FONDATIONS PROFONDES,

" ... "\. •..

1 Historique :L'utilisation de pieux pour fonder des ouvrages se perddans la nUlt des temps.

On a retrouve des pieux en bois sous une eglise datantdu tout debut de I'ere chretienne. Du fait que ces pieuxetaient immerges en permanence Ie bois etait en parfaitetat apres pres de 2 000 ans !

Les premiers pieux etaient en bois. La pointe etait durcieau feu ou munie d'un sabot metallique.La Basilique de Montmartre a ete executee sur des puitscarres de 2,50 m a 5 m de cote descendant a 30 m deprofondeur jusqu'au gypse. .-,

Les premiers pieux en beton ont ete utilisE1sen 1897.

En regie generate on peut considerer qu'un element defondation est de type profond lorsque sa hauteur d'encastrementDe est superieure a 5 fois sa largeur B.

De> 5. B..Un element est qualifie de semi-profond si

1,5 B < De < 5 B.

Le present cours ne concerne que les fondations profondesqui seront appelees pieux dans la suite du document.

3 Types de pieux :II existe un tres grand nombre de types de pieux .

En I'absence d'autre document normatif a ce jour, on se referera ala norme P 11-212 (ou DTU 13.2) de septembre 1992.

Cette norme distingue les grandes families de pieux suivantes :-- Pieux fa90nneS a I'avance-- Pieux a tube battu executes en place-- Pieux fores-- Pieux fonces-- Micropieux-- Les colonnes ballastees, les puits et les picots sont egalement

mentionnes mais ne sont pas abordes dans Ie present document.

3.1 Pieux fa~onnesa I'avance3.1.1 Battu prefabrique :

Ces pieux sont en general en beton arme ou en betonprecontraint. Le bois n'est plus utilise en France mais reste enusage dans les pays tropicaux riches en fon~ts.

Un sabot de protection peut etre utilise.Ces pieux sont battus (ou vibrofonces).Le battage se fait au moyen d'un mouton.L'emploi d'un casque de battage est obligatoire lorsque Ie choc

direct du mouton est susceptible d'endommager la tete de pieu.Refus au battage :Les pieux sont battus jusqu'a atteindre la cote prevue en verifiant

que Ie refus correspond aux previsions (voir plus loin les methodesde calcul).

Le refus doit etre obtenu sur 3 volees de 10 coups.

3.1.2 Metal battuLes pieux metalliques sont constitues d'acier conforme aux normesNF.

lis peuvent etre de formes varies: circulaires, en forme de H,hexagonaux, ...

o o

L . ~ ·~

Comme les pieux prefabriques, ils sont mis en place par battageou vibrations.

Comme i1ssont en contact avec Ie sol la corrosion doit etre priseen compte.

En cas de terrain tres agressif une protection particuliere doit etremise en place sur I'acier (mortier, peinture, galvanisation, ... )

Diminution d'epaisseur, en mm/an

Categorie Terrainpour une duree d'exposition de :

25ans i SOans 75ans 100ans

1 Sol en placepeu agressif 0,010 0,006 0,005 0,004

2 Terrain ou remblaimoyennement agressif 0,040 0,024 0,018 0,016

3 Terrain ou remblaiagressif 0,100 0,060 0,045 0.040.

4 Terrain tres agressif .Eau de mer au saumatre Voir 2.252

3.1.3 Tubulaire precontraintCe type de pieux est assez peu utilise. II s'agit de pieux

constitues d'elements prefabriques assembles par precontrainteanterieurement au battage.

3.1.4 Battu enrobeL'ame du pieu est metallique. La pointe comporte un sabot

debordant.Au fur et a mesure du battage on injecte un mortier dans Ie vide

annulaire.Peu utilise.3.1.5 Battu ou vibrofonce injecte haute pressionLe profile metallique muni d'un systeme d'injection est battu (ou

vibrofonce) dans Ie sol.On procede ensuite a I'injection (repetitive et selective).Peu utilise.

3.2 Pieux a tube battu execute en place3.2.1 Battu pilonne

Un tube muni a sa base d'un bouchon de beton ferme est enfoncepar battage.En phase finale Ie beton ferme est introduit dans Ie tube et pilonneau fur et a mesure de I'extraction du tube.

3.2.2 Battu mouleSensiblement identique mais en phase finale un betond'ouvrabilite moyenne est introduit au fur et a mesure deI'extraction du tube. Le pieu a alors la forme du tube (contrairementau battu pilonne).

3.3.1 Fore simpleConsiste a realiser par tout moyen mecanique (tariere, benne) unforage dont les parois ne sont pas soutenues.Peu utilise car mal adapte aux sols de faible tenue.

3.3.2 Fore boueLe forage est realise par tout moyen mecanique.La tenue des parois est assuree par une boue bentonitique.

Forage ~ventuellementtrepanage ou outils

sp~ciaux

Meme principe que Ie fore boue mais la tenue des parois de forageest assuree par un tube mis en place par fongage au vibration.

Le tube est retire lors du betonnage.

I

III- J

Nappephreatique

/ \ ...:", ,,~:,..\:::~Yi}~~~~:.";:-..

L'avantage principal est que Ie forage proprement dit et la tenuedes parois sont assures par Ie meme outil : la tariere continue.Le betonnage est assure par Ie centre de la tariere lors de laremontee.

On distingue 3 types de tariere :-- tariere sans enregistrement de parametres de forage-- tariere avec enregistrement-- tariere avec enregistrement et tube plongeur retractable

(procede STARSOL)

Les frottements lateraux unitaires qs dependent du type de tarierecreuse utilise.

---.-----~

._-_ . .,,- -- :,-;., . !'j

I

...--------~.-----

~ ---:...--:---~-

~:S~1it~:S:::r i~-:-- j

.~ 'I~-- ._';""'W--/~- I.~.;..-

~i

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~·v~----:-..:-~~=--t~_.:--

5..:J----:;';-;::""'.:~~........,.-

-2$r··::~~·!

3.3.5 Visse mouleCe type de pieu ne s'applique pas aux sols sableux.Par rotation et fon9age on fait penetrer un outil en forme de double

vis surmonte d'une colonne cannelee.Lors du betonnage on extrait I'outil en tournant en sens inverse et

Ie beton prend la place de I'outil.

3.4 Pieux fonces :3.4.1 Beton fonce

Les elements (generalement prefabriques) sont assembles sur siteet pousses a I'interieur du sol.

3.4.2 Metal fonceLe principe est identique mais les elements fonces sont en acier.

La corrosion doit donc etre prise en compte.

3.5 Micropieux :Ce type de pieux prend de plus en plus d'importance en

geotechniq ue./I s'agit de pieux fores de diametre inferieur a 250 mm en general

equipes d'armatures (tube en general).On distingue 4 types de micropieux.

-- type I : Ie forage est equipe ou non d'armatures et Ie forage estrempli de coulis ou mortier de ciment au tube plongeur.

Peu utilise.-- type /I : Ie forage equipe d'une armature est rempli de coulis deciment sous faible pression (injection gravitaire).-- type III : Ie forage est equipe d'armature et d'un tube amanchettes. On injecte en tete avec une pression superieure a 1MPa (IGU : injection globale et unitaire).-- type IV : principe identique mais I'injection est repetitive etselective (IRS).

Pour les types III et IV, I'armature tubulaire peut etre equipee demanchettes. I

23 I___________________________ ._J

4. Dimensionnement des pieux isoles soumis une chargeaxialeLe calcul des pieux est decrit dans deux documents deja cites au

chapitre 3.-- Le DTU 13.2 (P11.212) de septembre 1992. " s'agit d'une

norme experimentale applicable aux travaux de batiment.-- Le fascicule 62.Titre V de decembre 1993 du Ministere de

l'Equipement et des Transports applicable aux travaux de geniecivil.Ces deux documents different sur certains points mais la mise en

application des Eurocodes 7 et de I'annexe nationale devraitpermettre d'uniformiser les regles a appliquer.

Lors d'un changement de pieu pousse jusqu'a la rupture on observeIe comportement decrit dans Ie schema ci-apres.

La charge limite Qu est la somme de la charge limite sous la pointeQpu et du frottement lateral Qsu d'oO la relation:

Qu = Qpu + QsuResistance de pointe:

Qpu = qp.Ap (avec Ap section du pieu)Frottement lateral:

Qsu = qs.As (avec As aire laterale du pieu)

[Qe

~

1 t1 t1 t

D 1 tqs

1 t1 tf t

tqp

D profondeur du pieuQ charges en tete

qp resistance unitaire de pointe

CIs frottement lateral unitaire

On peut definir egalement la charge'de fluage Qc au-dela delaquelle il n'y a pas stabilisation dans Ie temps sous chargeconstante.Pour les elements de fondations mis en reuvre sans refoulement desol:

Qc = 0,5 Qpu + 0,7 QsuPour les elements de fondations mis en reuvre avec refoulement desol:

Qc = 0,7 Qpu + 0,7 Qsu = 0,7 QuPour les pieux tubulaires metalliques ou les palplanches on utilise

les formules ci-apres :

La surface a prendre en compte est donnee sur lesschemas ci-apres :

Les coefficients PP et ps sont definis dans Ietableau ci-apres :

Argiles Sables

Type de pieu Pp Ps Pp Ps

Thbulaire ouvert 0,50 (00 0,50 1,00

Pieu H 0,50 1,00 0,75 1,00I

Palp1anches 0,50 1,00 0,30 0,50,

II est en principe possible de calculer la capaciteportante d'un pieu a partir d'essais de laboratoire maiscette methode est tres peu utilisee en France en raisonnotamment de la difficulte a definir les parametres desols.

C'est pourquoi on utilise principalement les resultatsd'essais in situ plus representatifs des sols en place.

4.3 Calcul a partir des resultat( d'essais pressiOm~;iqUe~.-l".-->.' -~'~'--------...J

- DTU 13.4 ..-- :;...

qp - qo = k (Pie - po)ou po et qo sont les pressions horizontales et verticales totales desterres au niveau considEm3.Pie est la pression limite equivalente donnee par la relation:

.r:l l..)/

P,. == /\ I PI < - PI ') . PI ~'Ie v., ~ ~

I

IiIIl ._ .. .. _

au pl1, pl2 et pl3 sont respectivement les pressions Iimites 1m audessus de la base du pieu, au niveau de la base et 1m en dessous.k est donne par la figure et Ie tableau ci-apres :

I

I31 I

.------ J-------------_._--,

I

Pieux fores . Banettes

Pieux battus . Pieux a pointeinjectee sous haute pression-----

,2,72,GCat. 3

Cat. 2 1,61,5

10,8

oo

Pression limite Nature des sols CategoriePI (MPa)

< 0,7' Argile molle< 0,8 Limon et craie molle 1<0,7 Sable argileux et Iimoneux

ou vasard lache

1,0 a 1,8 Sable et gravemoyennement compacts

1,2 a 3,0 Argile et limon compacts1,5 a 4,0 Marne et marno-calcaire 21,0 a 2,5 Craie alteree2,5 a 4,0 Roche alteree

> 3,0 Craie fragmentee>4.5 Marne tres compacte

> 2,5( Sable et gravier compactsa tres compacts 3

>4,5 Roche fragmentee

II En raison du nombre trap faible de resullats experlmentaux, les valeurs K correspon-dant ilia categane 3 sont a utillser avec prudence.

Le frottement lateral qs est determine en fonction du type de sol etde la pression limite.Les tableaux et graphiques a utiliser sont donnes ci-apres.

PressIonMlse en ceuvre et nalure du picu Injectes

Nature du sol limite Fore.Tube Baltu(p~a)

Fore Faibkt Haute8<!lon Beton Metal a.etun Metal pression pression

Argile molle, limon et sable lache,craie molle OaO,7 Abis Aois Abis Abis Abis A -Argile moyennement consistante et limon 1,2a 2,0 (Al' (A)" Abis (AI' Abis A 0"

Abis Abis Abis

Argile raide a trios raide > 2,0 (A)" (A)" Abis (Al" A A 0Abis Abis Abis Abis

Sable et grave moyennement compacts 1a2 (B)' (A)" (8)'A Abis Abis A A 8 ~o

Sable et grave compacts a tres co~cts >2,5 (C)' (8)" (C)"8 A, A 8 8 C 2:0

Craie alleree a fragmentee > 1 (C)' (8)' A (C)' 8 C ~O8 A 8

Marne et mamo-calcaire 1.5a4 (E)' (C)' 8 E'" E'" E FG B

.--Marne tres compacte >4,5 E - - - - F >F

-Roche alleree 2.5a4 F F . """ F'" 2:F »

Roche fragmenlee > 4,5 F - - - - "F >F

Les va!eu's entre parenttlAses ( ) carespondent. pout 105 Peux Iores. tlI ~c cxecution sof~ du pieu et uno 1C('.hnoIoaia de miso erl C2nVrA l':.t<:,.,"'ntihlo.,.f ••••••••.••••...J_ A" -'-,_.- .-

!\..">! ~I r.nnt:lrt ,-i., flU 0.•••••a.... _:_.- •.._••.. - -_. _. -'.

q, kP.a - ®./

/ ®/' ®

/'V ®/ ---/

@/?/

® Sables argileux a vasards - Iimons - argiles

® Sables + graves moyens a tres compacts

© Craies molles a fragmentees

@ Argile raide

® Marne + mamo-calcaire

® Rocher altere a fragmente

---_ .•._------ ._--------_._--------------_._-----------_._--- -,I

II

[- Fascicul~-~itr;v.J

Les formules de calcul sont les memes.Deux points different:

-- la pression limite equivalent pie est calculee suivant la methodeet Ie schema suivants :

Dans une formation porteuse homogene, elle cst ealculee par I'exprcssion :) 0+)0

p;, =-- Jp;(z).dzh+3a 1>-'

avec:h= min (a,h)

la moitie de la largeur B de I'clement de fondation si celle-ci est superieure f1.j III et a O,SOmdans Iecas contraire.ancrage dans la couche porteuse

est obtenu en joignant par des segments de droite sur une echelle Iineairc les differcnts p; .

-- Pour Ie facteur.•..kp_et Ie frottement lateral on determined'abord la classe de sol (voir tableau ci-apres).

CLASSE DE SOLPRESSIOMETRE PENETRoMInRE

PI (MPa) qt (MPa)

A Argiles et limons mous <0,7 <3,0

ARGILES, LIMONS B Argiles et Iimons fennes 1,2- 2,0 3,0-6,0

: C Argiles tres fermes a dures >2,S >6,0

, A Laches <0,5 <SSj~BLES, GRAVES B Moyennement compacts 1,0- 2,0 8,0- 15,0

C Compacts y' >2,5 >20,0: A MoUes <0.7 <S

CR4IES B A1terees 1,0-.2,5 >S.OC Compactcs > 3,0 -

MARNES A Tendres I,S .4 .•0 -MARNO-CALCAIRES B CompaclS >4,5 -ROCHES I') A Alterees 2,5·4,0 -

B Fragmentees >4,5 -

{I' L'appelJ:ltion de roch~saJter~ ou fragmentees peut :egrou~r des nl<lrcriauxcalcair~s.scttisteux .ou d'~rigjne graniti.que. S'i! est difficile parfois de fixer ~s limires precise:;avec res sols meubles qUI constituent leur phase finale d 6voluuon. on reservera toutefOis cette clMslficauon aux matenaux qUI presentenr des modules pr~sslom~triques SU~~rieurs' ~ 50 ~ 80 tvlPa.

(l)

Nature des terraIns Elements mis en reuwe Elements mls en reuvre, sans refoulemcnt un sol avec refoulement du sol

A 1,1 1,4

ARGILES - UMONS B 1.2 1,5C 1,3 ,-- 1,6A 1,0 4,2

SABLES - GRAVES B 1,1 3,7C 1,2 (***.*) 3,2A 1,1 1,6

CRAIES B 1,4 2,2C 1,8 2,6

MARNES, MARNO-CALCAIRES 1,8 ../ 2,6ROCHES ALTEREEs (I) (***. **) 1,1 a 1,8 1,8 a 3,2 --

(1) La valeur de kp' pour ces formations est prise ~gale a celIe de la formation meuble dutableau a Iaquelle Ie mareriau concem~ s'apparente Ie plus.

ARGILES SABLES CRAIES MARNES lRocHESLIMONS GRAVES,

" B C A B.fc A B C A B

F()f~sirnple Q, Q"Ql(') Q)Q3 Q) Q, Q3 Q,.Qs{l) Q3 ~·Ql(ll Q,

Forlboue Q, Q1!Q/> Qj Q)Q,(1) Qs. Q1rn Q, Os Q"Ql (I) Q3. Q,.Q,(I) Q6

ForltubtQ, Q~Q,(11 Q~Qlf'l Q10s,Q,(3)(tubericupltej Q, Q,. <h Q) Q, Q3. Q,

Forllubl('1(rubeperdu) Q, Q, 'Q1 Q1 Os

PuitslSl Q1 Q, QJ Q, <h Os 0. Ql Q6

MCtalbaltuferm6 Q, <h Q1 Q, (~ Q;'} 0. 0.

BattuprefwnqueOs 1'1 QJ 0. 0.bCion Q, Q1

Battumoul. Q, Q1 Q, QJ Q, <h QJ Q3 0.

Baltuer~obe Q, Q, QJ 0. (~ Os 0.

Inject. bassepression ~ I"-]i Q, Q, Os Q1 Os 0. Os

Inject. hJuleQ6 Q6 Q,(1)pressio~~~11. 0. 0., Qs Q6 Qs

~(I) Realcsage ct rainurage en fin de forage.(2) Pieu~ de grollde longueur (sup!rie\lrc a 30 m).

~3) Forage a see, tube DOn Iouvoye.(4) Dans Ie cas des craies, Ie frottemell! lateral pout ~trc !res faibic pour ccnains types de

. pieux. n cOllvicnt d'cffcetuer une etude sp!cifiquc dans cbaquc cas.(5) Salis tubage IIi virole fonces pordus(parois rugueuses).

~-----~~" ~-§-"~~:",,~[ :~~::::=:---

, qs (MPa)0,3, " I I

I I I..l-L I~Q7 06 05

0,2, 04,

" 03I

,1 Q2..-.-..J, 01,

:•.t -. I pr(MP0 I (. I

a) ~->..," r. \( \ 1-i:-,

4.4 Calcul a partir des resultats d~etrometre statique1~-- DTU 13.2 7-------

Q = A· qp p

avec:A = alre de la section droite de la pointe du pieuqp =~contrainte limite donnee par la relation qp = 1\ q(;Les valeurs du facteur kc sont donnees a titre d"exernpledans les tableaux IV et IV bis ci-avant. pour un encastre-

• -, '- A_:~ •..•. A 1""""lN~n"" l~ritint IP. Elles dependent de la

Nature du fiit FOt en beton FOt metallique

Mode de mise en place battu ou injecte forefore en' Profile" battu fore

faible pression grand diametre H battu

120 100 60 120 50 25Valeur maxlmale de q., (kPa) 120 dans 100 dans

la craie la craie

FacteurNature du sol de portance K,; Coelflelen\ Ct tis; " qe I Ct

qp," kc II.

Argile et craie 0,50 40 60 70 45 80 160

Linon at sols inte~diaires 0,45 50 70 SO 55 100 200

S~hL~ A e q., < 5 MPa 0.40 80 120 140 90 160 330

sable ~ 5 $ Clc< 20 MPa 0.40 120 160 200 140 250 500

Sable dense q" ~ 20 MPa 0,40 160 240 270 160 330 660

Graves 0,35 160 240 270 160 330 660

• Cette coIonr'.e conceme Ies preux f~s de dlsm!lre > 1.50 m, Ies barrettes et 'es pults coules 1\pleine fouale en I'absence de JUsttflcatdsexpenmentaux sur le site•• Pource type de pIOO. Ie a estmalCOMJ al don ~Ireultllse dans ,,,,gIIe aile '1Il1Oll

r- Fascicule 62 Titre V

qu = kc.qce

OU qce est la resistance de pointe Iissee

TABLEAU ; VALEUR DU FACTEUR DE PORTANCE kc

Nature des terrains Elements mIs en reuvre EhSments mIs en reuvresans reCouIement du sol avec refoulement du sol

AAROll..ES - UMONS B 0,40 0.55

CA.

SABLES - ORA VES..... B 0,15 0.50

-C

CRAIES A 0,20 0,30B 0.30 0.45

Le frottement lateral total mobilisable a la rupture est donnepar la formule :

/ nOS"::: p I; 1151 qSl

......... 1

avec:p·hSI = surface laterale du pieu dans la coucl,e de sol

consideree= perimetre du pieu= frottement lateral unitaire dans une couche donnee,

est deduit empiriquement de la resistance unitairede pointe q mesuree a la merne profondeur par 18crelation:

Faeteur de portanceCoefficient a

Ik, q,=qcJa

Valeur maJ(imale·" de q, (kPa) IqR=Kcqe

Nature du sol '"(kPa) Pieufore PieubclUu Pieu fore Pieu battu PieuinIedePip.u Piau

~Ulfore bano] FUtTube Ful Fut Tube J Filt FOt Faible Haute

beton ton metal beton Mton metal pross1on pression

Argile molle" 0et vase •• 2000 0,4 0,5 30 30 30 30 15 15 15 15 35

Argile moyennement ..1 2000 (80) (80) (80)conslstante a 5 DO<? 0,35 0.45 40 80 40 80 35 35 35 35 80 ~ 120

Argile raide (80 (80) (80), a tres raide >5000 0,45 0,55 60 120 60 120 35 35 35 35 80 2:200

Limon au sable r 0 (60)" (60) (120)lache " 2500 0,4 0.5 120 150 ,,®. 16Q 35 35 35 35 80

Saba moyennement 2500 (100) (200) (200) (120) (80) (120)compact II 10000 0,4 0,5 180 250 100 250 80 35 80 80 120 2: 200

Sable compact 300 300 (150) (120) (150)a Ires compact :> lD 000 0.3 0,4 150 (200) 150 (200) 120 80 120 t20 t50 2:200

Craie molle $5000 0.2 0.3 100 120 100 120 35 35 35 35 80

Craie alteree (150) (120) (150)fragmentee >5000 0.2 0,4 60 80 60 80 120 80 120 t20 150 2:200

lIlsul &tr<!l CXlfMlemaIll prudent povt la prlS& en comp:-a do l(onem~tLlt la:er3f das sg:les molles €I des Vit~S En e,'fo;' Ie mondn: lasscme:nl: du scl. rn6mc $Ous. son pc'lIds ptopce. P'_>tJtEnllcJ·

.. ~;.~~:~"l:~::.s:~~~~~~..n: ~~.~~ ~~:~~.m:~.~r~~t:r:-~~~~1~bf.

Le frottement lateral total mobilisable a la rupture est donnepar la formule :

/ nOs":= p I; IIsl qSI

....... 1

avec:p-hSI = surface laterale du pieu dans la couche de sol

considEm3eperimetre du pieufrottement lateral unitaire dans une couche donnee,est deduit empiriquement de la resistance unitairede pointe q mesuree a la meme profondeur par lacrelation:

Facteur de portanceCoefficienla I

k< qs= qc;/aValeur maximale·" de qs (kPa) I

qR:::Kcqc

Nature du sol q< --(kPa) Piau for~ Pieuba.ttu ~ieu fote Pieu battu Pieu injede

Pip.u Pieu -t:ollfore banu FGt Tube Fut FijiTube J Fill FOt FaibJe Haute

betan ton metal baton Mton metal pression pression

Argile molle" 0el vase a2000 0,4 0,5 30 30 30 30 15 15 15 15 35

Argile moyennemenl ..! 2000 (80) (80) (80)consistanle 35009 0,35 0,45 40 80 40 80 35 35 35 35 80 ?: 120

Argile raide (80 (80) (80). a tres raide >5000 0,45 0,55 60 120 80 .120 35 35 35 35 80 ?:2OO

Limon ou sable .r 0 (60)" (60) (120)lache '. 2500 0,4 0.5 120 150 AO 16Q 35 35 35 35 80

Sabe moyennemenl 2500 (100) (200) (200) (120) (80) (120)compact a 10 000 0,4 0,5 180 250 100 250 80 35 80 80 120 2200

Sable compact 300 300 (150) (120) (150)a Ires compact > 10000 0,3 0,4 150 (200) 150 (200) 120 80 120 120 150 2200

Craie malle 55000 0,2 0,3 100 120 100 120 35 35 35 35 80

Craie alleree (150) (120) (150)fragmentee >5000 0,2 0,4 BO 80 BO 80 120 80 120 120 150 ~2OO

lllsul ~,C! CX1ttmemom prudent povlla Pl'lSEo en comp~e do Ifon~!tll! laler31 des .uglles mo!les et des VQ!:cs En ~'c:.Ie mondrc: lasSClIlWnl du ~Ol.meme SOIlSson poK1s propte. p'':'1Jl £:IlIH.i.

.. ~ ~~~~l~~~:~s:.~~...~~~~~...n:~~.~~~~~~~.~~~l~=t~~l ~e.1~tJ(_

qlz) =min

1--

[

ARGILES - Lll\fONS SABLES CRAIESGRAVES

A B C A B C A B

Fore ~ - - 75(1) - - 200 200 200 125 1'0q,rr.ax (kPa) 15 40 8(}1I 40 8()\11 - - 120 40 120

Fore tube f} - 100 100(1) - loom 250 250 300 125 100(tube recupere) ([.mar (kPa) IS 40 6(J<.7/ 40 8lP) - 40 120 40 80

Metal battu fermep - 120 150 300 300 300 Bq'1MX(kPa) 15 40 80 - - 120

Battu prefabrique P t~~ 75 - ISO 150 150 (31

beton q,fIUlX (kPa) 15 80 80 - - .120

(1) Realesage C'trainurage ell fin de forage.(2) Forage a sec, tube non louvoye.(3) Dans Ie cas des craies Ie frotlernent latt5ral peut etre lres faible pour certains types de

pieux. n cOllvientd'effcctu~r une etude specifique dans chaque cas.

4.5 Calcul a partir des resultats d'un essai de chargementstatique

Lorsque Ie chantier comprend un grand nombre de pieux il estnecessaire de realiser des essais de chargement.

Ces essais sont longs et coQteux et necessitent beaucoup demateriel en particulier pour assurer la reaction et donc pouvoirappliquer une charge sur Ie pieu jusqu'a la rupture.

A noter que les micropieux sont souvent soumis au cours deI'essai a un effort de traction plus facile a appliquer.

Cela implique toutefois I'hypothese que Ie micropieu se com portede fa90n identique en traction et en compression.

Les diapositives qui suivent decrivent un essai realise pour Ie

---I

I

MARSEILLE - UTTORALMICROPIE.U D'ESSAI M.2 ,-£':)

±O.OOm .O..3~."! ..

.• !:i.... J'_ Coupe geotechnique.... _.- :.~~.",;.:: - _ .. ;";-; :";-::: :: :--:-;":::':":":;: .

o·r· ...i M.•••.•,-. ~SUJ20cm

7

Remblaisheterogimes

(a-gJe" Rtlle .• rnames + dtbns m: ~,,)

ij! r virolIiaoer0?44rrwn~et

~j;:; re;:=:=e~~~'l1~II

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Ei :;:

0

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"~~ ..0

Marseille - Littoral. Micropieu M.2assai du 08/0812000 -.

~.

charge en III Ie QO (kN)

500 1000 1500 2000 2500 3000~ : "._~' ..i"",~ 1_ ••.• _, ..•••• ~ _

. ;~ •• I '.j----Ct--;;;--1600 kN <>.'- I :

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charge en tete 00 (kN)

500 1000 1500 2000 2500 3000,-i:--i-i:--i-j-i-j-j-i-,:--rj-'j M

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Marseille ..littoral. Micropieu M.2

~ 250-

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~ 100 ..-1_ _.__J.. __ _ I L._. 0 :!50 .',~" !r=- .. " J...._--,-_:_J-- L ~~~--o ~o-J,o-<>--~-~-J--- i H-Lo

o 10 20 30 40 50 60 70

deplacement Yi (mm)

4.6 Utilisation du battage des pieux4.6.1 Formules de battage

Les formules de battage ne sont pas utilisees pour calculer laportance du pieu. Elles sont utilisees a titre de verification lars dubattage des pieux.

Le schema de principe du battage est donne ci-apres :

e refusC casqueH hauteur de chute du moutonM masse du mouton

(masse frappante)L _

M' masse du pieu et des accessoiresde battage (masse frappee)

P pieu

rLes formules les plus utilisees sont les suivantes :

-- form ute des Hoilandais :

Le coefficient de securite vis-a-vis de la charge limite Qt est de 6pour la formule des Hollandais et 4 pour la formule de Crandall (prise"' •.• ,.." •••••"'fo ~., ••.of. Ie. 61<:l1e.tiru ICOQ 1\

lII

Cette methode beaucoup plus complexe consiste it analyser lafac;ondont I'energie de battage se propage dans Ie pieu et dans Ieterrain.Des capteurs de force (jauges de deformation) de deplacement etdes accelerations sont mis en reuvre pour analyser Iecomportement du pieu.

L'analyse de cette methode ne sera pas abordee dans Ie cadre dece cours.

Le frottement negatif se produit lorsque Ie tassement du sol autourdu pieu est superieur au tassement du pieu lui-meme.

Cela se produit lorsque I'on met en place un remblai au voisinaged'un ouvrage sur pieu. ! I , . ;,'

\ ---_ ..-..__ .- -I \ ,

J ji '-'.~ t" '.f \f "/

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..i- I,,\1

.-

It'~,t':..:,.-

,-"

N niveau du terrain naturelR remblai

l 59 J

~~;,,'rj .I:!~,<,i]

".-:~~

fn = a'v k tan 0'----) tcu,," ~ ""; :./ '1--, 'l\ ". "

avec a'v : contrainte effective a I'int~rface sol-pieu.k: rapport a'v I a'n !

o : angle de frottement du contact sol-pieu.

N niveaude la nappeet terrain naturel 51 sol compressibleR remblai 52 substratum

Qp=Q+Gsf

Le frottement negatif total est donne par:

On = p~071xdx )

avec.£.: perimetre du pieu1< tan 0 geut etre deduit du tableau ci-apres.A noter que si' Ie pieu est recouvert de bitume la valeur de ktan 0 peut etre prise egale a 0,05.Theoriquement Ie frottement negatif ne s'applique quejusqu'au point ou Ie tassement du pieu est egal au tassementdu sol.Compte tenu de la difficulte de determiner avec precision cenl"'lint il oct nit IC nrllnont no nronnro on f"l"'Irnnto 10 frl"'lttornont

·---- - _. --I '-~--'r-'--

Pieux ! I

I Pieux I PieuxType de pieu fores i fOrE~s ! battustubes.._. -----_._-- --

Tourbes sols organiques 0,10 0,15 0,20.. -._._-- ._.. _0"' _."-- ..- "-'-~

Argiles mous 0,10 0,15 0,20---_. "._----

limons fermes a durs 0,15 0,20 0,30- ._-----

tras laches 0,35._-_.----- . --- -Sables laches 0,45Graves _." .. ---_.~...__ ._-_ ...- ._--->~_..-

I autres 1,00i --- - - - .._.-

i" " ~.

.-, ~;. t (. "'••••~ \ ;:,

•-- t:: l "_. , ~'I (. ,~~~. 15. Dimensionnement'd'un pieu isole soumis a des chargeslaterales

5.1 Effort horizontal en teteDans certaines situations (efforts de freinage par exemple) Ie pieuest soumis a des efforts horizontaux.Lorsque I'effort est applique Ie pieu se deforme et mobilise lareaction du sol.On a alors:

R= p. B.Cette relation peut etre schematisee par la figure ci-apres.

ourbe Argile .Limon Sable Grave

TYPE a ~/PI ct. EM/Pl ct. E~.iPI a Er-/PJ exSurconsolide ou Ires serre >16 >14 2/3 > 12 1/2 >10 113}J,,~~ r~n...:'nr ,.."nC'",};!'f..c

[

Suivant Ie fascicule 62. Titre V on peut evaluer la pente Kf par lamethode de Menard. Les formules et les tableaux sont donnesci-apres.

12· EM_

Kf 4 B ( B )U pour : B ~ Bo-.~ 265·- +a. 3 B ' B-- 0

avec Bo = 0,60 m, a. ~tant un coefficient caracterisant Ie sol, donne par lestableaux suivants : ::f.1,::: .

Ce calcul du pieu lui-meme est complexe et en general onutilise un logiciel de calcul nreud-barre-ressort qui permet decalculer moments et efforts tranchants.

M, M

P, P Iy

I, I. I. ~ Xl

2 -P2

3 -P3

L 4 -~5 -15

6 -16Un'l -Ph

67

Lorsqu'une couche compressible est soumise a une surchargedissymetrique (remblai d'acces a un ouvrage par exemple) desdeplacements horizontaux apparaissent dans Ie sol induisant desefforts dans les pieux.

5.2.1 Methode de TschebotarioffPour des facteurs de securite voisins ou superieurs a 1,5 lespressions induites par Ie deplacement du sol sont donnes dans Ieschema ci-apres.

Le moment max est donne par:Mmax = 0,067 Yo . Ho . H2 . 8 ..

, - ---

:1!i~IAr~~~:!!Ifll

. - ------------

Cette methode est largement decrite dans Ie fascicule 62. Titre VAnnexe G3.

00 01 020304 OS 06 01 0,8 09 10

6(2)0,10,2

0,3

0,40,50,6

0,70,80,91,0

2

SOL

COMPRESSIBLE

I

t~

6. Contr61es

6.1 Contr61es par transparence (carottage sonique)

NORME: NFP 94 - 160 - 1La methode par carottage sonique permet de verifier la continuitedes fondations profondes, des pieux, des parois moulees ou, desbarrettes en detectant la presence de fissures ou d'anomalies Ielong du tot et en pointe. L'homogeneite et la qualite du beton sontappreciees et les defauts localises avec precision, y compris enpointe de pieu.

Dans un beton homogeme, la vitesse du son est constante, deI'ordre de 4000 m/s. Elle chute rapidement en presence d'anomaliesdu type inclusion de sol, fissures, segregations, etc.

Le carottage sonique est une mesure continue Ie long du pieu de lavitesse du son entre une sonde d'emission et une sonde de reception.

Les sondes sont descendues dans deux tubes solidarises avec lesarmatures du pieu. Le signal est transmis a I'unite CS97, qui Iememorise, Ie traite, et restitue a I'ecran la diagraphie au fur et amesure de la remontee des sondes.

--------------------,-.--~~-~? \ ~: ~:;~-: ~ ~---------- .'. . j\; \ '. ~~ ~! ~ !J

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I .. '~ II

lI ~ i. . I

~. ··· •• 1~ ...~'--+ ...•.

~r.~ITTINGPROBE

La mise en ceuvre:Les tubes sont mis en place avant betonnage et doivent atteindre la

base du pieu. Ce sont des tubes metalliques remplis d'eau dont Iediametre interieur est d'au moins 35 mm. Le nombre de tubes varieavec Ie diametre de pieu :-- Diametre du pieu < 0.60 metre = 2 tubes.-- 0.60 metre <= Diametre du pieu <= 1.20 metre = 3 tubes-- Diametre du pieu > 1.20 metre = 4 tubes au moins.

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:,E"""'."I':: .;.,••..

ANALYSEUR

MIMP

METHODE IMPULSIONNELLESCHEMA DEPRINCIPE

La courbe d'.dmittancc~n lonetioR de la lrequcncc

obtcnue daos Ie cas d'un pi~u cylindrique de section

constante, djspos~ dans un $01 homogen~ a IIallure

doan~e sur ]a figure ci·dessous :

I~Iseel kg

CEJiTFiE UPfOlM£HTAl Df mc~£nCHrs ET C'tiUDESDU BAJltnUiT ET DES lRA't'AUl PUBLICS

12. rue Br"ne.iol\. 7 S737 F'AR!SCEOEX 1~Te:.: f1i 539.22.33: .• 7ELEX: eral? 2500;\

Ii f: Ecart de frequence mesure en Hz entre deuxmaxima ou minima

s Section du pieu en m2

l~I: Admittance mecanique du pieu en s / kg

I • I 1'1I! I

. 1 ;-L:..~_.L._. _I _J_':'- I

I ! : IRtQimelvlbroloiit.Ji-J I . I~·~~~~-ter1:----1- 1'1 I

_.;-.;-_ •..I·~· I I, .

Ln~ooI

ViceSlie de propagation des ondes planes dans Ie~ton en mill

Souplesse du pieu a tres basse frequence enm/Newton !

par exemple : Co = 3500 ml s betan moyen

Co = 4000 m/ s bon !>elan

~ FORE

lLONGUEUP. TH!:O~uOUE· 1& rt:

iOLAM!"TR', 9OOm".

3500mJ, _ is,50m

l"oOOrnll _ n,?Om

IOSSERV,nONS,

II\...._----------

6.3 Autres methodesElles sont nombreuses. Parmi elles on peut citer :-- la sismique parallele-- la methode des echos

7. JustificationsLes principes utilises sont ceux decrits dans Ie fascicule 62V.La mise en place des Eurocodes 7 va probablement modifier ces

regles et plus particulierement les coefficients utilises.On se contentera ci-apres de definir les grands principes des

calculs.

7.1 Combinaisons d'action et sollicitations :7.1.1 ELU (Etats Limites Ultimes )

-- Combinaisons fondamentales :

1,125' S { 1,2' Grrutx + 0,9' Gmin + YcwGw + [YsnGsnJ + YspGsp + YFwFw

+ YFlQIQIk +.L 1,15' '¥OiQik}1>1

avec les notations suivantes :- Gmax actions permanentes defavorables, ,- Gmin actions permanentes favorables- Gw action des pressions statiques de l'eau dans 1a situation consi-

dereeactions eventuelles de frottement negatif,actions eventuelles de poussees laterales,actions hydrodynamiques dans'la situation consideree,valeur caracteristique de l'action variable de base,valeur de combinaison d'une action variable d'accompagne-ment.

Le coefficient 'Ycw vaut :- 1,00 lorsque Ia pression de l'eau presente un caractere favorable,- 1,05 lorsque la pression de l'eau presente un caractere defavorable

______________________ J

Lorsqu'il y a lieu de prendre en compte des deplacements du sol:-'Ysn vaut 1,2 ou 1,0, sa valeur etant choisie de maniere a obtenir l'effet Ie

plus defavorable,- 'Ypvaut 1,2 ou 0,6, sa valeur etant choisie de rnaniere a obtenir l'effet Ie

plus defavorable

Le coefficient YFw vaut 1,2 ou 0,9, sa valeur etant choisie de maniere aobtenir l'effet Ie plus defavorable.

Le coefficient 'YFlQ] vaut :- 1,33 dans Ie cas general,- 1,20 pour les charges d'exploitation etroiternent bornees ou de caractere

particulier.

Le coefficient YQl vaut:- 1,50 dans Ie cas general,- 1,35 pour les charges d'exploitation etroitement bornees ou de caractere

t"\",t"t1.t"lonl1A.,..

binaisons accidentelles

S{ GIIDlX + Groin + Gw+[GsnJ + GSp + Fw + FA + qluQu +tl l.JI2iQik}

- FA valeur nominale de l'action accidentelle,-'PllQa valeur frequente d'une action variable Qt- l.JIUQik valeur quasi permanente d'une autre action variable Qj.

-- Combinaisons vis-a-vis des etats-limites de stabilite d'ensemble

En regie generale, les sollicitations de calcul a considerer sont les sui-vantes:

7.1.2 ELS ( Etats Limites de Service)

-- Combinaisons rares

Les sollicitations de calcul sont de la fOrnIeS { Gm;u + Gmit}+ Gw + [Gsnl + Gsp+ Fw + Qu+tl 'POiQik }

-- Combinaisons frequentes

Les sollicitations a considerer sont de la fonne

S{ Gmax + Gmin + Gw + [GsnJ + Gsp + Fw + \}'llQIk + ~1 \}'2iQik }

-- Combinaisons quasi permanentes

Les sollicitations a considerer sont de la fonne :

7.2 Justifications:

7.2.1 Etats limites de mobilisation du sol

Qrnin Qrnax

- _ Q~~;o Q1! .Combinaisons fondamentales 1,40 lAD

Combinaisons accidelltelles_ Q

tll Qu1,30 1,20

Qmin Qmax

Combinaisons rares ~.&&IAO 1,10

Combinaisons quasi permanentes 0(*)Qc

lAO

Note: D'autres verifications sont a faire mais elles ne sont pasexplicitees ici.

.2.2 Etats Iimites concernant les materiaux constitutifs :

--- Beton

La contrainte moyenne de compression du beton est Iimitee a 0,3 fc aI'ELS (sollicitations normales)

fc est calcule comme suit:

j~=inf ffcj 1fc28 I fclim}

GROUPE A !cUm k1

Semelles suPerficielles et radiers 1,.28 1.00Piemc,ou parois prtfabriques mis en place dans un forage 1.00Pieux tubulaires precontraints 30lUPa 1.15Pieux prerabriqu6s battus en beton anne 30MPa 1,15Puits avec I>6tonvibre 1;28 1.00Puits avec I>6toonon vibrt c28 1.20

--

GROUPED

Pieux bauus pilonnes (l) 25MPa 1.20Pieux battus mou1es 25MPa 1.20Pieux et barrettes fores simples 25MPa 1,20Pieux fores tubes : - I>6tonnesa see 25MPa 1.10

- beronnes sous reau 25 MPa 1.20Pieux fores a la tari~re creuse (1) : -type 1 25MPa 1.50

-type 2 25Mpa 1,20- type 3 25MPa 1.05

Pieux et barrettes betonnes sous boue. parois mouh~es 25 MPa 1.20

(I) Sauf dispositionsdifftrellle5du marcht, ces typesde pieuxne peuvenleue ulilists pour les fon--,_.: ___ ...Ji_ •• _ ••• ___ ,fl'll*. *'

Sauf circonstances particulieres (***. **), Ie coefficient k, prend les valems sui-vantes :

- Elements du groupe A :- Elements du groupe B :

o dont Ie rapport de 1a plus petite dimension nominale d a la longueurest inf6rieur a 1120 :

" dont 1a plus petite dimension nominale d est inferieure a 0,60 m :;I reunissant les deux conditions precedentes :II autres cas :

d 6tant exprime en metres.

1,051,30 - (d/2)1,35 - (d/2)

1,00

--- Acier

Pour I'acier ce sont les regles du fascicule 61 V ( constructionsmetalliques ) qui s'appliquent .

En pratique la contrainte dans I'acier ne doit pas exceder aux ELS etsuivant Ie type de pieu 2/3 ou 75% de la limite elastique fe.

-------------.---~- .. J

C3 Elcvali(31

~d Be.<ticn lMdnss~I $.b<il dL¥r

N:I IIIno Blton BltDn

(rt> (rt> (rt>0 1- 0

<D Fill

® Sil~O,!/, 3

® SanlYSilt 5

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i ! i ' !:........... i···········1······ , :

l' h~

EI( -:~:".; "", (MPa)

REMBLAIS DE GRAVESABlEUSES

ARGILE GRISELIMOJlElISE AVEClES OEBRIS DEVEGETAUX

\I,) 2 •• q ,.-'-~

SABLE GRISAVEC CAILLDUTIS

Pl-Po (MPa) Pf ~P f 0--0 Pl-Po. I , I Ech.: t/2 I)lPe)\';..J .

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2

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0.5-4 9.3

US 9.0

0.35 4.2

0.39 5.8

0.5!i 4.40.45 8.0

3049 9.1

4.03 18.7

4.03 43.4

4.04 34.0

-4.05 41.0-4.05 82.2

4.07 29.1

4.64 12.9

U4 9.8

4.08 12.2

2.64 64.9

4.10 17.2

2.67 29.0

s~~'

lJ1Cl [lSr:;~IPTIOt{ GEll06IGUE , ~z ...•.

U1 c.~ ,~

... -< 8~,'~J-

~0 g: isu w

+:S, 0, 0' ,

HiROSE SLfl RBlllLA R,It. 90 tiRAVEllUX '

ARGILE HARRON1.70 2

":3

/'

'.'

•

: EMA02002

S}J'i

LIMON GRIS AVECPASSAGE OE SABLEGR1S '

LIMOIf SABLEUX 6111AVEC PASSAGESABtEUX' •,(PAS DE RfCUP. • "£NTP.E to.3 ET 11M) ;' •• :.

LIMON GRIS mcPASSAGE'DE SA61.E •.••••GP.AYIERS ET GAlET . .,~'

'. . .• o ...

GRAVES ASSEZCOMPACTES

<I

5

0 C"l 6to Ul...••. .....B '1!

7

B

9

10

11

12. 12. 12

13

, 14

Pf, PI Po Pl-Pa

Ech.: . 1/t0114Pal IMPo) l).(pa}tMPa}

...... . , "..g,-9_:. __ :.._~ ~ ~ :,, :,. 9.32 0:45 .020:44

.'

_.~~_---~----~----~----~----~-_.~l.a : lUg 0.31 .06 0.25. - .....___~---_~----~.---~----~-.--r--~-1.•.L~ ~_· ~ ~ ~ ~. 0.20 0.30 •OS'0.22

?,§,"~ ~ ~ ~ ...~ ~ 0.31 0.440.120;32

: : : : : :7.i&.>5.0 >8.3 .33>8.::• ~__~_~__·_r ~ ' ~ _