pénétration. Partie 1 : planification, exécution et rapportage des résultats]

[GBMS-EP-02, Procédures standard pour la reconnaissance géotechnique : Essais de pénétration. Partie 2 – Avis géotechnique pour le dimensionnement]

AIDE

GBMS = Groupement Belge de Mécanique des Sols et de la Géotechnique (GBMS / BGGG) / https://www.bggg-gbms.be
RockEnGeo = Société Belge de Géologie de l’Ingénieur et de Mécanique des Roches (asbl) / https://rockengeo.be/
Catégories Géotechniques : la catégories GC2A comprend les ouvrages relativement simples comme les habitations unifamiliales.