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LE PERFECTIONNEMENT SUR LES PROBLÈMES DE
GÉOTECHNIQUE ET DE FONDATION DES OUVRAGES
Fondations Profondes
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Programme de la Journée
Partie 1 : Généralités
Partie 2 : Les différents types de fondations profondes
Partie 3 : Détermination de la capacité portante
3-1 : Paramètres de charge d’une fondation profonde isolée3-2 : Calcul de Qpu et Qsu – Méthode pressiométrique3-3 : Calcul de Qpu et Qsu – Méthode du pénétromètre statique3-4 : Exemple avec la méthode pressiométrique3-5 : Dimensionnement par les formules de battage3-6 : Comportement des groupe de pieux3-7 : Dispositions particulières concernant le béton
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Programme de la Journée
Partie 4 : Pieux soumis à des efforts horizontaux et parasites
Partie 5 : Exécution des pieux – Précautions de mise en œuvre
Partie 6 : Spécifications particulières aux micropieux
Partie 7 : Contrôles et essais de pieux
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Programme de la Journée
Partie 8 : Dispositions constructives vis-à-vis du séisme
Partie 9 : Pathologie des fondations profondes
Partie 10 : Conclusion – Bilan – Le contrôleur technique et les fondations profondes
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Partie 1 - Généralités sur les fondations profondes
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Les fondations profondes permettent de reporter les charges au-delà des couches de surface lorsque celles-ci sont peu résistantes ou trop compressibles.Ce sont des fondations élancées
Définition des fondations profondes
Sol peu résistant et/ou compressible
Sol résistant
B
D
h
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• Soit– B = largeur ou diamètre de la fondation– D = hauteur d'encastrement de la fondationD/B : élancement
• Selon le DTU 13.1 et le Fascicule 62 on distingue :– si D/B ≤ 6 et D ≤ 3m : – les fondations superficielles
• si D/B > 6 ( ou De/B > 5) et D > 3m :– les fondations profondes (ou pieux)
Limite entre fondation superficielle et profonde
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Limite entre fondation superficielle et profonde
D/B ≤ 6 et D < 3 m
D/B > 6 et D ≥ 3 m
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Le « fonctionnement » d’une fondation profonde
h
Tête
Fût
Pointe
D
B
HV
V et H : efforts appliqués en tête du pieu par la structure
Qs : Frottement latéral
Qp : Effort de pointe
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Partie 2 - Les différents types de fondations profondes
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Classification des pieux au sens du DTU 13.2 Pieux façonnés à l’avance Battu préfabriqué
Métal battuTubulaire précontraintBattu enrobéBattu ou vibrofoncé injecté haute pression
Pieux à tube battu exécutés en place
Battu pilonnéBattu moulé
Pieux forés Foré simpleForé tubéForé boue Tarière creuseVissé mouléInjecté haute pression
Puits Fondations semi-profondes dont la justification s’apparente àcelle des fondations superficielles
Pieux foncés Béton foncéMétal foncé
Micropieux Type IType IIType IIIType IV
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les pieux métalliques battus (type PH)
les pieux préfabriqués battus (en B.A.)
les pieux tubulaires précontraints
les pieux battus enrobés
les pieux foncés en béton ou métal
1 – Les pieux façonnés à l’avance
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1 – Les pieux façonnés à l’avance - Exemples
Pieux H battus
Pieu préfabriqué battuPieu tubulaire battu
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pieux battus pilonnés(type FRANKI)
2 - les pieux à tube battu exécutés en place
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pieux battus moulés
2 - les pieux à tube battu exécutés en place
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foré simpleforé tubéforé bouetarière creusevissé moulé (dans DTU 13.2 uniquement)injecté haute-pression
3 – Les pieux forés
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3 – Les pieux forés - Exemples
Foré simple
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3 – Les pieux forés - Exemples
Foré tubé
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Foré boue (ici barrette)
3 – Les pieux forés - Exemples
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Foré à la tarière creuse
3 – Les pieux forés - Exemples
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3 – Les pieux forés - Exemples
Vissé moulé
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Fondations semi-profondes dont la justification s'apparente plutôt à celle des fondations superficielles
4 – Les puits
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5 – Les pieux foncés
Pieux béton vibrofoncés
Pieux métal vibrofoncés
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Les micropieux : fondations profondes de diamètre ≤ 250 mm
Type I : forage rempli de mortier par gravité, armé ou non arméType II : forage équipé d’une armature, rempli de coulis ou mortier par gravité ou sous faible pressionType III : forage équipé d’armatures et d’un système d’injection. Injection globale et unitaire (IGU)Type IV : forage équipé d’armatures et d’un système d’injection. Injection répétitive et sélective. (IRS)
6 – Les micropieux
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6 – Les micropieux - Exemples
Micropieux type IV
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Pieux "picots"et colonnes ballastées (DTU 13.2) sont àrattacher à de l'amélioration de sol
Remarques – pieux picots et colonnes ballastées
Pieux picotsColonnes ballastées
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Autre classification – plus pratique
Pieux
Avec refoulement du sol Sans refoulement du sol Injectés
Pieux métal battusPieux béton préfabriqués battus
Pieux foncés - vibrofoncésPieux battus moulésPieux battus pilonnés
Pieux forés simplePieux forés tubésPieux forés boue
Pieux tarière creusePieux vissés moulés
Pieux forés injectés haute pression
Micropieux type III et IV
Frottement latéral et résistance en pointe
« améliorés »
Frottement latéral« amélioré »
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Partie 3 - Détermination de la capacité portante
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3-1 Paramètres de charge d’une fondation profonde isolée
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Règles de calcul - Référentiel
En France, actuellement, deux règlements :
DTU 13.2 Fondations profondes pour le bâtiment(norme NF P11-212 de Septembre 1992)
Fascicule 62, Titre V du CCTG – Règles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de génie civil de décembre 1993.
Dans l’avenir, un seul règlement :
Eurocode 7 et ses normes d’application.
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Charge limite Qu du pieu sollicité axialement en compression ou en traction :
Qu = Qpu + Qsuavec
• Qpu = charge de pointe limite,• Qsu = charge limite en frottement latéral.
D
h
Tête
Fût
Pointe
B
V
Charge limite d’un pieu isolé
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En bâtiment le DTU 13.2 fait référence à la charge limite avec application des coefficients réducteurs suivants :
– aux E.L.U. : Qa(ELU) = 0.5 Qpu + 0.75 Qsu– aux E.L.S. : Qa(ELS) = 0.33 Qpu + 0.5 Qsu
Qa est appelée charge admissible ou capacité portante
Charge admissible d’un pieu isolé en bâtiment
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En génie civil, d'après le Fascicule 62, la charge axiale appliquée à un pieu doit être comprise entre :
• Qmin = valeur minimale autorisée pour Qref en arrachement,• Qmax = valeur maximale autorisée pour Qref en compression,
déterminées à partir de:• Ql = charge limite en compression,• Qs = charge limite en arrachement,• Qc = charge de fluage en compression,• QcT = charge de fluage en traction = Qs / 1.5,
avec les coefficients réducteurs suivants:
Charge admissible d’un pieu isolé en génie civil
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Coefficients de sécurité (suite)
Pieux Micropieux
Qmin Qmax Qmin Qmax
Combinaisons fondamentales
-Qs/1.40 Ql/1.40 -Qs/1.40 Ql/1.40
Combinaisons accidentelles
-Qs/1.30 Ql/1.20 -Qs/1.20 Ql/1.20
Combinaisons rares
-QcT/1.40 Qc/1.10 -QcT/1.10 Qc/1.10
Combinaisons quasi permanentes
0 Qc/1.40 -QcT/1.40 Qc/1.40
E.L.S
E.L.U
Détermination de Qmin et Qmax
Charge admissible d’un pieu isolé en génie civil
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Pour les pieux H, tubes métalliques ouverts et les palplanches :• section A• périmètre P• coefficients ρp et ρsà considérer pour les calculs de portance
Coefficients réducteurs pour les pieux H et tubes
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Soit• Qpu = charge limite de pointe• Qsu = charge limite en frottement latéral
On distingue :• si 0.7 Qsu > 0.5 Qpu
les pieux sont dits flottants
• si 0.7 Qsu < 0.5 Qpu
les pieux sont dits travailler en pointe
Remarque
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Calcul de Qpu et Qsu
Méthode pressiométriqueMéthode du pénétromètre statiqueMéthode à l’aide des caractéristiques de résistance C et ϕ (uniquement dans DTU 13.2)
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3-2 Calcul de Qpu et QsuMéthode pressiométrique
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Terme de pointe Qpu :Qpu = kp . ple* . πD2/4 avec :
• kp = terme de portance dépendant du sol et du type de pieu
• ple* = pression limite nette équivalente sous la pointe
• D = diamètre du pieu
Méthode pressiométrique
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Frottement latéral :Qsu = Σi (πD . qsi . li) avec :
• i : couche de sol considérée pour le frottement latéral
• qsi : frottement latéral limite dans la couche i, déterminé en fonction du sol et du type de pieu à partir d'abaques,
• li : longueur de pieu dans la couche i,• D = diamètre du pieu.
Méthode pressiométrique
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Catégorie de sol ( DTU 13.2 )
Méthode pressiométrique
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Calcul de kp ( DTU 13.2 )Méthode pressiométrique
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Classification des sols (Fasc. 62)Méthode pressiométrique
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Calcul de kp ( Fasc. 62 )Méthode pressiométrique
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Choix de la courbe de frottement ( DTU 13.2 )
DTU 13.2
Méthode pressiométrique
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Détermination de qs ( DTU 13.2)Méthode pressiométrique
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Choix de la courbe de frottement ( Fasc. 62 )
Fasc. 62
Méthode pressiométrique
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Détermination de qs ( Fasc. 62)Méthode pressiométrique
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3-3 Calcul de Qpu et QsuMéthode du pénétromètre statique
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Terme de pointe Qpu :Qpu = kc . qce . π.D2/4 avec :
• kc = coefficient de portance dépendant du sol et du type de pieu
• qce = résistance de pointe équivalente • D = diamètre du pieu
Méthode pénétrométrique
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Frottement latéral :Qsu = πD . ∫0h qs(z) dz avec :
• qs(z) = min⎨ qc (z)/ β ; qs max ⎬– qc(z) : résistance de pointe lissée à la
profondeur z,– β : coefficient dépendant du type de pieu et
du type de sol• qs max : frottement latéral maximal
Méthode pénétrométrique
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Méthode pénétrométrique
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Méthode pénétrométrique
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3-4 Exemple avec la méthode pressiométrique
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Exemple : pieu foré simple φ 400 mm de 11 m
Exemple - Méthode pressiométrique
Calcul suivant DTU 13.2
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Terme de pointe Qpu :Qpu = kp . ple* . πD2/4
On cherche kp ?
Exemple - Méthode pressiométrique
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Catégorie de sol ( DTU 13.2 )
Exemple - Méthode pressiométrique
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Calcul de kp ( DTU 13.2 )Exemple - Méthode pressiométrique
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Terme de pointe Qpu :Qpu = kp . ple* . πD2/4
kp = 1.6ple* = 2,5 MPaD = 0.4 m
Qpu = 1,6.2500. π.(0.4)2/4 = 502 kN
Exemple - Méthode pressiométrique
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Frottement latéral :Qsu = Σi (πD . qsi . li)
On cherche qsi ?
Exemple - Méthode pressiométrique
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Choix de la courbe de frottement ( DTU 13.2 )
DTU 13.2
Exemple - Méthode pressiométrique
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Détermination de qs ( DTU 13.2)
120
35
Exemple - Méthode pressiométrique
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Frottement latéral :Qsu = Σi (πD . qsi . li)
qs = 35 kPa dans argile, l = 8 mqs = 120 kPa dans craie, l = 3 m
Qsu = π.0,4.(35x8+120x3)= 804 kN
Exemple - Méthode pressiométrique
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– aux E.L.U. : Qa(ELU) = 0.5 Qpu + 0.75 Qsu
• Qa (ELU) = 0.5 x 502 + 0.75 x 804 = 854 kN
– aux E.L.S. : Qa(ELS) = 0.33 Qpu + 0.5 Qsu
• Qa (ELS) = 0.33 x 502 + 0.5 x 804 = 568 kN
Exemple - Méthode pressiométrique
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3-5 Dimensionnement par les formules de battage
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La plus usitée est la formule dite des Hollandais : Rd = M2.h / F. e.(M + P) avec :• M : masse du mouton• h : hauteur de chute• P : masse frappée ( pieu + casque )• e : refus ( enfoncement pour 1 coup )• F : coefficient de sécurité ( = 6 )d'autres formules existent :
formule de Crandallformule Delmag
Formule de battage
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3-6 Comportement des groupes de pieux
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Lorsque les charges sont importantes en regard de la capacitédes pieux, ceux-ci sont groupés sous des massifs de liaison.
Dans ce cas on ne peut se contenter de vérifier la résistance d'un pieu isolé et il convient de considérer l'ensemble du groupe
Une couche compressible profonde peut être sollicitée par l'effet d'un groupe de pieux (tassement voire poinçonnement)Le groupe de pieux peut être assimilé à un radier fictif
Groupe de pieux
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Lorsque les pieux sont rapprochés (généralement de moins de trois fois leur diamètre entre axe), la capacité de l'ensemble des n pieux = n x capacité de chaque pieu isolé x coefficient d’efficacité Ce
Sol cohérent :• Ce = 0.25 (1+d/B)Sol granulaire compact• Ce = 1 - ((2 arctan (B/d) / π). (2-1/m-1/n))formule de Converse-LabarreavecB = diamètre d'un pieud = entre-axesm et n = nombre de lignes et colonnes de pieux• ou bien on considère une pile fictive
Groupe de pieux
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Pile fictive• Qp calculé sur la base
d'une fondation fictive de section S = a.b
et• Qgs = P.qs.D
Groupe de pieux
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3-7 Dispositions particulières concernant le béton
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Résistance du béton selon DTU 13.2
21
lim
.);(
inf*kkff
f ccjc =
Avec : fcj : résistance caractéristique à j joursfclim : valeur limite dépendant de la technique de fondation (cf.
tableau ci-après)k1 : coefficient tenant compte du mode de mise en placek2 : coefficient tenant compte des difficultés de bétonnage liées à
la géométrie de la fondation
Résistance conventionnelle de calcul :
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Type de fondation fclim k1
Groupe A Pieux préfabriqués mis en place dans un foragePieux tubulaires précontraintsPieux préfabriqués battus en béton arméPuits avec béton vibréPuits avec béton non vibré
fc28
fcj
fcj
fc28
fc28
1.001.151.151.001.20
Groupe B Pieux battus moulésPieux forés simplesPieux forés tubés :- Bétonnés à sec- Bétonnés sous l’eauPieux et barrettes forés sous boue
fc28fc28
fc28
fc28
fc28
fc28
1.301.30
1.201.301.30
Résistance du béton selon DTU 13.2
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Résistance du béton selon DTU 13.2
k2
Groupe A 1.0
Groupe B Pour D/B > 20, k2 = 1.05Pour B < 0.6 m, k2 = (1.3-B/2)
Pour D/B > 20 et Pour B < 0.6 m, k2 = (1.35-B/2)Sinon k2 = 1.0
Exemple :Pieu foré simple, diamètre B = 0.6 m, longueur D =15 m fc28 = 25 MPa
→ k1 = 1,3 k2 = 1,05 et f*c = 25/(1,3.1,05) = 15.6 MPa
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Justification en phase définitive
ELSContrainte maximale de compression du béton égale à 0,6.f*c
Contrainte moyenne de compression du béton sur la seule section comprimée, égale à 0,3.f*c
Etat-limite de fissuration : voir BAEL (A.4.5.33 si fissuration préjudiciable,A.4.5.35 si fissuration très préjudiciable)
ELUSollicitations normales, voir BAEL A.4.3.1 à A.4.3.4Sollicitations tangentes, voir BAEL A.5.1.1 et A.5.1.1
Résistance du béton selon DTU 13.2
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Partie 4 - Pieux soumis à des efforts horizontaux et à des efforts parasites
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Lorsque les pieux sont soumis à des efforts horizontaux ou des moments de flexion en tête (cas des pieux excentrés par rapport au charges, ou des pieux inclinés par exemple), il est nécessaire de les dimensionner vis à vis de ces efforts, ce qui se fait en considérant la réaction élastique du sol le long du pieu. Le calcul est informatique (programme PILATE, MH PIEU…).
Les cages d’armatures des pieux sont alors renforcées pour reprendre les contraintes de traction.
Efforts horizontaux et moments de flexion
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Efforts horizontaux et moments de flexion
La réaction élastique du sol est donnée par la relation :
p = kh.yAvec kh : coefficient de réaction
horizontale (≡ ressort)
Cette réaction est bornée par les contraintes de poussée (pa) et butée (pp)
A l’équilibre, on calcule les efforts (Moment fléchissant et effort tranchant) et la déformée horizontale du pieu.
EI : produit d’inertie du pieu caractérise la rigidité de flexion du pieu
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On peut également choisir, lorsque c’est possible, d’éviter ces efforts « parasites » en réalisant un réseau de longrines pour redresser les charges (suppression des moments) et répartir les efforts horizontaux sur l’ensemble des pieux (diminution de l’effort horizontal).
Efforts horizontaux et moments de flexion
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Lorsqu'un pieu traverse une couche compressible et qu'une surcharge entraîne un tassement de cette dernière, ce déplacement du sol provoque au contact sol-pieu un frottement latéral dirigé vers le bas générant un effort de compression dans le pieu.
Au delà d'une certaine profondeur le tassement du sol est égal ou inférieur au tassement du pieu sous l'effet de la charge qui lui est transmise ; le point situé à cette profondeur est appeléle point neutre
Le frottement latéral unitaire qui dépend du type de pieu et de la nature du seul peut être déterminé et la valeur maximale de frottement négatif estimé par intégration jusqu'au point neutre. Ce frottement calculé est surestimé si l'on ne tient pas compte de l'effet d'accrochage
Efforts parasites verticaux : le frottement négatif
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fn = σ'v k tan δk = σ'h / σ'v
σ'v est réduit en profondeur, le poids des terre étant transmis dans le pieu par frottement, c'est l'effet d'accrochage
Efforts parasites verticaux : le frottement négatif
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Lorsqu'un pieu traverse une couche compressible et que cette dernière est l'objet d'un chargement dissymétrique, le pieu est exposé aux effets liés au tassement de cette couche mais aussi à ceux des mouvements latéraux qui en résultent.
Les efforts de flexions auxquels sont soumis les pieux peuvent entraîner leur rupture.
2 méthodes permettent de calculer ces efforts parasites :
1° méthode de TschebotarioffMmax = 0.067 . γ0 . H0 . H2 . B
Efforts parasites horizontaux
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2° méthode dite en g(z)gmax dépend de :• cu du sol compressible• Fs (glissement profond)• β angle du talus de remblais• position du pieu par rapport crête du remblai
Efforts parasites horizontaux
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Partie 5 - Exécution des pieux –Précautions de mise en œuvre
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Bétonnage sous l'eau
Le bétonnage sous l'eau nécessite l'utilisation d'un tube plongeurPour les pieux tubés sous la nappe il convient d'équilibrer, si nécessaire, la pression de l'eau dans le tubage ( par mise à niveau ) afin d'éviter les sous-pressions
Précautions de mise en oeuvre
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La présence de sol remanié en fond de forage peut être àl'origine de tassementIl peut également poser des problèmes lors de l'amorçage du bétonnage (pieux sous boue)Il peut être nécessaire d'effectuer un curage du fond
Curage du fond (pieux forés)
Précautions de mise en oeuvre
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Présence de nappe en charge
La rencontre d'une nappe en charge, outre les problèmes propre à la réalisation des pieux qu'elle va générer, peut entraîner des désordres aux avoisinants, par sous-tirage des matériaux
Traversée de vides souterrains
La présence de cavités naturelles ou anthropiques nécessite un remplissage préalables de ces dernières ou un chemisage des pieux, voire les deux
Précautions de mise en oeuvre
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Risques spécifiques aux pieux battus
La présence d'un niveau résistant surmontant une couche de faible résistance peut être la cause d'un refus prématurépréjudiciable à la stabilité du pieu ( tassement voire poinçonnement )La surpression interstitielle due au battage des premiers pieux peut entraîner des phénomènes de refus prématurésLe battage de pieux au sein d'argiles molles saturées peut entraîner un serrage du béton frais des pieux voisins
Précautions de mise en oeuvre
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Partie 6 - Spécifications particulières aux micropieux
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Définition : pieux forés de petits diamètres (D<250mm) comportant des armaturescentrales scellées par un coulis de ciment ( ànoter que les micropieux type I, qui sont peu utilisés, ne comportent pas nécessairement d'armatures )
Ils ne travaillent qu'au frottement latéral
Spécifications particulières aux micropieux
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Ils nécessitent un matériel d'encombrement relativement réduit
Ils sont principalement utilisés en reprise en sous-oeuvrePouvant travailler en traction comme des tirants, ils
permettent de reprendre les sous-pressions s'exerçant sur un radier
La transmission des efforts se fait par les armatures qui peuvent être des tubes, des barres, des faisceaux de barres
Il est recommandé de vérifier le flambement ainsi que le raccourcissement élastique des micropieux
Spécifications particulières aux micropieux
Formation CTC Sud – Isabelle DAIGNE HALFON 92
Les différents types de micropieux se distinguent principalement selon la mise en place du coulis de scellement :
• micropieux de type I et II où le coulis est mis en place gravitairement à l'aide d'un tube plongeur
• micropieux de type III pour lesquels le forage est équipé de tube à manchettes mis en place dans un coulis de gaine; l'injection est réalisée sous une pression ≥ 1MPa (type I.G.U.)
• micropieux de type IV pour lesquels le forage est équipé de tube à manchettes mis en place dans un coulis de gaine; l'injection est réalisée sous haute pression au moyen d'un obturateur simple ou double (type I.R.S.)
Spécifications particulières aux micropieux
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Partie 7 - Contrôles et essais de pieux
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Les essais de reconnaissance• préliminaires, au stade de la conception
essais de chargement verticalessais d'arrachementessais de chargement horizontal
• d'information, en cours de réalisationrecueil de données sur le battage, forage, fonçage...
Les essais de contrôle• du fût
par carottage sonique, sismique parallèle, impédance mécaniquepar carottage mécanique
• de portanceessai de chargement vertical
Contrôles et essais de pieux
Formation CTC Sud – Isabelle DAIGNE HALFON 95
En revanche pour les micropieux, lorsque leur nombre dépasse 25, le DTU13.2 impose la réalisation d’un essai préalable. Pour un nombre inférieur à 25, un coefficient de sécuritésupplémentaire de 1.5 peut être pris en compte à défaut d’essai.
Sauf cas particulier, ou technique innovante, il n’est généralement pas nécessaire de procéder à des essais de pieux in-situ pour la définition des paramètres de dimensionnement.
Essais de chargement
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Essais de chargement
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Essai préalable ⇒ rupture de portance du sol
Essai de contrôle sur un pieu de l'ouvrage
Charge de fluage Qc
Essais de chargement
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Essais de contrôle par carottage sonique
émetteur récepteur
valeur de V mesurée
valeur de I injectée
résist max
résist min
roue codeuseUne sonde acoustique émettrice est descendue dans un tube métallique et une sonde réceptrice, placée au même niveau dans un autre tube, reçoit le signal acoustique
La paire de sonde est remontée àvitesse constante par un opérateur, le temps de trajet entre émetteur et récepteur étant enregistré en continu.
Les tubes d’auscultation sont accrochés à la cage d’armatures.
Permet la détection d’anomalie du béton, d’une striction, et la détermination de la profondeur du défaut.
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Essais de contrôle par impédance
Un géophone est placé en tête de pieu et un choc provoqué par un marteau équipé d’un capteur de force est appliqué à proximité.
Permet le contrôle de la longueur du pieu (limite 25 m), la détection d’anomalie du béton, d’une striction.
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• Essai de réflexion (écho)• Méthode sismique parallèle• Essai de chargement dynamique• Carottage du béton• …
Autres essais de contrôle
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Partie 8 - Dispositions constructives vis-à-vis du séisme
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Principes généraux :
Homogénéité du système de fondation : la fondation doit constituer un système homogène pour une même unité (l’action du séisme ne doit pas être aggravée par une réponse non homogène de la structure au niveau des fondations), cf. PS92, §4.31.
Dispositions constructives en zone sismique
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Dispositions constructives en zone sismique
Principes généraux :
Solidarisation des points d’appui :Les points d’appuis d’un même bloc de construction, doivent être solidarisés par un système bidimensionnel de longrines tendant às’opposer à leur déplacement relatif dans le plan horizontal, cf. PS92, §4.33.
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Dispositions constructives en zone sismique
Principes généraux :
Liaisonnement avec la structure : Dans le cas de fondations profondes, il doit être établi entre la structure et sa fondation, une liaison tendant à s ’opposer à leur déplacement relatif, cf. PS92, §4.34.
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Liaison entre les fondations :Les massifs isolés des éléments de fondations profondes
doivent être reliés par un système de liaisons parasismiques (longrines, dallages renforcés) situés àmoins de 1,20 m de la sous-face des massifs.
Dispositions constructives en zone sismique
LongrineMassif de pieux
Massif de pieuxMax 1,20m
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FerraillagesLes pieux et puits sont obligatoirement armés en
zone sismique.
Dispositions constructives en zone sismique
Armatures longitudinales
Nombre minimal de barres : 6Diamètre minimal : 12 mmSection minimale d’acier :
• 0.5 % dans sol de type a ou b• 0.6 % dans sol de type cMaximum 3 %
Armatures transversales
Spires ou cerces, (spires proscritesdans la zone critique)Diamètre minimal : 6 mmPourcentage minimal en volume :
• 0.6 % en partie courante• 0.8 % en zone critique
Sauf dispositions techniques spéciales, la zone critique est la partie supérieure des Pieux sur une longueur de 2,5 x le diamètre nominal.
Pour les pieux forés :
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Déformation des pieux :Les pieux doivent pouvoir avoir un comportement flexible
pour se déformer avec le sol. En zone sismique, les pieux inclinés sont interdits.
Dispositions constructives en zone sismique
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Si il existe une couche liquéfiable traversée par le pieu, il faut :
• Soit tenir compte dans le dimensionnement du frottement négatif engendré par le tassement consécutif à la liquéfaction,
• Soit traiter la couche liquéfiable pour la rendre non liquéfiable.
Dispositions constructives en zone sismique
Frottement négatif lié à la présence d’une coucheliquéfiable :
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Partie 9 - Pathologie des fondations profondes
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• Reconnaissance de sols insuffisantelongueur des pieux insuffisante mode de fondation inadapté
• Mauvaise interprétation de l'étude géotechniqueeffet de groupe refus prématuréfrottement négatifpoussée latérale
• Fautes d'exécutionbattage ou forage (déviation, rupture, arrêt prématuré...)bétonnage (délavage, réduction de section...)mise en place des armaturesrecépage
• Agression des pieux par sol environnantphénomènes de corrosion électrolytiqueprésence de sulfates
Pathologie des fondations
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• Le transfert des charges se fait depuis le corps du pieu vers le sol encaissant par frottement latéral et en pointe.
• La disposition des pieux peut influer sur la distribution des charges en profondeur.
Le fonctionnement
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• Un essai de chargement d’un pieu isolé ne peut pas être représentatif du fonctionnement d’un groupe de pieu s’il existe une couche compressible en profondeur.
Le fonctionnement
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• La charge admissible peut être, selon les cas, limitée par les caractéristiques mécaniques du sol ou celles des matériaux constitutifs du fût du pieu.
Justification des pieux
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• Dans le premier cas il s’agit d’un pieu arrêté au dessus d’un karst.
Reconnaissance de sol insuffisante
• Dans le second, le pieu est arrêté au dessus d’une couche compressible.
Généralement la reconnaissance a été insuffisamment profonde en regard de la longueur des pieux
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Reconnaissance de sol insuffisante
Il est possible également que les outils choisis pour la reconnaissance aient été inadaptésPar exemple un forage pressiométrique avec essai tous les mètres risque de ne pas mettre en évidence des horizons de sols médiocres intercalés entre des bancs rocheux résistants.Ex : La Rochelle, hôtel au port des MinimesPieux battus moulés. Tassements de près de 20 cm
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• Généralement la technique des pieux battus est bien adaptée aux sols de très faibles caractéristiques mécaniques reposant sur un substratum.Cela étant, attention aux faux refus (le cas du pénétromètre dynamique par exemple).
Erreur d'interprétation géotechnique
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Non prise en compte des efforts parasites :• le frottement négatif
Erreur de conception géotechnique
Dans le cas de remblais ou de surcharges apportés àproximité des pieux, le tassement important des sols compressibles va générer le long du fût du pieu du frottement négatif qu'il convient de considérer pour le pieu comme une charge supplémentaire.
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• Exemple de Rouen :– Construction ≈1960– R+7 sur sous-sol– Pieux battus assis au toit des marnes– Dissymétrie de chargement d'un
remblais– Mouvement de basculement de
l'ouvrage depuis la construction– Toujours évolutif
Erreur de conception géotechnique37cm
29cm
Cause : frottement négatif
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Toujours dans le cas de remblais ou de surcharges apportés à proximité des pieux des efforts parasites horizontaux se développent. Les pieux doivent être dimensionnés et armé en conséquenceAttention pour le cas des pieux inclinés (disposition proscrite en zone sismique).
Erreur de conception géotechniqueNon prise en compte des efforts parasites :• les efforts horizontaux
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Si les pieux sont insuffisamment ancrés ils peuvent "partir" du pied
Erreur de conception géotechnique
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• Excentrement et inclinaison :
Fautes d’exécution
Anomalies rencontrées notamment pour les pieux battus
Mais également des micropieux
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La remontée trop rapide du tube de bétonnage peut entraîner un délavage du béton (de mauvaise qualité).
Fautes d’exécution
• Bétonnage
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Pieu foré à la boue. Dessablage de la boue insuffisant avant mise en œuvre du béton qui a provoquéla formation de poches de boue chargée en sable qui n’ont pas pu être chassées lors du bétonnage.
Fautes d’exécution
• Bétonnage
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• Sur ce chantier les essais d'impédance ont permis de déceler les défauts de bétonnage de nombreux pieux tarière creuse (sans enregistrement des paramètres)
Fautes d’exécution
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• Reconnaissance de sol insuffisante et dissimulation par entreprise peu scrupuleuse…(absence de suivi géotechnique).
Fautes d’exécution
Il s'agit bien du pieu dans son intégralité !!!
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• Attention au type de pieu utilisé en fonction du régime hydrogéologique du site…
Fautes d’exécution
• Les circulations d’eau peuvent être à l’origine de graves défauts de continuité.
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• La mise en charge du pieu conduit inévitablement à sa ruine et à celle de l’ouvrage supporté.
Fautes d’exécution
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Souvent des erreurs sont commises lors de la réalisation de terrassements imprudents à proximitédes pieux non armés.
Fautes d’exécution
• Recépage
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• Seule une gestion rigoureuse des phases de travaux et une véritable surveillance de ces derniers permet d’éviter de tels déboires.
Fautes d’exécution
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Il convient de remarquer le soin avec lequel la tête du pieu a été préparée!
Fautes d’exécution
• Mise en place des armatures
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• Cas de pieux pilonnés réalisés avec une intensité de battage trop important.
• A chaque site, chaque technique!!
SommaireFautes d’exécution ou erreur de conception
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Partie 10 – Conclusion – Bilan – Le contrôleur technique et les fondations profondes
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Le contrôleur technique et les fondations profondes
Question Aléa
Les reconnaissances sont-elles suffisamment profondes par rapport à la longueur des pieux ? (il faut au moins 5 x le diamètre pour un pieu isolé)
Présence de couches peu résistantes ou compressibles, voire d’anomalie (cavité) sous la base des pieux
Les reconnaissances sont-elles en nombre suffisant, et bien situées au droit des appuis ?
Variabilité du toit de la couche porteuse
La technique de pieux retenue est-elle bien adaptée au sol traversé ?
Exemples : - refus sur blocs pour pieux battus- éboulement du forage pour pieux forés simple dans sable sous nappe.
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Le contrôleur technique et les fondations profondes
Question Aléa
Les pieux sont-ils suffisamment éloignés pour être considérés comme isolés ? (en règle générale, entraxe ≥ 3 x diamètre, pour les charges verticales)
Effet de groupe, interaction entre les pieux → réduction de la capacité portante, augmentation du tassement.
Le pieu est-il soumis à des efforts horizontaux ou à des moments en tête ?
Fissuration en tête, voire rupture par cisaillement, due au ferraillage longitudinal insuffisant
Est-il prévu un remblaiement ultérieur, un talus à proximité ?
Efforts parasites : frottement négatif ou efforts horizontaux.
L’ancrage dans la couche porteuse est-il suffisant ?
Réduction de la capacité portante.
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Le contrôleur technique et les fondations profondes
Question Aléa
En zone sismique : les massifs de tête de pieux sont-ils bien reliés entre eux par un réseau de longrines ?
Déplacements non homogènes de l’ouvrage en cas de séisme
En zone sismique : existe-t-il une couche de sables lâches sous nappe traversée par le pieu ?
Frottement négatif consécutif à la liquéfaction pendant le séisme
Comment s’est passée l’exécution (forage, mise en place des cages, bétonnage, ou battage) ?
Fautes d’exécution, anomalie du béton, lessivage, mauvais contact en pointe,…(faire des contrôles)
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Attention, cette liste de vérifications n’est pas exhaustive, chaque chantier a ses particularités….
Le contrôleur technique et les fondations profondes
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Merci de votre attention !
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