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Valorisation de bois locaux en fondationRICHELIEU – 01 au 03 octobre 2013
LES PLÉNIÈRES 2013Sciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES
GÉOTECHNIQUE
Sylvain GARDET – C.E.T.E. Sud-Ouest
Expérimentation et valorisation de l’utilisation de bois locaux comme solution de fondation et de renforcement des sols
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INTRODUCTION
�� Fin du Fin du XIXXIXèèmeme sisi èèclecle: disparition de l’emploi du bois comme matériau de construction suite à l’apparition du cim ent
�� AbandonAbandon progressif suite à ll ’’absence de cadre normatifabsence de cadre normatif
�� Pas de recensement national Pas de recensement national des nombreux ouvrages d’arts et bâtiments sur pieux bois, ni de suivi ou d’ausculta tion
�� Constat Constat àà ll ’é’étranger tranger : 300 à 500 000 pieux bois battus / an(Etats-Unis, Canada, Pays-Bas, Nouvelle-Zélande, Au stralie…)
ÉÉvolutions passvolutions pass éées et Contexte actueles et Contexte actuel
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Initiatives pour inverser la tendance en Initiatives pour inverser la tendance en FranceFrance
devenu
Scierie
Projet rProjet r éégion gion Aquitaine Aquitaine --20112011--20132013
3
INTRODUCTION
Projet C2D2 Projet C2D2 20102010--20132013
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PRÉSENTATION DU PROJET
��OBJECTIFS DU PROJET ROBJECTIFS DU PROJET R ÉÉGIONALGIONAL
� Promouvoir le pin et valoriser les co-produits de l a filière bois
� Etablir les domaines et limites d’application en fo nction du type de construction, de sols et du niveau de la nappe
� Définir les méthodes de mise en œuvre dans le sol
� Domaines d’applications :
(Source: SUD FONDATIONS)
FONDATIONS RENFORCEMENT DE SOL
≠≠≠≠
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Une ambition de contribuer au Une ambition de contribuer au DDééveloppement Durableveloppement Durable
Essais sur site et en laboratoire
PRÉSENTATION DU PROJET
� Matériau bois certifié « Label PEFC »assure la gestion durable des forêts et la traçabil ité des produits issus de ces forêts gérées durablement en France
� Réduction du bilan carbone > 50 % (stockage de CO 2)
Matériau pieuLongueur pieu (m)
Masse volumique (kg/m3)
Masse (kg)kg CO2 eq
/tonneEmission CO2(kg. CO2 eq)
Acier(type HEB 160)
10
7 850 426 1 100 469
Béton (CEM II )Ø 250 mm
2 500 1250 367 459
Bois 1
Ø 250 mm550 275 -1 833 1 - 504
TABLEAU 1- Comparaison indicative entre des pieux de sections et longueurs équivalentes mais de nature différente.
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PLANPLAN
PRÉSENTATION DU PROJET
� Les sites
� Battage
� Connecteurs
� Interactions Sols / Bois
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Plots expPlots exp éérimentauxrimentauxPRÉSENTATION DU PROJET
ROUEN
Cubzac-Les-Ponts
Martignas/s/Jalle
►Diamètres : 200 à 370 mm
►Longueurs : 5 à 10 m
Trois sites d’études :►Grand Port Maritime Rouen (76)
►Cubzac-Les-Ponts (33)
►Martignas-sur-Jalle (33)
►Grumes bois verts, écorcés, non traités
►Essences testées : pin, chêne, châtaignier, acacia
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Contexte gContexte g ééotechniqueotechniquePLOTS EXPÉRIMENTAUX
A10
+3mremblai
C
+2,3mremblai
B
remblai A+1m
remblai D
SITE EXPERIMENTAL
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10qc (MPa)
CPT1
CPT2
CPT3
Remblai
Limon argileux
Argile sableuse
Sable grave
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
CPT1CPT2CPT4CPT5CPT6
Argile limoneuse
Argile organique
Marne très altérée
TN
1 m
>4 m
Argile limoneuse
Argile organique molle grise2,50 m
>4 m
2,50 m
1 m
>4 m
2,50 m
TN
0,55m
2,50m
Remblai graveleux
Limon argileux humide de couleur gris foncé
Matériauxsablo-graveleuxde couleur gris clairGrattage de la tarière àpartir de 2,3m de profondeur, présence de blocs de craies
4,20m
Argile sableuse>7m
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Mise en Mise en œœuvre des pieuxuvre des pieuxPLOTS EXPÉRIMENTAUX
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Essais de battageEssais de battage
Zone de rendement : � Aboutage avec grumes de 2,5 m� Profondeur atteinte: 12,5 m� Rendement : 80 ml/jour
► Enfoncement pieux L = 5 m�Temps de battage : 3,30 / 6,00 min�Pin/ chêne/ châtaignier/ acacia�∅ 200 – 370 mm
► Enfoncement pieux L = 10 m�Temps de battage : 9,00 / 11,00 min�Pin/ châtaignier�∅ 200 – 370 mm
� Nombre de coups/min : 120 (pour un marteau trépideur de 1 400 kg)� Aucun refus prématurés rencontrés
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Comportement mComportement m éécaniquecanique
Essais sur site et en laboratoire
► Essais en laboratoire : système d’aboutage
� Trois types de connecteurs testés
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Essais sur site et en laboratoire
► Essais en laboratoire : système d’aboutage
� Essais en flexion
• Essai de flexion 4 points (UNE-EN 408)• Comportement en terme de raideur et de déformation• Tests (16) avec du pin non traité, bois vert et éco rcé
ESSAIS EN LABORATOIRE
Comportement mComportement m éécaniquecanique
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► Essais de chargement : interaction sol-bois
ESSAIS IN SITU
Résistance unitaire de pointe
Frottement latéral unitaire limite Charge de fluage
Charge limite
Tassement du pieu en tête
Mesures par extensomètres possibles
Comportement mComportement m éécaniquecanique
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► Essais de chargement : interaction sol-bois
ESSAIS IN SITU
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
30 min
30 min
30 min
30 min
60 min
60 min
60 m in
60 min
60 min
60 minRc,mes/Rc,cal
Essais de chargement réalisés selon les recommandations établies dans la norme NF P 94-150-1
Incréments de charge égaux à 0,1Rc,cal
Arrêt de l’essai lorsque l’enfoncement de la tête est supérieur à 10% de son diamètre
Incréments de charge égaux à 20 kN
Enfoncement de la tête des pieux compris entre 22 et 32 mm
Comportement mComportement m éécaniquecanique
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► Essais de chargement : Site de Cubzac
ESSAIS IN SITU
Rb = 25 % de Rc
Rs = 75 % de Rc
Pieux en bois
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Contrainte en tête (kPa)
Dép
lace
men
t de
la tê
te (m
m)
Pieu 2 - Hêtre
Pieu 4 - Pin
Pieu 5 - Chêne
Pieu 9 - Acacia
Pieux « flottants »
Pieux travaillant à la pointe (L = 10 m)
Comportement mComportement m éécaniquecanique
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ESSAIS IN SITU
► Site de Rouen�Sols : Limons argileux�Pieux flottants de 5 m - ∅ 200 – 320 mm�Capacité portante à la rupture moyenne = 25 t
► Site de Martignas-sur-Jalle�Sols : Sables limoneux�Pieux flottants de 5 m - ∅ 200 – 280 mm�Capacité portante à la rupture moyenne = 52 t
► Site de Cubzac-Les-Ponts�Sols : Argiles molles
� 4 pieux flottants de 5 m - ∅ 200 mm en tête
� Capacité portante à la rupture moyenne = 6 t
� 7 pieux de 10 m - ∅ 225-250 mm� Ancrage pointe dans graves� Capacité portante à la rupture
moyenne = 21 t
Comportement mComportement m éécaniquecanique
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ConclusionsConclusions
Essais sur site et en laboratoire
CONCLUSIONS
� Dispositif de battage adapté au bois, avec un rendem ent de mise en œuvre équivalent à celui du battu métallique
� Rallonge et aboutage possibles à l’aide d’un connect eur spécifique pour s’adapter à la zone de battement de la nappe
� Technique concurrentielle avec des bois locaux, éco logique et s’adaptant aux variations du substratum et de la re ssource
� Initiation de la conception d’un matériel de battag e dédié aux pieux bois (maîtrise de la verticalité en cours bien avancé par GTS)
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