Dimensionnement des pieux sous chargements latérauxsolcyp.irex.asso.fr/wp-content/uploads/2017/03/08-SOLCYP...2017/03/08 · Type de charge cyclique (alternée ou non) Coefficients

Projet National SOLCYP

Dimensionnement des pieux sous

chargements latéraux

et exemples d’application

J. Garnier (IFSTTAR Nantes)

Lundi 13 mars 2017, Paris

SOLCYP – Journée de restitution

Spécificités du chargement latéral


SOLCYP – Journée de restitution2

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Couches superficielles beaucoup plus sollicitées que les couches profondes

(déplacement latéral du pieu nettement plus important)

Résistances limites du sol pouvant être atteintes dans ces couches sans

compromettre l’équilibre global du pieu

Sollicitations du sol lors du déplacement latéral du pieu assez proches de celles de

l’essai pressiométrique.

Comportement près de la charge limite beaucoup plus ductile

Plusieurs différences essentielles entre

chargement axial et chargement latéral

Lourdes conséquences sur le

comportement du pieu et sur les

méthodes de dimensionnement.

Limites des méthodes de dimensionnement actuelles

Objectifs et démarche du programme SOLCYP



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Elaboration de deux méthodes de dimensionnement, facilement utilisables en pratique

(car ne nécessitant pas d’essais spéciaux)

– Méthode globale : Détermination de l’effet des cycles sur le déplacement en tête

et sur le moment maximal (à partir des résultats d’un calcul sous charge statique)

– Méthode locale : Détermination de l’effet des cycles sur les courbes P-y permettant un calcul

complet de la réponse du pieu

Quelques aspects et limites de la démarche retenue

Complexité de l’interaction sol-pieu

(très nombreux paramètres en jeu)

Simplifications indispensables pour

aboutir à des méthodes applicables

en pratique

Domaine d’application visé Pieux des ouvrages de génie civil et de

bâtiments, hors sollicitations dynamiques

Données utilisées pour développer

les deux méthodes proposées

- Etudes expérimentales hors SOLCYP

- Résultats d’essais sur modèles centrifugés

réalisés dans le cadre de SOLCYP



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Pieux sous charges latérales cycliques

Principales études expérimentales hors SOLCYP (1)

Auteurs Sols Pieux Nombre de

cycles

Matlock (1970) Argile normalement

consolidée

Essais sur sites

Pieux flexibles

100

Reese et al. (1975) Argile légèrement

surconsolidée

Essais sur sites

Pieux flexibles

100

Price & Wardle (1981) Argile surconsolidée Essais sur sites 936

Brown et al. (1987) Argile surconsolidée Essais sur sites

Pieux flexibles

200

Long & Vanneste (1994)

Lin et Liao (1999)

Divers sables 34 essais sur différents

sites

100

Hadjadji et al. (2002) Argile plastique et sable Essais sur site

(Plancoët)

10000

Jeanjean (2009) Argile normalement

consolidée

Modèles centrifugés

Pieux flexibles

4x1000

Avant 2010 : Large majorité d’essais réalisés sur sites

Sols argileux, pieux le plus souvent flexibles

NB : Autres programmes non mentionnés dédiés aux ouvrages offshore



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Pieux sous charges latérales cycliques

Principales études expérimentales hors SOLCYP (2)

Auteurs Sols Pieux Nombre de

cycles

Leblanc et al. (2010)

(*)

Sable sec ou humide très

lâche

Modèles 1-g

Pieux rigides

10000

Li et al. (2010)

(*)

Sable sec très dense Modèles centrifugés

Pieux rigides

100 to 1000

Peralta (2010)

(*)

Sable sec Modèles 1-g

Pieux flexibles

10000

Zhang et al. (2011) Sable sec Modèles centrifugés

Pieux rigides

5x20

Abadie (2011)

(*)

Sable sec très lâche Modèles 1-g

Pieux rigides

32000

Klinkvort (2012)

(*)

Sable sec ou saturé dense Modèles centrifugés 500

Roesen et al. (2013)

(*)

Sable saturé Modèles 1-g

Pieux rigides

60000

Depuis 2010 : Essais sur sols sableux, pieux le plus souvent rigides

(*) Etudes portant sur des monopieux de fondation d’éoliennes



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Lois proposées pour représenter l’effet des cycles

sur le déplacement de la tête du pieu

LnNyyN 1/ 1m

N Nyy 1/

ouLoi logarithmique Loi puissance

(y1 : Déplacement de la tête du pieu au premier chargement sous Hmax)

Argiles : Aucune loi générale disponible

Sables : Deux types de lois (pas très différentes) donnant le déplacement

de la tête du pieu yN / y1 en fonction du nombre de cycles N

Problème : les valeurs des coefficients de dégradation et m n’ont été

données que pour quelques situations particulières.



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Rapport yN / y1 pour les valeurs maximales proposées

des coefficients ou m

Principales conclusions : - Ecart assez réduit entre les lois logarithmiques et les lois puissance

- Effet déterminant des premières centaines de cycles

NyyN ln1/ max1 max

1/mNyyN

1

3

5

7

9

0 200 400 600 800 1000

Number of cycles N

Ratio y

N /

y1

Hetler1981Lin & Liao 1999

Hadjadji 2002Verdure 2003Peralta 2010

1

3

5

7

9

0 200 400 600 800 1000

Number of cycles NR

atio

yN / y

1 Long & Vanneste 1994Leblanc et al. 2010Peralta 2010Klinkvort 2012Rosen 2013Abadie & Byrne 2014

Abadie & Byrne

Leblanc et al.



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Facteurs Observations Références

Type de charge cyclique

(alternée ou non)

Coefficients et m plus forts pour les charges

non alternées

Tous les auteurs sauf Leblanc et al. (2010)

Rapport Hc / Hmax Effet très important

et m croissent avec Hc / Hmax

Tous les auteurs

Cas de charge cyclique le plus

défavorable

Cas Hc / Hmax = 0.5 (Hmin = 0) Tous les auteurs sauf Leblanc et al. (2010)

Valeur de Hmax Effet limité Long & Vanneste (1994), Verdure (2003),

Peralta (2010), Leblanc et al. (2010)

et m croissent avec Hmax Li et al. (2010), Klinkvort (2012)

Compacité du sol Effet limité (m serait légèrement plus faible

dans les sables denses)

Long & Vanneste (1994), Leblanc et al.

(2010)

Etat hydrique du sol Effet limité (résultats voisins dans des sables

secs, humides ou saturés)

Klinkvort (2012), Leblanc et al. (2010)

Technique de mise en place du

pieu

Effet limité ( et m seraient légèrement plus

faibles lorsque la technique de mise en place

tend à densifier le sol)

Long & Vanneste (1994), Lin & Liao (1999)

Rigidité relative du pieu Effet des cycles légèrement plus important

pour les pieux flexibles

Lin & Liao (1999), Peralta (2010)

Principaux facteurs affectant les coefficients de dégradation et m (pour les pieux dans des sols sableux)



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Programme SOLCYP d’études expérimentales

de l’effet des charges latérales cycliques

Environ 120 essais de chargement de pieux (réalisés sur modèles

réduits centrifugés)

Trois types de sol Sable dense et moyennement dense

Argile saturée légèrement surconsolidée (LSC)

Argile non saturée très surconsolidée (SC)

Pieux flexibles Diamètre 0,72m et fiche 12m (sable)

Diamètre 0,9m et fiche 16m (argile)

Trois thèses Rosquoët (2004)

Rakotonindriana (2009)

Khemakhem (2012)

Cf. synthèse des travaux expérimentaux dans le Chapitre 8 des Recommandations SOLCYP

Méthode globale - Effet des cycles sur le déplacement de la tête du pieu

(sable dense)



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Exemple de résultats d’un essai de chargement

jusqu’à 1000 cycles (Hm= 480 kN, Hc= 240 kN)

y1 yN

Ny

yN ln11

1,00

1,05

1,10

1,15

1,20

1,25

1,30

0 10 20 30 40Nombre de cycles N

Rapport

yN

/ y

1

Hc/Hmax=0,5

Hc/Hmax= 0,38

Hc/Hmax=0,19

Hc/Hmax =0,13

Evolution logarithmique du rapport yN / y1(Chargements à Hm= 960 kN pour différents Hc)

Méthode globale - Effet des cycles sur le déplacement de la tête du pieu (pieux flexibles en sols sableux)



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Ny

yN ln11

Effet du rapport Hc/Hmax sur le coefficient

(N ≤ 100)

= 0,10(Hc/Hmax)0,35

35,0

max

10,0

H

Hc

Coefficient en fonction du

rapport Hc / Hmax

35.0

max1

)ln(10.01

H

HN

y

y cNProposition SOLCYP (pieux flexibles)

Méthode globale - Effet des cycles sur le déplacement de la tête du pieu (pieux flexibles en sols sableux)



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NyyN ln1/ 1

35.0

max

10.0

H

Hc

Méthode globale – Expressions du coefficient de dégradation (Comparaison Solcyp – Lin & Liao)



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Auteurs Sol Pieux Nombre de

cycles maximum

Valeurs proposées pour le

coefficient de dégradation

SOLCYP Sable sec à

différentes

densités

Pieux flexibles

(modèles

centrifugés)

75000 = 0,10 (Hc/Hmax)0.35

Lin & Liao (1999) 34 sites

sableux

Pieux en vraie

grandeur

100 = 0,032(D/RH)k1k2k3

k1 varie entre 1 et 1,3 selon la densité du sable

k2 dépend du mode de mise en place du pieu (k2 = 0,8 si le sol est densifié)

k3 dépend du rapport Hc / Hmax (k3 = 1 si Hc / Hmax = 0,5)

Valeurs de k1, k2 et k3 données seulement pour Hc / Hmax = 0,25; 0,45 et

0,5

D Fiche du pieunh Gradient du module de réaction du sol5

h

pp

Hn

IE Rigidité relative du pieu

Effets du rapport Hc/HmaxComparaison entre les propositions SOLCYP et Lin & Liao



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Hc/Hmax Lin & LiaoSable dense

Lin & Liao

Sable moyennement

dense

SOLCYP

Sable dense et

moyennement dense

0,25 0,069 0,077 0,062

0,45 0,054 0,061 0,076

0,5 0,160 0,180 0,079

Coefficient de dégradation pour les pieux flexibles

Effet de 500 cycles sur le

déplacement de la tête du pieu

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Rapport Hc/Hmax

Ra

pp

ort

y500/y

1

Lin & Liao - Dense sand

Lin & Liao - Medium dense

SOLCYP - Dense & medium dense

Méthode globale - Prise en compte de la rigidité relative du pieu



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Pieu flexible : le déplacement et la rotation de la tête du pieu ne dépendent pas des

conditions aux limites à la pointe.

Pieu rigide : le déplacement du pieu est indépendant de sa raideur en flexion EI.

Proposition d’une méthode SOLCYP donnant, pour un site et un pieu quelconques, les

raideurs en flexion EIfl et rigides EIri limitant les domaines des pieux flexibles et rigides

Deux comportements extrêmes

Pour distinguer les pieux flexibles des pieux rigides, des valeurs théoriques ont été

proposées (Poulos, 1982; Briaud, 1997; Frank, 1999) :

EI

DEK s

4

Pieux flexibles K > Kfl (Kfl entre 100 et 324 selon les auteurs)

Pieux rigides K < Kri (Kri entre 4 et 10)

NB : Sols idéalisés au comportement purement élastique (module Es)

Méthode SOLCYP pour déterminer les raideurs limites des pieux

flexibles EIfl et rigides EIri



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y = 5,1074x-0,4179

y = 14,423x-0,5128

y = 31,936x-0,5912

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100

Rapport EI / EIref

Dé

pla

ce

me

nt

laté

ral y /

B (

%)

H=800kN

H=Hlim=1410kN

H=2000kN

Effet de la raideur du pieu (rapport EI/EIref) sur le déplacement y/B de la tête

Exemple d’un pieu D=12m, B=0.72m

et EIref = 474 MN.m2 (sable dense)

Pieu rigide si EI > EIri = 20EIref = 9480 MN.m2

Pieu flexible si EI < EIfl = 2EIref = 948 MN.m2

Fonction dy/dx (dans le cas H= Hlim)

-8

-6

-4

-2

0

0 10 20 30 40 50

Rapport EI/EIref

dy/d

x

Pieux

rigides

Rigidités

intermédiaires

Pieux

flexibles

Cas H= Hlim

Influence de la rigidité relative du pieu sur l’effet des cycles

selon Lin & Liao (1999)



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Lin & Liao (1999)

D Fiche du pieu

Rigidité relative pieu-sol5

h

Hn

EIR

- Pour les pieux flexibles (D/RH > 5), le

coefficient de dégradation est indépendant de D/RH et donc de EI

- Pour les pieux plus rigides (D/RH < 5), le

coefficient de dégradation varie avec EI selon 1/EI1/5

Pieux flexibles

(D/RH > 5)

Extension de la méthode SOLCYP aux pieux plus rigides (sols sableux)



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51

flEI

EICRCoefficient de rigidité relative CR

35.0

max1

ln10.0

1

H

HN

CRy

y cN

Type de rigidité

relative

Raideur du pieu CR

Flexible EI ≤ EIfl

Intermédiaire EIfl < EI < EIri

Rigide EI > EIri

51

flEI

EICR

51

flEI

EICR

1CR

Cas des argiles - Trois types de réponse du pieu dans les argiles



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Constance

Essai non alterné (Hm=250kN, Hc=100kN)

Accommodation

Essai non alterné (Hm=150kN, Hc=100kN)

Rochet

Essai alterné (Hm=150kN, Hc=200kN)

Diagrammes de stabilité cyclique pour un

pieu souple dans l’argile saturée LSC

(Hr Charge latérale conduisant à un déplacement de

la tête du pieu égal au diamètre)

r

m

r

c

H

H

H

H13,0



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Coefficient k

mN Nky

y

1Exposant m

max/5,0

1

1,1HHN cN

y

y

Argile saturée légèrement surconsolidée LSC (N >1)

max/16,0

1

1,1HHN cN

y

y

Argile non saturée surconsolidée SC (N >1)

Cas des argiles - Méthode globale SOLCYP

Méthode globale - Effet des cycles sur le déplacement de la tête du pieu

(Domaine quasi stable)



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Exemple d’un pieu dans un sable moyennement dense

sous 75 000 cycles avec Hmax = 720 kN

N=1

N=75000

Méthode globale SOLCYP – Effet des cycles sur le moment maximum

Sables Argiles saturées peu surconsolidées (LSC)

35,0

max1max,

max,ln

041,01

H

HN

CRM

McN max

25.0

1max,

max, H

H

N

c

NM

M

Méthode globale - Effet des cycles sur les moments dans le pieu

(sables et argiles compressibles)

Développement de la méthode locale

Détermination expérimentale des courbes de réactions P-y



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P

y

zi

Construction des

courbes p-y à

chaque profondeur

dzEI

My

zi

1 2 3 k

z

y

(FH)kk = 1 à n

Détermination

des

déplacements

latéraux y

2

2

dz

MdP

k321 zi

(FH)kk = 1 à n

z

P

Détermination

des réactions P

Mesures des

moments de

flexion

zi1 2 3 k

(FH)kk = 1 à n

M

z

Calage de

fonctions Spline

quintiques sur

les données



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Courbes de réactions cycliques obtenues dans un sable à

différentes profondeurs (Hmax=960 kN et Hc=240 kN)

Exemple de courbes de réactions cycliques



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Réactions P du sol sous Hmax en fonction du déplacement latéral du pieu

(Exemple Hmax = 960 kN et Hc = 240 kN)

Courbes P-y enveloppes aux faibles

profondeurs

Les cycles réduisent la réaction mobilisée (par

rapport à sa valeur sous charge statique)

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150

Déplacement du pieu y (mm)

Ré

actio

ns d

u s

ol P

(kN

/m)

Courbes P-y (z entre 0

et 2,4m)

0

0.6m

1.2m

1.8m

2.4m

Courbes P-y enveloppes à plus fortes

profondeurs

Aucun effet significatif des cycles (les points

évoluent en restant sur les courbes

statiques)

0

100

200

300

400

500

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Déplacement du pieu y (mm)

Ré

actio

ns d

u s

ol P

(kN

/m)

Courbes P-y (z entre

3m et 4,2m)

4.2m

3.6m

3.0m

Effet des cycles sur les courbes de réactions (cas du sable)



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Exemple d’un sable moyennement dense pour Hc / HMax = 1/3 (profondeur z = 2.4m)

Hmax = 0.2Hu

Hmax = 0.1Hu

Courbe P-y

statique

A

B

C

Coefficient d’abattement rc pour N = 10 000 cycles et Hmax = 0.2Hu

rc = f (N, z, Hc/Hmax, Hmax/Hu) Nécessité d’introduire une charge ultime Hu ou limite Hlim

Première détermination des coefficients d’abattement

(à appliquer aux courbes P-y statiques)

rc = AB / AC

Hmax = 0.3HuHmax = 0.2Hu

Courbe P-y

statique

Hmax = 0.1Hu



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Cas d’un pieu de fiche D=30m et de diamètre B=1,067m

(Tête encastrée, rotation nulle)

Hlim = 2 H(y/B=0,5) – H(y/B=1)

Hlim = 12 000 kN

Définition de la charge limite Hlim

Hlim = 1 410 kN

Cas d’un pieu de fiche D=12m et de diamètre B=0,72m

(Pieu libre en tête)

NB : Les données montrent que, sous cette valeur H lim de la charge

latérale, le déplacement de la tête du pieu varie en général entre 0,15B and

0,25B



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z/B 0 à 1,5 1,5 à 3 3 à 5 >5

rc (1-4R1)(1+4R2) (1-2R1)(1+2R2) (1-R1)(1+R2) 1

Coefficients d’abattement rc à appliquer aux courbes P-y statiques

20/3)(1max

H

HNLOGR c

Effets de N et de Hc / Hmax

100/215.22lim

max

H

HR

Effets de Hmax / Hlim

Exemple des coefficients d’abattement rcpour Hc / Hmax = 0,5 et Hmax / Hlim = 0,5

Coefficients d’abattement SOLCYP (sols sableux)



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Coefficient rc de la

méthode API

(indépendant du nombre

de cycles N et de leurs

caractéristiques Hm et Hc)

0

1

2

3

4

5

6

0 0,5 1 1,5

Coefficient rc

Pro

fondeur

z/B

API

SOLCYP

Coefficients d’abattement – Comparaison API et SOLCYP

Méthode API

rc = f(z/B)

Coefficient rc de la

méthode SOLCYP pour le

cas suivant :

N = 30

Hc/Hmax = 0,5

Hmax/Hlim = 0,5

Méthode SOLCYP

rc = f(z/B, N, Hc/Hmax, Hmax/Hlim)

Procédure SOLCYP pour le dimensionnement des pieux

sous charges transversales



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Etape 1 - Recueil des données (sur le sol, le pieu et les charges appliquées avec Hmax, Hc et Nrep estimé)

Etape 2 - Réponse du pieu sous la charge statique Hmax (calcul de y1 et Mmax,1 avec les courbes P-y statiques)

Etape 3 – Critère de sévérité des Nrep cycles satisfait ou non ?

Non

Etape 4 - Détermination de la charge limite conventionnelle Hlim et du coefficient de

rigidité relative CR

Etape 5 - Détermination du nombre de cycles équivalent Neq (Loi de Miner)

Méthode locale

Détermination des «courbes P-y cycliques»

Calcul des coefficients d’abattement rc

Calcul de la réponse complète du pieu sous Hmaxavec les « courbes P-y cycliques »

Méthode globale

Calcul direct de yN et Mmax,N(à partir de y1 et Mmax,1)

Détermination de la rigidité relative du pieu

Oui Etape 2 suffisante



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Pieu : Tube acier Fiche 30 m Diamètre 1,067 m (42’) Epaisseur 5,08 cm (2’) EIref = 4190 MN.m2

Libre en tête et en pied

Sol : Sable moyennement dense pl* (MPa) = 0,25z (m) et EM/pl* = 12

Séquence S1 S2 S3

Nombre de

cycles N

50 000 10 000 1500

Hmax (kN) 3 000 3 250 3 500

Hmin (kN) 0 0 0

Etape 1 – Recueil des données (Présentation des données de l’exemple)

Estimation du nombre de cycles

représentatif sous Hmax = 3500 kN

Nrep ~ 1800

Charges : Séquences de charges latérales cycliques (non pondérées par des coefficients de sécurité partiels)

0

Exemple d’application des méthodes SOLCYP de justification des pieux

sous charges latérales cycliques



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Calcul avec les courbes P-y statiques (Norme NF P94-262) étendues jusqu’au niveau r2=pl*

0

5

10

15

20

25

30

-0,05 0,00 0,05 0,10

Déplacement du pieu y1 (m)

Pro

fon

de

ur

z (

m)

0

5

10

15

20

25

30

-5 0 5 10 15

Moment M1(MN.m)

Pro

fon

de

ur

z (

m)

Profils du déplacement latéral et du moment de flexion

Etape 2 - Réponse du pieu sous la charge statique Hmax = 3500 kN

Déplacement de la tête du pieu (z=0) :

Moment maximum dans le pieu :

y1 = 9,45 cm (8,9B/100)

Mmax,1 = 11,6 MN.m



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Critère de seuil (massifs de sable)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

10 100 1000 10000

Nombre limite de cycles

Vale

ur

limite d

e H

c/H

ma

x

yN/y1 = 1,2

yN/y1 = 1,3

yN/y1 = 1,4

yN/y1 = 1,5

yN/y1 = 1,6

Hc / Hmax≤ 0,29

Nrep~ 1800

Sous le nombre de cycles estimé Nrep ~ 1800 et avec Hc/Hmax=0,5

le rapport y1800/y1 ne doit donc pas dépasser 1,5

y1800/

y1=1,5

Hypothèse : On souhaite, par exemple, que les cycles ne conduisent pas à une augmentation

du déplacement de la tête du pieu de plus de 50% de sa valeur sous la charge statique.

Etape 3 – Examen du critère de sévérité cyclique

Hc/Hmax = 0,5 > 0,29

Le critère n’est pas satisfait :

une étude spécifique s’avère

donc nécessaire



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0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 25 50 75 100

Déplacement de la tête du pieu y/B (%)

Ch

arg

e a

pp

liq

ué

e e

n tê

te (

kN

)

4920

Charge limite conventionnelle Hlim = 4920 kN

(Hmax / Hlim = 3500/4920 = 71%)

Hlim = 2 H(y/B=0,5) – H(y/B=1)

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50

EI / EIref

y1/ B

(%

)

EIfl

H = Hlim = 4920 kN

Raideur du pieu : EIref = 4 190 MN.m2

Raideur limite EIfl = 0,5EIref = 2 100 MN.m2

Coefficient de rigidité relative CR

15.1255 fl

ref

EI

EICR

Etape 4 - Détermination de la charge limite conventionnelle H limet du coefficient de rigidité relative CR

19

NB : Le déplacement de la tête du pieu sous H lim est y/B = 19%)



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Calcul du nombre de cycles équivalent Neq (application de la loi de Miner)

Séquence S1 S2 S3

Nombre de

cycles N

50 000 10 000 1500

Hmax (kN) 3 000 3 250 3 500

Hmin (kN) 0 0 0

1)(.1)(

)(

2

12

1

10

NLogHy

Hy

N

35,0

max

235,0

H

H

CR

c

Les séquences S1+S2 peuvent être remplacées par une seule séquence S2

dont le nombre de cycles est porté à N2 + N2

Neq = 1851Les séquences cycliques S1+S2+S3 peuvent finalement

être remplacées par 1851 cycles de type S3

Etape 5 - Détermination du nombre de cycles équivalent Neq



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Séquence cyclique équivalente : Neq=1851 (Hmax= 3500kN et Hc / Hmax = 0,5)

Coefficient de rigidité relative : CR=1,15

Calcul de l’effet des cycles sur le déplacement de la tête et sur le moment maximum

35,0

max1

)log(235,0

1

H

HN

CRy

y cN35,0

max1max,

max,)log(

094,01

H

HN

CRM

McN

Déplacement de

la tête du pieu

y1 = 9,45 cm y1851/y1 = 1,524 y1851 = 14,4 cm

(y1851/B = 14,2%)

Moment maximum Mmax,1 = 11,6MN.m Mmax,1851/Mmax,1 = 1,21 Mmax,1851 = 14,0 MN.m

Application de la méthode globale SOLCYP



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z/B 0 à 1,5 1,5 à 3 3 à 5 >5

rc 0,045 0,512 0,754 1

Séquence cyclique équivalente : Neq=1851 (Hmax= 3500kN et Hc / Hmax = 0,5)

Charge limite conventionnelle : Hlim = 4920 kN

Valeurs des coefficients rc à appliquer

aux courbes P-y statiques

Courbes « P-y cycliques » de z/B = 0 à 5

(les courbes statiques restent inchangées pour z/B>5)

z/B 0 à 1,5 1,5 à 3 3 à 5 >5

rc (1-4R1)(1+4R2) (1-2R1)(1+2R2) (1-R1)(1+R2) 1

20/3)(1max

H

HNLOGR c

Expression des coefficients d’abattement rc

100/215.22lim

max

H

HR

Application de la méthode locale SOLCYP



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Réponse du pieu sous les charges cycliques

(calcul Pilate-LCPC avec les courbes « P-y cycliques »)

Application de la méthode locale SOLCYP

y1851 = 0,136m et Mmax,1851 = 15,0 MN.m (à z ~ 5,5m)



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Synthèse des résultats

Charges appliquées Méthode utilisée Déplacement de la

tête du pieu

Moment maximum

Statique Hmax=3500 kN NF 94 262 (statique) 9,45 cm (9B/100) 11,6 MN.m

Cyclique Hmax=3500 kN

Hc=1750 kN, N=1851

Globale SOLCYP 14,4 cm (13,5B/100) 14,0 MN.m

Cyclique Hmax=3500 kN

Hc=1750 kN, N=1851

Locale SOLCYP 13,6 cm (12,7B/100) 15,0 MN.m

Synthèse des résultats des méthodes SOLCYP (globale et locale)

NB : La méthode globale est plus robuste

(possible d’ajuster les coefficients d’abattement pour améliorer la concordance des résultats)



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Courbes P-y statiques de la méthode API

Pieu acier : Fiche 30m, Diamètre 1,067m (42’), Epaisseur 5,08cm (2’), EIref = 4190MN.m2

Sol : Sable immergé moyennement dense (g’ = 6 kN/m3, f’ = 38°)

Comparaison de la méthode globale SOLCYP avec les recommandations API

Profondeurs z = 0 à 11m Profondeurs z = 11m à 30m



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et comparaison avec les recommandations API

Méthode APIN.B. Le nombre et les caractéristiques des cycles n’apparaissent pas explicitement.

Coefficient API d’abattement à

appliquer aux courbes P-y statiquesEffet des cycles sur la réaction ultime Pult

Coefficient rc



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Méthode API

Déplacement de la tête du pieu sous H = 2000kN (H/Hlim = 73%)

6,9cm (6,4B/100) sous charge statique

7,8cm (7,3B/100) sous charge cyclique

Réponses du pieu sous charges statique et cyclique



0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10

Déplacement de la tête du pieu y/B (%)

Charg

e laté

rale

H(k

N)

P-y API statiques

P-y API cycliques

6,4 7,3


(et comparaison avec les recommandations API)



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Détermination de la charge limite conventionnelle Hlim et de la rigidité relative

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Pile head displacement y/B (%)

La

tera

l lo

ad

H(k

N)

Hlim

Charge limite conventionnelle Hlim = 2740 kN Raideur limite EIfl=EIref/2= 2100MN.m

Méthode globale SOLCYP

Coefficient de rigidité relative 15.1255 fl

ref

EI

EICR

y = 0,1318x-0,8307

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 5 10 15 20

EI/EIref

y1(m

)

EI fl





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35.0

max1

ln10.0

1

H

HN

CRy

y cNMéthode globale SOLCYP

Le déplacement du pieu donné par la méthode API correspond à des chargements cycliques de

N=7 cycles lorsque Hc/Hmax= 0,5 (soit Hmin = 0)

N=13 cycles lorsque Hc/Hmax= 0,25 (soit Hmin = Hmax/2)

6

7

8

9

10

11

12

1 10 100 1000 10000

Nombre de cycles N (Echelle log)

Dépla

cem

ent du p

ieu y

N/B

(%

)

Hc/Hmax=0,5

Hc/Hmax=0,25

Cas Hmax = 2000 kN

(Hmax/Hlim= 73%)

API cyclique

(7,3B/100)

API statique

(6,4B/100)

137



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Principales conclusions

Une organisation de la recherche assez exceptionnelle (spécificité française) :

-Association ANR et PN avec coordination IREX

-Partenariat entre laboratoires, entreprises, bureaux d’études et de contrôle, donneurs d’ordre

-Soutiens : Ministère MEDDE, FNTP, Région Pays de la Loire, Pôle Ecoconstruction

De nouvelles méthodes plus élaborées (prenant en compte le nombre et les caractéristiques des cycles)

-Ne nécessitant pas d’essais spéciaux mais à appliquer dans leurs domaines de validité (Cf. Chapitre 9)

-Applicables quelque soit le modèle utilisé pour justifier le pieu sous charge latérale statique

Calcul de référence sous charge statique effectué avec les courbes P-y intégrales (allant jusqu’à pl*)

Avec un palier limité à pf*, les règles françaises NF P94 262 sont sans doute un peu conservatives

et peuvent probablement couvrir une partie des effets des composantes cycliques.

Autres cas de charges

-Charges inclinées : justifier le pieu indépendamment sous les composantes axiale et latérale

-Moment important en tête : adapter la méthode locale

Merci

À Meriam Khemakhem-Ben Amor, Alain Le Kouby,

Julio Rakotonindriana, Frédéric Rosquoët

pour leurs contributions à ces recherches

et à l’équipe de Luc Thorel pour la réalisation des expériences

sur la centrifugeuse géotechnique de l’IFSTTAR

Documents

Dimensionnement des pieux sous chargements latérauxsolcyp.irex.asso.fr/wp-content/uploads/2017/03/08-SOLCYP...2017/03/08 · Type de charge cyclique (alternée ou non) Coefficients