fs, c'est le frottement latéral mesuré par le pénétromètre statique pendant qu'il s'enfonce dans le sol. Sur votre rapport, il apparaît à côté de la résistance de pointe qc, et vous vous demandez à quoi il sert. Sa vraie utilité, reconnaître la nature du sol traversé sans prélèvement. On voit ici ce que mesure fs, comment on en tire le rapport de frottement Rf, et comment le diagramme de Robertson en déduit le type de sol.
Sommaire
Ce que mesure le frottement latéral fs
Le frottement latéral, noté fs, est l'effort de frottement par unité de surface mesuré sur le manchon. Ce manchon est le cylindre lisse situé juste derrière la pointe d'un pénétromètre statique, pendant que l'appareil s'enfonce dans le sol à vitesse constante, autour de 2 cm par seconde.
Le calcul est direct. On divise la force enregistrée sur le manchon par sa surface latérale, connue à l'avance. Le résultat s'exprime en kilopascals.
- f renvoie au frottement (friction)
- s renvoie au manchon, le sleeve en anglais, la surface qui frotte contre le sol
Ce paramètre complète la résistance de pointe qc, qui mesure l'effort sur la pointe. Les deux sont enregistrés en même temps, par deux capteurs distincts. Vous croiserez ce sigle dans d'autres indices d'essai, regroupés dans les autres définitions du lexique géotechnique.
En bref : fs est le frottement sur le manchon, en kilopascals. La résistance de pointe qc est l'effort sur la pointe, en mégapascals. Lus ensemble, ces deux paramètres servent à identifier la nature du sol traversé.
fs et qc, deux mesures à ne pas confondre
L'erreur la plus courante est de comparer fs et qc comme s'ils se lisaient dans la même unité. Ils mesurent deux efforts différents et leurs ordres de grandeur n'ont rien à voir.
Le frottement latéral reste faible, quelques dizaines à quelques centaines de kilopascals. La résistance de pointe se compte en mégapascals, soit mille fois plus. Le rapport de frottement Rf, lui, est un pourcentage. Trois grandeurs, trois unités.
| Grandeur | Symbole | Unité | Ce qu'elle mesure |
|---|---|---|---|
| Résistance de pointe | qc | MPa | Effort sur la pointe du cône |
| Frottement latéral | fs | kPa | Effort sur le manchon, derrière la pointe |
| Rapport de frottement | Rf | % | fs divisé par qc, à la même profondeur |
Ces trois valeurs sortent du même sondage. Le déroulement complet, du fonçage à la coupe finale, relève de l'essai au pénétromètre statique.
Le rapport de frottement Rf, plus parlant que fs seul
Le rapport de frottement, noté Rf, est le quotient du frottement latéral par la résistance de pointe, fs divisé par qc, mesurés à la même profondeur et exprimé en pourcentage. C'est ce rapport, plus que fs pris seul, qui renseigne sur la nature du sol.
La logique tient en une phrase. Un sol grenu comme un sable ou un gravier oppose une forte résistance de pointe et un faible frottement, donc un Rf bas. Un sol fin comme une argile oppose une faible résistance de pointe et un frottement relatif plus marqué, donc un Rf élevé.
Ce rapport se calcule point par point, à chaque profondeur du sondage. Une même colonne de terrain affiche ainsi des Rf qui changent de couche en couche.
Le diagramme de Robertson, lire le sol sans le sortir de terre
Le diagramme de Robertson est un abaque qui croise la résistance de pointe et le rapport de frottement pour ranger le sol par type de comportement. Proposé par Robertson et Campanella en 1986, il reste l'outil le plus utilisé pour identifier un sol à partir des seules mesures du pénétromètre.
Comment se lit l'abaque
On porte la résistance de pointe en hauteur et le rapport de frottement sur la largeur. Le point se place dans une zone, et chaque zone correspond à un type de sol, du plus fin au plus grenu. La version de base, fondée sur les mesures brutes, distingue douze types de comportement, des argiles sensibles aux graviers. La version normalisée publiée par Robertson en 1990 les regroupe en neuf classes, ce qui explique les écarts de comptage d'un rapport à l'autre.
Un comportement, pas une granulométrie
L'abaque ne classe pas le sol par la taille de ses grains. Il le range par sa façon de réagir à l'enfoncement, ce que les auteurs appellent le type de comportement du sol. Un terrain rangé comme une argile par Robertson se comporte comme une argile, sans forcément en être une au tamis. C'est pourquoi le résultat diffère parfois d'une classification USCS faite en laboratoire sur un échantillon prélevé.
Reconnaître les couches pendant le sondage
L'atout du couple qc et fs tient à sa lecture immédiate. Comme le diagramme de base n'a besoin que des mesures brutes, l'opérateur lit le type de sol au fur et à mesure de l'enfoncement, sans attendre le laboratoire.
Mesurer qc et fs en continu
La pointe enregistre la résistance, le manchon le frottement, tous les deux centimètres de descente.
Calculer le rapport Rf à chaque profondeur
On divise fs par qc à la même cote, ce qui donne un pourcentage par tranche de sol.
Reporter le point sur l'abaque de Robertson
La résistance de pointe et le rapport de frottement placent chaque mesure dans une zone de comportement.
Lire le type de sol et découper les couches
La succession des zones traversées dessine la stratigraphie, du remblai de surface à l'horizon porteur.
Le tableau ci-dessous résume la lecture, des sols grenus aux sols fins. Ce sont des tendances générales, à confirmer sur les valeurs réelles du sondage.
| Type de sol | Résistance de pointe qc | Rapport de frottement Rf | Comportement attendu |
|---|---|---|---|
| Sable et gravier | Élevée | Faible, autour de 0,5 à 1 % | Drainant, plutôt porteur |
| Limon | Moyenne | Intermédiaire | Sensible à l'eau |
| Argile | Faible | Élevé, souvent 3 % et plus | Compressible |
Cette lecture reste un guide. Sur un projet sensible, elle se confirme par un prélèvement et des essais en laboratoire.
À quoi sert fs pour votre projet
Au-delà de la définition, le couple qc et fs nourrit des décisions concrètes sur votre terrain. L'identification des couches oriente le choix et la profondeur des fondations, et signale les passages à surveiller.
Ce que le couple qc et fs apporte à un rapport
Le frottement latéral n'est donc pas une donnée isolée. Il prend tout son sens face à la résistance de pointe, à travers le rapport Rf et le diagramme de Robertson.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que le frottement latéral fs
Que signifie fs en géotechnique
Quelle est l'unité de fs
Comment mesure-t-on le frottement latéral
Quelle différence entre fs et qc
Qu'est-ce que le rapport de frottement Rf
Comment calcule-t-on le rapport de frottement
Qu'est-ce que le diagramme de Robertson
Comment reconnaît-on la nature d'un sol avec qc et fs
Pourquoi un sol fin a-t-il un rapport de frottement élevé
Le fs se mesure-t-il en même temps que le qc
Que veut dire la lettre s dans fs
À retenir
- fs est le frottement latéral mesuré sur le manchon d'un pénétromètre statique, en kilopascals, derrière la pointe.
- Il se lit avec la résistance de pointe qc, donnée en mégapascals, et ne se compare pas dans la même unité.
- Le rapport de frottement Rf, fs divisé par qc en pourcentage, renseigne mieux que fs seul sur la nature du sol.
- Le diagramme de Robertson croise qc et Rf pour ranger le sol par type de comportement, sans prélèvement.
- Un Rf bas signale un sol grenu et porteur, un Rf élevé un sol fin et compressible.
