MltWoIl III I II I '11111111 AT
1)( 11 ,1IMI H I II IIIHIOI II I \I 0 1 I M[NTAIRE I' I II III ;' :n ?
I METHODES DE CALCUL
DES FONDATIONS PROFONDES
D.T.R. BC 2.33.2
Prix Public T.T.e. : 100 O.A.
MINISTERE DE L'HABITAT
DOCUMENT TECHNIQUE REGLEMENTAIRE
D.T.A. B.C. 2.33.2
,
METHODES DE CALCUL
DES FONDATIONS PROFONDES
DJ.R, BC 2,33,2
CENTRE NATIONAL DE RECHERCHE APPLIQUEE
EN GENIE PARASISMIQUE
Rue Kdddour Rahim (prolongee) ' B.P. 252 Hussein-Dey - ALGER
Tel. : (02) 59.90.61 - 77.66.73· Fox : (02) 77 .66.56· Telex: 65494 DZ
tssNi996 1·92)·()o'6
Composition du Groupe de Travail Specialise G.T.S.
Metbode de Calcul des Fondations
Profondes D.T.R. B.C. 2.33.2.
President du groupe;
M' AMEURB.
Co-Rapporteurs: M,n, AII I\tEZTANE Y. M-BOUCHEFA O.
Membres: M.... BEN MOUSSA Nadra HAMACHE Hassina M" ABBAS Mustapha ABDESSEMED Mohamed AFCIL Oruar BOUDJENOUN Abdeuour DJELAD Mohamed FERJ(OUS Alioua GUERBOUZ Boubafs KERNIICHE Rachid KOUIDER Araibi MECHAARAli MESSAFER Tahar METIDA Mustapba SAD AT Abdenour TlARAti ZIOUJ Mohamed
Chef de Departemeni et de 1a Reglementation Technique et de la Reduction du Risque Sismique
Attache de Recherche Chef Service de la Reglementation Technique C.G.S.
Iogenieur Representant ERCA / BEOlC Ing~nieur RepresentantHydrotedmiques fngeo.ieur Representant C.T.C. Centre Ingenieur Representant S.A.P.T.A. Ingerueur Representant C.T.T.P. Ingtnieur RepresenlaDt C.T.T.P. logf nieur Representant C.T.Co Ouest Ingenieur Representant ETC. Est Ingerueut Representaut L.T.P. Sud Ingeo.ieur Representant E.C.S.M. Sidi Moussa lngenicur Representant C.T.C. Chief lngenieur Representant L.T. P. Est Ingenieur Representant L.T.P. C Ingenieur Representant Batimetal Ingeuieur Representant S.A. E.T.l. Ingenicur Representant B.N.C.R. Ingenieur Representant E.N.G.O.A.
REPUBUQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE.
MINTSTRE DE L 'RASITAT
ARRETE MINISTERIEL PORTANT APPROBATION N' 4
DU DOCUMENT TECHN IQ UE REGLEMENTAIRE RELATIF AUX
METHODES DE CALCUL DES FONDATlONS PROFONDES
LE M\NISTRE DE L'HABITAT,
ARTICLE 03: Les dispositions du document technique r~:gle(Denta i,e sont applicables aprh la publication du present arr~te au Jour nal Officie l de la Republique Aigerienne Dcmocratique el Popu laire pour (outes nouvelles erudes et reali sations. Toutefois, les eludes en cours, ainsi que les projets types deja elaborh demeurent regis par les textes anterieurs et ce, A titre traositoire durant deux ans a compter de la date de la publications du prhent arrete. ARTICLE 04: Des decisions inst.ructions et circulaires ministerielles ou des notes techniques d'interpretatiofl eroMMt du Centre National de Recherche App(jqute en Genie Parasismique (C.G. S.) completeronl, en tant que de besoin, Ie document technique reglementaire.
_ Vu Ie decret presidenliet nO 93-201 du 04 Septembre 1993 porLant M:si gnation des membres du Gouvernement,
ARTICLE OS: Le Centre National de Recherche Appliquee en Genie Parasismique (C.O.S.) est charge de l'tditiOD et de la diffu· sian de present document technique reglementaire.
. Vu Ie decrel nO &S-7I du 13Avril198S portant creation du Centre Natio nal de Recherche Appliquee en Genie Parasismique (C .O. S.) modi fie et complete par Ie deeret nO 86-212 du 19 Aout 1986,
ARTICLE 06: Le present arrete sera publie au Journal Offlciel de la Re publique AlgeriellDe D~mocralique et Populaire . .
- Vu Ie decret nO 86-213 du 19 Aolit 1986 portant creation d'une Co.mm is sion Technique Permanente pour Ie controle technique de la construction, . Vu Ie deeret executif nO 92-176 du 04 Mai 1992 fixanl les anributions du Mi.n.istre de I'Habita1.
Fait
aAlger.
Ie 14 Aoiit 1994
L& M[NlSTRE DE L,'HABlTAT
ARRETE
ARTICLE 01: Est approuve Je document technique reglemeotaire D.T.R. B 2.33.2 intitu le Methodes de Calcul des Fondations Pro (ondes. annexe a I'original du present arrete. ARTICLE 02 : Le s maitres d'ouvrages, les rna'itres d'oeuvres, les organis mes de realisation, d'expertises e\ de contrOle, sont tenus de respecler les dispositions du dit document.
Mohamed MAGH.LAOUl
SOMMAIRE
CHAPITRE 4 GROUPE DE PIEUX
PREAMBULE
4.1. - Force portante sous charges axia les............................... ...........-. , 29
4.1.1. - Groupe de pieux dans 1e sol coberenl ............... ................... 30
4.1. 2.. Groupe de pieux dans ie so l puJveruJent................................ 30
CHAPITRE I GENERALITES 1.1. - Definition Calcul... .... ............... ..... . 1.2. - Principe de "leul ..................... .......... ............ ,'"." ..... ," 1.2.1. - Mode de fon ctioc.ne1llent d'une fondation p.rofonde................ 1.2.2. - Donnees oecessaires du eateu!. .. ................. .......................
4.2.. Tasse l1leot d'un groupe de pieux ... 4.2.1. - Methode empirique .. ..... . 2 2 3
..."""""".. ,, .................
4.3 . - Reactioo latirale du 501.. .............................................. ............. 33
4.3 .1. - Methode empirique ......................................................... ..... 33
4.4. - Froltement oegatif pour un groupe de pieux ...... .... ... ........ .
CHAPITRE 2 PlEU ISOLE SOUS CHARGES AXlALES 2. 1. - Definition ................................................ ...... ... .. . 2.2. - Methode de calcul previsiolUleLies de Q l d'un pieu isoJe sous charges axiales.. ................. ... ................. . 2.2.1. - Caracttristiques mecanique du soL.............. ......... ................
6 6 6
2.2.3. - Resist,nee due 'u f,Ollemen' 1",,,1..,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,.
8
2.2.4. - Charge limite d'un pieu anere dans du rocher. ...................... .
II
CHAPITRE 5 JUSTI FICATION D'UNE FONDATION SUR-PIEUX 5. 1. 5.2. 5.3 . 5.4.
CHAPITRE3 ESSAI EN PLACE .......................
34
4.5. - Repartition des efforts sw les pieux d'un groupe .. :.. ..................... 35
4.5 , I. - Posi,ion du p'oble"'. """""", ............. """""".. "......... 35
4.5.2 . - Solutions courantes du probleme ......................................... . 36
3
2.2.2. - Resistance de pointe """"""""""""" """"."" ."."".,,"""""
3.1. - Peoetrometre statique ........................ ......... .
31
31
- Types d'action a coosiderer. ............. ..... ............................. ... . - Combioaisons d'action a coosiderer.... ............................ ... - Capacite portahle vis a vis du soL ....................................... ...... - Capacite portante vis a vis de materiau constituli( de Is Candation ................... .................................. ... ............... ..
38
39
41
44
14
3.2 - Pressiometre ................................ ........................... .................. . 16 3.3. - Essai SPT (Standard penelration Test)........................................ 20
CHAPITRE 6 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES
3.4. - Penetrometre dynamique......................... .. .... ....... ... ..... .............
21
. ... .................
23
6.1. - Types de pieux ........... ........... ...... ............. .............. ..... .
44
3.6. - Frottemenl negalif. ...................... ..... .
............ ....... ............ . 24
6.2. - Dimensions.............. ....................................... ........ .......
44
3.7. - Tassement d'W) pieu isol e ............ ...... .
26
3.5. - Essai de ball age .......................... ,.. .
3.8. - Pieu isolc sous charges horizontales ..... ..
.........................
27
J
6.3. - Disposition," plan des pi.ux d'un .'oupe...."""".,,"" ............... 45
6.4. - M", h., suiv" po", r 'lUde de fond,tions p'o[ondes ............ " .... 46
ANNEXE .................................... ..... ...........:.................................48
PREAMBULE
Le present document ne donne pas des n!gles de calcul . d'application obligatoire, 11 propose des methodes de calcul ge neralement admises pour 1a justification des fondations sur pieu x. Toute autre methode peut € tre utili see dans la rnesure ou elle es t fond ee sur des prine'ipes sCientifique s et qu'elle donne lieu a !ies resultats comparables a ceux donnes par les methodes decrites dans ce document.
A s ignaler que certaines de ces methodes ne sont pas ex pasees de maniere detaillee; si pour une raison au une autre I'utilisation de J'une d'e lles es t necessai res, des re ferences d'ouvrages sont donnees a 1a fin du document. Par ailleurs, il est recommande d'utiliser pJus ieurs de ces methodes en fanction des resultats des essais disponibles. Entin, ces methodes restent sujettes a des modifications en [onction des progres qui se ront realises dans la comprehension du com portement de ce type de fondations.
CHAPITRE I 1.1. - DEFINITION - CLASSIFICAnON
Les fond ations profondes so nt constituees de pieux au de barrettes qui so nt des paro is moul ees porteuses dont Ie compor tement est comparable a celu! des pieux coules en place sans tuba ge. Les pieux peuvent etre classes suivant :
-I
. la nature du materiau constitutif : beton arme, acier, - Ie mode de reali sation et Ie typ e de sollicitation du so l:
* pieu refoulant Ie so l a la mise
1.2.2 - Donnees necessaircs au calcul
L'analyse du comportement d'une rondati on profonde ne cessite la connaissance :
en place-(pieu battu fayonne
a l'avance et mis en place battage).
- de la ·nature et des caractcristiques du sol (coupes de sonda ges, resultals des essais mecaniques en laboratoires etlou cn pl ace, donnees hydrogeol og iques): .
ne refoulant pas Ie sol a la mise en place (pieu fore
execute en place par betonnage dans un forage ~ Pabri ou
non d'un tubage mttallique).
'* pieu
- de la nature, des caracteristiques et des methodes d'execution envlsagees pour la realisation de la fondation.
1.2 - PRINCIPE DE CALCUL
- des sollicitations de service etlo u des sollicitations except ion neIl es.
1.2.1 • Mode de fonctionnement d'une fondation profonde
- de la ·nature et du comportement de 1a structure
a fonder.
Les so llicitations s'exeryant sur une fondation profonde sont de 2 types ;
. CRAPITRE2
- solljcitations statiques ou dynamiques dues porte.
a I'ouvrage sup
2 - PIEU ISOLE SOUS CHARGES AXIALES ,
2,1 - Definitions
- so llicitati ons dues au so Len contact avec la fondation (frotte ment negali f, poussee hori zontale des terres, seisme) ..
- couche d'ancrage : couche porteuse dans laquell e est arretee la base du pieu. Cette co uche doit se poursuivre sur une profondeur dtau moins 4B sous la base du pieu (8 diametre du pieu).
Ces sollicitations sont simultanernent equilibrees : - pour Ies efforts transmis suivant I'axe de la fondalion, par Ie frottement lateral Q. dans les couches res istantes et I' effort de pointe Q s'exen;:ant SallS la base de la fondation.
- longueur et ancrage :
•
pour taus les autres effo rts. par la reaction du sol dans les zo nes oil Ie deplacement du pieu dans Ie sens des efforts es t
superieur a celui du sol encaissant.
·2 .
- la longueur L du pieu est la distance entre 1a surface du sol et la base du pieu.
•
- J'ancrage D es t la ·distance entre la surface de la couche d'an crage et la base du pieu,
·3 .
- fondation profonde : Une fondation est consideree comme profonde lorsque
LIB 2: 6 et L 2: 3 m.
- charge de jll/age Q<:
- ancrage critique Dc : l'ancrage critique D~ est la valeur de D a partir de laqueUe la contrainte Ii la rupture 5005 la pointe du pieu qp n'augmente plus et atteint une valeur limite constante appelee con trainte limite de pointe qpl qui est fonction de la nature et de la compacite du sol. - charge limite Q/ : voir fig:
charge au del a de laquelle. l'enfoncement du pieu ne se stabi lise plus dans Ie temps so u.s charge constante. <4 est liee approximativement Ii Qp1 et Q•• selon les relations suivantes en fonction du mode de mise en pLace du pieu dans Je sol.
* pieu refoulant Ie sol
: Qt
Q"
Q.
Q,
+--~
1,5
1,5
1,5
I (ANNEXE)
charge correspondant a la rupture du sol. Au moment de la rupture , 0 1 est equilibn!e par : >!<
Conventionneli ement, Q 1 pourrai t etre definie comme la charge correspond ant Ii un enfoncement de la tete du pieu egal a. BI10 lors d'un essai de chargement.
q' ' A P - pl la charge limite de pointe Q PI ou q,.l est la resistance Wl itaire du sol sous la pojnte et A,. la section droite de la pointe.
* la charge limite par frottement latera l
•
Q' I = P L i· l
* pieu ne refculant pas
Q" Ie sol : Q c = -
Q" +
2,0
1,5 Q
• pieu travaillant ;ll'arrachement : 0,,1
=
0,
il
.
Q, = 15 ,
- charge nominale Q.. : hi· q , li .
charge que peut supporter Ie pieu en demeurant stable vis vis du sol.
a
oit
qlli est la resistance unitaire due au frottement lateral a la traversee de la couche (i) d'epaisseur hi p Ie peri metre de la fondation ; n est Ie nombre de couches traversees par la fondation, ains! Q, = Q" + Q",
La charge admiss'ible 0.. du pieu dans les conditions reelles de l'ouvrage doi t teni r compte eventuellement des phenomenes suivants : - de la charge intrinseque des materiaux constitutifs des pieux - des effets de frottements negatifs • des efIets de groupe
- des tassements absolus e t differentiels de pieux au entre group es de pieux.
a J'interieur d'un groupe
2.2 - Methodes de calcul prevlsionnelles de Q. d'un pien isole sons charges axiales Plnsieurs me thodes sont actuellement utili sees qui fon t ap pel. soit a des essais de la boratoire, soit a des essais en plac e : penetrometre statique, .pressiometre , SPT, pen etrometre dyna
ID]que. 2.2.1 - Caracteristiques mecaniques du sol Les methodes de calcul a partir des essais de laboratoire reposent sur la determinati on des caracteristiques de cisai lle ment: - caracteristiques effectifs : (C', 0 ') pour les sols pulveruJents (sables, grav ier), les argiles surconsolidees et les marnes. - caracte ristiques app arentes : Cu, (0 u = 0), pour les argil es et limons salures. Ces caracteristiques sont parfois difficilement mes urables en laboratoire et les valeurs des resistances laterales et de pointe drun pieu varient dans de tres fortes proportions avec ces caracteristiques. Dans ces co ndi tio ns, les methodes de ca1c ul basees sur des essais de laboratoires ne seront utilisees que pour un predimensionnemem de J'ouv rage. Le dimens ionneme nt defi nitif dait se faire au main s A p artir des methodes de calcul basees sur Ies n!sulta ts des essais e n place.
2.2.2 - Resistance de pointe
Pieux ancres dans les sols pulvhulents (sable, gravier)
*' caleul de la profonde ur c ritique Dc : Pour tenir compte du mode de mi se en place du pieu, 1'angl e de trottement interne 0' du sol en place doit etre corrige selon les relations suivantes : - pieu battu : 0 = 3/4 0' + 10' - pie u fore : 0 = 0' _3' Le rappon Dc I B (B : fi g. 3 e n fanctia n de 0.
*'
diam ~ tre
du pie u) est donne
a la
ca lcul de q'P : voir fig. 2 (ANNEXE)
q'P = q'v si D < Dc
g'P = q', (D = Dc) si D
~
Dc
q'" : contrainte verticale effective due au poids des terres au ni veau de la pointe du pieu .
q'" (D = Dc) : Valeur de q',.. caleuIte A la profonde ur criti que.
• Calcu\ de Nq
:
- pieu battu : 0 = 0' /2 + 20' - pi eu fore : 0 = 0' - 3' Le fac teur de portance Nest ded uit de la fi g. 4 en fanc ~ tion de 0 .
* Calcul de qp l max
q,lmu = 0.05 N, 19 0 ' (MN 1 lU'l
- pieu battu - pieu f ore
o o
= 3/4 0' + 10 = 0 ' _3 0
0
En partic uli er pour les pieux battus :
10 ~ 15 (MN / m 2 ) dans Ie cas de sable siliceux et 3 . 5 ( MN/m2) dans Ie cas de sable calcaire non cimence.
Pieux 'l"
OIICreS
ql'l
= e"
Jl:
SalUreS
.. Calcul de q'v voi r fig. 2 (ANNEXE)
q'v : contrainle verticale effective due au paids des terres pour D < Dc . Pour 0 :? Dc, q'v demeure canstante et
dans l'argile :
argiles, Iimons
(0 u = 0)
egaJe
~
la va leur calcul6e
avec: N, = 9 pour D;;?: Dc = 4 B C u : cohesion non .drainee rooyenne au ni veau de la pointe du
pieu.
. pieu baltu au [ore: 0 = 0' Ie coefficient
Pest dedui~ de la fig. 5 en fonction
de 0' (ANNEXE)
.. argile surconsolidee, marne (C' :: O. 0 ') 0-lplmax
q'P : conlrainle verticale effective due au poids des terres au niveau de la pointe du pieu : q'P = q' ,. (D = Dc). :
.
.. Calcul de qsl max (MN/ml): voir tab leau nO1
pour D " Dc = 4 B
Avec:
Nq
a 1a profondeu r critique Dc.
• Calcul de ~
N~
q pj = q'11 x Nq ,;
diametre du pieu) est donnte A la
Le rapport De/S (B fig. 3 en [onelian de 0 .
utiliser la proc6dure developpee dan s Ie cas des sables.
2.2.3 . Resistance due au frottement lateral
Tableau nO1
~ sol
sable
fo,; simple
-
fore 00..
fori avec
fore-avec
tubage
tubage perdu
rtcupt:re
0.04 (a)
0.04 Ca)
ou
ou
0.08
0.08
0.08 (al
0.08 (a)
ou
ou
0.12
0.1 2
mital battu
rube fcrme)
0.04
0.08
0.08
0.12
Pieux all cres dans Ies sols puiverulents (sables. gravier). gTavier
* ca lcul de 1a profondeur critique Dc :
-
(al : pieux de grande longueUf (L ;, 30 roJ
cJ MCthode
Pieux ancris dans ['argile
*' Argiles, limons satures (0 u
=
0)
n
(I - sin 0'J tg 0' (' g', 7 g')
.
CU
Tableau
l/<
dz : coh~sion
0
sol
qol~· voi r tableau nO 2
argile
b) Metbode ex :
umon $"
qol
0,0')· utiliser la ~ethode 13
=
** Caleul de 0
=
:
*' argile consoJidee, marne (C'
« ~~ 1 ril'y (z) dz : contrainte effective verticale moyenne 1 r" Cu -J (z) non drainee moyenne L
p=
q 5!ma:>:
7 (ANNEXE)
L
=
=
y
= A (-q'v + 2 Cu) S a...1 u:lJC
1... = f (longueur de pieu) voir fig. n'
13 q'v S
qd
0' : angle de frottement effectif sur argile remaniee q'( I q' rapport de surconsolidation q'( : pression de surconsolidation q'y : contrainte verticale effective ~1m&X • voir tableau nO 2
aJ Methode A (pieux de diamelre B < 0.80 m) voir fig . 6 . ""4111110Y
p:
rore
roc,
simple
bout
nO
2
fore avec
, tubage recupere
fore avec tubage perdu
metal battu (_fenne)
0.04 0.04
0.04
0.08 (tube
0.04
D.O'
non louvoye)
ZIW<
eu : cohesion non drainee
argile surcoosolidt
a. : coefficient d'adhesion pour les pieux f<,>res au battus de diametre B < 0.80 m· voir fig. n° 8 (ANl'fEXE) ex: = 0.4 (0.35 ,; a ';0.60) pour les pieux fares de diametre B ~ 0.80 m q.IIllUo . voir tableau nO 2
. to
0.08 0. 16
0. 16
0. 16
mam~
1
0.12
(argile) 0.16 (marne)
2.2.4. - Cbarge limite dlun pieu ancre dans du rocher (Qs] = ·0)
Q, = Q" = A, g,
- 11
i<
pieux de petit diameh-e (B < 0.80 m)
3. Estirrrer la cantrain te de cisaillement admissible betan I roche t _._= 1:
-"
q,=(N0+ I )q,
IF
~,
F, : f.cteur de secunIt (egal
a2 ou 3)
4, Estimer la longueur maximale (L ,) d'ancrage du pie u dans la roche L, = QJ (n b ~•.,,)
'I, = - - - resistance en compression simple du rocher
5. En supposant une valeur de longueur d 'ancrage ~
5
qu mo>ll' : resistance en compression simple mesuree en
laboratoire
o :,
<
L1, estimer
Ja conlrainte transmise en pointe du pieu par : q = q ~ exp - [
2 n~b 19 0br . 1 - ~b + (1 + ~r) E/E,
~'
]
gJe de frOllement effectif ~, ~b:
Er •
La charge nominale Qc. se deduit de Q1 avec un facteur de securite legal au 3 mains, L'ancrage minimal dan s la roche saine est fixee a 60 cm.
• pieux fo res de gros
diam ~lre
~r:
module d'Young et coefficient de Poisson du beton module d'Young el coefficient de Poisson de la roche
o br : angle de frottem ent b ~ton I r?Che
q= = 40.In B'
du pieu (B 2: 0.80 m) :
1. Estimer Ie d ian\~tre du pieu B
="
6. Com parer q .vec q , ..m. de 1. roche ( = - - - - -- -)
16 0. In. 4'
Si q > qp adm' changer de valeur L 2'
Q, : charge de service f '( : resistance en compress ion du belon ~ 28 jours
q
7, Si q :5
2, Estirner la contrainte de cisaiJJement belon I roche 't mu = qu 120
qy : Resistance nominale en compression simple du beton ou
de la roche.
15
comparer 1:
•
a"[
nBL,
*hn'
8. Repeter les etapes 5 a7 jl1squ'a obtenir la longueur d'ancrage L2 telle que q ~
B' = B si B > 1.0 m et
3 - Essais en place
B' = 1.0 si S 1.0 m
3.1 - Penetrornetre statique B : diamelIe du pieu Un sandage au penetrametre statique consiste a faire penetrer dans lesal. par verinagea vitesse constante, une pointe conique portee . par un train de tiges eta mesmer, de maniere continue au aintervalles .detennines, la resistance Ala penetration du cone (q).
. Cene resistance est obtenue en divisant la force exercee sur Ie cone Q (au effort de pointe) par la surface Acdela plus grande section droite de Ja pointe: 'L, = ~ I A< (KN 1m' ) Pour un pieu iso16, la resistance en pointe et la resistance au frottemenllateral se calculent a partir de la resistance en pointe qc du penetrometre de la fac;on suivante : .
- Resistance de pointe :
* calcul du facteur de portance kc :
J
1 • encaS lTement equivalent : De = - -
q~
D
q, (z) dz
0
qc (z) : resistance de pointe du penetrometre mesuree 1\ la pro fondeur z. Les va leurs de kc so nt donnees pour un encaS Lreme nt equivalent superieur a l'ancrage critique (D~ 2: Dc = 5B) en fonction de la nature du so l au voisinage de la pointe et du mode de mise en place du pieu voir tableau nO 3.
*qpI = kc ""lee
*' ca1cul de ~e
Tableau n° 3. fig. nO 9 (AN"NEXE)
pieu I sol
pieu fore
J
argiles limons
0.35
0.4 5
0.15
0.50
O. (5
0.40
1 'L" = _ . 2B'
D + 1.5 B' q~
D -
(z) dz
-
o.'B'
qc* : resislance de pointe du penetromhre ecretee it 1.3 'km
'lm resistance de pointe du penetrometre moyenne entre les
sable C·) S; 5 MN/m.z::: .:
2 'I.' 15 MN/m
profondeurs (D - 0.5 B') et D + L5 B'
- l4
pieu bartu
- 15 -.
(*) interpoler lincairement pour 5 :::;
qc~
pression limite (p) et module pressiometrique (E).
15 MN/m2)
- Resistance due au frottemen t lateral
- Resistance
- qpl resistance moyenne de pointe sur l'epaisseur de la couche traversee
=
Ple~
pointe:
kp • PI".
- c.leul de
'" ca Jcul de CJ. et q.lmu (MN/m2) voir tableau nO 4
~~
PI"~
(fig. n' 10)
: pression limite nette equivalente
Tableau nO 4 fore avec pieu I sol
fore
a
100
tubage
recupere 100
1
metal battu (tube fennel
PIe'
=-
f
2B'
D +1.5B·
PIC' (z) dz
0 - O.5B·
100
argile
Pl * min: valeur miniroalede pl* e?tre D - 0.5 B'etD + 1.5 8'
limons
q,
0.0'
0.04
0.04
a
250
250
300
avec B' = si B > 1.0 m e~ B'
=:
l.0 m si B
~
1.0 m
PI'" ;:::: PI - Po : Pression limite nette sable
PI : Pression limite mesuree
q,
0.08
0.08
0.08
Po: contrainte totaJe horizontale dOe au poids des terres au m€me niveau dans Ie sol avant essai :
. .
3.2. - Pressiometre L'e ssai au pressiometre est un essai de chargement de so l en place qui consiste a dilater une sonde cylindrique mise en p lace dans Ie ten-ain par battage a u dans un forage. L' essai permet d'obtenir une courbe contrainte-dMormation d'oD. l' on dtduit les parametres pressiometriques suivantes :
P =K(q [
<
~
~
-u.) +u,
:,coefBcient de p~es sion laterale des terres au repos . q,'O : contrainte totale verticale au niveau du point de mesure U : pression inrerstitieUe au niveau du point de mesure o
~
,~
calcul du facteur de panance kp :
'* encastrement equivaJe n[
: D.
k
=- 1PI.~
f
D PI_ (z) dz
0.8 + (kp' - 0.8) (D e/B) 1(1 0 - De/B)
k p'* : valeu r donnee dan s Ie tableau precedent. - Resistance dOe au fratteruent lateral
0
pour De ~ Dc :::: 5 B, les valeurs de kp sont en fanc tion de la narure du sol au voisinage de la pointe et du type de pieu (voir tableau
nO5).
'* 'Ll ; est donnie
en fon ction : table a'u nO6
- PI * pres sion limite nette mesuree dan s la couche traversee - nat ure de Ia couche de so l traversee .
Tableau nO5
- type de pieu
soi l pieu
pieu fore
pieu battu
1.2
1,8
sable gravier .
marne mare-calcai re
rocher altere
1.1
1. 8
1.1 - 1.8 (**)
3.2 - 4.2 C')
Tableau nO6 fore
fore
simple
boue
argi le limon
C loll C2 {a) ou C3 (b)
Cloll
sable
-
gravier
marnes mumes calcaires
Pieu
=
rubage perdu
rnetaJ battu (tube ferme)
CI
CI (e) ou C2.
C I (e). ouC2
CI
C2
.
C2 (e) ou C3
C2 (e) oue3
C2
C3
C40u CS (,)
C40u C5 (,)
C4
C3
C'
C6
C6
-
-
C' (si battage possible)
C2 (,)
Clou C2 (d)
2.6
1.8 - 3.2 (*")
3.2 pour PI 2: 3 MN/m 2
kp = 4.2 pour PI ::; 1 MNI m 2
(**) choisir la valeur correspondant a Ia natur ~ de so11a plus
proche de celIe de la roche alteree.
rocher
altere
Pour 1.5 B ,; De ,; 5 B,
nkupere
fore avec
,Clou C2 (c)
(*) interpoler lineairement entre:
kp
fonE avec tubage
'r
- 18
- 19
----~-~.--------~---- --~ ~---------.
(b) : rainurage des parois de forage (cas des argiles raid es : PI '2: 1,5 MNI m2), (c) : forage sec, tube non louvoye
Cd)': argiles raides (p) " 1.5 MN/m')
Ce) : pieux de grande longueur (L " 30 m)
- pieu x batms dans les sables
K = 0.040 D/B
a
• Courbes (C) - fig. nO It
- pieux fores dans les sables
K = 0.013 D/B
- pieux battus dans sables
q , = 0.4 N (MN /m')
(ANNEXE)
, ""
3.3. - Essal SPT (Standard Penetration Test)
- pieux fores dans sables
q."" = 0.13 N CMN/m')
L'ess ai SPT est un essai de penetration dynamique norma· lise qui consiste a faire penet rer dans Ie sol par battage un carottier fendu, porte par un train de tiges et a ccmpter Ie nombre de coups N necessaires porn obtenir un enfoncement de 30coo .
- Resistance due au frottement lateral
• 'l., = CJ. x N CMN/m') $ q.r_ = 0.08 MN/m' N : valeur moyenne mesuree sur la hauteur de la couche traversee .
- Resistance de pointe
* Calcul de Ct. :
Ce coefficient est fo nction du type de pieu :
• q.r ' = K' N, S qpilaU
- pieux battus dans les sables
CJ. = 0.002
• caIcu! de N I N L : nambre de coups corrige pour une pression effective verti cale de O.t MN /m'. N = CnN' N : nombre de coups moyen mesure au niveau de la pointe du pieu ( L0 B au des sus et 4 B au dessous de ta pointe du
- pieux fores dans les sables
.
,
pieu).
CJ. =
3.4 - Penetrometre dynamique
q'v : contrainte verticaJe effective au niveau du point de mesure.
• Calcul de K :
- 20 -
L'essai du penetration dynamique consiste a faire pene-tree dans Ie sol par battage une poinle conique portee par un train de tiges et a compter Ie nombre de coups necessaires pour obtenir un eofoncement de 20 em.
,
I
Cn : coefficient de correction (onction de q'.. (voir fig. nO 12)
0.001
,
L'application de la fermuIe de battage des Hollandais permet d'obtenir la resistance dynamique qd pour des valeurs de qol :S; 10 a 15 MN/m'). .
- 21
wh
a partir
Determination de la charge limite d'un pieu battu des formules de battage suivantes : Wh - for mule des Hollandais : Q, = W+ W'
Wh ~
formule de Crandall
Q,
1/
W
•
=
e + el
/
W + W'
2
- fonn ule de l'Engi neering News Record modifiee :
E.H Q, = -
W + n'W '
-
c + 0,254
W
+
+ w' / w
ae
W
e
1
W'
w : poid s de mouton du penetrometre
w' : poids des tiges et de l' enclume du penetro metre
h : hauteur de chute du mouton a : secti on droite de la pointe du penetrometre e : Tefus ou enfoncement moyen par coup (= 20 cmln) n : no mbre de coups enregistres
La charge limite Q1 d'un pieu battu se d edui t par homo thetie de qd
Q I = Ap qd,
Ap : section droite du pieu.
La charge nomina Ie Q se deduit de Q, en appliquant un coe ffi
cient de secur ite F. ega' a 6.
a
L'utilisation de qd penneCd'extrapoler d'autres pieux d'un
me me site les mesures obtenues s ur un pieu d 'ess ai soumis till
chargemen.t statique.
W : poids du mouton W' : po ids du pi eu et des accessoires
a
- Rem a rqu e importante
e : refus ou enfoncement (em) moyen pa r coup mesure de l'enfoncement obtcnu s ur 3 va lees de 10 coups
a partir
II est rccoromande d'utiliser I'une des methodes (SPT, penetrometre dynamique) en corre lation avec les resultats obte nus par les autres me thodes dec rites precedemment.
el : refus e lastique au raccourcissement du pieu Par ailleurs. ces deux types d'essa is do ivent etre envisages co rume moyens comple menlaires interessants et peu couteux pour :
a
E : coeffi cient d'effLcacite (mouton simple ·ou double e ffet : 0.7 a. 0.85, mo uton diesel ; 0.8 a 0.9, mouton en chute Iibre:0.7aO.9) . n : coefficient de restitution (pi eu en belon sans casq ue: 0.4 0.5, casque en bois pour pieu en acier ; 0.3 a 0.4) h : hauteur de chute du mouton
- 22
a
•
- rep ere(\es diffe-rentes couches d'un site. - extrapo ter· l'identification des couches faite par sondages. extrapo ler les resultats obtenus l'aide d'autres essais geo!echniques. en part iculier I'essai. de chargement stat i que . estim er Je n iv eau d'arret des pieu x battus ou des palplanches.
a
· 23
A un niveau donne z dans la couche compressible, la valeur du [tottement negatif unitaire limite est donnee par (fig. n' 13) :
H : Energie du mouton (Wh) ou du moteur diesel
La c harge nominale Q se deduit de Q, en appliquant un coeffi cient de securite egal"a 6 (forroule des Hollandais) 4 (formule de Crandall) et 4 a 6 (formule ENR modifiee).
QIII
,,'_ x tg
,,~cr' v
(K tg 8)
Le frottement negatif total dans Ie remblai et la couche compressible est donne par :
3.6 - Frollement neg.tif Dans Ie cas au les pieux traversent une couche de sol compressib le. l'effet d'un frottement negatif peut se produire si Ie sol tasse plus que Ie pieu. II en resulte pour Ie pieu une surcharge cToissante Qn dirigee vers Ie bas qui s'ajoute a la charge de service dej a sup portee par Ie pieu. Le tassement pro gressif est dfi :
- a la consohdation de
~
la couche elle-meme
SallS
son propre
poids - a I'effet d'une surcharge exterieure (remblais) - is un rabattement de la nappe - au battage des pieux a travers les sols mous compressibles Le frottement augmentant avec la pression effective hori zontale (Ka'.) agissant normalement a 1a surface du pieu croit avec la progression de la consolidation et atteint sa valeur maxi male a long terme . Dans les combinaisons de charge, Ie frottement negatif Q'D De s'ajoute pas aux charges de courte duree. Ces dernieres ne sont prises en compte que si elles sont superieures a Q . " D'autres part, dans Ie caleu1 de 1a portance d'un pieu, Ie terme de frottement lateral (positi 1) ne do it pas etre pris en compte pour les couches de sol compressibles suseeptibles d'etre soumi ses adu frottement negatif.
II
•
Q..
~
It. B
J
D",.
(K tg 8) dz
·H
contraintes effectives Along terrne horizontale et verticale AI'interface sol-pieu
,
.
K=a'/a' (): angle de frottement de contact sol-pieu H : hauteur du remblai D : hauteur de la couche compr~s i.ble • Calcul de K tg () voir tableau nO 7
Tableau nO7 argiles molles sols organiques
argiles raides
fore
0. 15
0.20
fore tube
0.10
0. 15
SOL / PIEU
b,ttu
0.20
0.30
sables et graviers (*)
tt.,
pe. dense
moyen dense
dense
-
-
-
0.35
0.45
1.0
't') peu dense : q< <
2,5 MN/m'
En effet, l' experience montre que pour une charge Q ~ 0.7 Q.. et pour des pi eux dont la longueur vari e entre 6 et 45 m et Ie diametre entre 0.30 m et 1.50 m, on a :
ou P, < 0,2 5 MN/m'
moyen d~n se : 2,5 < ~ < 10 MN /m 2 ou 0,25 < P, < I ,D MN/m' Lres dense: qc > 10 MN/m 2 au PI > 1,0 MN/m 2
_ pieux fores : s = 0.006 B (avec des valeurs extremes de 0.003 B a 0 .010 B).
Coromentaire :
. pieux battu s : s = 0.009 B (avec des valeurs extremes de 0.008 B a 0. 012 B).
Les methodes utilisees dans l'evaluation de Ia charge Qsn diie au frottement negatif 5011/ en general peu precises en rai son de la compIe.;rite meme du phenornene.
7 - PIEU ISOLE SOUS CHARGES HORIZONTALES . Lors qu'un pieu vertical est soHi cite par un effort horizon tal Ho et/ou un moment Mo en tete, sa stabiIite est assuree par la mobilisation des e fforts de reaction latera Le du so l sur Ie fUt du pieu. En un point donne a la cate Z, 1a reaction du sol P est fon etion du deplacement lateral Y du pi eu . Si Ks est Ie module de reacti on du sol :
La prise en comple de ceUe charge dans Ie colcul definitf des pieux p eut conduire dans certa ins cas a des dimensions
€..'(.cessives de ces derniers. En pareils cas, il fout cher:cher p luto! a redu ire ['elfet du frotl emen! negatif en utilisanl tine gaine autour du pieu sur la hauteur ou peul se mobilise,. ce phenomene. (Tub e metallique epois, gaine de bidjm bill/mee, gaine de p/astique ou de bOlle bentonitique). Ces conditions 'son! appliquees OlL",( pieux mouUs dans Ie so l et leur efficacite est jonetion de la qualite de l'execution".-
K,
P (KN/m) Iy (m) (modele de Winkler)
D'.utre 'part : EI d' y/ d.' - P
~
0
Dans. Ie cas de ta ga ine de bidim bitum ee applicable at/x sols fins, K tgS est pris egal a 0.05. 3 .7 . - TASSEMENT D'UN PlEU ISOLE Le tassement d'un pieu iso le so us les charges ·tlsuelles es t en genera l faible et ne constitue pas un para me tre de. calcu l determinant pour Ja plupart des stru ctures. .
..
.
- 26
,
Soit : EJ d'y I d .' + K. y ~ 0
A vee E. I module d' elasticite et moment d'inertie de la se ctio n du pieu de diametre B et longueu r D.
- 27
Par ailleurs, M
CI:IAPITRE 4
= EI d'y I dz', T = dM I dz, P = dT I dz
Les effets de groupe
Cas des sables K = k z
•
•
Les equations de la deformee du pieu y (z) el du moment M (2) sont : Y (2) = Ay (H, T' /EI) + E!y (M, T' /EI) M (2) = Am (H, . T) + Bm. M,
,. Avec T = (EIIK,)
- GROUPE DE PIEUX
. -
a prendre en compte concernant :
la force portante SOllS c harges axiales Ie tasse roent les reactions laH::rales dll sol Ie frottement n egatif
Le remaniement du sol dO. a la mise en place de I'ense mbl e des pieux ainsi que l'interaction pieu . sol en termes d'efforts et de deplacements entre les differents pieux d'un groupe font que Ie comportement du pieu d'un groupe est different de celui du pieu isole.
longueur de transfert 4.1. - Force portnote so us charges axiales
Ay. By, Am et Bm voir fig . nO 14 pour Ie cas des pieux lon gs ( DIT . ~ 5)
L'effet de groupe dans Ie cas de pieux travailant essen tieUe roent au fTonement est represente par Ie coefficient d'effi cacite Ce :
Cas des argiles · Ks # constant
Q,.
C,= -
Y (2) = A'y (H,R' lEI ) + B'y (M,R'/EI)
M (z) = A'm (H,. R) + 8'm . M,
_
n • Qlj
Q : charge limite du groupe de n pieux "
Qlj : charge limite d'un pieu isole.
Avec R = (EIlKs)
'"
longueur de transfert
A'y, B'y, A'm, 8'm, vo ir fi g. n' 15 (ANNEXE)
Remarque: eet effet semble ne gli geab le dans Ie cas de pieux tra vaillant en pointe (C, = I).
Sables laches:
4.1.1 - Gr oup e de pleux dans ie sol cobereot
(a) Cas d'un entraxe (s) superieur Oll eg al 0.7
\) C, =
{ var. lin. 1.0
a3B.
"* petit groupe de pieux courts
1.5 var. lin. 1.0
sJB = 3
3 < si B " 8
siB ;, 8 $:
siB ,; 2. 2
groupe importants de pieux longs
au bien:
1\) C,
=
I-
2 ArcIg (
(B/S» )
x
1t
C =
2 __ 1 _ ~ (
m
e
{
-;:J
siB ' '; 2
2
siB ;, 8
2.0 var. lin. 1.0
Sables denses : 01,
n : nombre de li gnes et de coloTUles du groupe.
(b) Cas d'ul/ elltraxe (s) in/irieur
0.7
C,
a~ B ..
Le groupe de pieux est assil)1 ile aune f~ndation massiye fictive de pen metre (P) egal acelui du groupe el de longueur (L) egale acelie des pieux. La charge de pointe Q et Ie fronement latera! Q sur cene
"
.
fondation fictive sont determines avec les m.ethodes deve(oppees pour Ie pieu isote.
=
{
sIB ;, 8
1.0
b) Cas des pieux fares
C , = 2/3
a 3/4
poil sIB ;, 3
4.2. _ Tassement d'un groupe de pieux 4.2.1. - Methode emp irique
La charge portante du groupe sera la plus petite des deux va!eurs: celie de la' fondation massive fictive et n fois celle d'un pieu
iso!e. 4.1.2 ~ Groupe de pieux dans uo sol pulverulent
Le groupe de pieux travaillant au fronement dans l'argile est assimile a une seme lle fictive situee au 2/3 de la longueur des pieux suppo rtant "\a charge Q appliquee au ~roupe de ~ieux auomentee de tout au partie du frotteroent ne gattf sur Ies pleux. o
a
a) Cas d'un groupe de pieux verticaux, refoulantle sol la mise en . place. soumis aune charge centree.
La repartition des contraintes en profondeur est de 1 et Ie calcul du tassement se fait par: .
+
2
. la methode oedometrique (cas des argiles moUes saturees) . la methode pressiom etrique (cas de s argiles raides sur· consolidees) Dans ie cas des sables, les tasseroents sont en general faj· bles et rapides.
Par supperposition, on obtient un systeme de C n + I) equa tions et 20 inconnues (Y i • Qi> respectivement tassement et char ge du pieu i) qui est resol u dans deux cas: 1) Q, = Q/ n - charges identiques sur les pieux
2) Yi = Yj • seme li e de liaison rigide
Commentnire (1) :
4.3. - Reaction laterale du sol Le tassement d'un groupe de pieux ancres dans les sables peut-€!tre estime de la fayon suivante : S & (mm)
= 0.9 q.l (B &)'" IN,
N, = N~ corrige de la base des p,eux)
(mesu n~
avec q (KN/m2)
= Q I B, L I
ur une profondeur B,
Bg. L, : largeur et lon gueur de la semeJle fictiv e est assiroile Ie groupe de picux I
=
I - D 1 8 B.;' 0.5
Commentaire (2) :
D
a partir
4.3.1. - Methode empirique L'effet de groupe reduit Ja reaction laterale du sol sur un pieu faisant parti e d'un groupe par rapport a celi e correspondant au pieu isole. DAVISSO "'T ~ I970) propose Jes valeurs su ivantes a pren· dre e n compte pow Ie module de reaction laterale reduit k', :
a laquelle
= longueur d'anerage du pieu
k' =
•
{
0.25 ks var. lin .
ks
siB
$ 3
3
ks : coefficient de reaction du sol d'un pieu isole,
Sf Ie comportement du sol peut etre suppose elasfique, /a methode DA VIS et POULOS permet de determiner un coeffi Commentaire (3) : cient d'interaction ex en fennes de deplacement qui depend de : Si Ie comportement du sol peut etre suppose. ~/astique, fa - I'enca.strement relatif des pieu;c (018)
methode de DAVIS et POULOS permet de determiner des fac - la rigidite relative pieulsol (K = Ep IEJ ; EP , Es modu teurs d'interaction en termes de deplacement horizontal et de Ies du pieu et du sol)
rotation (a.y, exy'). , - du rapport 81s, s : entraxe des pieux
- de la longueur di! pieu (LIB, LID)
Par supperposition des differentes facteurs d'intraction, - du coefficient de poisson (1lS) du sol
on pe;ut resoudre les cas suivants :
IV) Ca lculer Ie fac teur de secur ite : F. - QI, I (Q + 2: w.) ' qui peut etre pris inferi eur a 2.0, si Ie tasse ment du groupe de pi eux est acceptable.
a) groupe libre en teJe avec deplacement un iforme.
b) groupe fibre en lele avec charge H etiou moment M
ega/ Sllr chaque pieu.
c) groupe encastre en tete avec deplacemen t uniforme.
V) Eva luer Ie tasse ment du groupe de pieux avec la charge appli quee au groupe de pi eux plus Ie poids du remblai seu t dans Ie cas d'un remblai recent.
4.4. - Frottement negatif pour on groupe de pieux
ne·
L'effet de groupe re lati f au phenomene de fronement gatif se traduit par Ie fa it que la somrn e des effo rts de fr otte· ment negatif sur un groupe de pieux est inferi eure a. la somme des efforts calcules sur un p ieu iso le et cela d'autant plus que les p ieux du groupe son t rapproches.
La procedure
a su ivre pourrait etre :
(Q + 2: w,) ;
VI) Si Ie groupe de pieux est Iiaisonne en tete par une infra$· trueture ri gide. il fa ut repartir un iformement Ie fro u e ment negati f total du groupe (l: Wi) sur l'ense mble des pieu x e~ calculer Ie facteur de securite :
1) Choisir Ie modele de la pil e massive fict ive.
11) Negliger toute contribution a la capacite porta nte limite de la pile do.e a la couche compressible et a toutes les couches sus-jancentes (rembl ais par exempl e) dans un e. leul a long tenne (Q',,). Ill) Evaluer Ia charge trans mise par la pile mass ive : En pl us de la charge de servi ce appl iquee au gro upe de pieux (Q). it faut ajou ter les po ids de la couc he comp ressi ble et de toutes les couches sus·jacentes situees I'interieur du peri metre de la pile massive a u dess us de la couche d'an cra ge des pi eux 0: W ,)
a
Cette charge additionne lle (l. W i) ne doi t pas depasser la fC!Su ltante limite des forces de fro tte ment sur les pieux.
· 34
F• =. QJI ! (Q. + (2: W.), I n) qui peut etre pri, inferi eur , a 2.0 s i Ie tassement du pie u isole est acceptabl e.
Q1i : capacite portante rlmite d'un pi eu isol e a court teeme .
Q., : charge de service appliquee au pieu isole
VII) Ev aluer Ie tassement d'un pieu isole avec la charge (Q + 2: w) I n). ;
4.5. - R epartition des efforts sur Ies pieux d'uo groupe 4.5.1. ~ Position du probleme Soi t un groupe de pieux verti caux et inclines, re li es par un e seme ll e rigide sur laquell e sont ap pli quees les six (6) com· posantes des efforts (Q,.• Qb.>:' QhY' ~. My. MJ rapportees <'s. un rep ere Ox, y , z dont I' origine cOi"ncide ave c Ie baryceotre des
- 35 •
traces des pieux au niveau de \a base de 1a semelle et les axes Ox et Oy avec les axes principaux d'inertie. Le probleme consiste it calcu Jer les effo rts et les deplace rnents en tous po ints de I'axe de chaque pieu du groupe compte tenu: - des lois de reaction du sol pour les differents types de sollicitations. - des effets de groupe. - des conditions de liaison en t(:te et en pied des pieux.
cours
La resolution de ce probleme necessi te en genera l Ie re a l'empJoi de logiciel de calcul sur ordinateur.
4.5.2. - Solution courantes du probleme
Cas simplifies Moyennant certaines simplifications, on peut utiliser \'une des deux solutions suivantes : I) les charges lateraJes (effo rts tranchant. moment) sont unifor mement reparties sur les pieux. puis chaque pieu est etudie comme un pieu unique. 2) les charges vertic ales et Ies charges laterales appliquees a la sernelle de liaison sont transmises aux pieux du groupe SallS form e de charges axiales calculees avec les hypotheses sui vantes : - semelle de liaiso n infLniment ri gide
- pieux articules en tete
- pieux assimjies a des poteaux elastiques - pieux arti cules en pied el reposanr sur un so l indeforma ble.
.. Cas d' une foudation isostatique
a deux dimensions
Les efforts resultants sont dans Ie plan vertical passant par l'a xe principal d'inerti e du groupe de pieux et dans chaque file, les pieux sont identiques et inclines de la meme fa~o n . Une telle fondatio n comporte. soil deux files de pi eux verticaux 5i La resultante est vertica le. - soit trois files de pieux,dont une inclinee. est inclim!e.
Sl
la resultante
Les efforts dans les differentes files sont determines avec les seules equations de la statique .
.
* Cas d'une fondatioo byperstatique Dans Ie cas general d'un groupe de pieux quelconque, la charge d'un pieu est calculee a partir de sa deformation resul tant du deplacement de la semelle et de son module. Par la suite, la so mme des charges app liquees aux differents pieux do it ~tre egale a celie appliquee a la semelle. Dans Ie cas ou ies n pieux sont tous verticaux et identi ques, (avec Q b = 0), on a :
Q.
Qi
~
n
M).. Xi
Mx' Yi
±
± L ",' J
,
Ly.' . J
00 : ~, Y; sont les coordonnees du pieu (i).
- Les actions defavorables : G max - Les actions favorables : G miD
CHAPITRE 5
5.1.2. - Actious dues a l' eau F. (poussee D'ARCmMEDE) 5.1.3. - Frottement negatif G.
- JUSTIFICATION D'UNE FONDATION SUR PIEUX
La justification d'une fondatjon sur pieux porte sur la veri
5.1.4. - Actions variables Q
fication de : - la capacite portaote du pieu et du groupe de pieux vis a vis du sol. - la capacite portante du pieu et du groupe de pieux vis du materiau constitutif de 1a fan dation.
avis
- Charges d'exploitation - Charges dues au..x effets climatiques: vent, neige ...
II Y a lieu de distingue~ les actions vadab les de base Q) des actions variables d'accompagnement Q i (i > 1) dans les differen tes combi naisons.
- des deplacements eventuellement a ne pas depasser aU ri sque de nuhe au bon comportement de la structure por tee.
5.1. - Types d'action
a considerer
Les actions a env isager dans la justification d'une fonda tion sur pieux sont :
5.1.1. - Actions permaneotes G
y a lieu de separer :
Les actions d'accompagnement Q; sont defioies par leurs valeurs de combinaison <1>0 ~ elleuf valeurs quasi-penuanen les
<1>, Q.. 5.1.5. - Actions Accidentelles FA (seisme, ehoe, explosion)
- Po ids pro pre de la fondation - Fraction du poids propre de I'ouvrage et de ses equipe ments
- Efforts dus au retrait et au fluage
- Efforts du au poids et aux poussees des teITes
* Aux etats limites u!times, sous combinaisons fondamentales,
L' action de base Q 1 definies pa r les reglements, a une va leur froquente egal . . <1>, Q, .
il
5.2. - COMBINAISONS D'ACTIONS A CONSIDERER
Les combinaisons d'actions
a envisager sont :
5.2.1. - Aux ~Hats limitcs ultimes ELU : (mobilisation de la capacit6 por tanle du so), resistance des materiaux. co nslilulifs de la ro ndalion).
n y a lieu
de dis tinguer deux types de combinaisons
d'actions :
Combinaisons du 10 genre G + 1.2 Q + T (2) G + Q + V + T
(I)
1°) - Combinaison fondaroentales
1.35 G mu + Gm;, + 1.15 F. + M.. ( 1.35 G ; 1.50 Q 1 + I QI) 1>1
2°) - Combinaison accidentelles
Utiliser les valeurs de Q. cp rrespondant a la colonne ELS (cow..binaison.s quasi-permanentes) du tableau nOg. Combi naisons du 2° genre (3) G + 1.5 Q + 1.5 V + T
(4) G + Q + 1.75 V + T 5.2.2. - Aux etats lirnites de services ELS : (mobilisation du so l vis a vis des deplacements faibJes. mate ri au cons li tu tif vis ~ VJS de la durabiIite de la fondalion, deplacement de la structure portee). 1° - Cornb inaisons quasi-permanentes
G + F. + G, +I O.77 Qi
Utiliser les va leu rs de QIt correspondant a la colonne ELU (combinais ons fondamentales) du tableau n ° 8 (5)
G + Q + E
(6)
0.8 G ± E
Uti1i ser les vale urs de Q, correspondam (combinaisons acc identelles) du tableau n° 8
i 2:1
2° - Combin aison rares G + F. + max (G,. Q 1 + I 0.77 Q,l
Avec: G : ac tions permane ntes. Q : charges d'exploitat ion V : c harges clima tiques , T : retrait, E :. seisme Q, : charge nominale du pieu
i 2: ,
5.3. - Capacite portante vis REMARQU ES: Dans un calcul en contra intes admissibles , il y a lieu d'en visager les combinaisons d'actions suivantes :
a la colonne ELU
a vis du sol
5.3.1. - Pieu iso le La c harge nominale Qn su r ie p i ~ u depe nd de la combi naison d'actions consideree et du type d 'essai utili se voir ta bleau n° 8.
Q, : char ge de fluage mesun!e lars d'un essai de chargem ent de pleu Tablea u nO8
QI : charge limite mesuree lors'd'un essa i de chargement de pieu
ELU
~00lbinai50n d'actioo Type d'essai comb. fond Essai de charge . ment statique
ELS
comb, acc
-0. / 1•25 -0. /1.10
comb. rates omb.quasi·penn
-Q,
-
Q" Q, : charge de flua ge estimee (pieux battus Q, ~ 1.5
Q.' 1.25
Q"
Essai de sol en place
Q! 1 1,40
Q, /1,25
QJ 1,10
Q, /1,40
Essai de sol au la· boratoire
0. / 3•0
Q, / 2,5
QJ2,2
Q.' 3,0
Type de foudation trava illant a l'arrachement (exemple tirant d'ancrage) non concemes par Ie present D . T. R. >I<
pieux fares :' Q< = - - +
' 1.5
2 .5
Q, : charge limite (Q, = Q. + Q..J Determinees ur I. base des resultats des essa is en place au des essais du laboratarres.
QpI : charge limite en pointe
Q'I : charge hmite au frottemenl A l'arrachem ellt :
5.3.2. - Groupe de pieux '
ELU
t-ombinaison d'action TJpC d'essai
comb, fond
Essai de charge ment statique
0. 11.50
ELS
~omb .
ace
Q,\I / 1,50
10 ) Pour cbaque comb inaison d'actions. o n veri fie pour un
comb. tares omb. quasj..penn
0. 13 .0
•
group e de n pieux :
•
L Q. ,; C, n. Q, j • I
Essai de sol en place
0. 11,50
0,,11.50
QJ3,0
•
Essai de sol au la boratoire
o. 12.0
0,,12,0
Q,I3.0
•
·42·
J
Q., : charge axia le sur Ie pieu U) C. : coefficient d'~fficacite Q" : charge no mina le en compression pour un pi eu isole
- 43 .
2°) Pour chaque combinaison d'actions, on ver i fie la fo ndation massive fictive equivalente au groupe de pieux en lui app li quant les regles decrites pour Ie pieu isole. 5.4. - eapacite portante vis it vis du materiau cO Dstitutif de la fandatian La justification de la capac ite portante vis a vis du mat~ riau constitut if releve du calcul de structures seLon les regle ments correspondants en vigueur (betan anne, acier, ainsi que Ie DTR Travaux de fandatian profandes).
CHAPITRE6 - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES 6.1. - Types de pieux Le chaix precis du type de pieux ne se fa it pas au nive au de I' etude. 11 es t sauvent propose par I'entreprise a partir de cr iteres tels que : Ie materiel dont elle dispose, Ie coOt, les qabitudes locales, les recommandations de 1'6tude geotechnique (confi guration du site, nature des sols, substratum, canalisations d'eau, agressivite des eaux et des terrains). II est recommand6 de chaisir Ie meme type de piellx pour l'ensemble de la fonda tion .
au fores ne sont adaptes qu'aux ouvrages a reaction s d'appuis modestes. - Ie choix du diametre est li e a I'importance des eff~>11S hori zontaux a reprendre . Si ces efforts sont faibles. les pieux de faibl e diametre ( 8 .s; 0.60 m) co nviennent. Sinon, les pieux de grand diametre (B ~ 0.80 m) verticaux travaillant en reaction latera le sont recomm andes . Le choix du diametre peut etre egalement conditionne par sa longueur (probleme de flambe ment). 6.2.2. - Longueur (L ) La longueur des pieux depend: - de l'epaisseur des couches du sol a traverser pour mobiliser un frattement lateral suffisant dans Ie cas des pieux fl ottants en particulier. - de Ja profondeur du substratum'resistant et de l'encastremerit prevu dans Ie substratum dans Ie cas de pieux travaillant es sentiellement en pOinte. 6.3. - Disposition en pJan des pieu! d ' UD groupe La disposition en plan des pieux do it permettre :
6.2. - Dimensions 6.2.1. - Di.metre (B) - Ies gros pieux fon.~s (8" ~ 0.80 m) sont reserves aux grands ouvrages. - les pieux fa res, non tubes sur toute leur longueur doivent avoir un diamelre d'au mains 0.60 m. Les petits pieux battus
- d'assurer une repartition la plus homo gene possible des char ges axiales entre les differentes pieux. - d'assurer Ie centrage du groupe de pieux SOllS les parties de la structure qui transmettent les so llicitations a la fondati on. L'entraxe minimal de deux pieux est de 2,5 B. It n'y a pas
d' entraxe maximal a resp ecter, il faut cependant ev iter une distance entre pie ux trop importante qUi conduit a une forte epaisseur de La sernelle de liaison. 6.4. - Marche it s uivre pour one etnde de fondatioDs
profondes
Le dimens iannement d'une fondation sur pieux s'effectue de maniere iterative a partjr d'un predimensionnement etabli de fa~on plus ou mains empirique jusqu'a I'obtention d'une fonda· tion capable de. resister allX charges transmises par l' ouvrage selon les etapes suivantes :
1 - DONNEES DU PROBLEME - Char'ges ext~rieures : Qv • M • '. 'x•
M ' .y •
Qhx• Qhy (ces val eurs sont
donnees pour les differents types d'actions a envisager. · D6placements et rotations admissibles evenruels .0.. mll,.'(, 0 h)'llU,
$_. • Profil
g~otechnique
· Resultats des essais de sol (essa i de chargeme nt, essai de sol en place, essai en laboratoire).
2.• PREDIMENSIONNEMENT DU GROUPE DE PIEUX
3.· ANALYSE DE LA STABILITE DU GROUPE DE PIEUX . Analyse de 1a stabilite du groupe de pieux en tenant compte des effets de groupe pour les di ffe rentes combinaisons d'ac tions . Verifier si les deplacements et les rotations admissibles sont satisfaits.
4.• REPARTIR LES EFFORTS SUR LES TETES DES PIEUX 5. VERIFIER POUR LES DIFFERENTES COMBINAI SONS D'ACTlONS Qui;; LE DIMENSlONNEMENT DES PIEUX EST CONVji:NABLE 6.
MODIFIER LA COMPOSITlON OU LA DlSPOSI· TlON DU GROUPE DE PIEUX EN FONCTION DE LA NON VERIFICATION DE CERTAINS DES CRI TERES ENVISAGES CI·DESSUS ET REPRENDRE LES DIFFERENTES VERIFICATIONS.
Les problemes pos~s par Ie comportement des pieux sallS differentes natures de charges sont complexes et il n'est pas possible de definir un e methode s imple et precise de dimensionnement d'une fondation sur pieux. Pour Ies ouvrages importan ts oU. apparaisse nt des conditions de charge, de site, de co nfiguration ou d'execution delicate, il est recommande de faire appel a un specialiste de fondation .
· Estimation preliminaire du nombre de pieux necessa ire · Repartition des pieux du groupe
- 47
ANNEXE
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1. • "Les fond.tions profondes" cours ENPC 198 6· 87 F. .sOURGES, R. FRANK.
, ,
, " C~
, ,• 1" ~
, ,
O~
•,
REFERENCES:
08
//
~
10
'.
" o
02 " ' 0 4
Ih If"
•
,!If.
3 . . Foundation Analysis and design JE BOWLES, MC GRAW·H1LLA th ed 10 0
~.
1 .
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L..
o.s
00
~
"'"
, •
4. _ Pile Foundation Analysis and design A.G. POULOS , EH DAVIS J. WILEY.
,
5. _Foundation Engineering for diffi cult subsoil conditions. (ZEEVAERT; VAN NOSTRAND Rein Hold Compagny)
,
10
,
2. - Fondation Engjneering Press~s ENPC.
,
6. _Principles of Foundati on Engineering, B.M. DAS, BrooksJ Cole Engineering Division '
Fig. : (4
7 . . Fond. 72, SETRA. II' A:.. ,r ,
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Fig. : 15
·52 .
- 53
TITRES. DEJA PARUS
Autres pUblications
DOCUMENTS TECHNIQUES REGUEMENTAIRES D.T.R - B.C. 2.48
Regles Parasismiques Algerie nnes • R.P.A. 88 (1989).
'" Comr81e de qualite des ouvrages de Genie·Civil (1) (1989).
D.T.R. - B.C. 2.2
Charges permanenles et charges d'exploi l31ion
( 1989)
D.T.R. - B.C. 2.1
Princ ipes generaux pour verific=r la s&uri"~ des ouvmges ( 1989).
'" Evaluation et vulnernbilite du risque sisrnique, en Algerie (199 1) (2)
D.T.R. - D.E. 2.1
Rtgles d'extculioo des Irav;:lUx de conslruClioo
des ouvrages en ~lon anne ( 199 J),
• Recommnndatioris techniques pour la reparatiOn el Ie renforcetfl<.!lit des ouvrages (1992).
D.T. R. - D.E. 1.2
Regles d'exec ulion des travaux de lerrassemeOi pour Ie balimenl ( 199 L).
• C,lIll1ogue des methodes de reparation et de renforcement (1992)
D.T.R. -RE. J.31
Regles d'exec ulion des tll vaux superficielles ( l99 I).
• Calcul pratique des Slrucrures melaliqoes ( I ).
"Alea sismique et microz.onage
~cas
de I'AJgerie" (1 99 1) (2)
• Risq ue sismique en Algerie. ( 1994)
de (ondalions
D.T.R - B.E. 2.2
Regles d'execution des Iravau)!. de construction des'parois e l murs en belen banche (1 99 1). - -
D.T.R. - B.C. 2.42
Regles de conception el de calcu l des parois el murs en betan baoche (J 99 t ).
D.T.R - B.C. 2.33.1
D.T.R. - B.C. 2.31
'" Comment se comporter en cas de seisme. ( 1994)
'" G uide de construc li('ln p.u uismique des maisons individueHes el
b~ li ments assitniles . (19o.)~)
a paraitre :
Regles de calcul des fo ndalions superficieUes ( 1992).
D.T.R. - B.E.!.!
Travaux de sondages et d'essais de sol (1995)
Denominalion prov isoires des so ls
D.T.R. - B.C . 2.43
Regles de conception et de calcul des structures
el
des
roc hes.
D.T.R. - B.C. 2.32
Methodes de soodages et d'esais de so ls.
D.T.R. - B.E.l.31
Travuux de fondati ons profondes.
D.T.R. - B.C. 2.33.2
Methodes de c alcul des fondations pro(oooes.
D.T.R. - B.C, 2.41
Reg les de conception el de calcul des slruclOres
en belon Arme pc.n.A 9r. ( 1994)
rntlalliques (1996);
( I) Co-edition opu/cas (2) Titre epuisi.
PhoIlI'COIIlpo$l4iGr1 fI Im,oressian
I~PIUltEJi1E SAARI
3. rue IIoIlornM SAAOIu< rl ·1l/;\R ("1__)
("'~*" 1'1'l$ ,
,S8N; 996 1-913-(I()-6
P. V. : H.T. : 93,46 D.A. T.V.A. 7% : 6,54 D.A.
