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Diffusé par

NF P94-150-1Décembre 1999

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sFA049445 ISSN 0335-3931

NF P 94-150-1Décembre 1999

Indice de classement : P 94-150-1

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ICS : 93.020

Sols : Reconnaissance et essais

Essai statique de pieu isolé sous un effort axial

Partie 1 : En compression

E : Soil : Investigation and testing — Static test on single pile — Part 1: In compression

D : Boden : Erkundung und Prüfungen — Statische Prüfung von Einzelpfählen unter axialer Kraft — Teil 1: Drückung

Norme française homologuée par décision du Directeur Général d'AFNOR le 20 novembre 1999 pour prendre effetle 20 décembre 1999.

Remplace la norme homologuée NF P 94-150, d’octobre 1991.

Correspondance À la date de publication du présent document, il n'existe pas de travaux européensou internationaux traitant du même sujet.

Analyse Le présent document traite de l’essai statique de pieu isolé sous un effort axial decompression.

Il définit les termes employés et les paramètres mesurés, spécifie les caractéristi-ques de l’appareillage lié à l’essai, fixe le mode opératoire, fournit la méthode de cal-cul des différents paramètres relatifs à cet essai et précise les résultats à présenter.

Descripteurs Thésaurus International Technique : sol, pieu de fondation, essai en place, essaistatique, essai de compression.

Modifications Par rapport au document remplacé, les modifications portent sur les références nor-matives, les notations, le système de réaction, la charge maximale applicable aupieu d’essai à la rupture et au pieu d’essai de contrôle ainsi que sur le programmede chargement d’un pieu d’essai de contrôle.

Corrections

© AFNOR 1999 AFNOR 1999 1er tirage 99-12-F

Éditée et diffusée par l’Association Française de Normalisation (AFNOR), Tour Europe 92049 Paris La Défense Cedex Tél. : 01 42 91 55 55 — Tél. international : + 33 1 42 91 55 55

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Sols : reconnaissance et essais BNSR P94

Membres de la commission de normalisation

Président : M PAREZ

Secrétariat : M BIGOT — LABORATOIRE REGIONAL DE L'EST PARISIEN — DREIF

M AMAR LABORATOIRE CENTRAL DES PONTS ET CHAUSSEES

M BARNOUD GEOTEC

M BLONDEAU COMITE PROFESSIONNEL DE LA PREVENTIONET DU CONTROLE TECHNIQUE / SOCOTEC

M CASSAN FONDASOL

M CHAILLOT SNCF

M DORÉ MECASOL

M IALYNKO SIMECSOL

M LEGENDRE SONDAGE, FORAGE ET FONDATIONS SPECIALES — SYNDICAT NATIONAL DES ENTREPRENEURS / SOLETANCHE BACHY

M MALATERRE EDF — TEGG — DGG

M PAREZ SOL — ESSAIS

M PHILIPPONNAT UNION SYNDICALE GEOTECHNIQUE

MME PINEAU AFNOR

M RINCENT RINCENT BTP SERVICES

M ZERHOUNI SOLEN GEOTECHNIQUE

— 3 — NF P 94-150-1

SommairePage

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Avant-propos ....................................................................................................................................................... 5

1 Domaine d’application ....................................................................................................................... 5

2 Références normatives ..................................................................................................................... 5

3 Principe de l'essai .............................................................................................................................. 6

4 Généralités ......................................................................................................................................... 7

4.1 Définitions ............................................................................................................................................ 74.1.1 Notations et symboles ......................................................................................................................... 74.1.2 Effort de pointe — Frottement latéral ................................................................................................... 94.1.3 Frottement latéral unitaire local ........................................................................................................... 94.2 Classes d'essai .................................................................................................................................... 94.2.1 Essai à la rupture ................................................................................................................................. 94.2.2 Essai de contrôle ................................................................................................................................. 94.3 Programme de chargement-déchargement ......................................................................................... 9

5 Appareillage ....................................................................................................................................... 9

5.1 Le système de réaction ...................................................................................................................... 115.2 Le système de centrage et d'application de l'effort axial .................................................................... 125.3 Dispositif de mesurage et de repérage .............................................................................................. 125.3.1 Temps ................................................................................................................................................ 125.3.2 Déplacement de la tête du pieu ......................................................................................................... 125.3.3 Efforts ................................................................................................................................................ 145.3.4 Température ...................................................................................................................................... 155.3.5 Visualisation des grandeurs mesurées .............................................................................................. 155.3.6 Base de référence ............................................................................................................................. 155.3.7 Matérialisation d'un périmètre de sécurité ......................................................................................... 15

6 Mode opératoire ............................................................................................................................... 15

6.1 Préparation de l'essai ........................................................................................................................ 156.1.1 Données sur l'ouvrage et le site : ....................................................................................................... 156.1.2 Données sur le pieu soumis à essai : ................................................................................................ 156.1.3 Préparation du pieu ........................................................................................................................... 166.1.4 Délai entre la réalisation du pieu et l'essai ......................................................................................... 166.1.5 Contrôles et vérifications ................................................................................................................... 176.2 Réalisation de l'essai ......................................................................................................................... 186.2.1 Essai à la rupture ............................................................................................................................... 186.2.2 Essai de contrôle ............................................................................................................................... 196.2.3 Suivi en cours d’essai ........................................................................................................................ 20

7 Expression des résultats ................................................................................................................ 207.1 Essai à la rupture ............................................................................................................................... 207.1.1 Déplacement an de la tête du pieu entre le milieu et la fin de chaque palier ..................................... 207.1.2 Pente αn ............................................................................................................................................. 207.1.3 Charge de rupture QLE ....................................................................................................................... 207.1.4 Charge critique de fluage QC ............................................................................................................. 207.1.5 Répartition des efforts le long du fût .................................................................................................. 207.2 Essai de contrôle ............................................................................................................................... 21

8 Procès-verbal d'essai ...................................................................................................................... 21

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Sommaire (fin)Page

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Annexe A (normative) Étalonnage et vérifications ......................................................................................... 22

A.1 Étalonnage du matériel — Périodicité de raccordement aux étalons ............................................... 22

A.2 Procès-verbal de vérification ............................................................................................................. 22

Annexe B (normative) Exploitation des mesures dans le pieu ..................................................................... 23

B.1 Détermination des efforts dans le pieu .............................................................................................. 23

B.2 Détermination du frottement latéral unitaire moyen .......................................................................... 26

B.3 Mobilisation du frottement latéral en fonction du déplacement relatif sol-pieu .................................. 26

B.4 Mobilisation du frottement latéral en fonction du déplacement de la tête du pieu ............................ 26

Annexe C (informative) Procès-verbal — Exemple ........................................................................................ 27

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Avant-propos

Le présent document constitue la partie 1 d'une norme sur l'essai statique de pieu isolé sous un effort axial.

Cette partie traite des essais sous un effort de compression. Elle concerne deux essais de chargement : l'un estconduit jusqu'à la rupture et l'autre s'effectue sous un effort de contrôle.

L'essai de chargement jusqu'à la rupture a pour but de connaître la charge maximale que peut reprendre un pieusous l'aspect interaction sol-pieu.

L'essai de contrôle est réalisé sur un pieu de l’ouvrage en vue de s'assurer que la qualité d'exécution du pieu, sonintégrité et son comportement sous les sollicitations prévues sont acceptables vis-à-vis du déplacement du pieuen tête.

La partie 2 traite des essais sous un effort de traction.

1 Domaine d’application

Le présent document s'applique aux essais statiques de compression axiale effectués sur une fondationprofonde : pieu ou micropieu foré ou battu, puits ou barrette, injectés ou non, quels que soient la technologie et leprocédé de mise en œuvre de cette fondation profonde.

Il concerne les deux classes d'essais suivants :

— l'essai à la rupture ;

— l'essai de contrôle sous un effort fixé contractuellement Qe.

Dans ce document le mot «pieu» est employé à la place de «fondation profonde».

2 Références normatives

Ce document comporte par référence datée ou non datée des dispositions d'autres publications. Ces référencesnormatives sont citées aux endroits appropriés dans le texte et les publications sont énumérées ci-après. Pour lesréférences datées, les amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces publications ne s'appli-quent à ce document que s'ils y ont été incorporés par amendement ou révision. Pour les références non datées,la dernière édition de la publication à laquelle il est fait référence s'applique.

NF EN 1536, Exécution des travaux géotechniques spéciaux — Pieux forés (indice de classement : P 94-310).

NF EN 12699, Exécution des travaux géotechniques spéciaux — Pieux avec refoulement du sol (indice de clas-sement : P 94-311 1).

NF EN 1538, Exécution des travaux géotechniques spéciaux — Structures de soutènement — Parois moulées.(indice de classement : P 94-320) 1).

1) En préparation.

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3 Principe de l’essai

L’essai consiste (voir Figure 1) :

— à appliquer en tête d’un pieu, par paliers maintenus constants, un effort axial de compression selon un pro-gramme défini ;

— à mesurer le déplacement axial de la tête du pieu ainsi que, éventuellement, les déformations du fût à différentsniveaux (Figure 2).

Légende

1 Tête du pieu avant chargement

2 Tête du pieu après chargement

3 Terrain

4 Pieu

Qs Frottement du sol sur le fût du pieu

Qp Effort de pointe

Figure 1 — Essai de pieu sous un effort axial de compression — Principe

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Légende

s Déplacement du pieu en tête

Q Charge en tête du pieu

Figure 2 — Courbe effort-déplacement en tête du pieu sous un effort axial de compression — Exemple

4 Généralités

4.1 Définitions

4.1.1 Notations et symboles

A est l'aire de la section transversale du fût définie sur la Figure 3.

ae est le déplacement axial de la tête du pieu, lors de l'essai de contrôle, entre 1 min et 60 min après le débutdu palier Qe.

an est le déplacement axial de la tête du pieu entre 30 min et 60 min après le début du palier d’indice n.

B est la largeur du pieu lorsque la section droite est circulaire, carrée ou rectangulaire.

Be est la largeur équivalente du pieu : Be = 4 A/P, lorsque la section transversale ne peut pas se ramener àune section circulaire, carrée ou rectangulaire.

D est la longueur du pieu dans le terrain.

E est le module de déformation du pieu.

L est la longueur totale du pieu.

Lo est la longueur du pieu hors sol avant essai.

n est un indice correspondant au numéro d’un palier.

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P est le périmètre du plus petit contour convexe de la section plane du pieu (voir Figure 3).

Q est la force axiale de compression appliquée en tête du pieu pendant l'essai.

QCE est la force critique de fluage conventionnel déterminée à l'issue de l'essai de chargement.

Qe est la force axiale maximale de compression appliquée lors d'un essai de contrôle.

QELU est la charge sur le pieu à l’état limite ultime

QELS est la charge sur le pieu à l’état limite de service

QG est la force correspondant à la limite élastique des matériaux constitutifs du pieu.

QL est la force maximale limite estimée à partir des données géotechniques.

QLE est la force limite conventionnelle déduite de l'essai de chargement de pieu.

Qp est l'effort de réaction en pointe du pieu.

Qs est l'effort mobilisé le long du fût par frottement latéral du terrain sur toute la longueur du pieu.

qsi est le frottement latéral unitaire local sur un tronçon i du pieu.

Qmax est la force maximale à laquelle il est prévu de soumettre le pieu d'essai lors de l’essai à la rupture.

s est le déplacement axial de la tête du pieu.

s30 déplacement 30 min après le début du palier

s60 déplacement 60 min après le début du palier.

sLE est le déplacement axial de la tête du pieu sous la charge limite conventionnelle lors de l’essai à la rupture.

se est le déplacement axial de la tête du pieu sous la charge Qe imposée lors de l’essai de contrôle.

αn est la pente du segment de la courbe de déplacement en fonction du logarithme du temps entre 30 minet 60 min lors d’un palier de charge n.

∆Li est la longueur d’un tronçon i du pieu.

∆Qi est la différence des forces aux deux extrémités d’un tronçon i de pieu.

Légende

Figure 3 — Exemple de caractéristique conventionnellede section droite d'un pieu

Be4AP

-------=

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4.1.2 Effort de pointe — Frottement latéral

La charge (Q) d'un pieu se décompose en un effort de pointe (Qp) et un effort de frottement latéral (Qs) :

4.1.3 Frottement latéral unitaire local

Sur un tronçon de pieu de longueur ∆Li et de périmètre P, entre les deux extrémités duquel l'effort total dans lepieu varie de ∆Qi, le frottement latéral unitaire local qsi est :

4.2 Classes d’essai

4.2.1 Essai à la rupture

L'essai s'effectue selon le mode opératoire défini en 6.2.1. Il consiste à atteindre la rupture de portance du sol pourautant que l'effort correspondant à la limite élastique, ne tenant compte que des matériaux constitutifs du pieu n'aitpas été atteinte.

4.2.2 Essai de contrôle

Il est réalisé en cours de travaux selon la procédure indiquée en 6.2.2 sur un pieu qui fait partie intégrante del'ouvrage.

La valeur de l’effort axial maximal de compression Qe est fixée contractuellement en fonction de la valeur de lacharge transmise au pieu à l’état limite de service QELS.

4.3 Programme de chargement-déchargement

L'effort axial est imposé en tête du pieu par paliers. Chaque palier de charge est maintenu constant pendant unedurée fixée. La durée de passage d'un palier au suivant doit être inférieure à 1 min. Le déchargement du pieu sefait aussi par paliers.

5 Appareillage

La réalisation d'un essai nécessite l'ensemble du matériel suivant (voir Figure 4) :

— un système de réaction ;

— un système d'application de l'effort sur le pieu ;

— un dispositif de mesurage et de repérage.

Q Qp Qs+=

qsi∆Qi

P ∆L⋅ i-----------------=

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Légende

1 Terrain 5.2 Force

2 Pieu 5.3 Déplacement

3 Système de réaction 5.4 Temps

4 Système de centrage et d’application de l’effort axial 5.5 Température

5 Dispositif de mesurage 6 Base de repérage

5.1 Saisie et stockage des données

Figure 4 — Appareillage de l'essai de pieu — Principe

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5.1 Le système de réaction

Il doit répondre aux impératifs énumérés ci-dessous :

— résister à l'effort maximal Qmax, défini en 6.1.2, qu'il est prévu de transmettre au pieu d'essai ;

— ne pas se déformer d'une amplitude incompatible avec le système utilisé pour l'application de l'effort maximal ;

— ne pas induire de déplacements du sol qui pourraient modifier sensiblement le comportement du pieu d'essai ;

— permettre l'accès à la tête du pieu afin d'y disposer le matériel de mesurage et d'effectuer les mesures.

NOTE Dans le cas où la réaction est constituée d'un lest prenant appui sur le sol, il faut prendre en compte son tasse-ment avant le début de l'essai.

Lorsque la réaction est obtenue par des tirants d'ancrage, la zone de scellement des tirants doit se situer à plusde 3 m du fût et de la base du pieu (voir Figure 5).

Lorsque la réaction est mobilisée par des pieux verticaux, la distance de l’axe du pieu d’essai à l’axe du pieu utilisécomme réaction doit être supérieure à 2 m et à 1,5 fois la somme des diamètres du pieu d’essai et du pieu utilisécomme réaction.

Légende

1 Terrain

2 Pieu

3 Tirant d’ancrage

4 Scellement du tirant d’ancrage

5 Zone d’ancrage possible

Figure 5 — Zone d'ancrage des tirants utilisés comme réaction

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5.2 Le système de centrage et d'application de l'effort axial

Pour un essai donné, le matériel doit permettre :

— d'appliquer un effort axial au moins égal à la charge maximale prévue Qmax (voir 6.1.2) avec une course suffi-sante pour absorber les déformations du pieu et du système de réaction ;

— de maintenir constant l'effort axial pendant toute la durée des paliers avec une incertitude inférieure à ± 2 %de la valeur lue ;

— d'atteindre un palier de chargement en 1 min au plus.

La transmission de l'effort au pieu doit se faire par une rotule et une plaque de répartition ou un systèmeéquivalent.

5.3 Dispositif de mesurage et de repérage

5.3.1 Temps

Le moyen de mesure du temps doit permettre d'apprécier la seconde.

5.3.2 Déplacement de la tête du pieu

Trois types de matériel sont nécessaires :

a) Des capteurs associés à une base de repérage

Les caractéristiques des capteurs fixés à la base de repérage doivent être telles que :

- la plage de mesure du déplacement axial soit au moins 1,2 fois le déplacement maximal estimé ;

- le déplacement axial de la tête du pieu soit mesuré en trois points au moins, dont le barycentre coïncidesensiblement avec l'axe du pieu ;

- le déplacement de la tête du pieu dans le plan transversal, soit mesuré, selon au moins deux directionsorthogonales (voir Figure 6) ;

- l'incertitude sur la mesure des déplacements doit être inférieure à la plus grande des deux valeurs suivantes :

• 0,1 mm ;

• 2/1 000 de la valeur lue.

b) Une base de repérage

Les déplacements sont mesurés par rapport à des repères fixes, éloignés conventionnellement d'au moins 3 mdu nu des appuis éventuels du système de réaction et du pieu lui-même.

NOTE Ces repères fixes peuvent être constitués par des pieux existants, autres que ceux servant éventuellement demassif de réaction.

c) Un appareil de nivellement

Le déplacement de la tête du pieu et de la base de repérage doit être mesuré par nivellement optique à partird’une base de référence.

La méthode utilisée doit permettre de contrôler les déplacements verticaux avec une incertitude de 1 mm.

NOTE Autant que possible, le système de mesure doit être mis à l'abri des variations de température qui pourraientaffecter les résultats. Les phénomènes pouvant perturber les mesures, tels que les vibrations, doivent être maintenus à unniveau acceptable sur le site pendant l'essai, ou s'ils ne peuvent être maîtrisés, ils doivent faire l'objet de mesurespériodiques.

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Légende

1 Pieu

2 Plaque de répartition

3 Emplacement des palpeurs des capteurs de déplacement axial

4 Emplacement des palpeurs des capteurs de déplacement transversal

5 Terrain

Figure 6 — Système de mesure des déplacements axiaux et transversaux — Exemple

a) Vue de dessus

b) Pieu en élévation

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5.3.3 Efforts

a) En tête

L'effort doit être mesuré au moyen d'un dispositif centré sur le pieu (voir Figure 7).

L'incertitude sur la mesure de cet effort doit être inférieure à la plus petite des deux valeurs suivantes :

• 5 % de la valeur mesurée ;

• 1 % de la charge maximale transmise au pieu.

Légende

1 Terrain

2 Pieu

3 Plaque de répartition

4 Système d’application et de mesure de l’effort

5 Rotule ou système équivalent

6 Réaction

7 Effort sur le pieu

Figure 7 — Dispositif de mesure de l'effort en tête du pieu

b) Le long du fût

Si pour répondre aux objectifs fixés à l'essai, les efforts le long du fût doivent être appréciés, le type, le nombreet la position des dispositifs de mesure sont à définir préalablement à la réalisation du pieu.

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5.3.4 Température

La température extérieure sur le site, sous abri, doit être mesurée avec une exactitude de ± 1 °C.

5.3.5 Visualisation des grandeurs mesurées

Quel que soit le moyen de mémorisation des données, l'opérateur doit disposer d'une visualisation simultanée desgrandeurs mesurées : temps, déplacement, force, température.

5.3.6 Base de référence

Afin de contrôler des mouvements accidentels, la base de repérage doit être rattachée à une base topographiquede référence située hors de la zone d’influence du dispositif d’essai.

5.3.7 Matérialisation d'un périmètre de sécurité

Un périmètre de sécurité doit être délimité avec interdiction d'accès sauf au personnel effectuant les mesures.

6 Mode opératoire

6.1 Préparation de l'essai

Avant de réaliser un essai, il faut rassembler les informations sur le site et sur l'ouvrage, et connaître le but del'essai ainsi que les caractéristiques du pieu.

Ensuite le matériel est mis en place et il est procédé aux contrôles et vérifications préalables aux mesures.

6.1.1 Données sur l'ouvrage et le site :

— plan masse ;

— rapport complet des études de sol déjà réalisées avec toutes les annexes contenant le plan d'implantation dessondages, le carnet des sondages et des essais géotechniques ;

— hypothèses prises en compte pour dimensionner les pieux : coupes géotechniques, caractéristiques mécani-ques du sol, régime hydraulique, nombre de pieux à réaliser par type et efforts à reprendre ;

— position du repère topographique et ses coordonnées.

6.1.2 Données sur le pieu soumis à essai :

— plan d'implantation ;

— mode d'exécution et technologie ;

— date de réalisation du pieu avec la chronologie des incidents éventuels ;

— caractéristiques du pieu.

a) nature :

- bois (origine, essence, nature de la surface, traitement éventuel) ;

- béton (composition, date du bétonnage, résistance à l'écrasement des prélèvements dont l'origine, lemoyen d'obtention et la position sont précisés, module d'élasticité, plan de ferraillage et nature des aciers) ;

- métal (nuance, module élastique, type de profilés).

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b) mode de mise en œuvre :

- forage ;

- fonçage, (battage, vibrage, vérinage, vissage et les combinaisons de ces techniques) ;

- forage avec injection ;

- gaine perdue (longueur, épaisseur) ;

- procédé de vidage partiel ou total des pieux tubulaires métalliques, mode de remplissage, niveaux des dif-férents matériaux dans le tube.

c) géométrie :

- longueur L ;

- aire de la section transversale du pieu A ;

- aire de la section transversale des armatures éventuelles ;

- inclinaison par rapport à la verticale.

d) charge limite élastique des matériaux constitutifs du pieu QG

e) effort axial de compression du pieu à l’état limite ultime QELU et à l’état limite de service QELS s’ils sont connus :

- emplacement et caractéristiques des tubes de réservation pour l'utilisation éventuelle d'extensomètresamovibles ou pour la mesure des déplacements de la pointe et de certaines sections du pieu ;

- estimation de la charge limite QL, à partir des données géotechniques, et de la charge maximale Qmax àlaquelle il est prévu de soumettre le pieu d'essai à la rupture ;

- estimation du raccourcissement élastique maximal du pieu en l'absence de frottement latéral du terrain ;

- pour l'essai de contrôle, l’effort maximal Qe est fixé en fonction de l’effort axial de compression appliqué aupieu en service ;

6.1.3 Préparation du pieu

Cette opération consiste à :

— confectionner la tête de pieu qui doit recevoir la plaque de répartition perpendiculaire à l'axe du pieu et qui doitrésister aux contraintes induites par l'application de la charge ;

— aménager un passage pour les câbles des appareils de mesure installés et/ou à installer dans le pieu ;

— matérialiser l'emplacement des capteurs de déplacement et déterminer leur position par rapport au nord ;

— positionner les extensomètres amovibles éventuels dans les tubes de réservation prévus à cet effet et les soli-dariser aux niveaux définis contractuellement.

6.1.4 Délai entre la réalisation du pieu et l'essai

Entre l'exécution du pieu d'essai et son chargement, on doit laisser s'écouler le temps nécessaire pour obtenir àla fois une résistance suffisante des matériaux constitutifs du pieu et la dissipation des phénomènes transitoiresaffectant le terrain pendant la phase de mise en place du pieu. À titre indicatif, le délai peut varier de une à quatresemaines.

Qmax 1,3 QL et Qmax 0,9 QG≤=

Qe 1,3 QELS≤

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6.1.5 Contrôles et vérifications

Les dispositifs de réaction et de chargement doivent être agréés par tous les intervenants et parties concernéespar l'essai.

Les vérifications sont effectuées conformément à l'annexe A.

Il faut s'assurer de la stabilité de la base de référence pendant l'essai.

Une fois notées les valeurs «zéro» de la force axiale, des extensomètres éventuels et du dispositif de mesure dudéplacement, le contrôle du montage et du bon fonctionnement des appareils se fait par une mise en charge dupieu selon le programme indiqué sur la Figure 8. Un effort de 0,1 Qmax est appliqué pendant 15 min avec lecturede la force et des déplacements aux temps t = 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15 min. La lecture des extensomètres, s'ils existent,est faite au temps : t = 10 min.

Après déchargement, les mesures sont effectuées avec la même périodicité afin de détecter toute anomalie outout excentrement de la force appliquée par rapport au centre de gravité de la surface d'appui.

Le matériel reste en place jusqu'au début de l'essai afin de conserver le réglage effectué pendant la phase depréparation.

Légende

Q Effort axial de compression sur le pieu

t Temps

Figure 8 — Préparation de chaque essai — Programme de chargement-déchargement

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6.2 Réalisation de l'essai

Le processus dépend de la classe d'essai.

6.2.1 Essai à la rupture

6.2.1.1 Programme de chargement-déchargement

Une fois notée l'origine du déplacement, le pieu est mis en charge selon le schéma indiqué sur la Figure 9.

Les charges sont appliquées par incréments égaux à 0,1 Qmax.

Les paliers lors de la phase de chargement sont maintenus à charge constante pendant une durée de 60 min.

Lors du déchargement, les paliers ont une durée de 5 min.

Le premier cycle comprend un chargement jusqu'à 0,5 Qmax suivi d'un déchargement avec un palier à 0,2 Qmax.

Le deuxième cycle se fait avec un chargement jusqu'à Qmax ou jusqu'à la rupture du sol. Les nouveaux paliersjusqu'à 0,5 Qmax sont maintenus 30 min. À l'issue du dernier palier, le déchargement se fait en imposant succes-sivement des paliers à 0,8 – 0,6 — 0,4 – 0,2 Qmax maintenus, chacun, pendant 5 min.

Figure 9 — Essai à la rupture sous un effort de compression

— 19 — NF P 94-150-1

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6.2.1.2 Mesures

Le début d'un palier correspond au moment où la charge prévue est atteinte. À chaque palier, les mesures deforce et de déplacement de la tête du pieu sont notées aux temps t = 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45, 60 min.

En cas d'utilisation d'extensomètres, deux mesures au moins doivent être faites :

— la première doit débuter au temps t = 5 min ;

— la seconde doit être terminée au temps t = 60 min.

La durée des lectures des extensomètres, qui est fonction de leur nombre et de leur type, ne doit pasexcéder 5 min.

Au déchargement, les mesures se font au temps t = 5 min.

Une mesure du déplacement de la tête du pieu est faite le plus longtemps possible après le déchargement final.

Une mesure de contrôle du déplacement de la tête du pieu et de la base de repérage doit être faite au moins unefois par palier.

6.2.2 Essai de contrôle

Comme cet essai s'effectue sur un pieu de l'ouvrage afin de l'éprouver avant sa mise en service, la charge d'essaine doit excéder en aucun cas Qe.

— Programme de chargement-déchargement

Après la phase de préparation de l'essai (Figure 8), le chargement se fait par palier de 0,2 Qe jusqu'à Qe. Cha-que palier est maintenu à charge constante pendant 1 h. Le déchargement se fait par palier de 0,2 Qe maintenupendant 5 min (voir Figure 10).

— Mesures

Les lectures sont faites aux mêmes temps que pour l'essai à la rupture.

Figure 10 — Essai de contrôle sous un effort de compression

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6.2.3 Suivi en cours d’essai

Les résultats des mesures sont visualisés et éventuellement édités.

La courbe donnant le déplacement de la tête du pieu à la fin de chaque palier, en fonction de l’effort appliqué, doitêtre tracée au fur et à mesure du déroulement de l’essai.

7 Expression des résultats

Les valeurs des paramètres ainsi que les éléments perturbateurs éventuels sont notés au cours de l'essai.

7.1 Essai à la rupture

Les mesures sont exploitées de la manière suivante :

7.1.1 Déplacement an de la tête du pieu entre le milieu et la fin de chaque palier

NOTE Les déplacements considérés sont ceux du premier cycle jusqu'à 0,5 Qmax inclus puis ceux du second cycle àpartir de 0,6 Qmax.

avec :

n Le numéro du palier ;

s30 Le déplacement de la tête du pieu au temps t = 30 min ;

s60 Le déplacement de la tête du pieu au temps t = 60 min.

7.1.2 Pente αn

À chaque palier Qn est calculée la pente αn du segment de la courbe de déplacement en fonction du logarithmedécimal du temps entre les temps : t = 30 min et t = 60 min.

7.1.3 Charge de rupture QLE

C'est, conventionnellement, l'effort appliqué sur le pieu qui produit un déplacement en tête égal à la plus grandedes deux valeurs suivantes :

• 0,1 B, (ou 0,1 Be lorsque la section transversale du pieu n'est ni circulaire, ni carrée, ni rectangulaire) ;

• 20 mm.

7.1.4 Charge critique de fluage QC

La charge critique de fluage est déterminée par une construction effectuée sur la courbe (αn, Qn/Qmax). Les par-ties linéaires du début et de la fin de cette courbe sont prolongées jusqu'à leur intersection, la bissectrice de l'anglequ'elles forment recoupe la courbe (αn, Qn/Qmax) au point Qc/Qmax (voir annexe C).

7.1.5 Répartition des efforts le long du fût

L'exploitation des mesures extensométriques éventuelles fournit la répartition des efforts le long du fût du pieu(voir annexe B).

an s60 s30–( )n sous la charge Qn=

αn s60 s30–( )n

lg2⁄=

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7.2 Essai de contrôle

Les paramètres déduits de l'essai sont :

— le déplacement maximal se de la tête du pieu sous la charge Qe ;

— le déplacement ae entre 1 min et 60 min sous la charge Qe.

8 Procès-verbal d'essai

Le procès-verbal doit comporter les informations minimales suivantes (voir exemple dans l'annexe C) :

a) la référence au présent document NF P 94-150-1 ;

b) l'identification du pieu d'essai et la référence du plan d'implantation ;

c) les caractéristiques du pieu d'essai :

- date de la fin de la mise en œuvre avec les incidents éventuels ;

- longueur du pieu, aire des différentes sections transversales du pieu, technologie et procédé de mise enœuvre, présence éventuelle d'une gaine ;

- inclinaison du pieu par rapport à la verticale ;

- aire de la section droite des armatures ;

- limite élastique des matériaux constitutifs du pieu.

d) la position des appareils utilisés pour mesurer les déplacements et éventuellement les efforts le long du pieu ;

e) la date et l’heure du début et de la fin de l'essai ;

f) la représentation graphique des résultats qui comprend :

- le programme de chargement-déchargement en fonction du temps ;

- l'évolution des déplacements axial et transversal de la tête du pieu en fin de palier de chargement en fonc-tion des charges appliquées ;

- l'évolution de la température, à proximité du système de mesurage, en fonction du temps ;

- les courbes de déplacement en fonction du temps pour chaque palier, avec en ordonnée le déplacementde la tête du pieu et en abscisse le logarithme du temps t exprimé en minutes ;

- le déplacement an et la pente αn en fonction des charges appliquées ;

- la charge limite QLE et la charge critique QCE lors d’un essai à la rupture ;

- le déplacement maximal de la tête du pieu se et le déplacement ae sous la charge Qe lors d’un essai decontrôle.

g) les observations liées à la réalisation de l'essai ainsi que les incidents et les détails opératoires non prévusdans la norme et susceptibles d'avoir une influence sur le résultat ;

h) les valeurs numériques des paramètres mesurés seront fournies sur demande sous forme de tableaux enannexe au procès-verbal ainsi que, éventuellement :

- la répartition des efforts dans le pieu ;

- le frottement latéral unitaire moyen sur une tranche de pieu repérée ;

- le frottement latéral unitaire moyen en fonction du déplacement du pieu au même niveau.

À titre indicatif, un exemple de procès-verbal d'essai à la rupture est donné dans l'annexe C.

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Annexe A

(normative)

Étalonnage et vérifications

Init numérotation des tableaux d’annexe [A]!!!Init numérotation des figures d’annexe [A]!!!Init numérotation des équations d’annexe [A]!!!

A.1 Étalonnage du matériel — Périodicité de raccordement aux étalons

Les instruments et moyens de mesure sont gérés conformément aux prescriptions établies par le Bureau Nationalde Métrologie (BNM).

Lors des essais, les capteurs, pesons et anneaux dynamométriques doivent avoir été raccordés à un étalondepuis moins d’un an.

En cas d'utilisation de capteurs de mesure de déplacements, ceux-ci doivent avoir été étalonnés avec leur chaînede mesure depuis moins d’un an.

Les extensomètres amovibles doivent être étalonnés avant chaque essai au moins pour la plage d'utilisationprévue.

Les extensomètres incorporés dans le pieu doivent être fournis avec leur courbe d'étalonnage.

A.2 Procès-verbal de vérification

Pour chaque appareil ou dispositif de mesure, le procès-verbal doit comporter au minimum :

— la date du dernier raccordement à l'étalon ;

— l'identification de l'appareil et son lieu d'étalonnage ;

— la température à laquelle la vérification a été effectuée ;

— le nom de l'organisme vérificateur accrédité ;

— la date limite de validité.

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Annexe B

(normative)

Exploitation des mesures dans le pieuInit numérotation des tableaux d’annexe [B]!!!Init numérotation des figures d’annexe [B]!!!Init numérotation des équations d’annexe [B]!!!

B.1 Détermination des efforts dans le pieu

Pour un extensomètre amovible ou un extensomètre non récupérable dans un pieu, la déformation de sa base demesure de longueur bn est, par convention, la même que celle du tronçon de pieu de longueur identique.

La mesure des déformations en des extensomètres (voir Figure B.1) permet d'établir le diagramme des efforts(voir annexe C).

Légende

1 Effort en tête

2 Tronçon 0

3 Tronçon 1

4 Tronçon n

a) Notation

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Légende

1 Terrain

2 Pieu

3 Effort de compression

4 Jauges de contrainte

5 Frottement latéral

6 Section transversale du pieu

b) Mesure avec extensomètres non récupérables — Exemple

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Légende

1 Terrain

2 Pieu

3 Effort de compression

4 Ruban d’extensomètre

5 Frottement latéral

6 Section transversale du pieu

7 Tube de réservation pour les extensomètres amovibles

8 Bloqueurs de l’extensomètre

c) Mesure avec extensomètres amovibles — Exemple

Figure B.1 — Efforts dans un tronçon de pieu — Exemple de mesure

Le comportement des matériaux constitutifs du pieu étant supposé élastique et linéaire, l'effort axial dans le pieuest calculé, au milieu de la base de mesure de l'extensomètre utilisé, pour un palier de charge donné par :

avec :

En Module élastique moyen du tronçon correspondant à la base de mesure de rang n ;

en Déformation de l'extensomètre de longueur bn ;

An Aire de la section moyenne du tronçon correspondant à la base de mesure de rang n.

Qn enEnAn=

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B.1.1 Pieu composite

Dans ce cas, le module équivalent Ee de la section d'aire A est déterminé par :

où :

Ei et Si désignent respectivement le module d'Young et l'aire des sections des m matériaux constitutifs du pieudans la section transversale d'aire A.

B.1.2 Cas particulier

Pour un pieu en béton armé dans lequel le pourcentage d'acier est au plus égal à 0,5 %, le module Ee peut êtrepris égal à celui du béton.

B.2 Détermination du frottement latéral unitaire moyen

À partir des efforts axiaux (Qn et Qn – 1) mesurés aux deux extrémités d'un tronçon de pieu, de rang n et de surfacelatérale Slat, n (voir Figure B.1 b)) le frottement latéral unitaire affecté au milieu de ce tronçon est par convention :

B.3 Mobilisation du frottement latéral en fonction du déplacement relatif sol-pieu

Par convention, le sol est supposé ne pas se déplacer pendant la durée d'un essai de chargement de pieu.

Le déplacement de la section transversale du pieu au milieu du tronçon sur lequel a été calculé le frottement latéralunitaire moyen (voir B.2) est le déplacement en tête (s) diminué du déplacement dû aux déformations élastiquesentre la tête du pieu et le niveau considéré (voir Figure B.1 b)).

La courbe de mobilisation du frottement latéral unitaire qsn en fonction du déplacement sln est la représentationgraphique du couple de points (qsn, sln).

avec :

Am,i = 0,5 . (Ai – 1 + Ai)

Qm,i = 0,5 . (Qi – 1 + Qi)

Lm,i = 0,5 . (Li – 1 + Li)

Em,i = 0,5 . (Ei – 1 + Ei)

B.4 Mobilisation du frottement latéral en fonction du déplacement de la tête du pieu

La courbe de mobilisation du frottement latéral unitaire qsn en fonction du déplacement en tête est la représenta-tion graphique du couple de points (qsn, s).

Ee Si Ei⋅i 1=

i m=

Si

i 1=

i m=

∑⁄=

qsn

Qn Qn 1––

Slat,n-------------------------------=

sln sQoLo

Em,o Am,o⋅----------------------------

Qm, i – 1 Qm,i+

Am, i – 1 Am,i+--------------------------------------

2 Lm,i

Em, i – 1 Em,i+-------------------------------------×

Qm, n – 1 Qm,n+

Am, n – 1 Am,n+-----------------------------------------–

Lm,n

Em, n – 1 Em,n+----------------------------------------×

i 1=

i n 1–=

∑––=

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Annexe C(informative)

Procès-verbal — ExempleInit numérotation des tableaux d’annexe [C]!!!Init numérotation des figures d’annexe [C]!!!Init numérotation des équations d’annexe [C]!!!

Figure C.1 (à suivre)

Essai statique de pieu isolé sous un effort axial de compressionEssai à la rupture effectué conformément à la norme NF P 94-150-1

Organisme :Établi par :

Site :Réf : plan d'implantation

N° dossier

Caractéristiques du pieu Date de la fin d'exécution du pieu :

Nature :Mise en œuvre :Géométrie B = D = Lo = L =

Aire section armature :Charge limite élastique QG =Charge limite estimée QL =

Inclinaison du pieu :Qmax =

Essai1er cycle 2e cycle Déchargement

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 – 8 – 6 – 4 – 2 0

Effort Q/Qmax

s60 mm

s30 mm

an = mm

αn = mm

RésultatsEssai de pieu

QCE = MN QLE = MN

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Figure C.1 — Procès-verbal d'essai à la rupturesous un effort axial de compression — Exemple

Efforts dans le pieu

Caractéristiques des matériaux du pieu

Module d’Young

Ea =

Eb =

Pieu type

Géométrie

Mise en œuvre =

Mobilisation du frottement latéral unitaireen fonction du déplacement sol-pieu

Équipement du pieu avec position des extensomètres

SectionEfforts dans le pieu en fonction de la profondeur

(à 60 min, fin de palier)

totale

m2

An

acier

cm2

B =

L =


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