Plan
• Introduction
• Définition du pieu et terminologie
• Comportement mécanique et sollicitations
• Exemples de pieux
• Comportement sous charge axiale
• Comportement sous sollicitations
transversales
• Actions hydrodynamiques
• Etats limites ultimes : justification des
fondations profondes à faire (norme NF P 94 – 262)
• Etats limites ultimes : expressions générales
des combinaisons d’actions (norme NF P 94 – 262)
• Facteurs partiels pour la vérification des
états limites pour les structures (STR) et géotechnique (GEO) (norme NF P 94 –
262)
• Facteurs partiels pour la vérification de
l’état limite ultime de soulèvement global (UPL) (norme NF P 94 – 262)
• Etats limites ultimes : efforts dus au
frottement négatif et à la poussée transversale par déplacement du sol (norme
NF P 94 – 262)
• Cumul des frottements négatifs et des charges
dues aux actions variables (norme NF P 94 – 262)
• Etat-limite de portance (norme NF P 94 – 262)
• Etat-limite de traction (norme NF P 94 – 262)
• Résistance aux charges transversales (norme
NF P 94 – 262)
• Résistance structurale (norme NF P 94 – 262)
• Stabilité générale (norme NF P 94 – 262)
• Etats limites de service : expressions
générales des combinaisons d’actions (norme NF P 94 – 262)
• Mobilisation du terrain par une fondation
profonde soumise à une charge axiale (norme NF P 94 – 262)
• Déplacement et déformation d’une fondation
profonde (norme NF P 94 – 262)
• Evaluation du frottement négatif sur une
fondation profonde (norme NF P 94 – 262) Annexe H
• Fonction représentative du déplacement du sol
en considérant celui-ci comme une action (norme NF P 94 – 262) Annexe K
1 Introduction
_ On présente le
calcul géotechnique des fondations profondes selon l’Eurocode 7
(NF EN 1997-1) et la norme française NF P94-262.
_ La démarche est
conforme aux principes du calcul aux états limites avec facteurs partiels
définis dans la norme NF EN 1990 et son annexe NF EN 1990/NA.
_ La multitude des
cas de vérification et des méthodes recommandées ne permet pas de faire une
présentation exhaustive du calcul aux états limites des fondations profondes.
_ Au niveau
application, il y a lieu de faire appel à des programmes automatiques pour
procéder à toutes les justifications requises pour une fondation profonde.
2 Définition du pieu et terminologie
Pieu : élément
structurel élancé placé dans le terrain, pour transférer à celui-ci les actions
qui lui sont transmises par la structure portée ou par le terrain environnant.
Il peut être préfabriqué ou réalisé en place et
être mis en œuvre par forage, par fonçage, par vibrage, par battage, par
vissage ou par vérinage.
Barrette : élément
de paroi moulée ou ensemble d'éléments de paroi moulée interconnectés (par
exemple en forme de L, de T ou cruciforme) et bétonnés simultanément.
Puits : fondation
profonde ou semi-profonde, de diamètre d’ordre métrique, creusée à la pelle ou
à la benne preneuse.
Micropieu : pieu
de petit diamètre (inférieur ou égal à 300 mm), généralement réalisé avec des
techniques particulières.
Pieu foré : fondation
profonde réalisée par forage ou par excavation manuelle (par exemple un pieu ou
un micropieu foré, une barrette, un puits, etc.).
3 Comportement mécanique et sollicitations
Charge limite de frottement latéral :
Qs = P Sqsi hsi
P: périmètre du pieu
hsi : épaisseur de la couche i
qsi : frottement latéral unitaire
de la couche i
Charge limite de pointe :
Qp = qpA
A : section du pieu
qp : contrainte limite sous la
pointe
4 Exemples de pieux
Exemples
de pieux forés circulaires
Les pieux forés
Les pieux forés sont réalisés par
extraction du sol, puis par mise en place d'une cage d'armatures et bétonnage
de l'excavation. Plusieurs méthodes existent :
La tarière fonctionne comme un tire-bouchon. Elle s'enfonce dans le sol par rotation
et remonte le sol par cisaillement. Technique utilisable pour les sols tendres.
La benne fonctionne comme un taille-crayon à réservoir en coupant le sol
par rotation et en le stockant directement dans sa partie supérieure.
Utilisable pour les sols tendres.
Le grappin est une mâchoire métallique qui détruit le sol par poids. Il est
laissé tomber en chute libre dans le forage, arrivé au fond du forage les
mâchoires se referment sur le sol qui est ensuite remonté. Utilisable pour des
terrains durs.
Le trépan détruit le sol mais ne peut pas le remonter. Il est utilisé en
général pour détruire des passages rocheux dans le terrain.
Le carottier fonctionne comme un poinçon en cisaille le sol par rotation et en
le remontant par adhérence. Utilisable en terrains tendres et adhérents
(argileux).
Les puits
Par définition, les puits sont des fondations
creusées à la main. Les moyens de forage exigent la présence d'hommes au fond
du forage.
Les puits de section circulaire ont un diamètre
égal à 1.20 m.
Les puits de section quelconque ont une largeur
minimale de 0.80m et une section de 1.1m2.
La profondeur est en général inférieure à 8m.
Ces dimensions doivent permettre aux ouvriers
de travailler en fond de fouille.
La fondation par puits est choisie lorsque :
- la couche superficielle présente une
résistance insuffisante ;
- les charges sont importantes et concentrées.
Les barrettes
Il s'agit d'un type de pieux forés et moulés
dont les caractères distinctifs concernent la forme et le mode de forage.
On utilise d'habitude des outillages de forage
à benne ou de type hydrofraise dont les dimensions sont standards:
- largeur : 0.52, 0.62, 1.02, 1.22, 1.52m
- ouverture : 1.80, 2.20, 2.70, 3.00m
5 Comportement sous charge axiale
Essai de chargement statique d'un pieu sous
compression axiale Norme NF 94-150-1 (1999)
_ Essai à charges
contrôlées, par paliers de fluage, qui consiste à mettre en charge par
incléments DQ=0.1Qmax jusqu'à Qmax.
_ Il permet de
déterminer la charge limite conventionnelle QLe et la charge de fluage conventionnelle
Qce.
_ Pendant chaque
palier de fluage de durée 60mn, on enregistre le déplacement en tête du pieu en
maintenant la charge constante.
_ Pour chaque palier
Qn, on détermine la pente an (Valeur à
10mn).
_ La charge critique
de fluage est déterminée par la construction effectuée sur la courbe d’an en
fonction de la charge de palier Qn.
Essai de chargement statique d'un pieu sous
compression axiale Norme NF 94-150-1
(1999)
_ La charge limite QLe
ou Qu correspond à la rupture du sol et se produit pour un grand déplacement.
_ La charge limite
est équilibrée par deux réactions limites : la résistance de pointe
qu qui donne la charge limite de pointe Qpu=quA
et le frottement latéral qs qui donne la charge limite de frottement latéral Qsu=qspBD.
_ Pour atteindre la
charge limite, le pieu s'est déplacé en tête de st pour mobiliser le frottement
et de sp (st<sp) pour mobiliser la résistance de pointe ; déplacement compté
relativement à la surface du sol.
_ Les expériences
montrent que le chargement progressif du pieu mobilise d'abord le frottement
latéral puis l'effort de pointe. On peut estimer en première approximation qu'il
faut 5mm pour atteindre le fortement latéral limite et de l'ordre de 50mm pour atteindre
la résistance de pointe limite.
6 Etats limites ultimes : dispositions applicables au calcul des fondations profondes (norme NF P 94 – 262)
- Dans une combinaison donnée, Gkj,sup et Gkj,inf
désignent des actions d'origine et de natures différentes, ce qui exclut de
partager une même action entre les deux parties. Par exemple, on ne peut pas
affecter à un même sol deux masses différentes selon que l'on évalue une action
de poussée ou une action pondérale.
- Les niveaux de l'eau, choisis dans le cadre
des situations définies à l'article 7.1 de la norme NF P 94 – 262 doivent
correspondre à une probabilité d'occurrence faible, et que les actions de l'eau
(5.1.5) relèvent des actions permanentes.
