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Chapitre 8

FONDATIONS PROFONDES

8.1 - INTRODUCTION

On appelle ainsi des fondations telles que la profondeur dencastrement (D) est suprieure 5 ou 6 fois la largeur de la fondation (B). En fonction de leur mode de ralisation, sont distingus plusieurs types de pieux, qui sont diffrents galement dans leur comportement :

- les pieux battus ou vibro-foncs sont des pieux prfabriqus en bton arm ou en acier ; ils sont mis en place par battage avec un mouton ou par vibrofonage, ce qui remanie profondment le sol environnant ;

- les pieux mouls sont raliss par forage pralable dun trou dans lequel on coule du bton ; le sol environnant est donc trs peu remani ;

- entre ces deux types extrmes, il existe toute une srie de ralisations intermdiaires.

Le comportement dun pieu isol est complexe dans la mesure o il peut tre soumis diffrents modes de sollicitations :

- chargement axial ;

- traction ;

- sollicitations transversales.

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De plus, linteraction entre le sol et le pieu est prendre en compte aussi bien sous la pointe que le long du ft. Enfin, pour le calcul dune fondation sur pieux, il faut tenir compte de linteraction dun pieu avec les pieux voisins. Les rgles compltes de dimensionnement des fondations sur pieux sont donnes dans le fascicule 62, titre V. Nous nous limiterons ci-aprs au cas dun pieu isol soumis un chargement axial.

8.2 - CAS DUN PIEU ISOL SOUMIS A UN CHARGEMENT AXIAL

La loi de comportement dun pieu isol soumis un chargement axial dfinit

deux paramtres :

- la charge de fluage Qc ;1

- la charge limite Qu .

Qu se dcompose en un terme reprsentant leffort mobilisable sous

la pointe du pieu (Qpu

) et un terme reprsentant leffort mobilisable par frottement latral sur le ft du pieu (Q

su), et Q

c sen dduit par des

relations exprimentales :

Qu = Q

pu + Q

su

Qc = 0,5. Q

pu + 0,7. Q

su (pieux fors)

Qc = 0,7. Q

pu + 0,7. Q

su (pieux battus).

Qpu

= A.qu o A est la section du pieu et q

u est la contrainte

de rupture sous la pointe, calcule ci-aprs au 8.2.1.

1 Convention : Q dsigne une force et q la contrainte correspondante.

93 Aide mmoire de mcanique des solsLes publications de lENGREF

Qsu = PO

Dq

s (z).dz o P est le primtre du pieu et q

s est la contrainte

limite de frottement latral, dont le calcul est abord au 8.2.2.

8.2.1 - Calcul de la contrainte de rupture sous la pointe qu

8.2.1.1 - A partir de lessai pressiomtrique (cf. paragraphe 2.9.3)

qu = k

p .P*

le

De mme que pour les fondations superficielles (cf. paragraphe 7.2.3.1), P*

le est la pression limite nette quivalente (ici, la pression

limite moyenne dans la zone situe autour de la base du pieu).

kp est appel facteur de portance li lessai pressiomtrique. Sa

valeur est fixe en fonction de la nature du sol de fondation et du mode de mise en uvre du pieu (tableau 11 ci-aprs).

Nature des terrains

Elments mis en uvre sans

refoulementdu sol

Elments mis en uvre avec

refoulementdu sol

A 1,1 1,4ARGILES, LIMONS B 1,2 1,5

C 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 ALTRES (1) 1,1 1,8 1,8 3,2

(1) La valeur de kp pour ces formations est prise gale celle de la formation meuble du tableau laquelle le matriau concern sapparente le plus.Les classifications A, B, C sont celles du fascicule 62. Leur dfinition est donne dans le tableau 8.

Tableau 11 - valeur du facteur de portance kp (daprs fascicule 62, titre V)

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8.2.1.2 - A partir de lessai au pntromtre statique

qu = k

c .q

le

qle est la rsistance de pointe lisse quivalente (moyenne des valeurs

crtes de qc dans la zone autour de la pointe du pieu).

kc est un facteur de portance pour lessai pntromtrique ; il dpend

de la nature du sol de fondation et du mode de mise en uvre du pieu (tableau 12 ci-aprs).

Nature des terrainsElments mis

en uvre sans refoulement du sol

Elments mis en uvre avec

refoulement du sol

ARGILES, LIMONS

AB 0,40 0,55C

SABLES, GRAVES

AB 0,15 0,50C

CRAIESA 0,20 0,30B 0,30 0,45

Les classifications A, B, C sont celles du fascicule 62. Leur dfinition est

donne dans le tableau 8.

Tableau 12 - valeur du facteur de portance kc (daprs fascicule 62, titre V)

8.2.2 - Calcul de leffort limite de frottement latral qs

8.2.2.1 - A partir de lessai pressiomtrique

qs (z) est fonction de la pression limite nette, du type de pieu et de la

nature des sols traverss par le pieu (voir fascicule 62, p. 85-86) ; dans la plupart des cas, il ne dpasse pas 150 kPa.

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8.2.2.2 - A partir de lessai au pntromtre statique

qs (z) est fonction de la rsistance de pointe, du type de pieu et de la

nature des sols (voir fascicule 62, p. 89) ; dans le meilleur des cas, il ne dpasse pas 120 kPa.

8.3 - FROTTEMENT NEGATIF

Lorsquun pieu traverse une couche de sol compressible et a sa pointe fonde dans un sol rsistant, le tassement, li une surcharge sur la couche compressible ou un rabattement de nappe, provoque un frottement ngatif F

n sur le ft du pieu, qui accrot leffort sur la pointe.

Fn = PO

DK.tan.v(z).dz, o v(z) est la contrainte effective verticale

la cote z et P le primtre du pieu.

K.tan dpend de la nature du sol travers par le pieu et du mode de mise en uvre du pieu. Voir tableau 13 ci-aprs.

Pieux fors tubs

Pieux fors

Pieux battus

TOURBES sols organiques 0,10 0,15 0,20ARGILES Mous 0,10 0,15 0,20LIMONS fermes durs 0,15 0,20 0,30SABLES trs lches 0,35

Et Lches 0,45GRAVES Autres 1,00

Tableau 13 - valeur du coefficient K. tan (daprs fascicule 62, titre V)

Le frottement ngatif peut rapidement devenir trs pnalisant vis--vis de la charge limite en pointe. On cherche le limiter par exemple en prchargeant le sol de fondation afin dobtenir la majeure partie du tassement avant ralisation des pieux ou en minimisant le terme K.tan par un choix judicieux du type de pieu.

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8.4 - JUSTIFICATION DE LA STABILIT AU POINONNEMENT DUN PIEU ISOL 2

Les justifications requises consistent vrifier que la charge axiale de calcul en tte du pieu, majore le cas chant de la force de frottement ngatif dtermine en 8.3, reste infrieure une valeur maximale note Q

max.

Pour les tats limites ultimes (rupture) :

- Qmax

= Qu /1,4 pour les combinaisons fondamentales ;

- Qmax

= Qu /1,2 pour les combinaisons accidentelles.

Pour les tats limites de service (limitation des dformations) :

- Qmax

= Qc /1,4 pour les combinaisons frquentes.

Les charges limites (Qu) et de fluage (Q

c) ont t dfinies au paragraphe

8.2.

2 Remarque : pour le cas de pieux rsistant en traction ou pour dimensionner des groupes de pieux, se reporter au fascicule 62, Titre V.

97 Aide mmoire de mcanique des solsLes publications de lENGREF

BIBLIOGRAPHIE PRATIQUE SUCCINCTE

Pour la mcanique des sols

COSTET J. et SANGLERAT G. - Cours pratique de mcanique des sols DUNOD diteur.

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HEAD, 1992 - Manuel of Soil Laboratory Testing Vol. 1, 2 et 3 ; Second Edition ; Pentech Press.

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BIAREZ J. et al., 1995 - Du matriau discontinu granulaire au milieu continu fictif. Localisation des grandes dformations. Cinmatique de suivi des ouvrages. Disques compacts et Vido cassette VHS. Ecole Centrale de Paris.

Collectif, 1995 - Fondations et soutnements. Techniques de lingnieur, Paris.

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Pour les barrages neufs

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Pour les barrages en service

DEGOUTTE G. coordinateur, 1992 - Guide pour le diagnostic rapide des barrages anciens, Cemagref, 99 p.

DEGOUTTE G., ROYET P., 2003 - Scurit des barrages en service, dition ENGREF, Ministre de lcologie et du dveloppement durable, 323 p.

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Pour les digues

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