ISO 19901-4:2016

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 19901-4
Second edition
2016-07-15
Petroleum and natural gas
industries — Specific requirements
for offshore structures —
Part 4:
Geotechnical and foundation design
considerations
Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques
relatives aux structures en mer —
Partie 4: Bases conceptuelles des fondations
Reference number
©
ISO 2016
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ii © ISO 2016 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3  Terms and definitions . 2
4 Symbols and abbreviated terms . 4
4.1 General . 4
4.2 Symbols for shallow foundations design . 4
4.3 Symbols for pile foundations design . 7
4.4 Symbols for soil-structure interaction for auxiliary subsea structures, risers
and flowlines .10
4.5 Symbols for design of anchors for stationkeeping systems .11
4.6 Abbreviated terms .12
5  General requirements .13
5.1 General .13
5.2 Design cases and safety factors .14
5.3 Characteristic values of soil properties .14
5.4 Testing and instrumentation .15
6  Geotechnical data acquisition and identification of hazards .16
6.1 General .16
6.2 Shallow geophysical investigation .16
6.3 Geological modelling and identification of hazards .17
6.3.1 General.17
6.3.2 Earthquakes .17
6.3.3 Fault planes .17
6.3.4 Seafloor instability .17
6.3.5 Scour and sediment mobility .18
6.3.6 Shallow gas .18
6.3.7 Seabed subsidence .18
6.4 Carbonate soils .19
7 Design of shallow foundations .19
7.1 General .19
7.2 Principles .20
7.2.1 General principles .20
7.2.2 Sign conventions, nomenclature and action reference point .21
7.2.3 Action transfer .21
7.2.4 Idealization of foundation area and the effective area concept .21
7.3 Acceptance criteria and design considerations .22
7.3.1 Action and material factors .22
7.3.2 Use in design . . .22
7.3.3 Special cases .23
7.3.4 Additional design considerations .24
7.3.5 Alternative method of design based on yield surfaces .26
7.3.6 Selection of soil parameter values for design .27
7.4 Stability of shallow foundations .27
7.4.1 Assessment of bearing capacity .27
7.4.2 Assessment of sliding capacity .29
7.4.3 Assessment of torsional capacity .31
7.5 Serviceability (displacements and rotations) .31
7.5.1 General.31
7.5.2 Displacement under static loading.31
7.5.3 Displacement under dynamic and cyclic actions .34
7.5.4 Other contributors to foundation settlement .34
7.6 Other design considerations .34
7.6.1 Hydraulic stability .34
7.6.2 Installation, retrieval and removal .34
8 Pile foundation design .35
8.1 Pile capacity for axial compression .35
8.1.1 General.35
8.1.2 Axial pile capacity .36
8.1.3 Skin friction and end bearing in cohesive soils .37
8.1.4 Skin friction and end bearing in cohesionless soils .38
8.1.5 Skin friction and end bearing of grouted piles in rock .40
8.2 Pile capacity for axial tension .41
8.3 Axial pile performance .41
8.3.1 Static axial behaviour of piles .41
8.3.2 Cyclic axial behaviour of piles .41
8.4 Soil reaction for piles under axial compression .41
8.4.1 Axial shear transfer t–z curves .41
8.4.2 End bearing resistance–displacement, Q–z, curve .42
8.5 Soil reaction for piles under lateral actions .44
8.5.1 General.44
8.5.2 Lateral capacity for soft clay .45
8.5.3 Lateral soil resistance–displacement p−y curves for soft clay .45
8.5.4 Lateral capacity for stiff clay .45
8.5.5 Lateral soil resistance–displacement p–y curves for stiff clay .46
8.5.6 Lateral capacity for sand .47
8.5.7 Lateral soil resistance – displacement p–y curves for sand .48
8.6 Pile group behaviour .49
8.6.1 General.49
8.6.2 Axial behaviour .49
8.6.3 Lateral behaviour .50
9 Pile installation assessment .50
9.1 General .50
9.2 Drivability studies .51
9.3 Obtaining required pile penetration .51
9.4 Driven pile refusal .52
9.5 Pile refusal remedial measures .52
9.5.1 Review of hammer performance .52
9.5.2 Re-evaluation of design penetration .52
9.5.3 Modifications to piling procedures .52
9.6 Selection of pile hammer and stresses during driving .53
9.7 Use of hydraulic hammers .53
9.8 Drilled and grouted piles .54
9.9 Belled piles .55
9.10 Grouting pile-to-sleeve connections .55
9.11 Pile installation data .55
9.12 Installation of conductors and shallow well drilling .55
10  Soil-structure interaction for auxiliary subsea structures, risers and flowlines .56
11  Design of anchors for floating structures .56
Annex A (informative) Additional information and guidance .57
Bibliography .175
iv © ISO 2016 – All rights reserved

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity assessment,
as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the
Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
The committee responsible for this document is ISO/TC 67, Materials, equipment and offshore structures
for the petroleum, petrochemical and natural gas industries, Subcommittee SC 7, Offshore structures.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 19901-4:2003), which has been
technically revised.
ISO 19901 consists of the following parts, under the general title Petroleum and natural gas industries —
Specific requirements for offshore structures:
— Part 1: Metocean design and operating considerations
— Part 2: Seismic design procedures and criteria
— Part 3: Topsides structure
— Part 4: Geotechnical and foundation design considerations
— Part 5: Weight control during engineering and construction
— Part 6: Marine operations
— Part 7: Stationkeeping systems for floating offshore structures and mobile offshore units
— Part 8: Marine soil investigations
The following part is under preparation:
— Part 9: Structural integrity management
ISO 19901 is one of a series of standards for offshore structures. The full series consists of the following
International Standards which are relevant to offshore structures for the petroleum and natural gas
industries:
— ISO 19900, Petroleum and natural gas industries — General requirements for offshore structures
— ISO 19901 (all parts), Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore
structures
— ISO 19902, Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore structures
— ISO 19903, Petroleum and natural gas industries — Fixed concrete offshore structures
— ISO 19904, Petroleum and natural gas industries — Floating offshore structures
— ISO 19905-1, Petroleum and natural gas industries — Site-specific assessment of mobile offshore
units — Part 1: Jack-ups
— ISO/TR 19905-2, Petroleum and natural gas industries — Site-specific assessment of mobile offshore
units — Part 2: Jack-ups commentary and detailed sample calculation
— ISO 19905-3, Petroleum and natural gas industries — Site specific assessment of mobile offshore
units — Part 3: Floating units (under preparation)
— ISO 19906, Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures
Other ISO standards can have implications for the geotechnical design of foundations for offshore
structures, in particular:
— ISO 13623 (all parts), Petroleum and natural gas industries — Pipeline transportation systems
— ISO 13628 (all parts), Petroleum and natural gas industries — Design and operation of subsea
production systems
vi © ISO 2016 – All rights reserved

Introduction
The International Standards for offshore structures, ISO 19900 to ISO 19906, constitute a common basis
covering those aspects that address design requirements and assessments of all offshore structures
used by the petroleum and natural gas industries worldwide. Through their application, the intention
is to achieve reliability levels appropriate for manned and unmanned offshore structures, whatever the
type of structure and the nature of the materials used.
It is important to recognize that structural integrity is an overall concept comprising models for
describing actions, structural analyses, design rules, safety elements, workmanship, quality control
procedures and national requirements, all of which are mutually dependent. The modification of one
aspect of design in isolation can disturb the balance of reliability inherent in the overall concept or
structural system. The implications involved in modifications, therefore, need to be considered in
relation to the overall reliability of all offshore structural systems.
For foundations, some additional considerations apply. These include the time, frequency and rate at
which actions are applied, the method of foundation installation, the properties of the surrounding soil,
the overall behaviour of the seabed, effects from adjacent structures and the results of drilling into the
seabed. All of these, and any other relevant information, need to be considered in relation to the overall
reliability of the foundation.
These International Standards are intended to provide wide latitude in the choice of structural
configurations, materials and techniques without hindering innovation. The design practice for the
foundations of offshore structures has proved to be an innovative and evolving process over the years.
This evolution is expected to continue and is encouraged. Therefore, circumstances can arise when the
procedures described herein or in ISO 19900 to ISO 19906 (or elsewhere) are insufficient on their own
to ensure that a safe and economical foundation design is achieved.
Seabed soils vary. Experience gained at one location is not necessarily applicable at another, and extra
caution is necessary when dealing with unconventional soils or unfamiliar foundation concepts. Sound
engineering judgment is therefore necessary in the use of this part of ISO 19901.
For an offshore structure, the action effects at the interface between the structure’s subsystem and
the foundation’s subsystem(s) are internal forces, moments and deformations. When addressing
the foundation’s subsystem(s) in isolation, these internal forces, moments and deformations can be
considered as actions on the foundation’s subsystem(s) and this approach is followed in this part of
ISO 19901.
Some background to and guidance on the use of this part of ISO 19901 is provided for information in
Annex A. Guidance on foundations in carbonate soils is provided for information in A.6.4, but there is, as
yet, insufficient knowledge and understanding of such soils to produce normative requirements.
In this part of ISO 19901, in accordance with the latest edition of the ISO/IEC Directives, Part 2, the
following verbal forms are used:
— ‘shall’ and ‘shall not’ are used to indicate requirements strictly to be followed in order to comply
with the document and from which no deviation is permitted;
— ‘should’ and ‘should not’ are used to indicate that among several possibilities one is recommended
as particularly suitable, without mentioning or excluding others, or that a certain course of action is
preferred but not necessarily required, or that (in the negative form) a certain possibility or course
of action is deprecated but not prohibited;
— ‘may’ and ‘need not’ are used to indicate a course of action permissible within the limits of the
document;
— ‘can’ and ‘cannot’ are used for statements of possibility and capability, whether material, physical
or causal.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 19901-4:2016(E)
Petroleum and natural gas industries — Specific
requirements for offshore structures —
Part 4:
Geotechnical and foundation design considerations
1 Scope
This part of ISO 19901 contains provisions for those aspects of geoscience and foundation engineering
that are applicable to a broad range of offshore structures, rather than to a particular structure type.
Such aspects are:
— site and soil characterization;
— identification of hazards;
— design and installation of shallow foundations supported by the seabed;
— design and installation of pile foundations;
— soil-structure interaction for auxiliary structures, e.g. subsea production systems, risers and
flowlines (guidance given in A.10);
— design of anchors for the stationkeeping systems of floating structures (guidance given in A.11).
Particular requirements for marine soil investigations are detailed in ISO 19901-8.
Aspects of soil mechanics and foundation engineering that apply equally to offshore and onshore
structures are not addressed. The user of this part of ISO 19901 is expected to be familiar with such
aspects.
ISO 19901-4 outlines methods developed primarily for the design of shallow foundations with an
embedded length (L) to diameter (D) ratio L/D < 1 (Clause 7) and relatively long and flexible pile
foundations with L/D > 10 (Clause 8). This part of ISO 19901 does not apply to intermediate foundations
with 1 < L/D < 10. Such intermediate foundations, often known as ‘caisson foundations’, comprise either
shallow foundations with skirts penetrating deeper into the seabed than the width of the foundation,
or shorter, more rigid and larger diameter piles than those traditionally used for founding offshore
structures. The design of such foundations can require specific analysis methods; it is important
that any extrapolation from the design methods described in this part of ISO 19901 to intermediate
foundations be treated with care and assessed by a geotechnical specialist.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 19900, Petroleum and natural gas industries — General requirements for offshore structures
ISO 19901-1, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 1: Metocean design and operating considerations
ISO 19901-2, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 2: Seismic design procedures and criteria
ISO 19901-3, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 3: Topsides structure
ISO 19901-5, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 5: Weight control during engineering and construction
ISO 19901-6, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 6: Marine operations
ISO 19901-7:2013, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 7: Stationkeeping systems for floating offshore structures and mobile offshore units
ISO 19901-8, Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for offshore structures —
Part 8: Marine soil investigations
ISO 19902, Petroleum and natural gas industries — Fixed steel offshore structures
ISO 19903, Petroleum and natural gas industries — Fixed concrete offshore structures
ISO 19905-1, Petroleum and natural gas industries — Site-specific assessment of mobile offshore units —
Part 1: Jack-ups
ISO 19906, Petroleum and natural gas industries — Arctic offshore structures
ISO/TR 19905-2, Petroleum and natural gas industries — Site-specific assessment of mobile offshore
units — Part 2: Jack-ups commentary and detailed sample calculation
3  Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 19900, ISO 19901 (all parts)
and the following apply.
3.1
action
external load applied to the structure (direct action) or an imposed deformation or acceleration
(indirect action)
Note 1 to entry: An imposed deformation can be caused by fabrication tolerances, differential settlement,
temperature change or moisture variation. An earthquake typically generates imposed accelerations.
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.1]
3.2
action factor
partial safety factor applied to a design action
3.3
basic variable
one of a specified set of variables representing physical quantities which characterize actions,
environmental influences, geometric quantities, or material properties including soil properties
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.7]
3.4
characteristic value
value assigned to a basic variable associated with a prescribed probability of not being violated by
unfavourable values during some reference period
Note 1 to entry: The characteristic value is the main representative value. In some design situations a variable
can have two characteristic values, an upper and a lower value.
2 © ISO 2016 – All rights reserved

Note 2 to entry: For variable actions, the characteristic value corresponds to either of the following (see
ISO 2394:2015, 2.2.30):
— an upper value with an intended probability of not being exceeded or a lower value with an intended
probability of being achieved, during some specific reference period;
— a nominal value, which may be specified in cases where a statistical distribution is not known.
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.10]
3.5
design actions
combination of representative actions and partial safety factors representing a design situation for use
in checking the acceptability of a design
3.6
design value
value derived from the representative value for use in the design verification procedure
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.18]
3.7
drained condition
condition whereby the applied stresses and stress changes are supported by the soil skeleton and do
not cause a change in pore pressure
[SOURCE: ISO 19901-8:2014, 3.11]
3.8
effective foundation area
reduced foundation area having its geometric centre at the point where the resultant action vector
intersects the foundation base level
3.9
limit state
state beyond which the structure no longer satisfies the relevant design criteria
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.2]
3.10
material factor
partial safety factor applied to the characteristic strength of the soil, the value of which reflects the
uncertainty or variability of the material property
Note 1 to entry: See ISO 19900.
3.11
representative value
value assigned to a basic variable for verification of a limit state
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.38]
3.12
resistance
capacity of a component, or a cross-section of a component, to withstand action effects without failure
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.39]
3.13
resistance factor
partial safety factor applied to the characteristic capacity of a foundation, the value of which reflects
the uncertainty or variability of the component resistance including those of material property
3.14
scour
removal of seabed soils caused by currents, waves and ice
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.43]
3.15
seabed
materials below the seafloor, whether of soils such as sand, silt or clay, cemented materials or of rock
Note 1 to entry: Offshore foundations are most commonly installed in soils, and the terminology in this part of
ISO 19901 reflects this. However, the requirements equally apply to cemented seabed materials and rock. Thus,
the term ‘soil’ does not exclude any other material at or below the seafloor.
3.16
seafloor
interface between the sea and the seabed
3.17
serviceability
ability of a structure or structural member to perform adequately for a normal use under all
expected actions
[SOURCE: ISO 2394:2015, 2.1.32]
3.18
settlement
permanent downward movement of a structure as a result of its own weight and other actions
3.19
strength
mechanical property of a material indicating its ability to resist actions, usually given in units of stress
Note 1 to entry: See ISO 19902.
3.20
undrained condition
condition whereby the applied stresses and stress changes are supported by both the soil skeleton and
the pore fluid and do not cause a change in volume
[SOURCE: ISO 19901-8:2014, 3.42]
4 Symbols and abbreviated terms
4.1 General
Commonly used symbols are listed in 4.2 to 4.5; other symbols are defined in the text following the
applicable formula. It should be noted that symbols can have different meanings between formulae.
4.2 Symbols for shallow foundations design
A actual (cross-sectional plan) foundation area
A′ effective foundation area depending on eccentricity of actions
A vertical projected area of the foundation in the direction of sliding
h
A projected area of skirt tip
p
4 © ISO 2016 – All rights reserved

A side surface area of skirt embedded at a particular penetration depth
s
A idealized rectangular foundation area, for irregular foundation shapes
idealized
b , b , b bearing capacity correction factors related to foundation base inclination
c q γ
B minimum lateral foundation dimension (also foundation width)
B′ minimum effective lateral foundation dimension (also foundation effective width)
C compression index of soil over loading range considered
d , d , d bearing capacity correction factors related to foundation embedment depth
c q γ
D foundation diameter (for circular foundations)
D depth below seafloor to foundation base level
b
e eccentricity of action
e initial void ratio of the soil
e eccentricity of action in coordinate direction 1
e eccentricity of action in coordinate direction 2
f unit skin friction resistance along foundation skirts during installation
F bearing capacity correction factor to account for undrained shear strength heterogeneity
g , g , g correction factors related to seafloor inclination
c q γ
G elastic shear modulus of soil
h soil layer thickness
H horizontal action
H horizontal action on effective area component of the base
b
H design value of resistance to pure sliding
d
ΔH horizontal soil resistance due to active and passive earth pressures on foundation skirts
d
H ultimate horizontal capacity in yield surface design method
ult
i , i , i bearing capacity correction factors related to foundation action inclination
c q γ
K , K , K correction factors that account for inclined actions, foundation shape, depth of embedment,
c q γ
inclination of base, and inclination of the seafloor
K coefficient of passive earth pressure
p
K drained horizontal soil reaction coefficient
rd
K undrained horizontal soil reaction coefficient
ru
L maximum lateral foundation dimension (also foundation length)
L’ maximum effective lateral foundation dimension (also foundation effective length)
M overturning moment
M moment capacity in yield surface design method
ult
N undrained bearing capacity factor, equal to 5,14
c
N , N drained bearing capacity factors, as a function of ϕ′
q γ
p′ in situ effective overburden stress at skirt tip level inside the skirts of a skirted foundation
in
p′ in situ effective overburden stress at skirt tip level outside the skirts of a skirted foundation
out
q unit end bearing resistance on foundation skirt tip, during penetration
q design value of vertical bearing resistance in the absence of horizontal actions
d
Q vertical action
Q skirt friction resistance
f
Q end bearing resistance from skirt tips
p
Q soil resistance during skirt penetration
r
Q vertical capacity in yield surface design method
ult
R radius of the base of a circular foundation
RP reference point for action transfer
s undrained shear strength
u
s undrained shear strength at foundation base level (skirt tip level for skirted foundations)
u0
s average undrained shear strength from seafloor to foundation base level
u,ave
s equivalent undrained shear strength below foundation base
u,2
s , s , s bearing capacity correction factors related to foundation shape
c q γ
T torsional moment
u , u vertical and horizontal displacements at foundation base level
Q H
β ground inclination angle in radians, in calculation of inclination factors
δ interface friction angle between soil and foundation
Δσ′ increment of effective vertical stress in a given soil layer at the specified time due to the in-
v,z
crement of vertical action applied to foundation
ϕ′ effective angle of internal friction angle of the soil for plane strain conditions
γ′ submerged unit weight of soil
γL live load partial factor
γ material factor
m
κ rate of increase of undrained shear strength with depth
σ′ effective overburden stress at level of a given soil layer
v0,z
σ′ in situ effective overburden stress at foundation base level (skirt tip level when skirts are used)
v0
6 © ISO 2016 – All rights reserved

ν Poisson’s ratio of the soil
υ foundation base inclination angle in radians, in calculation of inclination factors
θ θ displacements at foundation base level under overturning and torsion loading
M, T
4.3 Symbols for pile foundations design
π ⋅D
A
pile gross end area of pile, A =
pile
 
A D
w i
A
r pile displacement ratio, A == 1 −  
r
 
A D
pile  
π
A cross-sectional area of pile annulus, AD=⋅ − D
w
)
(
w i
A side surface area of pile in soil
s
C , C , C dimensionless coefficients determined as function of ϕ′, for p–y curves for sand
1 2 3
D pile outside diameter
D pile inside diameter, D = D – 2 WT
i i
D mean soil particle diameter
D diameter of CPT tool, D = 36 mm for a standard cone penetrometer with a cone area of
CPT CPT
1 000 mm
D relative density of sand, for CPT-based methods 1 and 4
r
E initial modulus of subgrade reaction
S
f unit skin friction
f(z) unit skin friction at depth z
f (z) unit skin friction in compression at depth z
c
f (z) unit skin friction between sand soil plug and inner pile wall, for CPT-based method 4
p
f (z) unit skin friction in tension at depth z
t
f limiting unit skin friction value
lim
h distance above pile tip = L – z
J dimensionless empirical constant, for p–y curves for clay
k initial modulus of subgrade reaction, for p–y curves for sand
K coefficient of lateral earth pressure at rest
L embedded length of pile below original seafloor
L length of soil plug in sand layers
s
N dimensionless bearing capacity factor
q
p mobilized lateral capacity, for p–y curves
p atmospheric pressure (p = 100 kPa)
a a
P design value of axial action on the pile, determined from a coupled linear structure and non-
d,e
linear foundation model using the design actions for extreme conditions
P design value of axial action on the pile, determined from a coupled linear structure and non-
d,p
linear foundation model using the design actions for permanent and variable actions or the
design axial action for operating situations
p representative value of lateral capacity, for p–y curves, in unit of force per unit length of pile
r
p representative value of deep lateral capacity, for p–y curves, in unit of force per unit length of pile
rd
p representative value of shallow lateral capacity, for p–y curves, in unit of force per unit
rs
length of pile
p′ (z) in situ effective mean stress at depth z
m
P pile outer perimeter = π D
o
q unit end bearing at pile tip
q (z) CPT cone resistance at depth, z, in stress units
c
q (z) reduced CPT cone resistance at depth, z, to account for general scour
c,f
q average value of q (z) between 1,5 D above pile tip and 1,5 D below pile tip
c,av,1,5D c
q CPT cone resistance at pile tip
c,tip
Q mobilized end bearing capacity in Q–z curves
Q skin friction capacity in compression
f,c
Q skin friction capacity in tension
f,t
Q cumulative skin friction capacity of clay layers within soil plug, for CPT-based method 3
f,i,clay
Q limiting unit end bearing value
lim
Q end bearing capacity
p
Q representative value of axial pile capacity
r
Q representative value of axial pile capacity in compression
r,c
Q representative value of axial pile capacity in tension
r,t
s undrained shear strength
u
s (z) undrained shear strength at depth z
u
WT pile wall thickness
t mobilized skin friction for axial shear transfer t–z curves
t maximum skin friction for axial shear transfer t–z curves
max
8 © ISO 2016 – All rights reserved

t residua
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 19901-4
Deuxième édition
2016-07-15
Industries du pétrole et du gaz
naturel — Exigences spécifiques
relatives aux structures en mer —
Partie 4:
Bases conceptuelles des fondations
Petroleum and natural gas industries — Specific requirements for
offshore structures —
Part 4: Geotechnical and foundation design considerations
Numéro de référence
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ISO 2016
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3  Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations . 5
4.1 Généralités . 5
4.2 Symboles relatifs au dimensionnement des fondations superficielles . 5
4.3 Symboles relatifs au dimensionnement des fondations par pieux . 7
4.4 Symboles relatifs à l'interaction sol–structure pour les structures auxiliaires
immergées, les risers et les conduites d'écoulement .10
4.5 Symboles relatifs au dimensionnement des ancres pour les systèmes de maintien
en position des structures flottantes .11
4.6 Abréviations .13
5 Exigences générales .14
5.1 Généralités .14
5.2 Cas de conception et coefficients de sécurité .15
5.3 Valeurs caractéristiques des propriétés du sol .15
5.4 Essais et instrumentation .16
6  Acquisition des données géotechniques et identification des risques géologiques .17
6.1 Généralités .17
6.2 Étude géophysique superficielle .17
6.3 Modélisation géologique et identification des dangers .18
6.3.1 Généralités .18
6.3.2 Séismes .18
6.3.3 Plans de faille .18
6.3.4 Instabilité du fond marin .19
6.3.5 Affouillement et mobilité des sédiments .19
6.3.6 Gaz peu profond .20
6.3.7 Affaissement du sol marin .20
6.4 Sols carbonatés .20
7  Conception des fondations superficielles .20
7.1 Généralités .20
7.2 Principes .22
7.2.1 Principes généraux .22
7.2.2 Conventions en matière de signes, nomenclature et point de référence des
actions .22
7.2.3 Transfert des actions .23
7.2.4 Idéalisation de la surface d'une fondation et concept de surface effective .23
7.3 Critères d'acceptation et considérations relatives à la conception .23
7.3.1 Coefficients d'action et de matériau.23
7.3.2 Utilisation en conception .24
7.3.3 Cas particuliers . .25
7.3.4 Considérations supplémentaires relatives à la conception .25
7.3.5 Autre méthode de conception fondée sur les surfaces de rupture .29
7.3.6 Choix des valeurs des paramètres du sol pour la conception .29
7.4 Stabilité des fondations superficielles .30
7.4.1 Évaluation de la capacité portante .30
7.4.2 Évaluation de la capacité de glissement .32
7.4.3 Évaluation de la capacité de torsion .33
7.5 Aptitude au service (déplacements et rotations) . .34
7.5.1 Généralités .34
7.5.2 Déplacement sous l'effet de charges statiques .34
7.5.3 Déplacement sous l’effet d’actions dynamiques et cycliques .37
7.5.4 Autres éléments contribuant au tassement des fondations .37
7.6 Autres considérations en matière de conception .37
7.6.1 Stabilité hydraulique .37
7.6.2 Installation, récupération et enlèvement .38
8 Dimensionnement des fondations par pieux .38
8.1 Capacité d'un pieu à la compression axiale .38
8.1.1 Généralités .38
8.1.2 Capacité axiale d'un pieu .40
8.1.3 Frottement latéral et résistance de pointe dans des sols cohérents .40
8.1.4 Frottement latéral et résistance de pointe dans les sols non cohérents .42
8.1.5 Frottement latéral et résistance de pointe de pieux cimentés dans la roche .44
8.2 Capacité d'un pieu à la traction axiale .45
8.3 Performance axiale d'un pieu .45
8.3.1 Comportement axial statique des pieux .45
8.3.2 Comportement axial cyclique des pieux .45
8.4 Réaction du sol pour les pieux soumis à une compression axiale .46
8.4.1 Courbe de transfert de cisaillement axial t–z .46
8.4.2 Courbe de résistance de pointe-déplacement, Q–z .46
8.5 Réaction du sol pour les pieux soumis à des actions latérales .48
8.5.1 Généralités .48
8.5.2 Capacité latérale pour de l'argile molle .49
8.5.3 Courbes p−y de résistance latérale du sol–déplacement pour l'argile molle .49
8.5.4 Capacité latérale pour de l'argile raide .50
8.5.5 Courbes p–y de résistance latérale du sol–déplacement pour de l'argile raide .50
8.5.6 Capacité latérale pour le sable .51
8.5.7 Courbes p–y de résistance latérale du sol-déplacement pour le sable .52
8.6 Comportement d'un groupe de pieux .53
8.6.1 Généralités .53
8.6.2 Comportement axial .54
8.6.3 Comportement latéral .54
9 Évaluation de l'installation des pieux .54
9.1 Généralités .54
9.2 Études prévisionnelles de battage .55
9.3 Obtention de la pénétration de pieu requise .56
9.4 Refus de pieu battu .56
9.5 Mesures pour remédier à un refus de pieu .56
9.5.1 Examen des performances du marteau.56
9.5.2 Réévaluation de la pénétration de calcul .56
9.5.3 Modifications des méthodes de battage .57
9.6 Choix du marteau de battage et contraintes pendant le battage .57
9.7 Utilisation de marteaux hydrauliques .58
9.8 Pieux forés-cimentés .59
9.9 Pieux en cloche .59
9.10 Cimentation des raccordements pieu-manchon .60
9.11 Données d'installation des pieux .60
9.12 Installation de tubes conducteurs et démarrage du forage des puits .60
10 Interaction sol–structure pour les structures auxiliaires sous-marines, les risers et
les conduites d'écoulement .61
11  Dimensionnement des ancrages des structures flottantes .61
Annexe A (informative) Additional information and guidance .62
Bibliographie .179
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de l'ISO aux principes de l’Organisation
mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien
suivant: www .iso .org/avant -propos.
Le comité chargé de l'élaboration du présent document est l'ISO/TC 67, Matériel, équipement et structures
en mer pour les industries pétrolière, pétrochimique et du gaz naturel, sous-comité SC 7, Structures en mer.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 19901-4:2003), qui a fait l'objet
d'une révision technique.
L'ISO 19901 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole et du
gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en mer:
— Partie 1: Dispositions océano-météorologiques pour la conception et l'exploitation
— Partie 2: Procédures de conception et critères sismiques
— Partie 3: Superstructures
— Partie 4: Bases conceptuelles des fondations
— Partie 5: Contrôle des poids durant la conception et la fabrication
— Partie 6: Opérations marines
— Partie 7: Systèmes de maintien en position des structures en mer flottantes et des unités mobiles en mer
— Partie 8: Investigations des sols en mer
La partie suivante est en cours d’élaboration:
— Partie 9: Gestion de l'intégrité structurelle
L'ISO 19901 fait partie d'une série de normes relatives aux structures en mer. La série complète
comprend les Normes internationales suivantes relatives aux structures en mer pour les industries du
pétrole et du gaz naturel:
— ISO 19900, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences générales pour les structures en mer
— ISO 19901 (toutes les parties), Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives
aux structures en mer
— ISO 19902, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en acier
— ISO 19903, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en béton
— ISO 19904, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer flottantes
— ISO 19905-1, Industries du pétrole et du gaz naturel — Évaluation spécifique au site d’unités mobiles en
mer — Partie 1: Plates-formes auto-élévatrices
— ISO/TR 19905-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Évaluation liée au site des unités marines
mobiles — Partie 2: Compléments sur les plates-formes auto-élévatrices
— ISO 19905-3, Industries du pétrole et du gaz naturel — Évaluation spécifique au site d’unités mobiles en
mer — Partie 3: Unités flottantes (en préparation)
— ISO 19906, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures artiques en mer
D'autres normes ISO peuvent avoir des répercussions sur le calcul géotechnique des fondations des
structures en mer, notamment:
— ISO 13623, Industries du pétrole et du gaz naturel — Systèmes de transport par conduites
— ISO 13628 (toutes les parties), Industries du pétrole et du gaz naturel — Conception et exploitation des
systèmes de production immergés
L’Annexe A n’a pas été traduite en français.
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Introduction
Les Normes internationales relatives aux structures en mer, de l'ISO 19900 à l'ISO 19906, constituent
une base commune couvrant les exigences liées à la conception et à l'évaluation de toutes les structures
en mer utilisées dans le monde par les industries du pétrole et du gaz naturel. Leur mise en œuvre a
pour finalité d'atteindre des niveaux de fiabilité appropriés pour les structures en mer habitées ou non,
quels que soient le type de structure et la nature des matériaux utilisés.
Il est important de savoir que l'intégrité structurale est un concept global qui comprend la modélisation
des actions, les analyses structurales, les règles de conception, les aspects liés à la sécurité, la qualité
de l'exécution, ainsi que les procédures de contrôle de la qualité et les réglementations nationales,
ces divers éléments étant interdépendants. La modification d’un aspect isolé des bases conceptuelles
peut avoir, en termes de fiabilité, une incidence sur la conception globale ou sur les performances de la
structure dans son ensemble. Par conséquent, les effets de toute modification apportée à une structure
en mer doivent être considérés par rapport à la fiabilité de l’ensemble du système.
Pour les fondations, des considérations complémentaires sont applicables. Celles-ci comprennent la
durée, la fréquence et la vitesse d’application des actions, la méthode d’installation des fondations, les
propriétés du sol environnant, le comportement global du sol marin, les effets des structures adjacentes
et les résultats du forage dans le sol marin. Tout cela, ainsi que toute autre information applicable, doit
être considéré en relation avec la fiabilité globale de la fondation.
Ces Normes internationales sont conçues pour offrir une grande latitude dans le choix des
configurations, des matériaux et des techniques de construction sans faire obstacle à l’innovation. La
pratique du dimensionnement des fondations pour les structures en mer est un processus innovant
et en continuelle évolution depuis des années. Cette évolution va probablement continuer et est
encouragée. Ainsi, dans certaines circonstances, les procédures décrites dans le présent document ou
dans les Normes internationales ISO 19900 à ISO 19906 (ou ailleurs) peuvent être insuffisantes en elles-
mêmes pour garantir l'obtention d'un dimensionnement de fondation sûr et économique.
Les sols du sol marin varient. L’expérience acquise sur un emplacement peut ne pas être applicable
sur un autre site et des précautions supplémentaires sont requises lorsque l’on a affaire à des sols
non conventionnels ou des concepts de fondation non familiers. Jugement et compétence en études
d’ingénierie sont donc nécessaires lors de l’utilisation de la présente partie de l’ISO 19901.
Pour une structure en mer, les effets des actions à l'interface entre la structure (ou ses sous-systèmes)
et les fondations (ou leurs sous-systèmes) sont composés de forces, moments et déformations internes.
Quand on s’intéresse au(x) sous-système(s) des fondations de manière isolée, ces forces, moments
et déformations internes peuvent être considérés comme des actions sur le(s) sous-système(s) des
fondations et c’est cette approche qui est suivie dans la présente partie de l’ISO 19901.
Des références et des indications sur la manière d’utiliser la présente partie de l’ISO 19901 sont
données pour information dans l'Annexe A. Des recommandations concernant les fondations dans les
sols carbonatés sont données pour information en A.6.4 mais, en l’état actuel, la connaissance et la
compréhension de ces sols sont insuffisantes pour fournir des exigences normatives.
Dans la présente partie de l’ISO 19901, conformément à la dernière édition des Directives ISO/IEC,
Partie 2, les formes verbales suivantes sont utilisées:
— «doit» et «ne doit pas» sont utilisés pour indiquer des exigences devant être rigoureusement
respectées pour se conformer au document et pour lesquelles aucun écart n’est autorisé;
— «il convient de» et «il convient de ne pas» sont utilisés pour indiquer que, parmi plusieurs possibilités,
l’une est recommandée comme étant particulièrement adaptée, sans mentionner ni exclure les
autres possibilités, ou pour indiquer qu’un plan d’action donné est préféré, mais pas nécessairement
exigé, ou que (dans la forme négative) une possibilité ou un plan d’action donné est déconseillé, sans
pour autant être interdit;
— «peut» et «peut ne pas être» sont utilisés pour indiquer un plan d’action admissible dans les limites
du document;
— «peut» et «ne peut pas» sont utilisés pour introduire des notions de possibilité et de capacité, qu'elles
soient matérielles, physiques ou causales.
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NORME INTERNATIONALE ISO 19901-4:2016(F)
Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences
spécifiques relatives aux structures en mer —
Partie 4:
Bases conceptuelles des fondations
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 19901 contient les dispositions relatives aux aspects géotechniques et de
dimensionnement des fondations qui s'appliquent à une vaste gamme de structures en mer, plutôt qu'à
un type particulier de structure. Ces aspects sont les suivants:
— caractérisation du site et des sols;
— identification des risques;
— dimensionnement et installation des fondations superficielles supportées par le sol marin;
— dimensionnement et installation des fondations par pieux;
— interaction sol-structure pour les structures auxiliaires, par exemple les systèmes de production
immergés, les risers (tubes prolongateurs) et les conduites d'écoulement (des indications sont
données en A.10);
— dimensionnement des ancrages des systèmes de maintien en position des structures flottantes (des
indications sont données en A.11).
Les exigences particulières relatives aux reconnaissances des sols en mer sont détaillées dans
l'ISO 19901-8.
Les aspects de mécanique des sols et de dimensionnement des fondations qui s'appliquent aussi bien
aux structures en mer qu'aux structures terrestres ne sont pas couverts. L'utilisateur de la présente
partie de l'ISO 19901 est considéré comme familier de ces aspects.
L'ISO 19901-4 décrit les méthodes développées principalement pour le dimensionnement des
fondations superficielles avec un rapport entre longueur enfouie (L) et diamètre (D) L/D < 1 (Article 7)
et des fondations par pieux relativement longs et flexibles avec L/D > 10 (Article 8). La présente
partie de l’ISO 19901 ne s'applique pas aux fondations intermédiaires avec 1 < L/D < 10. De telles
fondations intermédiaires, souvent appelées «caissons de fondation», comprennent soit des fondations
superficielles à jupes pénétrant dans le sol marin sur une profondeur supérieure à la largeur de la
fondation, soit des pieux plus courts, plus rigides et de plus grand diamètre que ceux traditionnellement
utilisés pour les fondations des structures en mer. Le dimensionnement de telles fondations peut
nécessiter des méthodes d'analyse spécifiques; il est important que toute extrapolation des méthodes
de dimensionnement décrites dans la présente partie de l’ISO 19901 à des fondations intermédiaires
soit traitée avec précaution et évaluée par un spécialiste en géotechnique.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 19900, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences générales pour les structures en mer
ISO 19901-1, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 1: Dispositions océano-météorologiques pour la conception et l'exploitation
ISO 19901-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 2: Procédures de conception et critères sismiques
ISO 19901-3, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 3: Superstructures
ISO 19901-5, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 5: Contrôle des poids durant la conception et la fabrication
ISO 19901-6, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 6: Opérations marines
ISO 19901-7:2013, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 7: Systèmes de maintien en position des structures en mer flottantes et des unités mobiles en mer
ISO 19901-8, Industries du pétrole et du gaz naturel — Exigences spécifiques relatives aux structures en
mer — Partie 8: Investigations des sols en mer
ISO 19902, Industries du pétrole et du gaz nature — Structures en mer fixes en acier
ISO 19903, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures en mer fixes en béton
ISO 19905-1, Industries du pétrole et du gaz naturel — Évaluation spécifique au site d'unités mobiles en
mer — Partie 1: Plates-formes auto-élévatrices
ISO 19906, Industries du pétrole et du gaz naturel — Structures arctiques en mer
ISO/TR 19905-2, Industries du pétrole et du gaz naturel — Évaluation liée au site des unités marines
mobiles — Partie 2: Compléments sur les plates-formes auto-élévatrices
3  Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 19900, l’ISO 19901
(toutes les parties) ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1
action
charge extérieure appliquée à la structure (action directe), ou déformation ou accélération imposée
(action indirecte)
Note 1 à l'article: Une déformation imposée peut être causée par des tolérances de fabrication, un tassement
différentiel ou des variations de température ou d’humidité. Un tremblement de terre génère typiquement des
accélérations imposées.
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.1]
3.2
coefficient d’action
coefficient partiel de sécurité appliqué à une action de dimensionnement
3.3
variable de base
ensemble de variables pouvant se rapporter aux grandeurs physiques qui caractérisent les actions, les
incidences de l’environnement, les grandeurs géométriques ou les propriétés des matériaux y compris
les propriétés des sols
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.7]
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés

3.4
valeur caractéristique
valeur donnée à une variable de base associée à une probabilité donnée de ne pas être dépassée dans un
sens défavorable pendant une certaine période de référence
Note 1 à l'article: La valeur caractéristique à retenir est la valeur la plus représentative. Pour certaines situations
rencontrées, une variable peut avoir deux valeurs caractéristiques, une valeur haute et une valeur basse.
Note 2 à l'article: Pour des actions variables, la valeur caractéristique correspond à l’une ou l’autre des valeurs
suivantes (voir l’ISO 2394:2015, 2.2.30):
— une valeur haute avec une probabilité prévue de ne pas être dépassée ou une valeur basse avec une probabilité
prévue d’être atteinte, pendant une période de référence spécifique;
— une valeur nominale qui peut être spécifiée dans les cas où la distribution statistique n’est pas connue.
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.10]
3.5
actions de dimensionnement
combinaison d'actions représentatives et de coefficients partiels de sécurité représentant une situation
conceptuelle, destinée à être utilisée pour vérifier l'acceptabilité d'un dimensionnement
3.6
valeur conceptuelle
valeur déduite de la valeur représentative à introduire dans la procédure de vérification du concept
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.18]
3.7
condition drainée
condition dans laquelle les contraintes appliquées et les variations de contrainte sont supportées par le
squelette du sol et ne provoquent pas de variation de la pression interstitielle
[SOURCE: ISO 19901-8:2014, 3.11]
3.8
surface effective d'une fondation
surface réduite d'une fondation dont le centre géométrique se situe au niveau du point d'intersection
entre le vecteur d'action résultant et le niveau de base de la fondation
3.9
état limite
état au-delà duquel la structure ne répond plus aux critères de conception retenus
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.28]
3.10
coefficient du matériau
coefficient partiel de sécurité appliqué à la résistance caractéristique du sol, dont la valeur représente
l’incertitude ou la variabilité de la propriété du matériau
Note 1 à l'article: Voir l'ISO 19900.
3.11
valeur représentative
valeur attribuée à une variable de base pour la vérification d’un état limite
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.38]
3.12
résistance
capacité d’un élément, ou d'une section transversale d'un élément, à supporter sans défaillance les
effets d’une action
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.39]
3.13
coefficient de résistance
coefficient partiel de sécurité appliqué à la capacité caractéristique d’une fondation, dont la valeur
représente l’incertitude ou la variabilité de la résistance de l’élément, y compris celle des propriétés du
matériau
3.14
affouillement
déplacement d’éléments de sol du fond marin, provoqué par les courants, les vagues et la glace
[SOURCE: ISO 19900:2013, 3.43]
3.15
sol marin
matériaux au-dessous du fond marin, constitués de sols de type sable, limon ou argile, de matériaux
cimentés ou de roches
Note 1 à l'article: Les fondations en mer sont le plus souvent installées dans des sols et la terminologie utilisée
dans la présente partie de l’ISO 19901 le reflète. Néanmoins, les exigences s'appliquent également aux matériaux
de sol marin cémentés et aux roches. Ainsi, le terme «sol» n'exclut aucun autre matériau situé au niveau ou au-
dessous du fond marin.
3.16
fond marin
interface entre la mer et le sol marin
3.17
aptitude au service
aptitude d'une structure ou d'un élément de structure à se comporter de manière satisfaisante dans des
conditions d'utilisation normales vis-à-vis de toutes les actions prévisibles
[SOURCE: ISO 2394:2015, 2.1.32]
3.18
tassement
mouvement descendant permanent d'une structure sous l'effet de son propre poids et d'autres actions
3.19
résistance
propriété mécanique d'un matériau indiquant sa capacité à résister à des actions, habituellement
données en unités de contrainte
Note 1 à l'article: Voir l'ISO 19902.
3.20
condition non drainée
condition dans laquelle les contraintes appliquées et les variations de contrainte sont supportées à la
fois par le squelette du sol et le fluide interstitiel et ne provoquent pas de variation du volume
[SOURCE: ISO 19901-8:2014, 3.42]
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4 Symboles et abréviations
4.1 Généralités
Les symboles couramment utilisés sont indiqués en 4.2 à 4.5; les autres symboles sont définis dans le
texte après la formule concernée. Il convient de noter que les symboles peuvent avoir des significations
différentes selon les formules.
4.2  Symboles relatifs au dimensionnement des fondations superficielles
A surface réelle (plan transversal) d'une fondation
A′ surface effective d'une fondation selon l'excentricité des actions
A surface verticale projetée de la fondation dans la direction du glissement
h
A surface projetée de l'extrémité d'une jupe
p
A aire de la surface latérale d’une jupe enfouie à une profondeur de pénétration donnée
s
A surface rectangulaire idéalisée d'une fondation, pour des fondations de formes irrégulières
idealized
b , b , b facteurs de correction de la capacité portante liés à l'inclinaison de la base de la fondation
c q γ
B dimension latérale minimale d'une fondation (ou largeur d'une fondation)
B′ dimension latérale minimale effective d'une fondation (ou largeur effective d'une fondation)
C indice de compression du sol sur la plage de charge considérée
d , d , d facteurs de correction de la capacité portante liés à la profondeur d'enfouissement de la fondation
c q γ
D diamètre d'une fondation (pour des fondations circulaires)
D profondeur sous le niveau du fond marin par rapport au niveau de la base de la fondation
b
e excentricité d'une action
e indice des vides initial du sol
e excentricité d'une action dans la direction coordonnée 1
e excentricité d'une action dans la direction coordonnée 2
f résistance de frottement latéral unitaire le long des jupes de fondation, pendant l'installation
F facteur de correction de la capacité portante tenant compte de l’hétérogénéité de la résistance
au cisaillement à l'état non drainé
g , g , g facteurs de correction liés à l'inclinaison du fond marin
c q γ
G module de cisaillement élastique du sol
h épaisseur d'une couche du sol
H action horizontale
H action horizontale sur la surface effective de la base
b
H valeur conceptuelle de résistance au glissement pur
d
ΔH résistance horizontale du sol due aux poussées active et passive du sol sur les jupes de fondation
d
H capacité horizontale ultime dans la méthode de dimensionnement de la surface d'élasticité
ult
i , i , i facteurs de correction de la capacité portante liés à l'inclinaison de l’action sur la fondation
c q γ
K , K , K facteurs de correction tenant compte des actions inclinées, de la forme de la fondation, de la
c q γ
profondeur d'enfouissement, de l'inclinaison de la base et de l'inclinaison du fond marin
K coefficient de poussée passive du sol
p
K coefficient de réaction horizontale du sol à l'état drainé
rd
K coefficient de réaction horizontale du sol à l'état non drainé
ru
L dimension latérale maximale d'une fondation (ou longueur d'une fondation)
L' dimension latérale maximale effective d'une fondation (ou longueur effective d'une fondation)
M moment de renversement
M capacité de moment dans la méthode de dimensionnement de la surface d'élasticité
ult
N coefficient de capacité portante à l’état non drainé, égal à 5,14
c
N , N coefficients de capacité portante à l’état drainé, en fonction de ϕ′
q γ
p′ pression de couverture effective in situ au niveau de l'extrémité de la jupe, à l'intérieur des
in
jupes d'une fondation à jupe
p′ pression de couverture effective in situ au niveau de l'extrémité de la jupe, à l'extérieur des
out
jupes d'une fondation à jupe
q résistance de pointe unitaire sur l'extrémité de la jupe de fondation, pendant la pénétration
q valeur conceptuelle de la résistance verticale en l'absence d'actions horizontales
d
Q action verticale
Q résistance de frottement de la jupe
f
Q résistance de pointe des extrémités de la jupe
p
Q résistance du sol pendant la pénétration de la jupe
r
Q capacité verticale dans la méthode de dimensionnement de la surface d'élasticité
ult
R rayon de la base d'une fondation circulaire
RP point de référence pour le transfert d'actions
s résistance au cisaillement à l'état non drainé
u
s résistance au cisaillement à l'état non drainé au niveau de la base de la fondation (niveau de
u0
l'extrémité de la jupe pour les fondations à jupe)
s résistance moyenne au cisaillement à l'état non drainé entre le fond marin et le niveau de la
u,ave
base de la fondation
s résistance au cisaillement équivalente à l’état non drainé au-dessous de la base de la fondation
u,2
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s , s , s facteurs de correction de la capacité portante liés à la forme de la fondation
c q γ
T moment de torsion
u , u déplacements verticaux et horizontaux au niveau de la base de la fondation
Q H
β angle d'inclinaison du sol en radians, dans le calcul des facteurs liés à l'inclinaison
δ angle de frottement d'interface entre le sol et la fondation
Δσ′ incrément de contrainte effective verticale dans une couche de sol donnée au moment spécifié
v,z
dû à l’incrément de l’action verticale appliquée à la fondation
ϕ′ angle de frottement interne effectif du sol pour des conditions de déformation plane
γ′ poids unitaire submergé du sol
γL coefficient partiel de surcharge
γ coefficient du matériau
m
κ vitesse d'accroissement de la résistance au cisaillement à l'état non drainé avec la profondeur
σ′ pression de couverture effective au niveau d'une couche donnée du sol
v0,z
σ′ pression de couverture effective in situ au niveau de la base d'une fondation (niveau de
v0
l'extrémité de la jupe lorsque des jupes sont utilisées)
ν coefficient de Poisson du sol
υ angle d'inclinaison de la base de la fondation en radians, dans le calcul des facteurs liés à
l'inclinaison
θ θ déplacements au niveau de la base de la fonction sous des charges de renversement et de torsion
M, T
4.3 Symbo
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