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Responsable(s) Yannic A. Éthier

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École de technologie supérieure
Département de génie de la construction
Responsable(s) de cours : Yannic A. Éthier


PLAN DE COURS

Automne 2019
CTN504 : Mécanique des sols (4 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7622
             
  Profils(s) : Autres, Bâtiment  
             
    CTN114 ET CTN318 ET CTN336    
             
Programme(s) : 7622
             
  Profils(s) : Civil  
             
    CTN318 ET CTN336    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 60,6 % 6,0 % 33,3 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
À la suite de ce cours, l’étudiant sera en mesure : d’expliquer les processus mécaniques et hydrauliques ayant lieu dans les sols et de les interpréter dans un cadre d’application géotechnique; de mesurer les paramètres pertinents à la quantification des processus mécaniques et hydrauliques dans les sols et d’utiliser ces paramètres dans la conception des aspects géotechniques des ouvrages de génie;d’organiser et analyser les données expérimentales et analytiques sur les processus mécaniques et hydrauliques dans les sols afin d’en déduire leur qualité comme matériau géotechnique pour le support et la construction d’ouvrage de génie; de synthétiser cette information et produire une étude géotechnique.

Composition et formation des sols. Identification, description et classification des sols et des roches. Reconnaissance des sols. Compactage. Conductivité hydraulique et écoulement souterrain. Contraintes totales et effectives et distribution des contraintes. Consolidation et tassement. Résistance au cisaillement. Analyse et interprétation des rapports de géotechnique.

Essais en laboratoire et exercices reliés à des applications pratiques avec utilisation de l'informatique.

Précision sur les préalables - Ils sont spécifiques à certains profils :
Profils A et B : CTN104 Éléments de matériaux de construction + CTN308 Résistance des matériaux + CTN426 Hydraulique et hydrologie
Profil C : CTN308 Résistance des matériaux + CTN426 Hydraulique et hydrologie



Objectifs du cours

Ce cours prépare le futur diplômé à assimiler les notions fondamentales de la mécanique des sols et de l’hydraulique souterraine. Ces notions lui permettront de réaliser des études géotechniques relatives à divers types de projets tels que les édifices, les ponts, les routes, les barrages, etc.

La compréhension des propriétés physiques et mécaniques des sols, la réalisation et l'interprétation des essais de laboratoire, la capacité d'acquérir et d'utiliser les données géotechniques et la compréhension des calculs et hypothèses des modèles théoriques de la mécanique des sols sont les principaux objectifs de ce cours.




Stratégies pédagogiques
  • 39 heures de cours magistraux (trois heures par semaine) comportant des périodes de questions, de discussion et d'études de cas;
  • travaux pratiques en laboratoire par les étudiants, leur permettant de prendre un contact physique avec divers types de sols, de réaliser des essais courants de comportement mécanique et de perméabilité et de présenter les résultats en des rapports écrits;
  • évaluation intra-trimestrielle et un examen final permettant aux étudiants de prendre connaissance de leurs progrès et de leur réussite;
  • incitation au recours à des ouvrages de référence disponibles à la bibliothèque de l'École ou ailleurs.



Utilisation d’appareils électroniques

ATTENTION: Les calculatrices analytiques dont la calculatrice TI Nspire, celles pouvant contenir des chiffriers ou logiciels spécialisés, ou permettant d'entrer du texte ou des photos ou des fichiers ne sont pas permises à l'examen intra. Une calculatrice simple avec fonctions scientifiques est toutefois permise à l'examen intra.

Aucun appareil avec possibilité de communication n’est permis durant les examens.

Calculatrice au choix permise pour l'examen final (incluant la TI Nspire ou équivalent).

Pendant le cours, l’utilisation de l’ordinateur portable, d'une tablette numérique ou autre appareil informatique est autorisée uniquement à des fins pédagogiques (prise de notes, consultations de fichiers pertinents au cours, etc.). Tout autre usage (incluant le courriel et la messagerie instantanée, les médias sociaux, les sites personnels, les jeux, le visionnement de film ou de vidéo, etc.) est interdit.

La captation sonore, visuelle ou audiovisuelle des cours est interdite sans la permission écrite de la personne responsable de l’activité pédagogique.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques et laboratoire
Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours
02 Lundi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques et laboratoire
Vendredi 08:30 - 12:00 Activité de cours
03 Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Jeudi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques et laboratoire
04 Lundi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques et laboratoire
Mardi 18:00 - 21:30 Activité de cours
05 Mardi 08:30 - 12:00 Activité de cours
Mercredi 08:30 - 11:30 Travaux pratiques et laboratoire



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Jean-Philippe Roy Activité de cours cc-jean-philippe.roy@etsmtl.ca A-1576
02 Jean-Philippe Roy Activité de cours cc-jean-philippe.roy@etsmtl.ca A-1576
03 Jean-Philippe Roy Activité de cours cc-jean-philippe.roy@etsmtl.ca A-1576
04 Jean-François Beaulieu Activité de cours cc-Jean-Francois.Beaulieu@etsmtl.ca
05 Jean-Sébastien Dubé Activité de cours Jean-Sebastien.Dube@etsmtl.ca A-1485



Cours

La matière de ce cours, subdivisée en groupes de sujets, est présentée dans l'ordre chronologique suivant qui pourrait être modifié sans préavis pendant le déroulement du cours (les durées indiquées sont approximatives) :

Contenus traités dans le cours Heures
Introduction, informations concernant les travaux pratiques, formation des groupes de travail. Révision des définitions de base, des relations masse-volume, de la granularité, de la consistance et la plasticité des sols, des méthodes de classification. 6h
Minéralogie des argiles, cohésion, structure des sols, méthodes de reconnaissance géotechniques 3h
Compactage et remblais 3h
Hydraulique souterraine : perméabilité, contraintes totales et effectives, charge et gradient hydrauliques, nappe phréatique, pressions hydrostatiques; écoulements souterrains, puits et piézomètres, contrôle des écoulements et filtres. 7h30
Calcul des pressions dues à des charges, théories de Boussinesq et de Westergaard, abaques; consolidation des sols : changement d'indice des vides sous contrainte, calcul des tassements finaux, consolidation normale, préconsolidation, compression secondaire. 6h
Consolidation des sols : courbes de temps, calcul du temps de consolidation, application de la théorie au préchargement. 3h
Étude de l'état de contrainte, cercle de Mohr; résistance au cisaillement : sols pulvérulents et sols cohérents, états-limites, théorie de Mohr-Coulomb. 3h
Mesures de la résistance au cisaillement, effet de la consolidation sur la résistance, essais triaxiaux, utilisation des paramètres, notions de court terme et de long terme. 3h
Introduction à la capacité portante. 3h
Introduction au phénomène de liquéfaction. 1h30
Total 39h



Laboratoires et travaux pratiques
Description Heures
Labo 1. Granulométrie et sédimentométrie 3h
Labo 2. Limites de consistance et sensibilité des argiles 3h
Labo 3. Compactage 3h
Labo 4. Consolidation en oedomètre 3h
Labo 5. Cisaillement direct 3h
Labo 6. Perméabilité 3h
TP 1. Exercices sur relations de phase 3h
TP 2. Exercices sur classification et compactage 3h
TP 3. Exercices sur hydraulique souterraine, réseau d’écoulement, containtes 3h
TP 4. Exercices sur répartition des contraintes 3h
TP 5. Exercices sur capacité portante 3h
TP 6. Révision, surtout temps de consolidation, cercle Mohr, contraintes 3h
Total 36h

La présence à chacune des séances de laboratoire est obligatoire.

L'accès au laboratoire est conditionnel à la réussite d'un mini-test individuel portant sur les aspects de la santé et de la sécurité. Ce mini-test obligatoire est complété par chaque étudiant(e) au début de la première séance de laboratoire à la date indiquée sur le calendrier des activités du cours (i.e. voir labo.1). 

Le port de sarrau, lunettes de sécurité et chaussures fermées est obligatoire lors des périodes de laboratoire aux locaux A-1400, A-1402, A-1506 et  A-1508.




Utilisation d'outils d'ingénierie

Des chiffriers de type Excel pourront être utilisés pour la compilation des essais en laboratoire, notamment pour les essais de granulométrie, de sédimentométrie, de compactage, de consolidation et de cisaillement direct. La mise en graphique des résultats du laboratoire pourra s’effectuer avec des outils informatiques.




Évaluation

La note globale est la résultante des évaluations durant le trimestre, de l'examen final et des travaux pratiques, selon les pondérations suivantes :

Activité

Description

%

Examen durant le trimestre

1 examen intra

Aucune documentation n'est permise. Un aide mémoire est joint au questionnaire d'examen.

Calculatrice TI Nspire interdite. Voir stipulations sur calculatrices permises à la section Utilisation d'appareils électroniques.

30

Devoirs

1 ou 2 devoirs

5

Projet

Rapport géotechnique basé sur les essais en laboratoire

Version pour commentaires : 5 %, rapport final : 20 %

25

Examen final

1 examen final

Toute documentation permise.

Calculatrice au choix (incluant TI Nspire).

(Pas d'aide-mémoire joint au questionnaire d'examen)

40

 

Une moyenne de 50 % (35/70) au cumulatif des examens est nécessaire pour la réussite du cours. Les évaluations en équipe pourront être pondérées par une auto-évaluation effectuée par les autres membres de l'équipe.

L'accès au laboratoire est conditionnel à la réussite d'un mini-test individuel portant sur les aspects de la santé et de la sécurité. Ce mini-test obligatoire est complété par chaque étudiant(e) au début de la première séance de laboratoire à la date indiquée sur le calendrier des activités du cours (i.e. voir labo.1). 

 

 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
4 21 octobre 2019
5 29 octobre 2019



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Tout retard devra préalablement faire l’objet d’une entente écrite avec l’enseignant qui pourra appliquer une pénalité selon les cas.

Voir le site Moodle du cours pour les modalités de remise des rapports et devoirs.

 




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Holtz, R. D. et Kovacs, W. D., 1991, Introduction à la géotechnique, traduit par J. Lafleur, Éditions de l'École polytechnique de Montréal, 808 p., ISBN 2-553-00222-3.

CTN504 Mécanique des sols. Notes de cours, à télécharger avant les cours.




Ouvrages de références

Atkinson, J., 2014. Fundamentals of Ground Engineering. CRC Press, 220 p.

Bowles, J.E., 1984. Physical and Geotechnical Properties of Soils. McGraw-Hill, 2nd edition, 578 p.

Coduto, D.P., Yeung, M.-C. R., Kitch, W.A., 1999. Geotechnical Engineering:  Principles and Practices, 2nd edition, Prentice-Hall Inc., 794 p.

Holtz, R.D., Kovacs, W.D., Sheahan, T.C., 2011. An Introduction to Geotechnical Engineering, 2nd edition, Pearson, 853 p. (version plus récente et disponible en anglais seulement qui peut remplacer le premier ouvrage obligatoire, au choix).

Knappet, J., Craig, R.F., 2012. Craig's Soil Mechanics, 8th edition, CRC Press, 584 p.

Kramer, S.L., 1995. Geotechnical Earthquake Engineering, Prentice Hall, 653 p.

Lambe, T. W. & Whitman, R. V., 1979. Soil Mechanics. John Wiley & Sons, 553 p.

Leonards, G.A., 1968. Les Fondations (traduction de "Foundation Engineering". McGraw- Hill New York 1962 par un groupe d'ingénieurs des Laboratoires des Ponts et Chaussées). Dunod, Paris, 1106 p.

McCarthy, D.F., 2007. Essentials of Soil Mechanics and Foundations. 7th edition, Prentice-Hall Inc., 850 p.

Mitchell, J.K., Soga, K., 2005. Fundamentals of Soil Behavior, 3rd ed., John Wiley & Sons inc., New York, 592p.

Peck, R. B., Hanson, W.E., Thornburn, T. H., 1974. Foundation Engineering. John Wiley & Sons Inc., New York, 514 p.

Prest, V.K., Hode-Keyser, J., 1973. Géologie des dépôts meubles - Ile de Montréal, Étude 75-27, Commission géologique du Canada, Ministère de l'énergie, des mines et des ressources, Canada.

Sanglerat, G., Olivari, G. et Cambou, B., 1981. Problèmes pratiques de mécanique des sols et de fondations. Dunod, Paris, 2 volumes, 326 p. et 272 p.

Société canadienne de géotechnique, 2013. Manuel canadien d’ingénierie des fondations, 4e édition, BiTech Publishers Ltd, Canada, 476 p.

Terzaghi, K., Peck, R.B. & Mesri, G., 1996. Soil Mechanics in Engineering Practice. 3rd edition, John Wiley & Sons Inc., New York, 566 p.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Voir le site Moodle du cours qui contient les notes de cours, l'horaire des séances des cours et TP, les informations sur les travaux à remettre, les protocoles de laboratoire, les énoncés des travaux pratiques, des exercices et des liens sur le sujet.