Services Techniques de la Ville de SAINT-DIE (Vosges...

Services Techniques

de la Ville de SAINT-DIE (Vosges)

Reconnaissance de sols au droit du projet

d'implantation de la Tour de la Liberté

Place Jules Ferry à SAINT-DIE (88)

Corinne CHAUSSIDON

12 Janvier 1990

R 30369 LOR 4S 90

Document non public

BUREAU DE RECHERCHES GÉOLOGIQUES ET MINIÈRES Service Géologique Régional Lorraine

Rue du Parc de Brabois - 54500 Vandoeuvre-lès-Nancy - Tél. 83 51 43 51

- 2 -

Services Techniques de la Ville de SAINT-DIE (Vosges)

Reconnaissance de sols au droit du projet d'implantation

de la Tour de la Liberté, Place Jules Ferry à SAINT-DIE (88)

Corinne CHAUSSIDON

R 30369 LOR 4S 90

R E S U M E

A la demande des Services Techniques de la Ville de SAINT-DIE, le BUREAU

DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES (BRGM) - Service Géologique Régional

Lorraine a réalisé une reconnaissance de sols au droit du projet d'implanta

tion de la Tour de la Liberté sur la Place Jules Ferry.

Un sondage destructif de 30,00 m de profondeur avec essais pressio-

métriques tous les 1,50 m a permis de mettre en évidence la succession des

terrains suivante :

0 à 2,00 m remblais

2,00 à 8,00 m alluvions sablo-graveleuses de la Meurthe

8,00 à 30,00 m substratum constitué des grès permiens.

Les descentes de charge du projet n'étant pas connues avec exactitude,

ces dernières ont été estimées à partir des données de la Société de Cons

truction Métallique VIRY et conformément aux règles techniques de conception

et de calcul des fondations des ouvrages de Génie Civil (CCTG, projet de

fascicule 62, titre V 1988) : charges verticales 500 T, efforts à

l'arrachement 200 T.

Il est envisagé deux types de fondations :

- pieux,

- radier poids ancré dans les sables et graviers.

La vérification aux états limites ultimes et de service a été faite à

partir de ces données.

- 3 -




Corinne CHAUSSIDON

R 30369 LOR 4S 90

S O M M A I R E

Page

1 - INTRODUCTION 5

1.1. Mission du BRGM ... 5

1.2. Sondages effectués 5

2 - RESULTATS DE LA CAMPAGNE DE RECONNAISSANCE 5

2.1. Nature des terrains rencontrés 5

2.2. Niveau d'eau 6

2.3. Caractéristiques géotechniques 6

3 - CAPACITE PORTANTE DU SOL 7

3.1. Caractéristiques du projet 7

3.2. Choix des fondations 7

3.3. Fondations sur pieux 8

3.4. Fondations sur radier 11

- 4 -




Corinne CHAUSSIDON

R 30369 LOR 4S 90

LISTE DES FIGURES ET DES ANNEXES

Figure 1 - Plan de situation.

Figure 2 - Plan de localisation du forage.

Figure 3 - Choix du facteur de portance k pour les fondations profondes.

Figure 4 - Abaque pour l'évaluation du frottement latéral unitaire.

Annexe 1 - Coupe géotechnique des sondages.

nu BRGM SGSLOB

FIGURE î

PLAN DE SITUATION

Extrait de la carte IGN 3617 EST

.ECHELLE: 1/25.000

- 5 -

1 - INTRODUCTION

1.1. Mission du BRGM

Dans le cadre du projet d'implantation d'une des tours de la liberté

créées à l'occasion des fêtes du Bicentenaire de la Révolution sur le site

des Tuileries à Paris, les Services Techniques de la Ville de

Saint-Dié-des-Vosges (88) ont demandé au Service Géologique Régional Lorraine

du BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES (BRGM) d'effectuer une

campagne de reconnaissance de sols.

Cette tour sera installée Place Jules Ferry à Saint-Dié (voir figure 1).

1.2. Sondages effectués

Il a été réalisé 1 sondage destructif au carottier battu et à la tarière

hélicoïdale et des essais pressiométriques ont été effectués tous les 1,5 m

afin de connaître les caractéristiques mécaniques des différents horizons.

Dans un premier temps, le sondage a été descendu jusqu'à 8,00 m sous le

terrain naturel. Ce dernier, ne s'étant pas révélé suffisamment profond, a

été prolongé jusqu'à 30,00 m sous le terrain naturel.

Les résultats des coupes de sondage sont reportés en annexe 1.

2 - RESULTATS DE LA CAMPAGNE DE RECONNAISSANCE

2.1. Nature des terrains rencontrés

Le forage a traversé successivement une couche de terre végétale et de

limons (épaisseur 0,5 m) puis des remblais sableux sur une épaisseur de 1,7 m

environ. Vers 2,2 m et jusqu'à 8,0 m, on trouve les alluvions sablo-graveleuses

de la Meurthe. Le substratum gréseux du Permien a été rencontré à partir de

8,0 m de profondeur ; jaunâtres et assez tendres de 8 à 19 m, les grès

deviennent plus compacts, rouges et argileux de 19 à 30 m.

t •\ ce

20

Q)

ce

£

HôtBi ««

yWo nSHfcnfc Jules'Ferry

12

<UY\ ! .Rue - ' : ', il V ; • . . ; • • ' • •

336 9S 3S72S

FIGURE 2 - PLAN DE LOCALISATION DU SONDAGE

Echelle au 1/1.000

- 6 -

2.2. Niveau d'eau

Les alluvions renferment une nappe phréatique dont le niveau a été

mesuré dans le premier forage à 4,0 m environ sous le terrain naturel. Ce

niveau est remonté à 2,8 m en fin de campagne d'approfondissement du forage.

2.3. Caractéristiques géotechniques

* Les remblais

Les remblais présentent une pression limite pi = 1,4 MPa et un module

pressiométrique E de 18,0 MPa. Il faut noter qu'un seul essai dans ce niveau

n'est guère représentatif du faciès considéré.

* Les alluvions

Les alluvions ont des caractéristiques mécaniques plus élevées que les

remblais avec des pressions limites toujours supérieures à 2,0 MPa et des

modules compris entre 21,0 et 85,0 MPa. Cette disparité dans les résultats

peut être expliquée par la présence de couches moins compactes, plus sableuses

par exemple.

* Les grès permiens

Les grès permiens sont compacts à très compacts. Leur compacité augmen

tent avec la profondeur :

pi = 2,2 MPa }

E = 12,00 MPa } en tête

pi - 2,5 à 3 MPa }

E = 40 à 80 MPa } à partir de 18 m de profondeur

i

- 7 -

3 - CAPACITE PORTANTE DO SOL

3.1. Caractéristiques du projet

Le marché n'étant pas, actuellement, attribué, les sollicitations de

calcul pour l'état limite ultime (ELU) et pour l'état limite de service (ELS)

ne sont pas connues.

Cependant, la Société de Construction Métallique VIRY (88510 - Eloyes)

nous a fait parvenir un plan du gabarit du prescellement de l'ouvrage qui

avait été établi pour l'aménagement des Tuileries.

Il s'agit, en fait, d'un ensemble de 4 appuis répartis aux coins d'une

maille carrée de 4,5 m de côté. Ces appuis sont articulés sur rotules en pied

d'ouvrage.

D'après le tableau des descentes de charge fourni avec ce plan, les

premiers calculs approximatifs donnent des valeurs très élevées : 500 T

environ (combinaisons fondamentales).

Il en est de même pour les efforts à l'arrachement que nous avons

estimés (combinaisons fondamentales) à 200 T.

Les calculs ci-après ont été effectués à partir de ces données.

Celles-ci devront être affinées et un calcul définitif des fondations sera

réalisé d'après les règles techniques de conception et de calcul des fonda

tions des ouvrages de Génie Civil (CCTG, projet de fascicule 62, titre V) une

fois que la géométrie et la distribution des forces appliquées seront connues

avec précision.

3.2. Choix des fondations

Compte-tenu des descentes de charge élevées et de la nécessité de

contrebalancer les efforts d'arrachements, deux cas sont envisagés :

- la réalisation de fondations profondes (pieux),

- la réalisation d'une fondation superficielle (radier).

Pression limite p, (105 Pa)

< 7 < 8 < 7

10 à 20

12 à 30 15 à 40 10 à 25 25à40

> 30 > 45

> 25

> 45

Nature des sols

Argile molle Limon et craie molle Sable argileux à limoneux ou vasard lâche

Sable et grave moyennement compacts Argile et limon compacts Marne et marno-calcaire Craie altérée Roche altérée Craie fragmentée Marne très compacte

Sable et gravier compacts à très compacts Roche fragmentée

Catégorie

1

2

3

Catégorie de sols en fonction de leur nature et de leur compacité

i

5

S< o

* 3 w 3

1. 0,8

0

.n» T

- — Groupe II

*

/s fis

0

^

• m J «*•*"* ~ 1 ^

^ ^ ^

S 1

!

Cat. 3

1 Cat. 2

Cat. 3

! Cat. 2

Cat. 1

Cat. 1

Encastrement He/Rj 0 1 5 2 0

*,35

2.7 2.6

1.6 '.S

0,9

Valeur du facteur de portance k en fonction de la catégorie des sols, du type de fondation profonde et de l'encastrement he/R

FIGURE 3 - CHOIX DU FACTEUR DE PORTANCE k POUR DES FONDATIONS PROFONDES

- 8 -

3.3. Fondations sur pieux

* Terme de pointe

kpl'e

qpadm =

pie = pression limite nette équivalente calculée d'après les essais

pressiométriques,

k = facteur de portance qui dépend de la nature du sol, de la

fondation et de son encastrement (cf. figure 3).

Les pieux seront descendus jusqu'aux grès : sol de catégorie 2

k = 1,6

|qpadm =0,53 pie

* Terme de frottement latéral

qs

qs adm =

qs =

2

h

qs(z)dz

o

qs(z) est le frottement latéral unitaire défini à partir de la figure 4

h est la hauteur de sol sur laquelle s'applique le frottement.

Dans les alluvions : qs(z) = 0,8.105 Pa

Dans les grès : qs(z) = 1,2.105 Pa

On ne tient pas compte du frottement dans les remblais.

- 9 -

* Dimension minimale des pieux

Afin de respecter la contrainte admissible du béton armé, les pieux

auront une section minimale de 1,00 m2, soit

0min = 1,15 m

xbéton adm = 5 MPa

* Charge admissible

RAYON (m)

0,6

0,7

FICHE (m)

19

15

Qp adm (T)

240

204

- Qs adm (T)

339

317

QT adm (T)

580*

521

* Attention, la charge de service ne devra pas dépasser 565 T afin de res

pecter la contrainte admissible dans le béton.

* Justification des pieux aux états limites

Pour les pieux isolés, on doit vérifier, dans le cadre des états limites

de mobilisation de la capacité portante, que la charge axiale Q appliquée sur

le pieu est comprise entre les limites suivantes :

Q max : valeur maximale autorisée pour Q, en compression

Q min : valeur minimale autorisée pour Q, en arrachement.

Les valeurs de Q max et de Q min, à l'état limite ultime et à l'état

limite de service suivant les combinaisons d'actions considérées, sont

données dans le tableauci> ci-après.

(1) Extrait des Règles de justification sur pieux à partir des résultats des

essais pressiométriques. LCPC - SETRA. Oct. 1985.

TABLEAU Abaques pour la détermination du frottement latéral unitaire limite q, en fonction

de la nature du sol, de son m o d e de mise en œuvre et de la nature du contact sol-fût

Type de sols

Sable argileux à limoneux ou vasard

Craie molle

Argile molle à compacte

Limon à limon compact

Sable et grave moyennement compacts

Sable et grave compacts à très compacts

Craie altérée & fragmentée

Marne et marne-calcaire

Marne très compacte

Rocher altéré

Rocher fragmenté

Pression limite

(10» Pa)

< 7

< 7

«30

«30

10 i»)

>25

> 10

15 à 40

>45

25 4 40

>45

Mise en œuvre et nature du fût

Foré

Fût béton

A bis

AbU

(A)« A bis

(A)* A bis

(B)« A

(Q* . B

B

<E)« C

E

F

F

Foré tube

Fût béton

AbU

A bis

(A)« A b U

(A)» A b U

(A)' A bis

(B)» A

(B)« A

(Q* B

—

F

—

Fût métal

AbU

AbU

AbU

AbU

AbU

A

A

B

—

_

—

Battu

Fût béton

ÀbU

AbU

(A)« AbU.

(A)« AbU

(B)« A

(Q* B

(Q* -B

• E

—

F

—

Fût métal

AbU

AbU

AbU

AbU

A

B

B

• •• E

—

••• F

—

Injecté

Faible pression

A

A

A

A

B

C

C

E

F

>F

>F

Haute pression

— •

—

•• D

•• D

> D

>o

>D

F

>F

> F

> F

* Les valeurs entre parenthèses ( ) correspondent, pour les pieux forés, à une exécution soignée du pieu et une technologie de mise en œuvre susceptible de remanier au minimum le sol au contact du fût. Pour tes pieux battus, par contre, & un resserrement du sol sur le pieu après battage.

•* Préconisé pour des sols dont pt > 15.105 Pa. ••• Seulement pour les cas où le battage est possible.

t

2,2 .

M 2.0 ** .§W • W . w » '

~u c °\7 H •5 10. «s

oj c go» £ ^ §<l< te

^ W 0

C

1 a. . I«S B . I . *ns I~-«-«I

X Î

! j: i • 1

1 f

: i ,.,

• i • •

, i

; i >• ' • i j • ' > • • l /

. • i > r l .

L , i - < " * " "

j*r\ fc • « 1 ' 1 s

•

: _ : " ^

s *' /Ti

f 1 !

- * - - ^ . J

'^•*r~~ • ''

<4?* "*"

! | i i

_X _̂ t_ i i

"~ •

: : : : _

10 15

— ** •" ""

'. t

|

1 i : 1 i

i 1 ; i 1

• i !

J 1

j

«J

1

1 1 i

, ' * i 1

! ! i i i i . : . .,

' ' i i < 1 : i l 1

. ! i

i 1 i J ! ' 1 1 1 1

20

i

:~ :~ : ~ : x ::i:: D . —i———— ^

" i r. -t i P i

•

. A t

i

J. . --L. -- -î • A hi5

i

~T~

25 p„ (io5pai

Fîg. 4 — Méthode pressiométrique. Abaques pour : évaluation du frottement latéral unitaire limite qt

peur les sols argileux, limoneux, marneux, crayeux, sableux et graveleux.

- 10 -

Q max

Q min

ETAT LIMITE ULTIME

COMBINAISONS FONDAMENTALES

Ql/1,40

Qs/1,40

COMBINAISONS ACCIDENTELLES

Ql/1,25

Qs/1,40

ETAT LIMITE DE SERVICE

COMBINAISONS RARES

Qc/1,10

0

COMBINAISONS QUASI PERMANENTES

Qc/1,40

0

Ql est la charge limite en compression = Qp + Qs

Qp Qs

Qc est la charge de fluage = fc — pour un pieu foré ne refoulant pas le

2 1,5 sol

Soit, avec les données de calculs du § 3.3., la charge appliquée sur les

pieux doit vérifier la double inégalité Q min < Q < Q max avec

R=0,6m

R=0,7m

Q max (T)

Q min (T)

Q max (T)

Q min (T)

ETAT LIMITE ULTIME

COMBINAISONS FONDAMENTALES

998

484

890

520

COMBINAISONS ACCIDENTELLES

1118

484

996

520

ETAT LIMITE DE SERVICE

COMBINAISONS RARES

738

0

662

0

COMBINAISONS QUASI PERMANENTES

580

0

521

0

/

- 11 -

3.4. Fondations superficielles

Il est possible d'envisager un radier généralisé ancré dans les sables

et graviers, la base de la fondation sera vers 2,50 m sous le terrain naturel.

. Capacité portante du sol

Elle est calculée à partir de la formule :

k qadm = — (pl-po) + qo

3 déjà utilisée pour le calcul du terme de pointe des fondations profondes

avec :

po = pression horizontale des terres préexistantes dans le terrain au

moment des essais,

qo = pression verticale des terres au niveau de la semelle après sa

construction.

qadm =1,8 MPa

pour un sol de catégorie 3 (sables et graviers compacts) et une semelle

carrée, k = 1,8.

. Justification

D'après DTU 13-12 :

. Etat limite ultime de résistance

La justification de l'état limite ultime de résistance est satisfaite

vis-à-vis du sol par l'inégalité suivante : p S qadm (p : résultante générale

des forces prises au niveau du plan de contact avec le sol).

- 12 -

Pour des charges de 500 T par point d'appui, un radier de 5,00mx5,00m et

2,50 m d'épaisseur : p = 0,8 MPa.

. Estimation du tassement

Le tassement d'une semelle superficielle est donné par la formule :

1,33 Roi w = . P . Ro (<*2 — ) + SJ— . p . R 4/\3

3 EB Ro 4,5 EÀ

avec R, demi-largeur de la semelle (250 cm)

Ro, dimension de référence (30 cm)

^2 et ^3, coefficients de forme, fonction des dimensions de la semelle

^2 = 1,12 et ̂ 3 = 1

0(, coefficient de structure du sol, fonction de la nature et de ses

caractéristiques pressiométriques,c'= 1/3

EA et EB, modules pressiométriques équivalents dans les domaines sphé-

rique et déviatorique (bar)

p, taux de travail de service ajouté au sol par la fondation (bar).

EA = 420 bars

3,6 EB = =351 bars

1 1 1 1 + + +

El 0,85E2 E3/4/5 2,5E6/7/8

D'où wT = 0,98 cm.

- 13 -

4 - CONCLUSION

La reconnaissance de sols effectuée au droit du projet d'implantation de

la Tour de la Liberté, Place Jules Ferry, à SAINT-DIE-DES-VOSGES montre la

succession des terrains suivante :

0 à 1,80 m/2,00 m : remblais

2,00 à 8,00 m : alluvions de la Meurthe, sables et graviers

8,00 à 30,00 m : substratum gréseux ; jaunâtres et moyennement

compacts en tête ces grès du Permien deviennent

rouges et très compacts avec la profondeur.

L'estimation des descentes de charge conformément aux règles techniques

de conception et de calculs des fondations des ouvrages de Génie Civil,

d'après les données de la Société de Construction Métallique VIRY :

- charges verticales : 500 T par point d'appui,

- arrachement : 200 T,

a abouti aux choix des fondations suivantes :

- pieux : 0 120 fiche 19,00 m

0 140 fiche 15,00 m

- radier généralisé fondé à 2,50 m avec un tassement estimé à 1,00 cm

environ.

Servxces Techniques

de la Ville de SAINT-DIE (Vosges)

Reconnaissance de sols au droit du projet

d'implantation de la Tour de la Liberté

Place Jules Ferry à SAINT-DIE (88)

ANNEXES '

12 Janvier 1990

R 30369 LOR 4S 90

B R G M

ETUDE:rue

ST DIE (88)

Ref: 89 / 2982 Octobre 1989

S0NDAGE:S 5

Machine: D9000

GEO-SIGMA CD. 118

Saulx les Chartreux

T: (1) 64 48 52 83 91160 Longjumeau

O B S E R V A T I O N S : Descente d'un tube lanterné pour essais pressiométriques jusqu'à 7,50 m

B . R . G . M .

ETUDE:Place Jules Ferry

S T DIE (88)

Ref :89 / 2 9 8 2 b Décembre! 989

S0NDAGE:S5bîS

Machine: D9000RP

GEO-SIGMA CD. 118

Saulx les Chartreux

T : (1) 64 48 52 83 91160 Longjumeau

fac Descript ion

I ithologique prof. < ^ >

caractéristiques pressiométriques ( 1 0 5 P a ) Module E m

50 100 150 200 250 Pression limite PI

5 10 15 20 25

cote enY

Wt V

I &

i I

- s ® E

R

M

I f

E

m I

I I è

terre végétale" iux saoïeux marroi limon argileux sapieux marron rougeaifë"

bloc de grès rose

sable et graviers brun

grès jaunâtre

grès rouge argileux orangé

OBSERVATIONS:

Tube lanterné jusqu'à 29,50 m

1 _

_ 2 _

3 _

_ 4 _

_ 5

_ 6

_ 7

8

_ 9

10

_ 11 _

12_

13_

_14_

15

16

17

18

19

20

21

22

23 _

_24_

_25_

26

_27_

28 _

29

30 _ 10 20 30 40 50

Résistance à l'avancement en sec. pour 20 c m

Services Techniques de la Ville de SAINT-DIE (Vosges...

Documents

Transcript of Services Techniques de la Ville de SAINT-DIE (Vosges...