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ANCRAGES INJECTÉS TITAN UNE INNOVATION S’IMPOSE Conception, dimensionnement et exécution. Homologation générale de la construction Z-34.14-209 Ancrage de blindage de fouille Clouage de sol Fondations / Reprise de fondations

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ANCRAGES INJECTÉS TITAN

UNE INNOVATION S’IMPOSEConception, dimensionnement et exécution.UNE INNOVATION S’IMPOSEConception, dimensionnement et exécution.

Homologation générale

de la construction Z-3

4.14-209

Ancrage de blindage de fouille

Clouage de sol

Fondations / Reprise de fondations

Ancrage de blindage de fouilleAncrage de blindage de fouille

Clouage de solClouage de sol

Fondations / Reprise de fondations

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Fondations /Reprise de fondationsMicropieux injectés TITAN 40/20 contre la poussée des eaux, Maison de la Culture de Westerhaar, Pays-Bas.

Clouage de talusClous injectés TITAN 30/11 destinés à maintenir une berge. Canal de Teltow, lot 2, Berlin, Allemagne.

Clous de 12 m de long. Forage à partir d’un ponton à l’aide d'une glissièretélescopique

TirantsAncrage de blindage de fouille à l’aide de tirants TITAN, Dresde, Allemagne

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La présente documentation contient toutes les informations de base concernant nos ancrages injectés TITAN avec les explications nécessaires concernant les diverses applications géotechniques:• Micropieux de fondations soumis à la compression• Tirants d’ancrage pour maintenir des structures

contre le terrain• Clouages de parois• Dans le cas de sollicitations périodiques répétées.

Le chapitre « Conception et dimensionnement » avec des exemples reprend en outre les normes à respecter et les preuves à fournir.L’appendice présente diverses séries d’essais fondamen-taux et présente sous forme de tableau tous les éléments et accessoires du système.

Vous trouverez toutes les brochures spécialisées concernant chaque domaine d’application des ancrages TITAN sur notre site ISCHEBECK, www.ischebeck.fr ou bien en vous adressant à votre agence.

INTRODUCTION Sommaire

1. Le principe du système 4

2. Domaines d’utilisation 6

3. Les éléments d’un boulon d’ancrage TITAN 83.1 Une barre en acier à triple fonction 83.2 Des taillants perdus 103.3 Le manchon de couplage 113.4 Le centreur 113.5 Les diverses têtes d’ancrage 11

4. Le procédé 124.1 L’ancrage en deux opérations 124.2 Le résultat 14

5. L’équipement 16

6. Conception et dimensionnement 206.1 Dimensionnement d’un micropieu TITAN 206.1.1 Justificatif de la portance interne 216.1.2 Justificatif de la portance externe 226.1.3 Justificatif de la résistance au flambement (micropieux soumis à la compression) 246.1.4 Justification 266.2 Exemples de dimensionnement 286.3 Preuve de la durabilité (protection anticorrosion) 326.4 Calcul du volume de ciment théoriquement nécessaire 34

7. Appendice 367.1 Preuves et essais fondamentaux 367.1.1 Stabilité directionnelle 367.1.2 Transmission des charges 377.1.3 Diamètre du bulbe 387.1.4 Adhérence, largeur des fissures 397.1.5 Elargissement du trou de forage 407.2 Liste des normes 427.3 Fiche technique 43

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UNE VISION

C’est la silhouette d’un bel arbre vital qui nous a inspirés dans notre démarche. L'arbre est maintenu par un réseau de multiples racines de toutes dimensions. Il se trouve ainsi parfaitement ancré dans le sol sans le recours de fondations en béton.Les racines transmettent dans le sol les charges verticales et horizontales, statiques et dynamiques ainsi que lescouples et les chocs auxquels l’arbre est soumis. L’arbre résiste ainsi au vent, à la neige, aux séismes. Les racines s’entremêlent au sol et comme un liant naturel

1. Le principe du système

elles finissent par former un bloc monolithique (motte de terre). On obtient ainsi un ensemble composite. Les racinespoussent avec l’arbre selon des règles de« dimensionnement » qui nous sont encore en grande partie inconnues. La croissance de l’arbre nous sert de modèle pour travailler à la consolidation du sol en y plaçant une armature de façon économique. C’est le Dr. F. Lizzi qui dès 1952 a reconnu la valeur exemplaire de ce système pour l’appliquer à la technique des fondations. Il a baptisé ses micropieux « pieux à racines » (pali radic).

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L’ancrage injecté TITAN – Notre système

L’élément porteur des ancrages injectés TITAN est une barre en acier, creuse et filetée qui fait fonction de barre de forage, de tube d’injection et d’armature (3 en 1). A ladifférence des systèmes correspondant à la norme DIN 4128 où le prétubage (casing) est indispensable pourmaintenir ouvert le trou de forage dans les sols instables ou les roches désagrégées, le procédé ISCHEBECKstabilise le trou de forage en injectant dès le début un coulis de scellement. Le prétubage est inutile. Le rendement est ainsi au moins deux fois supérieur au forage avec pré-tubage.Un autre avantage réside dans l'injection dynamique du coulis de scellement à la fin du forage (voir 4.1.).

En l’absence de prétubage, le bulbe s’infiltre dans le solenvironnant. Grâce à cette augmentation de l’adhérence, le déplacement des têtes d’ancrages non précontraints se mesure en millimètres, valeur comparable à celle des ancrages précontraints selon NF EN 1537.En tenant compte de la transmission des charges, les ancrages injectés TITAN représentent une solutionalternative économique par rapport aux ancragespermanents précontraints.

Les ancrages injectés TITAN sont utilisés commemicropieux, comme tirants ou clous, le principe de mise en oeuvre restant le même.

Les ancrages injectés TITAN correspondent à la norme NF EN 14199 « Micropieux » et sont agréés en Allemagne par l’homologation de l’Institut Allemand des Techniques de la Construction (DIBt) No. Z.-34.14-209.

Infiltration du bulbe dans le sol

1. Le principe du système

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Les micropieux TITAN correspondent à la norme NF EN 14199 pour lestravaux de fondations et de reprise en sous oeuvre. Ils transmettent les efforts de compression et de traction dans les couches inférieures et portantes du sol.

• Fondations denouvelles constructions

• Transformation destructures existantes

• Reprise en sous œuvre après des dégâtscausés p. ex. par les eaux (affouillement)

• Contre la poussée des eaux

> Vous trouverez de plus amples informations sur chaque domaine d’application des ancrages TITAN dans les brochures spécialisées ou sur notre site ISCHEBECK, www.ischebeck.fr

2. Domaines d’utilisation

MicropieuxPour fondations et reprises de fondations

Clous

L’ancrage injecté TITAN selon NF EN 14199 maintient des structures verticales. Il transmet les efforts de traction dans les couches portantes du sol.

• Fouilles• Rideaux de

palplanches• Murs de soutènement• Tirants provisoires ou

permanents• Remplace les tirants

câbles précontraints

Tirants d’ancragePour blindage de fouille

Les clous TITAN selon la norme NF EN 14490 ont pour fonction d’améliorer la résistance à la traction et au cisaillement du sol. • Confortement de

parois• Protection de pentes• Armature du sol• Fixation de filets de

protection

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Ancrages injectés TITAN dans les tunnels

• Stabilisation desentrées de tunnel

• Clouage de la voûte du tunnel

• Voûte parapluie• Ancrages pour

stabiliser le front de taille

• Ischebeck-Quick-Anchor: Avec résine synthétique

• Drill DrainLes ancragesinjectés TITAN servent de drain horizontal au moyen d'un bulbeperméable. Ils assurent le drainage du talus.

• MonojetLe micropieu TITAN utilisé selon le principe du « jet grouting » à des pressions allant jusqu’à 200 bars.

• GéothermieLe micropieu TITAN a une double fonctiongéotechnique etgéothermique

Avantages pour la conception• Système homologué• Dimensionnement rapide et sûr• Applications multiples en particulier dans des

conditions difficiles• Utilisable dans tous les sols

Avantages dans la réalisation• Un procédé unique pour toutes les applications• Utilisation dans les sites étroits et difficiles d’accès• Avance rapide• Adaptable à tout changement d’environnement

géologique• Ne nécessite aucun équipement supplémentaire

Avantages pour le maître d’œuvre• Aucun frais de contrôles comme c’est le cas pour les

tirants câbles• Protection anticorrosion durable• Grande sécurité de réalisation• Sauvegarde maximale de l’environnement• Système économique

Construction de tunnels Applications spécifiques

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3.1.1 La barre TITAN tient lieu d’armature Un élément portant en acier à grain fin

Les normesLa barre TITAN correspond à la norme européenne NF EN 14199, chapitre 6.2.1: Une barre en acier servant d’armature des micropieux en béton conforme à lanorme NF EN 10080*.L’EUROCODE 2 (NF EN 1992) et DIN 488 divisent les aciers d’armature réciproquement en 3 et en 2catégories. La catégorie B impose:• Limite élastique fy,k: 400-600 N/mm²• Rapport de limite élastique (ft/fy)k ou bien Rm/Re > 1,08• Allongement à la charge maximale εuk ou bien

Agt > 5,0 %

Acier à grain fin S 460 NH selon NF EN 10210A dimensions égales, l’acier à grain fin comparé à un acier normal reprend des charges supérieures. Pour cette raison on utilise comme barre d’armature un acier résistant, ductile et d’une résilience élevée. La résilience de cet acier est d’environ 100 Joules/cm² (à – 20°C). D’où un risque minimal de dégâts sur la barre pendant le forage en rotopercussion. La barre posée enrotopercussion remplit toutes les conditions requises pour un acier à béton. L’acier à grain fin est en outre insensible à la formation de fissures de contrainte.

La ductilité exclut une rupture brutale de la barre Grâce à sa ductilité élevée, l’acier réagit en cas de surcharge par une grande élongation uniforme. La charge reste constante. Dans la pratique, l’acier réagit d’abord par un allongement à la surcharge avant la ruine. Une rupture brutale est ainsi exclue.

Protection anticorrosion durableLe bulbe formé de ciment durci assure une protection anticorrosion durable (voir également P. 32).Dans les cas de sollicitations élevées, il est également possible d’augmenter la protection anticorrosion par les mesures suivantes:• Galvanisation à chaud• Traitement DUPLEX• Acier inoxydable (cf. 6.3., preuve de durabilité)

*Remarque: La norme NF EN 10080 a été remplacée enAllemagne par la norme DIN 488.

3. Les éléments du boulon d’ancrage TITAN3.1 Un barre en acier à triple fonction

- Le forage direct sans tubage réduit le nombre d’opérations = Rende- ment au moins deux fois supérieur- Grande sécurité de réalisation

Les trois fonctions de la barre TITAN:- Armature

- Canal d’injection

- Tige de forage

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3.1.2 La barre TITAN sert de conduit d’injection Un tube creux au lieu d’une barre pleine

Pas de tubage supplémentaire = Travail simplifiéLa barre d’ancrage est forée directement enrotopercussion jusqu’à la profondeur voulue. Le coulis de forage qui ressort par le taillant stabiliseautomatiquement le trou de forage et rend le prétu-bage inutile d’où l’économie des deux opérations: d'introduction et d'extraction du tubage.

Compactage garanti = Réinjection inutileL'injection du coulis et l'opération de forage du tube d'ancrage simultanées assurent le compactage complet de tous les vides du trou de forage depuis le fond. Il est inutile de prévoir des flexibles supplémentaires pour l’injection. La réinjection est supprimée.

Avantage statique du tube creux par rapport à la barre pleineA surfaces de section égales, un tube creux a unmeilleur comportement au flambement, une rigiditésupérieure et une surface plus favorable (Surface d’adhérence) que la barre pleine. A partir d’une quantité égale d’acier (Prix du matériau) avec une charge égale à la traction et à la compression, on obtient une meilleure résistance au flambement et à la flexion.

Exemple : Comparaison entre une barre pleine de50 mm et un tube creux TITAN 73/53.

Aplein ≈ 19,60 cm²

Wplein ≈ 12,3 cm³

Iplein ≈ 30,7 cm4

ø 50 mm ø 73 mm

Acreux = Aeff ≈ 16,15 cm² (cf. P. 43)

Wcreux ≈ 22,2 cm³

Icreux ≈ 77,5 cm4

3.1.3 La barre TITAN comme barre de forage Barre autoforeuse avec filetage TITAN*

Filetage continu pour une grande flexibilité d’utilisationPossibilité de scier les barres dans le cas de chantiers exigus ou de hauteur réduite. Les accessoires(couplage et serrage) sont vissables sur toute la longueur des barres.

Filetage autobloquantGrâce au filetage autobloquant, nul besoin de 2contre-écrous par manchon de couplage.

Adhérence optimale et fissures minimalesdans le bulbeL’adhérence optimale dépend surtout de la géométrie du filet. Le rapport surface/intervalle du filet fR est le facteur qui définit la qualité de l’adhérence. Le filetage TITAN est caractérisé par un rapport très élevé proche dumaximum fR = 0,21 à fR = 0,33, il est fortement supérieur à celui des aciers à béton filetés (fR = 0,056). Outre son incidence sur l’adhérence, l’angle des rainures du filet à 45° réduit les fissures. La largeur des fissures à charge maximale reste inférieure à 0,1 mm, valeur exigée pour la protection anticorrosion permanente. Cette largeur de fissure ne peut être respectée avec les barres de forage à filetage rond R32/R38 (selon ISO 10208/ISO 1720) .

Filetage TITAN*Microfissures qui ne traversent pas le bulbe

Le filetage spécifique TITAN garantit une excellenteadhérence et minimise le risque de fissureslongitudinales dans le bulbe.

* Le filetage TITAN correspond par sa forme et sa fabrication à l’Eurocode 2, DIN 488, NF EN 10080 et ASTM-A615.

Filetage rondMoins de fissuresmais qui traversent le bulbe

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- Un taillant pour chaque catégorie de sol- En règle général, il n’est pas nécessaire de changer de méthode dans le cas de conditions géologiques imprévues

Taillant

Centreur

Barre TITAN

Manchon de couplage

3. Les éléments d’un boulon d’ancrage

à injection TITAN

Tube intermédiaire HD-PE

3.2 Taillants

Taillant bilame Pour les sols argileux, argilo-sa- bleux, sans obstacles < 50 S.P.T. 1)

Taillant en croix Sables et graves denses, avec obstacles > 50 S.P.T. 1)

Taillant à boutons

Roche désagrégée 2), phylite, schiste, glaise; résistance < 70 MPa

Taillants en croix avec applications de carbure Dolomites, granit, grès Résistance 70 – 150 MPa

Taillants à pointes de carbure Béton armé ou rocher 2), Carottage; résistance > 70 MPa

Taillant à étages avec applications de carbure Maintient la direction pendant le forage en présence d'interfaces dans le sol.

- Tous les taillants sont équipés de trous d’injection Venturi- Les taillants représentés ci dessus peuvent varier dans leur forme et leur couleur.

1) S.P.T. Standard Penetration Test2) La résistance du rocher hétérogène est nettement inférieure à celle de la roche pure du fait de la présence presque générale de diverses couches. En règle générale la résistance du rocher se situe entre 10 et 20% de celle de la roche pure. (D’après Prof. Dr. Kurosch Thuro, chaire de géologie, Université Technique de Munich).

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Le manchon de couplage supporte aussi bien dessollicitations alternées que des charges dynamiques, ceci grâce à la butée centrale (bague en acier avec joint). Le blocage contre la butée centrale garantit une transmission optimale de l’énergie de frappe pendant le forage.

Le centreur posé avant chaque manchon decouplage (prescrit dans l’homologation tous les 3 m au min.) assure une épaisseur régulière de la couche de ciment durci d’au moins c = 20 mm et un centrage de la barre d’ancrage dans le trou de forage. L’élargissement du trou de forage par le taillant (page 14) contribue en outre à obtenir l’épaisseur de couverture de cimentprévue dans l’homologation. La forme du centreur est étudiée pour favoriser laremontée des sédiments hors du trou de forage. Lecentreur améliore en outre la stabilité directionnelle pendant le forage.Poser le centreur avec le petit diamètre vers le fond du trou.

Le design de la tête d’ancrage dépend de l’utilisation. En règle générale la tête est noyée dans un massif en béton (Poutre, fondations, radier) ou placée sur du béton projeté (Clouage de sol) ou bien elle est fixée sur une structure en acier (Rideau de palplanches, lierne).

Dans le béton armé, la tête d’ancrage se compose d’une plaque glissée sur la barre fixée au moyen de deux écrous à rotule. Il est indispensable de fournir lesjustificatifs statiques concernant la compressionponctuelle des surfaces, le poinçonnement et la flexion des plaques de tête. Dans le cas du béton projeté, la plaque de tête avec un écrou à rotule permet de compenser des inclinaisons allant jusqu’à 5°.Les cales multidirectionnelles sont conçues pour des inclinaisons allant jusqu’à 36°.Dans le cas d’ancrages de rideaux de palplanches, les écrous sphériques avec les plaques correspondantes permettent de compenser des inclinaisons allant jusqu’à 45° par rapport à la verticale. Une inclinaison horizontale simultanée (de droite à gauche) est également possible en fonction de l’angle d’inclinaison verticale.

Dans la documentation « Têtes de micropieux et detirants d’ancrage» vous trouverez des modèles dedimensionnement aux chapitres « Têtes demicropieux noyées dans le béton » et « Ancrage de rideau de palplanches ».

3.5 Têtes de micropieux et de tirantsCompensation d’inclinaison allant de 0° à 45°.

3.4 CentreurAssure une épaisseur régulière de la couverture de ciment

3.3 Manchon de couplageLiaison sans contre-écrou

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Un procédé unique pour toutes les applicationsQuelles que soient lesconditions géologiques et le type d’application, la méthode de pose des ancrages injectés TITAN reste la même.

4. 4. Le procédé 4.1 L’ancrage en deux opérations

1ère opération : Forage directForage en rotopercussion avec injection du coulis de forage

Le forage en rotopercussion avec un coulis de ciment modifie et améliore le sol à la manière des pieux battus. Pendant le forage, l'injection du coulis permet d'obtenir un mélangeciment/sol qui stabilise le trou de forage. Le mélange ciment/sol corres-pond à l’injection primaire qui améliore l’adhérence entre le bulbe et le sol. Le ciment s’infiltre dans la structure granuleuse du sol. A la différence du forage au marteau fond de trou avec un rinçage à l’air ou du forage avec tubage, la paroi du trou de forage n’est ni désagrégée ni déstabilisée.C’est actuellement le principe desparois moulées selon DIN 4126 et des pieux forés selon DIN 4014 (L’injection se faisant à la bentonite et non aucoulis de ciment). Le système estcomparable en certains points auconfortement par béton projeté: La paroi du trou de forage estimmédiatement stabilisée par unecouche de ciment.

Le coulis de rinçageLe coulis de ciment avec un rapport eau/ciment e/c = 0,4 ÷ 0,7 (p. ex. 70 l d’eau pour 4 sacs de 25 kg de ciment; E/C = 0,7) et une résistance defc,k ≥ 35 N/mm² sert à la fois de liquide de rinçage et de scellement. Danscertains cas le rinçage peut se faire avec un coulis plus liquide, à l’eau ou à l’air.

Avance du forage et ramonagePlus l’avance du forage est lente (env. 1 m/min), plus il faut ramoner régulièrement: La qualité du bulbe et l’adhérence n'en seront que meilleures.Ramoner signifie: Répétition de la montée et de la descente de la barre de forage dans le trou de forage en rotation continue et sans interruption du rinçage. Cette opération nettoie le trou de forage et fait remonter les sédiments à la surface. On peutcontrôler la qualité des sédiments à l’aide d’un tamis. La remontée du produit du rinçage doit être continue. En cas d’interruption ou de disparition dans le trou de forage, poursuivre le rinçage sans avance du forage jusqu’à ce que le coulis de cimentréapparaisse à la surface.

- Une seule méthode pour tous les sols- Une seule méthode pour toutes les applications, micropieux de fondations, tirants ou clous- Pas de réinjection

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On entend par injection dynamique une injection en rotation en continu. L’injection est réalisée avec un coulis de ciment E/C = 0,4 ÷ 0,5. Cette suspension épaisse refoule le coulis de forage jusqu’à ce que lecoulis d’injection remonte à lasurface. Ce phénomène comparable à l’effet du vibrateur à bétonengendre un bulbe dense.Si le forage a été réalisé avec un cou-lis Eau/ciment = 0,4 à 0,5, il n'est pas nécessaire de procéder ensuite à

l'injection dynamique (conformément à l'homologation).

Pression d’injectionUne montée de la pression en fin d’injection confirme la qualité de l’adhérence du micropieu injecté. L’augmentation de la pression malgré le trou de forage ouvert provient des mottes de ciment qui se coincent entre la barre en rotation et la paroi du trou de forage formant ainsi un

obturateur naturel selon la loi des filtres de Darcy. Si la pression est correcte, le frottement de surface est suffisant. Pour cette raison, la pression finale doit être documentée dans chaque rapport de réalisation du micropieu.Une réinjection n’est pas nécessaire puisque la pression minimum de 5 bars exigée par DIN 4128 chap. 7.2 est toujours atteinte.

Tous les taillants sont munis sur leur côté d’une buse d’injection Venturi qui assure l’injection vers le haut et un chevillage contrôlé. Lesmicropieux déterrés montrent l’efficacité du jet radial même à basse

pression - phénomène similaire au « jet grouting » et au « compacting grouting » - qui donne des bulbes d’un diamètre allant jusqu’à 2 fois celui du taillant.

2ème opération : Injection dynamique A l’aide d’un coulis de scellement

Injection contrôlée vers l’arrière et chevillage parl’intermédiaire du jet radial

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d

D

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4. Le procédé 4.2 Résultat

Le bulbeMixion avec le sol sur toute sa surface

Les différents coulis injectés lors de la mise en place s'infiltrent dans le sol et donnent un mélange ciment/sol homogène. Non seulement ce mé-lange empêche le trou de forage de se refermer, mais il améliore en outre l’adhérence entre le bulbe et le sol et protège de façon durable la barre d’acier contre la corrosion.

Les bulbes de pieux déterrés montrent clairement:• L'infiltration du coulis dans le sol• Le diamètre du bulbe supérieur à celui du taillant• La couverture régulière de ciment durci

Elargissement du trou de forage

Grâce au forage avec un jet d’injection radial, on obtient un diamètre du bulbe supérieur à celui du taillant.D'après DIN SPEC 18539, le diamètre du micropieu réalisé à l'aide d'injection correspond au moins au diamètre maximal de l'outil de forage (ici le taillant) + 20 mm.

D = d + aAgrandissement a ≥ 20 mmValeurs empiriques de la Sté Ischebeck (mesurées sur des bulbes déterrés)a = 75 mm (Graves moyens et grossiers)a = 50 mm (Sables et graves)

Couverture de ciment durci

Mélange ciment / sol

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Adhérence entre la barre d’acier, la couverture de ciment durci, le mélange ciment/sol et le solenvironnant. Le bulbe ouvert pour les besoins des tests montre bien que la barre et le manchon de couplage sont durablement protégés contre la corrosion.

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5. L’équipement

Equipement de chantier typique: Unité d'injection et glissière montées sur le chariot

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Les micropieux TITAN avec un diamètre extérieur nominal (Dacier) allant jusqu’à 40 mm peuvent être mis en place avec un marteau pneumatique. Jusqu’à un diamètre extérieur nominal de Dacier = 52 mm, vous pouvez travailler avec tout équipement hydraulique équipé d’une glissière et decommande en rotopercussion.

Grâce au filetage continu, les barres TITAN peuvent être sciées et manchonnées à n’importe quelle longueur. L’équipement de petites dimensions permet de poser les micropieux TITAN sur des chantiers exigus (p. ex. sous-sols, arrière-cours, ateliers entre les machines) ou difficiles d’accès (Sous des ponts, sur des berges, des terrains pentus, en montagne).

Une minipelle avec glissière exige moins d’espace qu’un équipement sur chenilles (6 m de surface plane devant l’emplacement du forage).

En montagne l’équipement léger peut éventuellement être transporté sur place en hélicoptère.

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Marteaux foreurs recommandés Unités d’injection

TITAN 30/... Atlas Copco COP 1036, 1038, 1238; SIG PLB 291 A;TAMROCK HL 438; Krupp HB 5, HB 11, HB 15, HB 20; Eurodrill HD 1001, HD 1002;Klemm KD 204, KD 511; Morath HB 23; TEI TE 300 HT

35 l/min Unités d’injection avec dosage de l’eau et turbo mixeur pour mélange colloïdal,1 mélangeur + 1 réservoir,pompe à double plon-geur, jusqu’à 100 bars,Fabricants: Scheltzke,Obermann, Häny, Morath

TITAN 40/... Atlas Copco COP 1036, 1038, 1238; SIG PLB 291 A;TAMROCK HL 438; Morath HB 70;Klemm KD 204, KD 511, KD 1011; Krupp HB 11, HB 15, HB 20;Eurodrill HD 1001, HD 1002; TEI TE 300 HT

50 l/min

TITAN 52/... Morath HB 100; Klemm KD 511, KD 1011, KD 1215;Krupp HB 25, HB 35; Eurodrill HD 2004; TEI TE 500 HT

70 l/min

TITAN 73/... Krupp HB 35, HB 45, HB 50; Morath HB 100;Klemm KD 1011, KD 1215; Eurodrill HD 2004, HD 4010

90 l/min

TITAN 103/...TITAN 127/...

Krupp HB 50, HB 60; Klemm KD 1215, KD 1624, KD 1828; Eurodrill HD 4010, HD 5012

120 l/min

Avance: 0,3 ÷ 1,0 m/min., rotation: env. 50 t/min-1, pression d’injection 10 ÷ 15 bars.Remarque: Par rapport au forage de trous d’explosifs dans la roche, il est recommandé de réduire l’avance et la percussion à env. 1/3.Pour la réalisation des bulbes à partir de barres TITAN, nous recommandons les marteaux travaillant en rotopercussion.

5. L’équipement

Petits marteaux pneumatiques• Pour la pose des petits ancrages de

TITAN 30 à TITAN 40.

Glissière montée sur toutéquipement hydraulique• Conçue pour la pose d’ancrages

moyens de TITAN 30 à TITAN 52• Fabricants: MORATH, TEI-Rockdrills

etc.

Equipement de forage• Engins de forage sur chenilles

adaptés à toutes les barres TITAN.• Fabricants: KLEMM, HÜTTE-

CASAGRANDE, MORATH, etc.

Page 19: ANCRAGES INJECTÉS TITAN UNE INNOVATION … · 6.1.4 Justification 26 6.2 Exemples de dimensionnement 28 6.3 Preuve de la durabilité ... d’armature des micropieux en béton conforme

19

Il existe des têtes d’injection pour tous les marteaux courants permettant de raccorder la barre TITAN et l’unité d’injection avec l'emmanchement de sortie du marteau.

Unités d’injection courantes

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20

Le dimensionnement du micropieu injecté TITAN est effectué en se basant sur diverses normes selon les cas. Les justificatifs suivants doivent être obligatoirement four-nis indépendamment de l’application:

> 1. Justificatif de la portance interne> 2. Justificatif de la portance externe> 3. Calcul de la résistance au flambement (micropieux soumis à la compression) > 4. Justifications à l'état limite de service

6. Conception et dimensionnement6.1 Dimensionnement du micropieu injecté TITAN

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21

6.1.1 Justificatif de la portance interne

Pour ce justificatif la valeur de dimensionnement deseffets des actions Ed doit être inférieure à la valeur decalcul de la barre portante RM,d.Le coefficient de sécurité partiel pour le calcul de RM,d

d'après EC7 et l'homologation Z 34.14-209 est de γM = 1,15 (RM,d = RM,k / γM).

Justificatif: Ed < RM,d

Normes: - Homologation de la construction Z 34.14-209 (Résistance) - EC7 (Effet des actions)

Dénomination Unité TITAN

30/16

TITAN

30/11

TITAN

40/20

TITAN

40/16

TITAN

52/26

TITAN

73/56

TITAN

73/53

TITAN

73/45

TITAN

73/35

TITAN

103/78

TITAN

103/51

TITAN

127/103

Diamètre nominal

ext. Ømm 30 30 40 40 52 73 73 73 73 103 103 127

Diamètre nominal

int. Ømm 16 11 20 16 26 56 53 45 35 78 51 103

Portance caracté-

ristique RM,K selon

homologation alle-

mande 1)

kN 1552) 225 372 465 620 6952) 860 1218 1386 1550 2325 18002)

Contrainte à 0,2 %

de la limite élastique

F0,2,k

kN 190 260 425 525 730 830 970 1270 1430 1800 2670 2030

1)Homologation Z-34.14-209: Dans le cas de sollicitations permanentes et avec un couverture de ciment durci > 40 mm, réduire éventuellement la portance conformément à l'homologation Z-34.14-209.

2)Nous n'avons pas encore d'homologation pour ces dimensions. Les valeurs ont été extrapolées pour TITAN 30/16, 73/56 et 127/103 à partir de l'homologation.

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Les micropieux transmettent les charges dans le sol porteur en grande partie par le frottement de surface. La résistance de pointe est normalement négligée (à l’exception du rocher). La résistance du micropieu dans le sol (portance externe) est fonction de façon déterminante de la surface As,i du bulbe et du frottement de surface caractéristique qs,i,k du sol.

La longueur d’adhérence nécessaire lb du micropieu per-mettant de transmettre les charges dans le sol est calculée à partir du diamètre du bulbe et du coefficient de frottement de surface qs,i,k diminué du facteur de sécurité partiel correspondant pour la résistance du micropieu selon le tableau A 2.3 de la norme DIN 10545 :2010-12

Dans la mesure où les coefficients de frottement de surface spécifiques au chantier ne sont pas déterminés par des essais préalables, procéder au calcul d’après DIN 1054 :2010-12 avec le frottement de surface pour les micropieux soumis à la traction et à la compression (Tableau 5.29 et tableau 5.30).

Pour déterminer le diamètre nécessaire du bulbe D, il est primordial de choisir le taillant adapté (Documentation « TITAN Fiche technique »). Le taillant est fonction:

- du sol dominant - de la couverture minimale de ciment durci de la barre d’armature prescrite dans la norme /l’homologation

Le diamètre D du bulbe s’accroît par rapport au diamètre du taillant d selon un facteur a qui est fonction du sol dominant et du procédé de pose: D = d + a

Agrandissement du trou de forage a: - Selon DIN SPEC 18539 ; amin = 20 mm(Mise en place avec injection extérieure)

- Valeurs empiriques de la Sté Ischebeck concernant le dimensionnement préliminaire: Sol sableux: a ≈ 50 mm

Graves: a ≈ 75 mm(Valeurs mesurées sur des bulbes déterrés)

6.1.2 Justificatif de la portance extérieure(Surface limite bulbe / sol)

- NF EN 14199- EC7

6. Conception et dimensionnement6.1 Dimensionnement du micropieu injecté TITAN

22

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Les recommandations du comité de travail « Pieux » (Dénommés ci-après pieux EA) de la Société Allemande de Géotechnique men-tionnent les plages de valeurs empiriques concernant le frottement de surface caractéristique pour les ancrages injectés. Ceux-ci peuvent être lus en fonction des résultats des essais de pénétrati-on selon DIN 4094-1 (Cone penetrating test C.P.T.). Ils présentent la plage des valeurs empiriques concernant les frottements de surface caractéristiques qsk pour les micropieux injectés (Ds ≤ 0,30 m)

Justificatif: Ed ≤ Rd

Compression: Rc,d = Rc,k / (γs · ξ1) = π · D · lb · qs,k / (γs × ξ1) [kN]

Traction:Rt,d = Rt,k / (γs,t · ξ1 · ηM) = π · D · lb · qs,k / (γs,t · ξ1 · ηM) [kN]

avec:• Coefficient de dispersion ξ1

(Fonction du nombre des essais sous charge prévus ou réalisés)

n 1 2 3 4 5

ξ1 1,35 1,25 1,15 1,05 1,00

Pieux EA, tableau 5.29 dans les sols non cohérents

Résistance de pointe moyenne qc de la sonde de pénétration en MN/m²

Fraction qs,k du frottement de surface du pieu en kN/m²*

7,5 135-175

15 215-280

> 25 255-315

Pieux EA, tableau 5.30 dans les sols cohérents

Résistance au cisaillement cu,k du sol non drainé en kN/m²

Fraction qs,k du frottement de surface du pieu en kN/m²*

60 55-65

150 95-105

> 250 115-125

*Les valeurs intermédiaires peuvent être extrapolées linéairement.

• Facteur modèle ηM

(Indépendant de l’inclinaison de l’ancrage dans le cas de sollicitations à la traction suite à la modification de DIN 1054/1 :2012-08 ηM = 1,25

Coefficient de sécurité partiel γR pour les résistances

(Extrait de DIN 1054 :2010 12, tableau A 2-3)

Résistance Symbole Situation de dimensionnement

BS-P BS-T BS-A

Résistances des ancrages issues d’essais de charges statiques et dynamiques sur les ancrages

Résistance de pointe γb 1,10 1,10 1,10

Résistance de surface (Compression)

γs 1,10 1,10 1,10

Résistance totale (Compression) γt 1,10 1,10 1,10

Résistance de surface (Traction) γs,t 1,15 1,15 1,15

Résistances des ancrages sur la base de valeurs empiriques

Micropieux soumis à la compression γb, γs, γt 1,40 1,40 1,40

Ancrages soumis à la traction (seu-lement dans des cas exceptionnels)

γs,t 1,50 1,50 1,50

Résistances à l’arrachement

Clouages de sol ou de talus γa 1,40 1,30 1,20

Bulbes d’ancrages injectésγa 1,10 1,10 1,10

Eléments fl exibles d’armature γa 1,40 1,30 1,20

23

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24

Normes- EC7- NF EN 14199

6. Conception et dimensionnement6.1 Dimensionnement du micropieu TITAN

6.1.3 Justificatif de la résistance au flambement

Dans le cas de pieux soumis à la compression, il estobligatoire de fournir la preuve de la résistance auflambement d'après EC7 et NF EN 14199 si - dans des sols mous et cohérents - la résistance au cisaillement non drainée cu,k < 15 kN/m² y. Le justificatif de la résistance au flambement des micro-pieux pour cu,k < 10 kN/m² est à calculer sans le soutien latéral du sol (selon DIN 18800) et pour 10 kN/m² ≤ cu,k < 30 kN/m² avec l’incidence du soutien latéral du sol.Des exemples de dimensionnement sont décrits dans:- Ofner, R./Wimmer, revue spécialisée «Bautechnik 84» (Technique de la construction) (2007), No. 12- Vogt, N. Vogt, S. Flamb de pieux de petit diamètre dans les sols mous, Editeur Fraunhofer IRB, 2005.D’après E9 (Comité confortement de berges EAU) la valeur caractéristique du sol Cu,k s’appliquant aux sols cohérents considérés comme critiques est de:

Limon/argile mou cu,k = 5 - 60 kN/m²

Limon/argile, rigide cu,k = 20-150 kN/m²

Limon/argile, semi-rigide cu,k = 50-300 kN/m²

Limon organique / argile, boueux cu,k = 2 < 15 kN/m²

Sédiments lacustres / vase putride,

boueuse

cu,k = < 6 kN/m²

Valeurs à titre indicatif concernant la relation entre la consistance et la résistance au cisaillement du sol non drainé dans le cas de sols mous (Pieux EA, tableau 3.3):

Facteur de-

consistance lc

Consistance Résistance au cisaillement

du sol non drainé cu,k

0,5 ... 0,75 mou 15 ... 50 kN/m²

0,75 ... 1,00 rigide 50 ... 100 kN/m²

> 1,00compact,

semi-compact > 100 kN/m²

La résistance au cisaillement non drainée peut être déterminée à partir d'essais CPT 10 et CPT 15 (DIN 4094-1-2002, annexe D, D4) cu = (qc - σvo) / Νk

Les symboles : cu La résistance au cisaillement non drainée qc La résistance de pointe σvo La surpression totale Νk Le coefficient conique

Vous trouverez plus de détails dans les recommandations concernant les pieux EAU et EA.

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Combinaison de plusieurs dimensionsLe système TITAN offre la possibilité de réaliser des pi-eux combi. C'est-à-dire que dans un sol avec un risque de flambement et cu,k ≤ 30 kN/m², le surdimensionne-ment de la barre d’armature apporte une solution. Le renfort de la barre porteuse dans cette zone augmente la résistance à la flexion du pieu sans avoir recours à des constructions coûteuses telles que la pose d’un tube d’acier. Le dimensionnement de la barre d’armature est réalisé par l’intermédiaire de la charge de dimen-sionnement du pieu soumis à la compression et de la valeur cu,k selon la méthode bien connue du justificatif de flambement d’Ofner / Wimmer ou bien de Vogt ou DIN 18800.

Le croquis représente un pieu TITAN 73/53 (Ed max = 748 kN) soumis à la compression de 18 m de long qui comprend une longueur de 6 m en TITAN 102/78 dans la zone d’argile molle avec cu,k = 20 kN/m². Le dimensionnement de la longueur TITAN 103/78 est obtenu par le justificatif de flambement d’après Ofner / Wimmer.

Pieu Combi – La solution dans les sols avec risque de flambement

Dénomina-

tion

Unité TITAN

30/16

TITAN

30/11

TITAN

40/20

TITAN

40/16

TITAN

52/26

TITAN

73/56

TITAN

73/53

TITAN

73/45

TITAN

73/35

TITAN

103/78

TITAN

103/51

TITAN

127/103

Rigidité

E · I *

106

kNmm23,7 4,6 15 17 42 125 143 178 195 564 794 1163

*Les valeurs ont été obtenues par tests. Il est impossible d’en déduire par calcul le Module-E, la section ou le couple d’inertie.

Argile, cu,k = 50 kN/m²TITAN 73/53

Argile molle cu,k = 20 kN/m²TITAN 103/78

Sables / gravesTITAN 73/53

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26

6.1.4 Justification à l'Etat Limite de ServiceEvaluation de la déformation d’ensemble

Le calcul des déformations est un problème complexeétudié à l’aide de logiciels de calculs (p.ex. logiciel DC) ou de tests sous charge des pieux. Les bases de données d'examens géologiques complets font souvent défaut.Les abaques charges / déformations (basées sur de nom-breux essais sous charge) facilitent une rapide évaluation du déplacement de la tête du pieu. Une méthode de calcul simplifiée permet d’estimer le déplacement dans le temps de la tête du pieu.

• Pour le calcul de la déformation dans le temps on se base sur la résistance à la dilatation de la barre d’ancrage et du bulbe, l’ancrage injecté TITAN étant un ensemblecomposite.

• La résistance à la dilatation de la barre TITAN (cf. fiche technique)

• La résistance à la dilatation du bulbe peut être calculée à partir d’un module EEciment = 17000 N/mm².

Il en résulte de façon simplifiée une résistance à la dilatation totale pour le pieu injecté de

(EA)tot = (EA)acier + (EA)ciment

et déformation / déplacement de la tête du micropieu Ek

(EA)tot

Normes- DIN 18800- EC7

6. Conception et dimensionnement6.1 Dimensionnement du micropieu TITAN

Dénomination Unité TITAN

30/16

TITAN

30/11

TITAN

40/20

TITAN

40/16

TITAN

52/26

TITAN

73/56

TITAN

73/53

TITAN

73/45

TITAN

73/35

TITAN

103/78

TITAN

103/51

TITAN

127/103

Diamètre extérieur

Dacier*mm 29 29 40,5 40,5 50,3 72,4 72,4 72,4 72,4 101 101 126,8

Section effetive

Aeff

mm 340 415 730 900 1250 1360 1615 2239 2714 3140 5680 3475

Résistance à la

dilatation E · A **

10³ kN 63 83 135 167 231 251 299 414 502 580 1022 640

*Voir annexe 2 de l'homoloagtion

**Ces valeurs ont été obtenues par tests. Il n’est pas possible de calculer le module E, la section ou le couple d’inertie à partir de ces résultats.

εl,tot =

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27

Mémoire de maîtrise de A. Scholl: « Mise au point d’un modèle pour le calcul des déformations de pieux injectés (ancrages non précontraints) TITAN selon NF EN 14199 à partir d'essais préalables et de d'essais de conformité », 2008, université de Siegen (Allemagne), Prof. Dr. Ing. R. Herrmann.

Abaque des charges et déformationsInterprétation statistique de 136 essais de conformité et tests de réception à la traction. Les valeurs suivantes ont été mesurées: Déplacement de la tête du pieu (déformation

Valeur supérieure 13 mm

Valeur inférieure 3 mm

Charge [kN]

Déf

orm

atio

n ∆

[mm

]

Sous une charge de 360 kN, on constate une déformation totale de 7,3 mm calculée à partir de la formule pour la droite de tendance∆ = 4,5754 · e0,0013 · F = 4,5754 · e0,0013 · 360kN

∆ = 7,3 mm90% des valeurs mesurées sont à l’intérieur de cette zone (valeur supérieure 13 mm/valeur inférieure 3 mm)

Résultat des testsRégression linéaire

de l’ensemble mesurée à la tête du pieu); longueur de transmission des forces dans les sols sableux et graveleux, couches portantes à différents niveaux; déformation ∆ en fonction des charges.

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6.2.1 Exemple de fondations sur pieux

Charge de dimensionnement: Ed = 712 kNBarre d’ancrage choisie: TITAN 73/53

Justificatif de la portance interne:Ed < RM,d

RM,d = RM,k / γM

RM,d = 860 kN / 1.15 = 748 kN (avec γM =1.15)-> Conditions remplies

Justificatif de la portance externe:Calcul de la longueur d’adhérence nécessaire lb à partir de :

Résistance de surface à la compression: γs = 1,10(Selon DIN 1054-2010-12, tableau A.2.3)

Hypothèse:Essais de charge réalisés sur 2 pieux: ξ1 = 1,25

Sol : Jusqu’à 4 m: Remblai lfree = 4 m (non porteur)

A partir de 4 m : Sables/graves qc = 15 MN/m² (pression de pointe)

Taillant: Cruciforme d = 175 mm

Elargissement : DIN SPEC 118539: a = 20 mm(Variante : valeur empirique Ischebeck): a = 50 mm)

Dépassement Ü = 0,50 m

Valeur limite du frottement de surface Pieux EA (Tableau 5.29) qs1,k = 215 kN/m²

A confirmer par des essais de charge:Option : 2 (Facteur de dispersion ξ1, voir page 23) PP = 712 kN · 1,10 · 1,25 = 979 kN**(Pour les essais de charges, il peut éventuellement être nécessaire de choisir des sections d’acier supérieures)Longueur d’adhérence lb

lb = = = 7,43 mπ · (D + a) · _________ π · (0,175 m + 0,02 m) · _________________qs1,k 215 kN/m²

γs · ξ1 1,10 · 1,25

Ed 712 kN = = =

(D + a)qs1,k 215 kN/m²s1,k 215 kN/m²s1,k

d = = = (0,175 m + 0,02 m) ·

215 kN/m²(0,175 m + 0,02 m) ·

215 kN/m²(0,175 m + 0,02 m) ·

Longueur totale du pieu Ltot

Ltot = lb + Ü + lfree

Ltot = 7,43 m + 0,50 m + 4,0 m = 11,93 m

Résultat: Ltot = 12,00 m

L ges

l bl fre

e

L ges

l b

28

6. Conception et dimensionnement6.2 Exemples de dimensionnement

env. 180 mm

Page 29: ANCRAGES INJECTÉS TITAN UNE INNOVATION … · 6.1.4 Justification 26 6.2 Exemples de dimensionnement 28 6.3 Preuve de la durabilité ... d’armature des micropieux en béton conforme

DatumAV-Nr.

GEOTECHNIK

Loher Straße 31-7958256 Ennepetal

Tel.: (0 23 33) 83 05-0Fax: (0 23 33) 83 [email protected]

Friedr. Ischebeck GmbH

GeotechnikGründung / NachgründungBaustellenbericht

Jan. ´05

Bauvorhaben: Lärmschutzwandgründung Istein/Kleinkems

Um Wohnbereiche an der Bahnstrecke Karlsruhe-Freiburg im Bereich von Kleinkems und Istein gegen Zuglärm zu schützen, wurden direkt an den Gleisen Lärmschutzwände errichtet, die in Einzelfundamenten mit TITAN 40/16 gegründet wurden.

Die Planung erfolgte durch das Ing.-Büro Krebs und Kiefer in Freiburg gemäß der Ischebeck EBA-Zulassung

Einsatz: ca. 350 Verpresspfähle TITAN 40/16, roh, L = 4,5 - 9,0 m

2, 5 0 m

2 53 0

20

60

20

TITA

N40/20

421

DatumAV-Nr.

GEOTECHNIK

Loher Straße 31-7958256 Ennepetal

Tel.: (0 23 33) 83 05-0Fax: (0 23 33) 83 [email protected]

Friedr. Ischebeck GmbH

GeotechnikGründung / NachgründungBaustellenbericht

Jan. ´05

Bauvorhaben: Lärmschutzwandgründung Istein/Kleinkems

Um Wohnbereiche an der Bahnstrecke Karlsruhe-Freiburg im Bereich von Kleinkems und Istein gegen Zuglärm zu schützen, wurden direkt an den Gleisen Lärmschutzwände errichtet, die in Einzelfundamenten mit TITAN 40/16 gegründet wurden.

Die Planung erfolgte durch das Ing.-Büro Krebs und Kiefer in Freiburg gemäß der Ischebeck EBA-Zulassung

Einsatz: ca. 350 Verpresspfähle TITAN 40/16, roh, L = 4,5 - 9,0 m

2, 5 0 m

2 53 0

20

60

20

TITA

N40/20

421

29

6.2.2 Exemple de fondations sur pieux (Calcul du déplacement de la tête du pieu)Uniquement déformation de l'acier / bulbe

Longueur du pieu: Ltot = 12,00 mEffet des actions: Ek = 500 kN

TITAN 73/53 (S)Diamètre nominal extérieur: Dacier = 73 mmSection effective: Aeff = 1,615 mm²Résistance à la dilatation: (EA)acier = 299000 kN

Bulbe (Z)Diamètre du pieu: D = 180 mm

Section du bulbe Aciment = π · (D² - Dacier²)

Aciment = π · (180² - 73²) = 21262 mm² (Il n’est pas tenu compte du ciment dans la barre d’acier)

Module E du bulbe Eciment = 17000 N/mm² = 17 kN/mm²

Résistance à la dilatation du bulbe (EA)ciment = Eciment · Aciment

(EA)ciment = 17 kN/mm² · 21.262 mm² = 361454 kN

Résistance totale à la dilatation (EA)tot = (EA)acier + (EA)ciment

(EA)tot = 361454 kN + 299000 kN = 660454 kN

Ek

(EA)tot

500 kN 660454 kN

= εl,tot · Ltot

= 0,08% · 12,00 m = 9 mm

Fondations de mur antibruit le long de la ligne de chemin de fer Karls-ruhe – Fribourg en Forêt Noire

Pose de mur antibruit à proximi-té immédiate des voies ferrées, fondations individuelles formées de TITAN 40/16.

Calcul de la déformation / Déplacement de la tête du pieu

εl,tot =

f

f

εl,tot = = 0,08%

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6.2.3 Exemple d’ancrage soumis à la tractionPreuve d’après les recommandations de la commission de confortement des berges s’appuyant sur le modèle de dimensionnement par Kranz, 1940

Charge de dimensionnement (Traction) Ed = 400 kNOption: Barre d’armature TITAN 40/16

Preuve de la portance interne:Ed < RM,d

RM,d = RM,k / γM

RM,d = 465 kN / 1,15 = 404 kN (avec γM =1,15)-> Conditions remplies

Preuve de la portance externe:Calcul de la longueur d’ancrage nécessaire lb avec:

Résistance de surface à la traction): γs = 1,15(Selon DIN 1054 :2010-12 tableau A.2.3)

Coefficient modèle ηM = 1,25

Hypothèse:Réalisation de 3 essais de charge: ξ1 = 1,15

Sol: Sol cohérent (Résistance aucisaillement non drainée) cu = 250 kN/m²

Taillant: Bilame pour sols argileux d = 150 mm

Elargissement: DIN SPEC 18539: a = 20 mm

Valeur limite du frottement de surface : qs1,k = 115 kN/m²(Repris dans Pieux EA : tableau 5.30)

A confirmer par des essais de charge: Option : 3 (Facteur de dispersion ξ1, voir page 23) PP = 400 kN · 1,15 · 1,25 · 1,15 = 661 kN*

6. Conception et dimensionnement6.2 Exemples de dimensionnement

Longueur d’ancrage lb

lb = = = 10,77 mπ · (d + a) · _________________ π · (0,15 m + 0,02 m) · _____________________________qs1,k 115 kN/m²

γs · ξ1 · ηΜ 1,15 · 1,25 · 1,15

Ed 400 kN = = = π · (d + a) · _________________ qs1,k 115 kN/m²

= = = 115 kN/m²

= = = s1,k 115 kN/m²s1,k

d = = = _________________ π · (0,15 m + 0,02 m) · _____________________________ 115 kN/m²

= = = 115 kN/m²

= = = (0,15 m + 0,02 m) ·

115 kN/m²(0,15 m + 0,02 m) ·

lb 10,772 2

Ltot + lab + Ü = + 8,10 m + 0,30 m = 13,80 m (Option 14 m)

=

Longueur totale du tirant Ltot

Distance du mur – Ligne de glissement profonde: lab = 8,10 m

* (Pour les essais de charges, il peut éventuellement être nécessaire de choisir des sections d’acier supérieures)

30

Ligne de

glissement en

profondeurLi

gne

de

glis

sem

ent a

ctive > 2 m

lb

lab

Ü

20°-35°

lb/2

Mur

fict

if

Surcharge

45° + ϕ/2

δk = 2/3 x ϕ

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31

Ancrage de blindage de fouille profondeSalt Lake City, Utah, USA

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6. Conception et dimensionnement6.3 Preuve de la durabilité

Une protection anticorrosion durable des ancrages injectés TITAN est assurée par la:

Couverture de ciment durciUne protection anticorrosion durable des ancrages injectés TITAN est assurée par la couverture de ciment durci. Les recherches ont prouvé que la protec-tion anticorrosion par l’intermédiaire d’un bulbe en béton est appropriée pour des structures permanentes tant que la largeur des fissures qui se forment sous charge reste inférieure à 0,1 mm (Voir également NF EN 14490 – Clou-ages de sol, annexe B 3.4.5.1). En outre La norme DIN 4128 de 1983 fait mention de la limitation de la largeur des fissures : « … Apporter la preuve de la limite en largeur des fissures selon DIN 1045, édition 1978, chapitre 17.6.2 pour une largeur supposée « très faible » (Chap. 9.2). Par conséquent la cou-verture de ciment minimale définie dans l’homologation est dans certains cas supérieure à celle exigée dans les normes :• Minimum de 20 mm dans le sol (Selon DIN 4128, tableau 1)• Minimum de 10 mm dans le rocher (Selon DIN 4128, tableau 1))• Minimum de 20 mm pour des micropieux soumis à la compression (Selon

EN 14199)• Minimum de 30 mm pour des tirants ((Selon EN 14199))ces valeurs sont caractérisées comme protection anticorrosion simple. La qualité de la protection anticorrosion augmente avec l’épaisseur de la couver-ture de ciment.

Pour cette raison, le DIBT a prescrit dans l’homologation la limitation de la largeur des fissures dans le bulbe à < 0,1 mm pour les tirants et micropi-eux TITAN temporaires et permanents, mais sans prévoir des mesures de protection anticorrosion supplémentaires. La preuve en a été apportée par de nombreuses séries de tests d’adhérence avec mesure des fissures.

Normes:- Voir homologation - NF EN 14490 – Clouages de sol, Annexe B 3.4.5.1- DIN 4128- DIN 1045, édition de 1978, chapitre 17.6.2- DIN 50976- EN 1537 Annexe A

Ciment durciBarre d’ancrage

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33

Galvanisation à chaudD’après NF EN 14199, chap. 7.6 « Pro-tection anticorrosion d’éléments de construction en acier » et les complé-ments de DIN SPEC 18539, la protec-tion anticorrosion d’ancrages injectés est réglementée dans l’homologation. La galvanisation fait partie des mesures particulières de protection anticorrosion de la barre porteuse. La couche de zinc résiste à de fortes attaques corrosives et présente une protection anticorrosion économique et durable.

Revêtement DUPLEXGalvanisation à chaud selon NF EN ISO 1461 plus une couche de poudre (Duplex) selon DIN 55633 (Avril 2009).Il s'agit d'un revêtement en poudre pour les catégories de corrosivité C5-M medium selon NF EN ISO 12944, 1ère partie et de protection anticorrosion correspondant à NF EN ISO 12944, 2e et 5e parties.

Remarque : Lors de la pose de barres DUPLEX, il est conseillé de les manipuler à l’aide de pinces équipées de mâchoires souples pour éviter d’endommager la surface.

L’acier inoxydable Les barres TITAN 30/11 et TITAN 40/16 existent en version INOX ho-mologuée sous le No. Z-30.3-6 pour la catégorie supérieure de résistance IV (chlorures, dioxyde de soufre, eaux de montagne). Cet acier inoxydable résiste à la corrosion sans protection de ciment durci. Il est recommandé là où une couverture uniforme de ciment durci ne peut être garantie, par exem-ple lors de réfection d’anciens tunnels. Sur demande nous mettons à disposition l'expertise détaillée de la corrosion établie par l'office fédéral de la recherche et du contrôle des matériaux à Berlin(BAM) sous le No. 1.3/12279.

Dans le cas de conditions particulières ou de sols particulièrement agressifs,il peut devenir nécessaire d’avoir recours à des mesures de protection supplémentaires:

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6. Conception et dimensionnement6.4 Calcul du volume de ciment théoriquement nécessaire

Exemple de calcul du volume du trou de forage:

TITAN 52/26Taillant bilame argile ø 175 mmSol cohérent (Elargissement du trou de forage a = 20 mm)Diamètre du trou de forage : D = 17,5 cm + 2,0 cm = 19,5 cm

Section théorique du bulbe :A = π · (D/2)² = π · (9,75 cm)² = 299 cm²

Volume du trou de forage par mètre de longueur de bulbe:V = A · 1 mV = 299 cm² · 100 cm = 29900 cm³V = 29,9 litres

RendementLe tableau ci-dessous indique la quantité en litres de coulis de ciment obte-nue pour un certain rapport eau/ciment à partir d’un certain nombre de sacs de ciment.Exemple : E/C = 0,5= 25 l d’eau / 50 kg de ciment (correspond à 41,7 l de coulis de ciment)

Recommandation d’Ischebeck dans les cas particuliers Dans les sols cohérents tels que le loess, les sols mixtes limon / argile, il est recommandé d’utiliser des ciments expansifs (Sur base d’ettringite) prêts à l’usage p.ex. CIMEX 15. La pression d’expansion consolide plus rapidement la zone limite.Pour forer la tête en bas, il est recommandé d’utiliser des mortiers d’ancrage thixotropes tout préparés, p. ex. WILMIX, LAWINA 98, addition de flow cable etc.

Le calcul du volume de ciment néces-saire s’effectue à partir du diamètre du trou de forage que l’on obtient avec le diamètre du taillant auquel s’ajoute le facteur d’élargissement du trou de forage (qui est fonction du sol environnant, cf. p.40). Il en résulte une section théorique du bulbe qui, avec la longueur prévue de l’ancrage, donne le volume théorique de ciment à prévoir.

Les conditions supplémentaires pour travaux hydrauliques s'appliquant aux rideaux de palplanches, aux pieux et ancrages mentionnent pour la rédac-tion de l’offre un facteur de 1,7 du volume du trou de forage théorique : « Si la masse injectée ne dépasse pas 1,7 fois l’espace vide théorique lors de la réalisation d’ancrages injectés et d’ancrages de refoulement injectés, elle ne peut faire l’objet d’une facturati-on supplémentaire. Les quantités allant au-delà de ce facteur ne sont prises en considération qu’après accord préala-ble avec le donneur d'ordre.

Pieu Ø D

Volumetrou de forage

Rapport E/C

0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

[mm] [l/m] Quantité de ciment (kg) par mètre de longueur injectée

60 2,8 7,0 5,6 4,7 4,0 3,5 3,1 2,8

90 6,4 16,0 12,8 10,7 9,1 8,0 7,1 6,4

120 11,3 28,3 22,6 18,8 16,1 14,1 12,6 11,3

150 17,7 44,3 35,4 29,5 25,3 22,1 19,7 17,7

180 25,4 63,5 50,8 42,3 36,3 31,8 28,2 25,4

200 31,4 78,5 62,8 52,3 44,9 39,3 34,9 31,4

220 38,0 95,0 76,0 63,3 54,3 47,5 42,2 38,0

250 49,1 122,8 98,2 81,8 70,1 61,4 54,6 49,1

300 70,7 176,8 141,4 117,8 101,0 88,4 78,6 70,7

Volume du trou de forage et quantité de ciment en fonction du rapport Eau/Ciment

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DatumAV-Nr.

GEOTECHNIK

Loher Straße 31-7958256 Ennepetal

Tel.: (0 23 33) 83 05-0Fax: (0 23 33) 83 [email protected]

Friedr. Ischebeck GmbH

16Juni 1997

Tiefgründung von Freileitungsmasten 380 kVmit gebohrten Ankerpfählen TITAN 103/78, ca. 24 m lang

GeotechnikGründungen / NachgründungenBaustellenberichtFondations profondes de pylônes pour des lignes électriques de 380 KV

à l’aide de micropieux TITAN 103/78 d’environ 24 m de long

Couper les micropieux à 10 cm au-dessous du bord supérieur du radier

35

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36

Depuis la mise au point du système, il a été réalisé un grand nombre de tests fondamentaux. Les valeurs résultant de ces tests sont reprises comme preuves dans les pages qui suivent.

7. Appendice7.1 Preuves et essais fondamentaux

7.1.1 Stabilité directionnelle

Micropieu 103/78 posé à 20° par rapport à l’horizontale.Déviation : 66 cm pour une longueur d’ancrage de 27 m = 2,4%. D'après DIN SPEC 18539:2012-02, une tolérance de ± 7,5 cm au point de départ du forage et une déviaton de 3° de l'inclinaison sont admises (Dans le cas présent 1,41 m).

admissible 1,41 m

0,66 m

27 m

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7.1.2 Transmission des charges

Lors de tests, l’allongement de l’acier a été mesuré par le biais de la longueur injectée en scellant un extensomètre à l’intérieur de la barre. Les résultats des tests prouvent que la couche de sol peu ou non portante ne reprend pas de charge, formant ainsi une « longueur libre » efficace. Celle-ci peut être mesurée et vérifiée par des tests sous charge de la même façon

kN/m²

Fracture progressive dans le sol jusqu’à l’équilibre

qs max

Sable dense

Extensomètre

Limon avec des bandes d’argiles

Longueur de transmissiondes forces lFissures à l’intérieur du bulbe

Longueur « libre » active de l’ancrageLapp selon EN 1537lfs selon DIN 4125

Longueur de l’ancrage L

qsF

F

qs

Frot

tem

ent d

e su

rfac

e q s

Transmission des charges de l’ancrage injectéMesurée à l'aide d'un extensomètre

que la longueur libre des ancrages injectés selon DIN 4125.

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4

1

1

2

3

4

2

3

38

7. Appendice7.1 Preuves et essais fondamentaux

7.1.3 Diamètre du bulbe

Les bulbes d’ancrages TITAN déterrés font apparaître les phénomènes suivants : Bonne infil-tration dans le sol, l’élargissement du trou de forage par rapport au diamètre du taillant, la couverture régulière de ciment durci.

Diamètre d’un bulbe prélevé sur un chantier de Hambourg : La zone de la tête des ancrages injectés TITAN 103/78 déterrés montre bien l’élargissement du trou de forage dans un sol sableux avec un taillant en croix ø 175 mm.

Ø 180 – 220 mm

Bulbe déterré d’un ancrage TITAN 103/78 (sable meuble, très fin, 40 m au dessous du niveau de l’eau, qc = 15 MN/m²)

Ciment Portland, résistance à la compression fc,k > 35 N/mm²Couche ciment / sol, couche de scellement ; les cercles plus ou moins clairs indiquent un rapport variable C/E.Bonne adhérence avec le sol.Barre d’armature en acier bien centrée, couverture de ciment d’épaisseur régulière.

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c min

39

7.1.4 Adhérence, largeur des fissures

Pour obtenir une protection anticorro-sion durable, les fissures à l’intérieur du bulbe sont limitées à < 0,1 mm (Voir la preuve de la durabilité). La preuve en a été apportée par de nom-breuses séries de tests d’adhérence avec mesure des fissures et calculs comparatifs sur des bulbes déterrés d’ancrages.

L’allongement variable de la barre d’armature et du ciment est compensé par les microfissures qui partent de chaque rainure du filet. Les micro-fissures radiales < 0,1 mm n’ont aucu-ne incidence sur l’adhérence et la pro-tection anticorrosion. Le bulbe fissuré entraîne un raidissement à la traction, le « Tension Stiffening Effect ».

Bulbe TITAN 30/11 détruit faisant apparaître la répartition des fissures à chaque filet.

Rainures du filet inclinées à 45°

Dia

mèt

re d

u b

ulb

e D

Fissures secondaires intérieures

Fissure principale< 0,1 mm

Fréq

uenc

e (%

)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0 Largeur des fissures (mm)

TITAN 103/78

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

Tests d’adhérence sur des tirants et micropieux injectés TITAN, Université Technique de Mu-nich, Prof. Dr.-Ing. Zilch, Prof. Dr.-Ing. Schießl

Couverture de ciment durci

Traction

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d

D

40

7. Appendice7.1 Preuves et essais fondamentaux

7.1.5 Elargissement du trou de forageGrâce au jet radial qui accompagne le forage, on obtient un diamètre plus im-portant du bulbe. Sur la base de plusieurs séries de tests et d’examens d’un grand nombre d’ancrages injectés TITAN, il est possible d’en déduire les valeurs empi-riques suivantes pour l’élargissement du trou de forage (dans les sols cohérents) :

D = d + a

Elargissement a - selon DIN SPEC 18539: amin = 20 mm (Réalisation avec injection externe)- Moyenne des valeurs empiriques de la Sté Ischebeck pour le dimensionne ment préliminaire (Valeur mesurée sur des bulbes déterrés): Sol sableux: a ≈ 50 mm Graves: a ≈ 75 mm

Preuve de l’élargissement du trou de forage pour le bulbe dans les sols cohérentsSite: Chantier Casaramona, Barcelone / Espagne, env. 200 ancrages injectés TITAN déterrés

Circonférence mesurée

Rayondu bulbe

Diamètreeffectif

Elargissementtrou de forage

Couverture deciment durci

u r = u

2 · πdeff = 2 x r

b = deff - dB

> 25 mmc =

2 · r - dv 2

[mm] [mm] [mm] [-] [mm]

Ancrage injecté TITAN 73/53, dv = 73 mm, taillant en croix, dB = 130 mm Ø

Zone 1 550,0 87,54 175,07 45,07 51,04

Zone 2 550,0 87,54 175,07 45,07 51,04

Zone 3 546,0 86,90 173,80 43,80 50,40

Valeur moyenne 548,7 87,32 174,65 44,6 50,82

Ancrage injecté TITAN 40/16, dv = 40 mm, taillant bilame , dB = 110 mm Ø

Zone 4 466,0 74,17 148,33 38,3 54,17

Zone 5 471,0 74,96 149,92 39,9 54,96

Zone 6 472,0 75,12 150,24 40,2 55,12

Zone 7 464,0 73,85 147,70 37,7 53,85

Valeur moyenne 468,3 74,52 149,05 38,85 54,52

d

D

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41

Bordure de l’Autoroute du Pacifique #1, Panamerica,« Devil’s Slide »

Ancrage supplémentaire d’un rideau de palplanches, port de Hambourg

Point de forage au dessous du niveau de l’eau

Fondations d’un pilier de pont à l’aide d’ancrages TITAN 40/16, nouvelle autoroute de Zwardon, Pologne

L’ensemble du talus est maintenu par un clouage.

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7. Appendice7.2 Liste des normes

Normes à prendre en considération

Justificatifs Normes

Portance interne Homologation du DIBt Z 34.14-209

Micropieux / Ancrages injectés NF EN 14199DIN SPEC 18539

Clous NF EN 14490DIN 4084

Justificatifs géotechniques EC7 comprenant:- NF EN 1997-1:2009-09- NF EN 1997-1 / NA:2010-12- DIN 1054:2010-12 Pieux EA

Réglementation de l’armature(Matériau S 460 NH)

NF EN 14199EN 10210DIN 488)EC 2

Protection anticorrosion(Couverture de ciment durci)

Homologation du DIBt Z-34.14-209NF EN 14199NF EN 14490

Exécution des contrôles EC7 comprenant:- NF EN 1997-1:2009-09- NF EN 1997-1 / NA:2010-12- DIN 1054:2010-12 NF EN ISO 22477-1

Dispositif de contrôle NF EN 14199NF EN 14490NF EN 1537 / DIN SPEC 18537

(Nombre de tests) NF EN 14199 / EC7NF EN 14490NF EN ISO 22477-1

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7. Appendice7.3 Fiche technique

Fiche technique

1) Dans le cas de sollicitations permanentes et de couverture de ciment c < 40 mm, réduire la portance selon l'homologation Z-34.14-209.2) Ces dimensions ne sont pas encore homologuées. Pour TITAN 30/16, 73/56 ert 127/103, les valeurs ont été extrapolées à partir de l'homologation.3) Valeurs obtenues par essais. Il n’est pas possible de calculer le module E, la section ou le couple d’inertie à partir de ces résultats.4) Valable seulement pour la barre sans manchon de couplage. Pour les barres manchonnées, la charge à la rupture est de 2048 kN.

DénominationUnitßé TITAN

30/16TITAN30/11

TITAN40/20

TITAN40/16

TITAN52/26

TITAN73/56

TITAN73/53

TITAN73/45

TITAN73/35

TITAN103/78

TITAN103/51

TITAN127/103

Diamètre nominal Dacier extérieur

mm 30 30 40 40 52 73 73 73 73 103 103 127

Diamètre nominalDacier intérieur

mm 16 11 20 16 26 56 53 45 35 78 51 103

Sectioneffective Seff

mm² 340 415 730 900 1250 1360 1615 2239 2714 3140 5680 3475

Charge à larupture Fu

kN 245 320 540 660 925 1035 1160 1575 1865 2270 3660 23204)

Portance caractéri-stique RM,k

selon l'homologation allemande1)

kN 1552) 225 372 465 620 6952) 860 1218 1386 1550 2325 18002)

Contrainte à 0,2 % de la limite élastiqueF0,2,k (Valeur moyenne)

kN 190 260 425 525 730 830 970 1270 1430 1800 2670 2030

Rigidité à la dilatation E · A3) 103 kN 63 83 135 167 231 251 299 414 502 580 1022 640

Rigidité à la flexionE · I 3)

106

kNmm²3,7 4,6 15 17 42 125 143 178 195 564 794 1163

Poids kg/m 2,7 3,29 5,8 7,17 9,87 10,75 13,3 17,8 21,0 25,3 44,6 28,9

Longueur m 3 2/3/4 3/4 2/3/4 3 6,25 3 3 3 3 3 3

Filetagegauche/droite

- gauche gauche gauche gauchegauchedroite

droite droite droite droite droite droite rechts

Les photos de cette documention sont des instantanés pris sur les chantiers. Il est possible que certains aspects ne correspondent pas complètement aux règles de sécurité.

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Confortement de talus le long de la ligne de chemin de fer Nuremberg - Ratisbonne

Réalisation à l'aide d'environ 8000 ml de TITAN 30/11 galvanisés à chaud

Systèmes de coffrage Systèmes de blindage Géotechnique

Maison Mère FRIEDR. ISCHEBECK GMBHDirecteurs: Dr. jur. Lars Ischebeck, Dipl. Wi.-Ing. Björn Ischebeck B.P. 1341 | DE-58242 Ennepetal/ALLEMAGNE | Tél. +49 02333 8305-0 | Fax +49 02333 8305-55 E-Mail: [email protected] | http://www.ischebeck.de W

29

FR/1

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CH

EB

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K 2

012

DIN EN ISO 9001

Filiale française ISCHEBECK FRANCE2, rue d’Estienne d’Orves | FR-78 500 Sartrouville | FRANCE Tél. :+33 (0) 139 68 30 60 | Fax :+33 (0) 139 68 44 64 | E-Mail:[email protected] | http://www.ischebeckfrance.fr