Études de cas pratique

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Calcul des Fouilles en terrassement

Calcul des Fouilles en Terrassement

Comprendre le Calcul du Volume des Fouilles

En construction, les "fouilles" désignent les excavations réalisées dans le sol pour y asseoir les fondations d'un ouvrage. Le calcul précis du volume de ces fouilles est une étape primordiale avant le début des travaux de terrassement. Il permet d'estimer la quantité de terre à déblayer, ce qui a un impact direct sur la planification du chantier, la gestion des déblais (évacuation ou réutilisation), et bien sûr, les coûts.

Il existe plusieurs types de fouilles, en fonction du type de fondation et de la nature du sol :

  • Fouilles en rigole : Tranchées linéaires pour les semelles filantes sous les murs.
  • Fouilles en puits : Excavations isolées pour les semelles ponctuelles sous les poteaux.
  • Fouilles en pleine masse : Excavation sur toute la surface de l'emprise du bâtiment, par exemple pour un sous-sol ou un radier général.

Le volume d'une fouille se calcule en multipliant sa longueur, sa largeur et sa profondeur si ses parois sont verticales. Si les parois sont inclinées (talutées) pour assurer la stabilité, le calcul du volume est celui d'un prisme à base trapézoïdale ou d'un tronc de pyramide. Cet exercice se concentrera sur des fouilles en rigoles à parois verticales.

Données de l'étude

On doit réaliser les fouilles en rigoles pour les semelles filantes d'une maison individuelle.

Dimensions des fouilles (parois verticales) :

  • Longueur totale des semelles filantes (\(L_{\text{totale}}\)) : \(45.0 \, \text{m}\)
  • Largeur d'une fouille (\(l_{\text{fouille}}\)) : \(0.60 \, \text{m}\)
  • Profondeur moyenne des fouilles (\(H_{\text{fouille}}\)) : \(0.80 \, \text{m}\) (par rapport au terrain naturel après décapage)

Informations complémentaires :

  • Coefficient de foisonnement du sol (\(C_f\)) : \(1.30\) (la terre prend 30% de volume en plus une fois excavée)
Schéma : Fouille en Rigole pour Semelle Filante
Terrain Naturel Fouille Semelle H fouille l fouille Section d'une Fouille en Rigole (Longueur Ltotale non représentée en 2D)

Section transversale type d'une fouille en rigole.

Questions à traiter

  1. Calculer l'aire de la section transversale d'une fouille en rigole (\(A_{\text{fouille}}\)).
  2. Calculer le volume total de déblai en place (\(V_{\text{déblai_en_place}}\)) pour l'ensemble des fouilles.
  3. Calculer le volume total de terre foisonnée à évacuer (\(V_{\text{déblai_foisonné}}\)).

Correction : Calcul des Fouilles en Terrassement

Question 1 : Aire de la Section Transversale d'une Fouille (\(A_{\text{fouille}}\))

Principe :

La fouille en rigole a une section rectangulaire (puisque les parois sont verticales). L'aire de cette section est simplement le produit de sa largeur par sa profondeur.

Formule(s) utilisée(s) :
\[A_{\text{fouille}} = l_{\text{fouille}} \times H_{\text{fouille}}\]
Données spécifiques :
  • Largeur d'une fouille (\(l_{\text{fouille}}\)) : \(0.60 \, \text{m}\)
  • Profondeur moyenne des fouilles (\(H_{\text{fouille}}\)) : \(0.80 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} A_{\text{fouille}} &= 0.60 \, \text{m} \times 0.80 \, \text{m} \\ &= 0.48 \, \text{m}^2 \end{aligned} \]

L'aire de la section d'une rigole est de 0.48 mètres carrés.

Résultat Question 1 : L'aire de la section transversale d'une fouille est \(A_{\text{fouille}} = 0.48 \, \text{m}^2\).

Question 2 : Volume Total de Déblai en Place (\(V_{\text{déblai_en_place}}\))

Principe :

Le volume total de terre à enlever (volume en place) est obtenu en multipliant l'aire de la section transversale d'une fouille par la longueur totale des semelles filantes pour lesquelles ces fouilles sont creusées.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{déblai_en_place}} = A_{\text{fouille}} \times L_{\text{totale}}\]
Données spécifiques :
  • Aire de la section d'une fouille (\(A_{\text{fouille}}\)) : \(0.48 \, \text{m}^2\)
  • Longueur totale des semelles (\(L_{\text{totale}}\)) : \(45.0 \, \text{m}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{déblai_en_place}} &= 0.48 \, \text{m}^2 \times 45.0 \, \text{m} \\ &= 21.6 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]

Le volume total de terre à excaver avant foisonnement est de 21.6 mètres cubes.

Résultat Question 2 : Le volume total de déblai en place est \(V_{\text{déblai_en_place}} = 21.6 \, \text{m}^3\).

Question 3 : Volume Total de Terre Foisonnée à Évacuer (\(V_{\text{déblai_foisonné}}\))

Principe :

Une fois la terre excavée, son volume augmente à cause du foisonnement. Pour connaître le volume réel qui devra être transporté ou géré, on multiplie le volume en place par le coefficient de foisonnement.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{déblai_foisonné}} = V_{\text{déblai_en_place}} \times C_f\]
Données spécifiques :
  • Volume de déblai en place (\(V_{\text{déblai_en_place}}\)) : \(21.6 \, \text{m}^3\)
  • Coefficient de foisonnement (\(C_f\)) : \(1.30\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{déblai_foisonné}} &= 21.6 \, \text{m}^3 \times 1.30 \\ &= 28.08 \, \text{m}^3 \end{aligned} \]

Le volume de terre foisonnée à évacuer sera de 28.08 mètres cubes.

Résultat Question 3 : Le volume total de terre foisonnée à évacuer est \(V_{\text{déblai_foisonné}} = 28.08 \, \text{m}^3\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si la profondeur des fouilles augmente, le volume de déblai en place :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

4. Les fouilles en rigole sont typiquement utilisées pour :

5. Le volume de déblai foisonné est calculé parce que :

6. Si le coefficient de foisonnement est de 1.0, cela signifie que :

Glossaire

Fouille
Excavation réalisée dans le sol pour y loger les fondations d'un ouvrage ou des canalisations.
Fouille en Rigole
Tranchée linéaire, généralement de faible largeur, destinée à recevoir des semelles filantes de fondation.
Déblai
Matériaux (terre, roche) enlevés du sol lors d'une excavation.
Volume en Place
Volume qu'occupe un sol dans son état naturel, avant toute perturbation comme l'excavation.
Foisonnement
Augmentation du volume apparent d'un sol lorsqu'il est excavé, due à la décompaction et au réarrangement des particules.
Coefficient de Foisonnement (\(C_f\))
Rapport entre le volume du sol après foisonnement (volume foisonné) et son volume initial en place. Il est toujours supérieur à 1.
Emmarchement
Largeur utile d'un escalier. Non directement applicable ici, mais terme de construction.
Calcul des Fouilles en Terrassement - Exercice d'Application

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