Les Pieux

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Eurocode 7 – Dimensionnement Géotechnique Fondations sur pieux

Flor De Cock, Geotechnical Expert Office Geo.be Monika De Vos, CSTC

Avec nos remerciements à Christophe Bauduin (Besix et VUB), Paul Meireman (Franki Foundations Group Belgium) et Prof. Jean Nuyens (ULB) pour la mise à disposition de matériel didactique

Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Aperçu • ARCHITECTURE GENERALE des normes CEN en liaison avec l’EUROCODE 7 (EN1997) • EUROCODE 7-1 – Fondations sur pieux – Cadre général • EUROCODE 7-2 – Quelques particularités au sujet de fondations sur pieux • ACTIONS À PRENDRE EN CONSIDÉRATION • TYPES DE PIEUX ET LEUR COMPORTEMENT (DIFFÉRENT) • MÉTHODES ET RÈGLES DE CALCUL SPÉCIFIQUES

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– ELU : pieux simples sous charge de compression – ELU : groupes de pieux sous charge de compression – ELU : pieux simples sous charge de traction – ELU : groupes de pieux sous charge de traction – ELS : comportement en tassement de pieux simples et de groupes de pieux – ELU et ELS : pieux sous charge latérale – ELU et ELS : conception structurelle


ARCHITECTURE GENERALE des normes CEN en liaison avec l’EUROCODE 7 (EN1997

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Voornaam, naam, Bedrijf


EUROCODE 7-1 – Chapitre 7 Fondations sur pieux Cadre

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1. Généralités – –

Quels pieux ? Quelle fonction ? L’exécution du pieu doit être conforme aux normes d’exécution (TC288)

2. Liste des états limites à prendre en considération 3. Actions et situations de calcul à prendre en considération : – –

Charges (en tête) axiales et latérales Mais aussi : actions résultant de mouvements du terrain (frottement négatif, soulèvement, mouvements transversaux du terrain)

4. Méthodes de calcul et considérations de calcul : généralités 5. (Essais de chargement de pieux – statique, dynamique)



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6. Calcul de pieux sous charge axiale de compression en ELU : Fc;d ≤ Rc;d • Pour groupes de pieux : vérification du pieu individuel et du groupe • Rigidité et résistance de la structure au-dessus des groupes de pieux à prendre en considération • Charge ultime géotechnique déterminée à partir de : – – – – –

Essais de chargement statique Calcul sur base de résultats d’essais sur les sols : cfr. Monika De Vos Essais d’impact dynamique Formules de battage Essais de propagation d’ondes


EUROCODE 7-1 – Chapitre 7 Fondations sur pieux Calcul à partir d’essais de chargement statique

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Approche en 3 étapes après1 ou plusieurs essais de chargement: •Détermination valeurs ultimes mesurées : Rc;m, éventuellement subdivisées en Rb;k (pointe) et Rs;k (frottement) •Dérivation valeur caractéristique : Rc ,k

  R   c ,m moyenne Rc ,m min    min  ;  x x   1 2  

Facteur x /1.1 si la structure est capable de transférer les charges des pieux « faibles » auw pieux « résistants »

•Dérivation valeur de calcul : Rc,d  Rc;k /  t of Rc;d  Rb;k /  b  Rs;k /  s

Facteurs  dans tableaux A.6 (pieux à refoulement, A.7 (pieux forés) et A.8 (pieux CFA)




7. Calcul de pieux de traction en ELU : Ft;d ≤ Rt;d 2 mécanismes de rupture à prendre en compte :

• • •

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l’arrachement des pieux par rapport au massif de terrain le soulèvement d’un bloc de terrain contenant les pieux

Résistance ultime géotechnique déterminée à partir de :

• • •

Essais de chargement statique : min. 2 % des pieux à tester Calcul sur la base de résultats d’essais sur le sol


EUROCODE 7-1 – Chapitre 7 Fondations sur pieux Cadre •

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8. Déplacements verticaux des fondations sur pieux

Affirmation très générale : considération de l’ELS requise •

Note : pour les pieux s’appuyant sur des sols moyennement denses à denses et pour les pieux en traction, les exigences de sécurité pour le calcul au ELU suffisent normalement à éviter un état limite de service dans la structure portée.

• Prendre en considération les tassements aussi bien des pieux isolés que des groupes de pieux • Pour les pieux en traction : aussi tenir compte de l’allongement de pieu Remarque : PAS mentionné explicitement dans l’EC7 : influence de la rigidité du pieu (ressort) sur l’interaction avec la structure et la répartition de la charge sur les pieux, excepté dans le §7.6.4.2 Fondations sur pieux en compression : (4) Lorsque l’on ne dispose pas de résultats d’essais de chargement pour l’analyse de l’interaction d’une fondation sur pieux avec la superstructure, il convient d’évaluer la relation entre la charge et le tassement des pieux pris individuellement sur la base d’hypothèses empiriques sécuritaires.


EUROCODE 7-1 – Chapitre 7 Fondations sur pieux Cadre Contrôle ELU : Ftr;d ≤ Rtr;d - et contrôle ELS Mécanismes de rupture possibles :

• • • •

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9. Pieux chargés latéralement

Pour pieux courts : rotation ou translation d’un corps solide Pour pieux longs et élancés : rupture (en flexion) du pieu, accompagnée d’une plastification locale et d’un déplacement du sol près de la tête du pieu

Effet de groupe à prendre en compte Une charge latérale sur un groupe de pieux peut créer une combinaison de forces de compression, de traction et de forces latérales dans les pieux (par ex. mâts, pilier, …) Calcul de la résistance du sol

• •

• • •

A partir d’essais de chargement latérale : normalement pas jusqu’à la rupture (par calcul) à partir d’essais effectués sur le sol




10. Calcul structurel des pieux • •

Conformément aux EC2 à EC6 inclus et à l’EC9 Le calcul structurel doit aussi tenir compte : –

•

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Des circonstances d’utilisation (p.ex. corrosion); du mode d’installation (p.ex. obstacles souterrains), de la pénétrabilité, du transport des pieux préfabriqués…

Pieux élancés : vérification du flambage dans sols meubles

11. Supervision de l’exécution


EUROCODE 7-2 – Ground investigation & testing

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•§4.3 Cone penetration and piezocone penetration tests

–§4.3.4.2 (Use of test results to determine) Pile bearing resistance

Suivant la DIN 1054 (2003-01)

Suivant la NEN 6743-1) Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

EUROCODE 7-2 – Ground investigation & testing

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•§4.4 Pressuremeter tests (PMT)

–§4.3.4.2 (Use of test results to determine) Pile bearing resistance

Suivant Fascicule 62-Titre V


EUROCODE 7-1 – Chapitre 7 Fondations sur pieux 2. Actions agissant sur les pieux

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1.EFFORTS AXIAUX • INDUITS PAR LA STRUCTURE • INDUITS PAR LES DEPLACEMENTS DU TERRAIN 2.EFFORTS LATERAUX • INDUITS PAR LA STRUCTURE STRUCTURE • INDUITS PAR LES DEPLACEMENTS DU TERRAIN


Efforts axiaux induits par la structure

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 NFUT

COMPRESSION : FROTTEMENT POINTE

NFUT

TRACTION : FROTTEMENT


Efforts axiaux induits par la structure ETATS LIMITES A VERIFIER :

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• CAPACITE PORTANTE DU SOL • RESISTANCE DU FUT

• TASSEMENTS ELU et pseudo ELU

• DURABILITE FUT (pieux soumis à traction)


Efforts axiaux induits par déplacements du terrain : frottement négatif

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REMBLAIS, SURCHARGE

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 NFUT

TASSEMENT

FNEG


Frottement négatif sur fondation sur pieux Origine

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• Résultant d’un affaissement relatif du terrain par rapport au pieu • Causes possibles de cet affaissement : – Remblayage du terrain peu de temps avant la mise en place des pieux ou après la mise en place des pieux – Sollicitations secondaires de longue durée (p. ex. charges au sol) – Abaissement de la nappe d’eau – Affaissement à cause de putréfaction, d’affouillement,… – Affaissements du sol à cause de travaux souterrains (p.ex. tunnel) – Tassement d’une construction voisine


Efforts axiaux induits par déplacement du terrain : frottement négatif ETATS LIMITES A VERIFIER :

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• CAPACITE PORTANTE DU SOL

• RESISTANCE DU FUT • TASSEMENTS


Frottement négatif sur fondation sur pieux Méthode de calcul NEN6743

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• En partant de contraintes effectives et de la résistance au cisaillement selon Coulomb : c'  0 ' '   h  tg  c' (K   v )  tg '   K  tg  ( vo  p 0 )  K  tg  ( k  z  p 0 )   0.75 pour pieux en béton   0.50 pour pieux en bois / acier

  kh²  Fn  Os     dz  Os  K  tg    p0h  2   0 h

Fn  Fn,  Fn,0

Pour pieu simple

K = K0 facteur de poussée neutre

Pour p0 sur une grande surface Pas de limitation en profondeur


Frottement négatif sur fondation sur pieux Méthode de calcul Zeevaert-De Beer

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Référence : (De BEER, E. & WALLAYS, M. Enige problemen bij paalfunderingen in havengebieden. 5ème Congrès int. du port, Anvers. 1968)

•

• • • •

Introduction de la profondeur “critique”, c.-à-d. la profondeur à laquelle l’action de réduction de la sollicitation (dirigée vers le haut) du frottement négatif, compense la tendance aux tassements, donc lorsque la diminution des contraintes effectives dues aux forces de cisaillement dirigées vers le haut devient égale à l’augmentation des contraintes effectives dues aux causes externes. Applicable à des systèmes multicouches Applicable aux sols avec cohésion : donc la cohésion (ou “adhésion”) peut également être introduite Applicable lorsque la sollicitation supérieure n’intervient que sur une surface limitée Permet de tenir compte de l’influence des pieux voisins Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Frottement négatif sur fondation sur pieux Méthodes de calcul Zeevaert-De Beer p0  1 e  1   m h  c 

 m hc

Fn,



Fn,0  1  e

 m0 hc

    k  hc  A  

h

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I d B  o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2  p0  A

avec A 

avec A0 

2 c

16

h²

h

4

Fn  Fn,  Fn,0 Remarques:

• La valeur K dépend du type de pieu (pieu à refoulement ou pieu foré): en cas de pieux à refoulement K peut presque égaler Kp (coefficient de butée) ; en cas de pieux foréx K peut presque égaler Kn (poussée neutre) • Donc, en première instance, le frottement négatif est plus grand sur un pieu à refoulement que sur un pieu foré ; cependant, dans la méthode De Beer, l’effet de la plus grande valeur de K est en grande partie annulée par une réduction de la profondeur critique


Frottement négatif sur fondation sur pieux Exemple de calcul méthode Zeevaert-De Beer

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Grondlagen Dikte phi K0 K0 tan phi adhesie k effectief k fictief

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Laag 1 2.00m 30.0° 0.5 0.29 0.00kN/m2 17.00kN/m3 17.00kN/m3

Laag 2 8.00m 22.5° 0.62 0.26 0.00kN/m2 10.00kN/m3 10.00kN/m3

Globaal 10.00m

0.26 0.00kN/m2 11.40kN/m3 11.40kN/m3

Paalgegevens

Paaltype Vierkant (1) of rond (2) Diameter

Equivalente diameter Paalomtrek Oost Zuid 6.0m 2.0m

2 0.40m

Noord 100.0m

Afstand tot naburige palen :

West 6.0m

0.40m 1.26m

Terreinbelastingen Overlast p0-1 Overlast p0-2

Afstand tot rand terreinlast 1 Afstand tot rand terreinlast 2

50.00kN/m2 50.00kN/m2

Noord 100.0m 100.0m

Oost 100.0m 100.0m

Zuid 0.5m 0.5m

West 100.0m 100.0m


Frottement négatif sur fondation sur pieux Exemple de calcul méthode Zeevaert/De Beer Berekening negatieve kleef Laag 1 Noord 0.89m 0.44m 0.89m 0.89m

m1,0 m1,

Zuid 0.89m 0.44m 0.50m 0.50m

West 0.89m 0.44m 0.89m 0.89m

50.00kN/m2 50.00kN/m2

0.11547 0.46188

Verspreid over A0 Verspreid over A0 Totaal

waaruit Fn,0 = waaruit Fn,=

Noord 4.43m 2.22m 4.43m 4.43m

A0-2 A-2 Belaste oppervlakte 1 Belaste oppervlakte 2

Overlast p0-1 Overlast p0-2 Gewicht grondlaag 1 Negatieve kleef laag 1 m2,0 = m2, =

Oost 3.00m 2.22m 3.00m 3.00m

50.00kN/m2 50.00kN/m2 34.00kN/m2 59.94kN

0.00986 0.02255

Fn-laag 2

3.14m2 0.79m2 2.46m2 2.46m2

39.10kN/m2 39.10kN/m2 78.21kN/m2

59.94kN

Zuid 1.00m 1.00m 0.50m 0.50m

West 3.00m 2.22m 3.00m 3.00m

Verspreid over A0-2 Verspreid over A0-2 Verspreid over A0-2 Verspreid over A0-2 Totaal

waaruit Fn,0 = waaruit Fn,=

A0-1 = A-1 = A-belast = A-belast =

50.67kN 9.27kN

Fn-laag 1

Laag 2

A0-2 = A-2 = A-belast = A-belast =

32.59m2 14.25m2 29.59m2 29.59m2

45.40kN/m2 45.40kN/m2 34.00kN/m2 -1.84kN/m2 122.95kN/m2

303.92kN 96.91kN

400.83kN

Totale negatieve kleef Fn,0 Fn, Totaal

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A0-1 A-1 Belast oppervlakte 1 Belast oppervlakte 2 Overlast p0-1 Overlast p0-2

Oost 0.89m 0.44m 0.89m 0.89m

Laag 1 50.67kN 9.27kN 59.94kN

Laag 2 303.92kN 96.91kN 400.83kN

Totaal 354.59kN 106.18kN

460.77kN


Frottement négatif : facteurs de sécurité avec application de la méthode Zeevaert-DB

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• Dans la méthode déterministe (anciennes règles De Beer) : – Si le frottement positif n’est pas pris en compte : • Rtoel = Rb/2.0 - Fn/2.0 – Si le frottement positif est pris en compte : • Rtoel = Rb/2.0 + Fp/3.0 - Fn/2.0

• Selon l’Eurocode 7 :

– Frottement négatif à considérer comme une action mais pas en combinaison avec des actions transitoires (de courte durée) et des actions accidentelles – (AOSO, 2001 – Calcul de la capacité portante de pieux sous charge axiale) : frottement négatif considéré comme une action caractéristique permanente : Fn,k = 0.5 x Fn sur la méthode de calcul pessimiste de Zeevaert-De Beer


Calcul frottement négatif Méthode Fascicule N°62

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• Pour d’autres méthodes de calcul, se reporter au Fascicule N°62- Titre V Règles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de génie civil, 1993 • Le calcul du frottement négatif (annexe G.2) se base sur les théories de Combarieu. Quelques caractéristiques : – Le produit K.tg varie entre 0.1 et 1.0, selon le type de sol et de pieu – Les contraintes effectives verticales “non entravées” sont réduites à proximité du pieu par l’application d’un coefficient d’accrochage l qui dépend de K.tg

• Simples règles pour frottement négatif sur groupes de pieux


Efforts axiaux induits par déplacements du terrain : frottement de soulèvement

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 EXCAVATION

GONFLEMENT

NFUT

Autres causes possibles : - expansion chimique (p.ex. gypsum) -Fonçage des pieux avoisinants -Action du gel

-Augmentation de la teneur en eau (p.ex suppression d’arbres)


Efforts axiaux induits par déplacement du terrain : frottement de soulèvement ETATS LIMITES A VERIFIER

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• RESISTANCE ULTIME DU SOL EN TRACTION • RESISTANCE DU FUT EN TRACTION

• REDUCTION DE LA RESISTANCE ULTIME EN COMPRESSION En particulier, faire attention pour :

• les argiles surconsolidées

• des pieux armés uniquement en tête

Mesures à prendre lors de l'installation des pieux :

• l’ordre d'installation • préforage éventuel • rebattage éventuel


Efforts transversaux induits par la structure MOMENT EN TETE

EFFORT HORIZONTAL

MPIEU

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 BUTEE

MPIEU


Efforts transversaux induits par déplacements de sol

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remblais ou surcharge asymétrique

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Efforts transversaux induits par déplacements de sol

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EXCAVATION


Charges transversales résultant de mouvements du terrain

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• Existence due à des mouvements horizontaux dans des couches de sols mous résultant de charges secondaires asymétriques sur le terrain • On distingue 2 cas principaux en fonction du déplacement de la tête du pieu : – cas 1 : sans déplacement de la tête – cas 2 : avec déplacement de la tête

• Le cas 1 se présentera si les mouvements du terrain en haut sont nuls ou minimes, par ex. en raison de la présence d’une dalle en béton résistance à la traction ou d’une couche supérieure rigide, ou si le déplacement latéral de la tête des pieux est entravé, par ex. par des pieux inclinés dans le groupe de pieux • Le cas 2 se présentera dans le cas contraire, avec comme situation extrême l’absence d’une couche supérieure ayant une certaine résistance à la traction ou rigidité élastique au-dessus des couches de sols mous.


Charges transversales résultant de mouvements du terrain

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Référence : De BEER, E. & WALLAYS, M. Enige problemen bij paalfunderingen in ème havengebieden. 5 Congrès int. du port, Anvers. 1968)

• •


On considère uniquement le cas d’une surcharge pl asymétrique à 100 % Pour le cas 1 (pas de déplacement de la tête) De Beer propose 2 calculs du pieu en flexion pour : – 1. l’hypothèse de 2 appuis resp. sur le côté supérieur et inférieur de la couche molle – 2. l’hypothèse de 2 encastrements, resp. à 1.0 m au-dessus et 0.5 m en dessous de la couche molle

•

Contraintes latérales sur pieu = pl !


Pressions latérales sur pieux Autres méthodes de calcul • Méthode De Leeuw (CUR162 – Construeren met grond)

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– Contraintes latérales dépendant de la rigidité (= avec déplacement ou non) du pieu ; en cas de pieu infiniment rigide, les contraintes atteignent 2xh, soit environ v – Les flexions et les moments de flexion du pieu dépendent des conditions d’appui et des encastrements du pieu

• Approches en éléments finis • Méthode Fascicule N°62

– Donne une méthode pour le calcul des mouvements latéraux du terrain g(z) pour un déplacement de tête de pieu libre


TYPES DE PIEUX Facteurs d’influence sur leur comportement en ELU et ELS

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1.Géométrie 2.Mode d’installation

–Avec beaucoup/peu de refoulement du sol –Avec beaucoup/peu de sol extrait –Mode de refoulement du sol : statique, dynamique –Préfabriqué ou moulé dans le sol –Avec ou sans post-traitement (ex. injection sous pression)

3.Rugosité du fût : fonction du matériau du pieu (béton, acier, …) et de la planéité du matériau 4.Pieux portant à la base ou pieux flottants 5.Age


Facteurs d’influence sur le comportement du pieu

Pieux avec refoulement important

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Facteurs d’influence sur le comportement du pieu

Pieux avec refoulement important

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I d B o    '  tg  '  c A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 n

1. Contraintes radiales importantes

2. Compactage du sol autour du fût


Facteurs d’influence sur le comportement du pieu Pieux avec extraction et décompression

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Faible pression, pas de densification Risque important de décompression


Facteurs d’influence sur le comportement du pieu Procédé d'installation

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Kallo – essais comparatifs pieu battu (pieu tubé) et pieu foré (bentonite) 0.60 m diam.

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Dépends de : • à refoulement ou foré • battu ou vissé • frottement ou pointe


RU refoul.

RU foré

Rs,refoul.

Rs,foré

Charge en tête du pieu

Srefoul .S foré

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 pieu à refoulement

10%D

pieu avec extraction de sol

- A déplacements importants : Ru,refoul = Ru,foré

- A charge ultime conventionnelle de 10%D : Ru,refoul > Ru,foré

déplacement tête

- Charge de service : Rs,refoul > Rs,foré srefoul < sforé


Classification des pieux – Rapport CSTC n° 12 Basée sur le comportement des pieux

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 groupe

type

1

Pieux à refoulement

2

Pieux à refoulement et décompression limité

3

Pieux avec enlèvement du sol

4

Micropieux


Classification des pieux – Rapport CSTC n° 12

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Paalclassificatie – NAD-EC7

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC) BGGG-Vormingsavond "Paalfunderingen" – Sessie 2 : Ontwerp 17.02.2009

Classification informative, avec dénominations typiques et réf. à l’Indice 21

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I ELU PIEUX DEB COMPRESSION d o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Détermination de la capacité portante d'un pieu sous compression axiale sur base des essais de sol (CPT)

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Jusqu'à présent : STS 21 (1991) TB 104 index 21 A (1999) ERTC 3 (1997) AOSO

 2009: Rapport CSTC n° 12


STS 21 (expérimental)

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Types de pieux : • type 1: pieu battu, moulé dans le sol • type 2: pieu vissé, moulé dans le sol, avec double refoulement • type 3: pieu battu préfabriqué • type 4: pieu tubé battu • type 5: pieu vissé, moulé dans le sol, avec simple refoulement


STS 21 Détermination de la capacité portante : • Résistance à la pointe: effet d'échelle (p.ex. De Beer, LGM,…) • Frottement : sur base du frottement total du CPT. (éliminer les premiers 10kN et le dernier mètre) • Sécurité (pointe / frottement): type 1: 2 / 3 type 2: 2 / 3 type 3: 2 / 4 type 4: 2 / 4 type 5: 2.5 / 5

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CCT 104 Index 21 A

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Types de pieux : • type 1 : pieu battu, moulé dans le sol • type 2 : pieu vissé, moulé dans le sol, avec double refoulement • type 3 : pieu battu préfabriqué • type 4 : pieu tubé battu


CCT 104 Index 21 A Détermination de la capacité portante : • Résistance à la pointe: effet d'échelle (p.ex. De Beer (Van Impe), LGM)

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• Frottement : sur base du frottement total du CPT. Eliminer le 1er mètre en dessous du niveau de décapage et 4x diam. du pieu en dessous du niveau supérieur du pieu Types de pieu 3 (prefab) et 4 (tubé battu) x 0.75 • Sécurité (pointe / frottement): 2 / 3 (type 14) sinon 2.5 / 4 sur chaque CPT


ERTC 3 (1997)

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ERTC 3 (1997)

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ERTC 3 (1997)

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AOSO (2001) 2 méthodes : • Coéfficients de sécurité globaux • Coéfficients de sécurité partiels (eurocode 7)

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Tenir compte du nombre de CPTs et du nombre de pieux


AOSO (2001) Résistance à la pointe

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Frottement


AOSO (2001) Coéff. globaux : capacité portante utile :

Qn 

Compression :

Qr ,b



2 Qr , s

Qr , s

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2

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Qn 

Traction :

2 x 1,5

ELU Eurocode 7 : valeur de calcul de la capacité portante :

Rb ,k 

Qr ,b

valeur de calcul de la capacité portante :

Rc ,d 

Rb,k

coéfficients de sécurité partiels :

geval

valeur caractéristique de la capacité portante :

B C

Rs ,k 

1,5

b



Rs ,k

Qr , s 1,5

Rt ,d 

s

Rs ,k

 s x 1,5

belastingen permanent

Weerstand variabel punt wrijving

ongunstig

gunstig

ongunstig

1.35 1

1 1

1.5 1.3


1 1.2

1 1.2

AOSO (2001) plusieurs pieux, plusieurs CPTs :

R fund  x N Qn, gemiddeld

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dans les terrains homogènes

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Rc, fund,d  x N Rc,d , gemiddeld


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 2005 : NBN EN 1997-1 Eurocode 7 : Geotechnical design Part 1 : General rules (2005)

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 2010/2011 : NBN EN 1997-1 ANB

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2  choix  valeurs

 Directives pour l'application de l'Eurocode 7 en Belgique  Partie 1 : Dimensionnement géotechnique en ELU de pieux sous compression axiale Groupe de travail interprofessionnel Résultats de recherches prénormatives (CSTC, SPF, ABEF) Complété avec des données de la littérature Soirée GBMS 2005  draft Valable pour les constructions de la Catégorie Géotechnique 2 et un niveau de confiance courant  Ne remplace pas l'engineering judgement !     


What's new ?

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I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Facteurs de sécurité partiels

Valorisation de la reconnaissance de sol Valorisation de systèmes existants  suivi de l'exécution (plus tard : certification BCCA)  essais instrumentés de chargement (plus tard : UBatc ou comparable)

Cadre pour le développement de nouveaux systèmes  essais instrumentés de chargement (plus tard : UBatc ou comparable)


Détermination de la capacité portante d'un pieu sous compression axiale sur base des essais de sol (CPT)

s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Fc,d  Rc,d


Valeur de calcul des actions Fc,d = Fc,rep * F

s e

EN 1990


EN 1991 (Eurocode 1)

permanent actions variable actions _____________________________________________________ unfavourable favourable unfavourable _____________________________________________________ DA 1/1 1.35 1.00 1.50 DA 1/2 1.00 1.00 1.10 Design Approach 1/1 : - déviations des actions - sera déterminante pour le calcul structurel du pieu Design Approach 1/2 : - déviations des caractéristiques de sol - sera déterminante pour la capacité portante


Valeur de calcul des actions Fc,d = Fc,rep * F

s e

EN 1990


EN 1991 (Eurocode 1)

permanent actions variable actions _____________________________________________________ unfavourable favourable unfavourable _____________________________________________________ DA 1/1 1.35 1.00 1.50 DA 1/2 1.00 1.00 1.10

Annexe A2 de la norme EN 1990 : Ponts : F = 1.35 (trafic routier) of 1.45 (trafic ferroviaire) Combinaison 2, par analogie : F = 1.00 (trafic routier) ou 1.07 (trafic ferroviaire)

Le poids propre du pieu n'est pas pris en compte, sauf mention explicite Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Valeur de calcul de la résistance

N résultats CPT

s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 N valeurs calculées Rb,i et Rs,i

méthode de calcul



N résultats CPT

s e


N valeurs calibrées Rb,cal,i et Rs,cal,i

Rd

méthode de calcul

fiabilité du modèle : facteur de modèle



N résultats CPT

s e



Rd

1 valeur caractéristique Rb,k + Rs,k = Rc,k

x

méthode de calcul


rigidité de la construction,

étendue de la reconnaissance de sol, variabilité des caractéristiques de sol : facteur de corrélation



N résultats CPT

s e



Rd


b

x

méthode de calcul

1 valeur de calcul Rb,d + Rs,d = Rc,d

s

risque de déviations défavorables des résistances réelles


par rapport aux valeurs caract. : facteurs de résistance





N résultats CPT

s e



Rd


b

x

méthode de calcul


s







Rb,i et Rs,i CPT = « pieu modèle » :

Tenir compte des différences entre le CPT et le pieu :    

s e


Règles de calcul : transformer les mesures obtenues du CPT en résistance au frottement et à la pointe.

dimension cône  dimension pieu forme cône  forme pieu matériau cône  matériau pieu (frottement) CPT = refoulement


CPT au cône mécanique : facteur de conversion

s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 

Argile Tertiaire

Autres types de sol

M1

1.30

1.00

M2

1.30

1.00

M4

1.15

1.00

possibilité de déterminer le facteur de conversion à partir d'essais de comparaison in situ appliquer le facteur de conversion sur qc ou qb et qs


Méthode de calcul de la résistance à la pointe : 0

Rb = b . b .  . l . Ab . qb

2

4

6

8

10

12

14

2 3 4 5 6

8 9

l : facteur de réduction pour des pieux à base élargie qui provoque une décompression du sol lors de l'installation du pieu

20

22

24

s e

1

7

Ab : surface de la base

18

0


qb : résistance unitaire d’un pieu à refoulement de diamètre Db méthode de calcul : De Beer

16

qb

10 11 12 13 14 15

(m) (m) diepte profondeur

voir fiches des pieux !


qc

26

28

30

Méthode de calcul de la résistance à la pointe : Déf. niveau de la pointe et diamètre de la base :

s e


"Le niveau de la pointe du pieu est défini comme étant le niveau le plus bas, où se situe l'entièreté de la section de la base du pieu. Notez que pour certains types de pieux, le niveau de la pointe ne correspond pas à la partie inférieure du pieu." voir fiches des pieux !

Niveau de la pointe du pieu

Db

Db


Méthode de calcul de la résistance à la pointe : Déf. diamètre équivalent de la base du pieu : voir fiches des pieux !

Pour déterminer qb, b et l un diamètre équivalent de la base du pieu Db,eq est introduit :

s e


section circulaire : Db,eq = Db

section carrée ou rectangulaire : Db,eq 

Db,eq 

4ab  2

6a 

si b  1.5 a

si b > 1.5 a

un profil en I ou une palplanche :

Db,eq 

6e 

2

e

un pieu tubé ouvert, situation sans formation de bouchon :

Db,eq 

6e 

2

e

un pieu tubé ouvert, situation avec formation de bouchon : Db,eq = Db


Méthode de calcul de la résistance à la pointe : Déf. surface de la base du pieu :

s e



La surface de la base du pieu Ab pour les différentes formes de la base de pieu est définie comme suit : section circulaire :

Ab 



2  Db

4 section carrée ou rectangulaire : Ab = a*b

un profil en I ou une palplanche : Ab = la section d'acier

un pieu tubé ouvert, situation sans formation de bouchon : Ab = la section d'acier un pieu tubé ouvert, situation avec formation de bouchon :

Ab 




2  Db

4

Méthode de calcul de la résistance à la pointe : Valeur facteur de réduction l : voir fiches des pieux !

s e

pieux dont la base élargie est formée en profondeur : l = 1.00


pieux à base élargie préfabriquée où Db,eq < Ds + 5 cm : l = 1.00 tous les autres pieux à base élargie préfabriquée :


Méthode de calcul de la résistance à la pointe : 0

Rb = b . b .  . l . Ab . qb

2

4

6

8

10

12

14

20

22

24

s e

1 2 3 4 5 6 7 8 9

qb

10 11 12 13 14


18

0


  : facteur de forme pour pieux avec base non circulaire ou carrée 1 + 0.3 a/b 1.3  b : facteur d'échelle pour l'argile tertiaire surconsolidée 1 – 0.01 (Db,eq / Dc – 1), mais toujours > 0.476  b : facteur d'installation facteur empirique, déduit d'essais de mise en charge statique, qui tient compte de l'influence de la méthode d'installation

16

15

(m) (m) diepte profondeur


qc

26

28

30

Base

Fût

B

Type de pieu Argile tertiaire

s

Autres sols

Argile tertiaire

Autres sols

CATÉGORIE I : PIEUX À REFOULEMENT

s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 PIEUX VERINÉS ET BATTUS Pieu préfabriqué en béton sans base élargie Pieu moulé dans le sol sans (a) base élargie , fût en béton plastique Pieu moulé dans le sol à base (a) élargie , fût en béton plastique Pieu moulé dans le sol à base élargie moulée dans le sol, fût en béton sec Pieu tubé fermé sans base élargie(a) Pieu tubé fermé à base élargie(a) Pieu tubé ouvert avec formation de bouchon (b) (c) PIEUX VISSES Fût en béton plastique Avec tubage perdu

1

1

0.9

1

1

0.9

1

1

0.65

0.8

1

1

1.15

1.15

1

1

0.6

0.6

-

(d)

1

(d)

1

1

0.7

0.7

0.6

0.6

0.8 0.8

0.7 0.8

0.9 0.6

1 0.6


-

1

Base

Fût

B

Type de pieu Argile tertiaire

Autres sols

s

Argile tertiaire

Autres sols

s e

CATÉGORIE II : PIEUX AVEC PEU DE REFOULEMENT OU DÉCOMPRESSION DU SOL


PIEUX BATTUS Pieu tubé ouvert sans 1 1 0.6 0.6 formation de bouchon (b) profils en I et palplanches 1 1 0.6 0.6 PIEUX CFA AVEC DISPOSITIFS VISANT À LIMITER LA DÉCOMPRESSION DU SOL Avec surpression 0.8 0.5 0.6 0.6 Tubé 0.8 0.5 0.3 0.5 Tarière avec un tube central 0.8 0.7 0.6 0.7 de grand diamètre et de petites hélices CATÉGORIE III : PIEUX AVEC ENLÈVEMENT DU SOL

PIEUX CFA SANS DISPOSITIFS VISANT À LIMITER LA DÉCOMPRESSION DU SOL - (e) - (e) - (e) - (e) PIEUX FORÉS Exécuté avec un tubage 0.8 0.5 0.3 0.5 temporaire Exécuté sous boue 0.8 0.5 0.5 0.5 bentonitique (e) (e) Exécuté sans boue bentoni0.8 0.5 tique ni tubage temporaire


Base Type de pieu

B

Fût

s

Argile Autres sols Argile Autres sols tertiaire tertiaire CATÉGORIE I : PIEUX À REFOULEMENT PIEUX VERINÉS ET BATTUS Pieu tubé ouvert avec 0.7 0.7 0.6 0.6 (b) formation de bouchon CATÉGORIE II : PIEUX AVEC PEU DE REFOULEMENT OU DÉCOMPRESSION DU SOL PIEUX BATTUS Pieu tubé ouvert sans 1 1 0.6 0.6 formation de bouchon (b) CATÉGORIE III : PIEUX AVEC ENLÈVEMENT DU SOL PIEUX CFA SANS DISPOSITIFS VISANT À LIMITER LA DÉCOMPRESSION DU SOL - (e) - (e) - (e) - (e) PIEUX FORÉS Exécuté sans boue bentoni0.8 - (e) 0.5 - (e) tique ni tubage temporaire

(b)

s e


(e)


Méthode de calcul de la capacité portante due au frottement :

s e


DEUX METHODES :

1. Méthode du frottement total CPT mécanique Grande dispersion

2. Frottement local déduit de la résistance au cône (qc) Uniquement cette méthode-ci est reprise


Méthode de calcul de la capacité portante due au frottement : Rs = s .  ( s,i . hi . qs,i )  qs,i = *p,i * qc,i

s e


 qc,i : résistance au cône dans la couche i

 *p,i paramètre dépendant du type de sol ; transpose qc vers frottement unitaire  s : circonférence du fût

 hi : épaisseur de la couche i

 s,i : facteur d'installation facteur empirique déduit des essais de mise en charge statique, qui introduit l’influence de la méthode d’installation et la nature du fût


*pi

qc


Valeur *p :


Type de sol

Argile

s e

qc (MPa)

*p (-) ou qs (MPa)

1 – 4.5

*p = 1/30

> 4.5

qs = 0.150

1-6

*p = 1/60

>6

qs = 0.100

Argile/limon sableux

1 – 10

*p = 1/80

Sable/limon argileux

> 10

qs = 0.125

Sable

1 – 10

*p = 1/90

10 – 20

qs = 0.110 + 0.004 * (qc – 10)

> 20

qs = 0.150

Limon


Rf* (%) 3–6 % 2–3 %

1-2 % <1%


s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 SAND

0.18

NA

0.16 0.14

qs (MPa)

0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0

2

AOSO

4

ERTC3

6

8

NEN

10

12

14

16

18

20

22

24

qc (MPa)


26

28

30

32

34


s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 CLAY

NA

0.18 0.16 0.14

qs (MPa)

0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0

AOSO

1

ERTC3

2

NEN

3

4

5

qc (MPa)


6

7

8


s e

Définition périmètre du fût :



Le périmètre du fût s est défini comme le périmètre de la section nominale, le périmètre extérieur du tubage, le périmètre maximal du système retiré,… en fonction du système d'installation un profil en I ou une palplanches : le périmètre total de la section d'acier

un pieu tubé ouvert, situation sans formation de bouchon : la somme du périmètre intérieur et extérieur du tube un pieu tubé ouvert, situation avec formation de bouchon : le périmètre extérieur du tube

un pieu vissé à fût en béton plastique : le périmètre maximal du système retiré (tube ou outil de forage) – la largeur des hélices à prendre en compte est de 10 cm maximum (p.ex. 36/56)


Base Type de pieu

Fût

B

s

Argile Autres sols Argile tertiaire tertiaire CATÉGORIE I : PIEUX À REFOULEMENT PIEUX VERINÉS ET BATTUS Pieu moulé dans le sol sans 1 1 0.9 base élargie (a), fût en béton plastique Pieu moulé dans le sol à base 1 1 0.65 (a) élargie , fût en béton plastique Pieu tubé fermé sans base 1 1 0.6 élargie(a) Pieu tubé fermé à base 1 1 - (d) (a) élargie PIEUX VISSES (c) Fût en béton plastique 0.8 0.7 0.9 Avec tubage perdu 0.8 0.8 0.6

Autres sols

s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 1

0.8

0.6

-

(d)

1 0.6


Valeurs calibrées de la résistance

N résultats CPT

s e



Rd


b

x

méthode de calcul


s







Facteur de modèle Q =Calibration Rc : ULS ? of R 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0

Q/Rc [-]

s e

c

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0

1

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 2

3

4

5

6

7

8

9

10

sb/Db [%]


11

12

13

14

Facteur de modèle 35

# results / total # results (%)

30

25

20

15

10

5

0

0.5-0.6 0.50.625

s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 5%

0.6-0.7 0.60.750

0.7-0.8 0.70.875

95 %

0.8-0.9 0.8 1.000

0.9-1.0 0.9 1.125

1.250

1.0-1.1 1.0

1.375

1.1-1.2 1.1

1.500

1.2-1.3 1.2

Rc,m //RRc,cal c Rc,m


1.625

1.3-1.4 1.3

1.750

1.4-1.5 1.4

Facteur de modèle Rc,cal = Rc / Rd

s e


sans SLT Rd1

avec SLT Rd2

1.00

1.00

(Rc,m/Rc) mean

Pieux vissés

1.25

1.00

Pieux CFA

1.35

1.15

dispersion sur (Rc,m/Rc)  type de pieu

Pieux forés

1.15

1.15

Rd = 1 / (Rc,m/Rc) p%

Types de pieux

valeur est déterminée par :

Pieux battus et vérinés

Conditions pour l'application des valeurs "avec SLT" : voir annexe 1 des directives


Valeur caractéristique de la résistance

N résultats CPT

s e



Rd


b

x

méthode de calcul


s







Valeur caractéristique de la résistance La valeur caractéristique est déterminée par :

s e


 La densité des essais de pénétration sur le terrain Les CPTs doivent être représentatifs !

 Variation des caractéristiques de sol : minimum <> moyenne

 Rigidité de la construction : est-ce que la charge d'un pieu peut être transférée aux pieux voisins ? construction rigide : construction souple :

Guidance : construction rigide si, par la suppression d'un pieu dans le calcul, le tassement reste < 5 mm Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

facteur de corrélation

s e


interpolation pour valeurs intermédiaires

la construction n'est pas assez rigide pour transférer des charges aux pieux avoisinants OU

CPT dans l'axe du pieu ou à une distance de max. 3 Db de celui-ci : x3 = x4 = 1.08

fondation sur 1, 2 ou 3 pieux :

toujours appliquer les valeurs de la 1ère ligne (1 pieu) !

moyennant justification (analyse statistique,…) d'autres valeurs peuvent être appliquées Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Rc,i,cal = Rc,i / Rd = Rb,i / Rd + Rs,i / Rd

Rc ,k

 Rc cal, mean Rc cal, min   min ;  x x   3 4

Rc ,k 


Rc ,cal mean x3

s e



Rc ,mean

 Rd  x 3



Rb ,mean  Rs ,mean

 Rd  x 3

OR

Rc ,k 

Rc ,cal min x4




Rc ,min

 Rd  x 4



* Rb

*  Rs

 Rd  x 4


N résultats CPT

s e



Rd


b

x

méthode de calcul


s







Valeur de calcul de la résistance Rc,d = Rb,k / b + Rs,k / s

s e


garantie de qualité de l'installation du pieu ? --> plan de qualité approuvé --> certification


Exemple Données du projet :

s e


Immeuble d'appartements Surface : 15 x 40 m²

Charge représentative (= non pondérée) : 46 kN/m², dont 80 % permanent et 20 % variable

Construction rigide – possibilité de répartition des charges Pieux prefab 35 x 35 cm²

Reconnaissance de sol : 3 CPTs électriques, répartis sur la surface de la construction Excavation après la réalisation des CPTs : 1 m


Exemple CPT 1 0

2

0 1 2 3 4 5 6 7

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

qc (MPa)

CPT 2

qc (MPa)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0

2

4

9 10 11 12 13 14

0

1

1

2

2

3

limon

3

4

4

5

5

6

6

7

argile sableuse

16 17 18 profondeur (m)

8

10

12

14

16

qc (MPa) 18

20

22

24

26

28

limon

7

8

8

9

9

10

10

11

11

12

12

13

13

14

14

argile sableuse

sable

sable

15

6

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 limon

0

argile sableuse

8

s e

CPT 3

15

15

16

16

17

17

18

18

profondeur (m)

profondeur (m)


sable

30

Exemple

s e


Détermination du niveau de la pointe du pieu : Attention, cet exemple traite uniquement :

 le dimensionnement géotechnique  l'ELU  la capacité portante d'un pieu isolé (pas d'effet de groupe) Supposons :

Le niveau de la pointe du pieu se situe à 11 m en-dessous du terrain naturel


Exemple Valeur de calcul des actions :

s e


Fc,d = Fc,rep * F

Fc,rep = 46 kN/m² * 15 m * 40 m = 27 600 kN F = (0.8 * 1.00 + 0.2 * 1.10) = 1.02 Fc,d = 27 600 * 1.02 = 28 152 kN

permanent actions variable actions _____________________________________________________ unfavourable favourable unfavourable _____________________________________________________ DA 1/1 1.35 1.00 1.50 DA 1/2 1.00 1.00 1.10


Exemple Résistance à la pointe d'un pieu :

s e

Rb = b * b *  * l * Ab * qb


Calcul de qb : - méthode De Beer - si CPT mécanique : appliquer le facteur de conversion adéquat --> pas d'application pour cet exemple - diamètre du pieu à introduire dans le calcul : Db,eq 

4ab 

Db,eq 

2

4  0.35  0.395 m 

- moyenner les valeurs de qc sur la zone allant de 10 cm en-dessous à 10 cm au-dessus du niveau auquel la capacité portante est calculée - Db,eq n'est pas un multiple de 20 cm : interpolation entre qb correspondant à Db,eq = 0.20 m et qb correspondant à Db,eq = 0.40 m qb

CPT 1

CPT 2

CPT 3

16.17 MPa

16.90 MPa

17.46 MPa


Exemple Rb = b * b *  * l * Ab * qb

s e


Ab = 0.35 m x 0.35 m = 0.1225 m²

l = 1.00 (pas de base élargie)  = 1.00 (pieu carré)

b = 1.00 (pas d'argile tertiaire)

b = 1.00

Base

B

Type de pieu

Fût

Argile Autres sols Argile tertiaire tertiaire CATÉGORIE I : PIEUX À REFOULEMENT PIEUX VERINÉS ET BATTUS Pieu préfabriqué en béton sans 1 1 0.9 base élargie

CPT 1

CPT 2

CPT 3

qb

16.17 MPa

16.90 MPa

17.46 MPa

Rb

1.98 MN

2.07 MN

2.14 MN


s

Autres sols

1

Exemple Résistance au frottement d'un pieu :

s e

Rs = s *  (s,i * hi * qs,i) Calcul de qs,i : -


qs,i = *p,i * qc,i avec valeur max pour qs,i sur base d'une valeur moyenne de qc,i par couche (ou sur les valeurs individuelles) prendre en compte uniquement les couches dont qc  1 MPa prendre en compte uniquement les couches pertinentes pour le frottement

hi = 0.20 m s,i = 1.00

Type de sol

qc (MPa)

Argile

*p ou qs (-) (MPa)

1 – 4.5

*p = 1/30

> 4.5

qs = 0.150

1-6

*p = 1/60

>6

qs = 0.100

Argile/limon sableux

1 – 10

*p = 1/80

Sable/limon argileux

> 10

qs = 0.125

Sable

1 – 10

*p = 1/90

10 – 20

qs = 0.110 + 0.004 * (qc – 10)

s = 4 * 0.35 m = 1.40 m

Limon

> (Geo.be), 20 qsDe = 0.150 Flor De Cock Monika Vos (CSTC)

Rf* (%) 3–6 % 2–3 % 1-2 % <1%

Exemple Rs = s *  (s,i * hi * qs,i)

s e


qs,i * hi * s,i

 (s,i * hi * qs,i) Rs

CPT 1

CPT 2

CPT 3

limon

0.371 MN/m

0.294 MN/m

0.307 MN/m

argile sableuse

0.239 MN/m

0.202 MN/m

0.215 MN/m

sable

0.336 MN/m

0.368 MN/m

0.353 MN/m

0.945 MN/m

0.864 MN/m

0.875 MN/m

1.32 MN

1.21 MN

1.22 MN


Exemple Capacité portante d'un pieu :

Calibration de la méthode de calcul : Rc,cal = Rc / R,d

R,d = 1.00

s e


Rc = Rb + Rs

sans SLT Rd1

avec SLT Rd2

Pieux battus et vérinés

1.00

1.00

Pieux vissés

1.25

1.00

Types de pieux

CPT 1

CPT 2

CPT 3

Pieux CFA

1.35

1.15

Rb

1.98 MN

2.07 MN

2.14 MN

Pieux forés

1.15

1.15

Rs

1.32 MN

1.21 MN

1.22 MN

Rc

3.30 MN

3.28 MN

3.36 MN

Rc,cal

3.30 MN

3.28 MN

3.36 MN


Exemple Valeur caractéristique de la capacité portante :

s e

Densité des essais de pénétration :


3 CPTs / 600 m² = 1 CPT / 200 m² --> détermination de x3 et x 4 par interpolation entre valeurs correspondant à 1 CPT / 100 m² et 1 CPT / 300 m² x3 = 1.22 x4 = 1.16 (structure rigide , > 10 pieux) CPT 1

CPT 2

CPT 3

Rb

1.98 MN

2.07 MN

2.14 MN

Rs

1.32 MN

1.21 MN

1.22 MN

Rc

3.30 MN

3.28 MN

3.36 MN

Rc,cal

3.30 MN

3.28 MN

3.36 MN

moyenne

min.

3.32 MN

3.28 MN

Rc,cal,moyenne / x3 = 2.72 MN Rc,cal,min / x4 = 2.83 MN --> Rc,k = 2.72 (la moyenne est déterminante)


s e


Exemple Valeur de calcul de la capacité portante :

s e

Rc,d = Rb,k / b + Rs,k / s Rb,k = Rb,moyenne / x4 = 1.69 MN Rs,k = Rs,moyenne / x4 = 1.03 MN b = 1.35 s = 1.35 Rc,d = 1.69 MN / 1.35 + 1.03 MN / 1.35 = 2.013 MN = 2013 kN


Détermination du nombre de pieux : Fc,d = 28 152 kN Rc,d = 2013 kN Rc,d  Fc,d --> 14 pieux


Exemple Comparaison EC7 – ERTC3 : Actions

Eurocode 7

ERTC3

X 1.02

-

-

-

s e


Rcd* / Rcm

Réduction sur qc

0.69

s

1.00

0.60

p*

1/60 (limon) 1/80 (mix) 1/90 (sable)

1/150 (sable)

s

1.35

3.00

b

1.00

1.00

b

-

-

+ facteur sur les actions



-

-

+ facteur de corrélation

l

-

-

b

1.35

2.00

Rd

1.00

-

1.16 (min) 1.22 (moy)

1.00 (min)

SLT1

SLT2 SLT3 SLT4 SLT5

0.67 0.54 0.56

x


1.00

Exemple 2 Comparaison EC7 – ERTC3 : • actions :

Actions

Eurocode 7

ERTC3

x 1.05

-

-

-

s e


50 % variables 50 % permanents

Réduction sur qc s

0.30

• pieux CFA tubés

p*

1/30

• Argile de Boom

s

1.35

3.00

b

0.80

0.80

b

0.84

0.84

• 1 CPT/1000 m²



-

-

• construction insuffisamment rigide

l

-

-

b

1.50

2.00

Rd

1.35

-

1.40 (min)

1.00 (min)

• CPT E

• diam 600

• pas de monitoring lors de

l'installation

• si CPT M1 : 1.30

x


0.50

1/15 à 1/36

s e


Les sujets qui ne sont pas (encore) abordés dans les Directives :

s e

• le contrôle organique de l’élément de fondation (Eurocode 2 pour les pieux en béton, Eurocode 3 pour les pieux en acier • le contrôle des tassements • les actions autres que la compression axiale (horizontales, traction, cycliques, dynamiques, ...) • la capacité portante des groupes de pieux • la capacité portante des radiers sur pieux • l'influence du frottement négatif • l'influence des excavations • le contrôle de rupture par poinçonnement


Calcul de la résistance de pieux en compression ou en traction sur base d’essais pressiométriques • Voir Fascicule N°62-Titre V • On définit 2 paramètres de charge :

s e


– La charge de fluage Qc (ou Qtc en traction) – La charge limite Qu (ou Qtu en traction)

• Pieux en compression

Qu = Qpu + Qsu Qc = 0.5Qpu +0.7Qsu (pieux sans refoulement)

Qc = 0.7Qpu +0.7Qsu (pieux avec refoulement)

• Pieux en traction Qtu = Qsu Qtc = 0.7Qsu


Calcul pour les tubes métalliques battus ouverts, pieux H et palplanches

s e

P

s s Kp A


périmètre coefficient réducteur coefficient réducteur facteur de portance d’un pieu à refoulement Section de la pointe


Sections et périmètres des pieux métalliques

s e


Calcul pour les les autres types de pieu – définitions • Pression limite nette équivalente

s e


a = B/2 si B >1m a = 0,5m si B < 1m b = min {a,h} où h est la hauteur de l’élément dans la couche porteuse

• Hauteur d’encastrement équivalente : idem fond. superficielle • Profondeur critique : idem fondation superficielle


Charge limite de la pointe Qpu

s e

I d B o A c F uro 1 1 E 0 2 e l 0 c 1 y 0 C 2 Qpu = A kp ple*

A = section de pointe ple* = pression limite nette équivalente Kp = facteur de portance


Facteur de portance kp

s e


Charge limite de frottement latéral Qsu

s e

P Qs (z) H


= périmètre du pieu = frottement latéral unitaire limite à la côte z = hauteur où s’exerce effectivement le frottement latéral = hauteur de pieu dans le sol diminuée - de la hauteur où le pieu comporte un double chemisage - de la hauteur où s’exerce le frottement négatif


Frottement latéral unitaire qs

s e


Choix de la courbe de frottement

s e


Justification en ELU

s e

• Valeurs Qpu et Qsu calculées ci-devant sont considérées comme des valeurs caractéristiques • Etat-limite de mobilisation locale du sol (pieu individuel) • ELU Qmin Qmax

• ELS


Combinaisons fondamentales -Qtu/1.40

Qu/1.40

Combinaisons accidentelles

-Qtu/1.30

Qu/1.20

Qmin

Qmax

-Qtc/1.40

Qc/1.10

Combinaisons rares

Combinaisons quasi 0 (*) Qu/1.40 permanentes (*) types de pieux visés ne sont normalement pas conçus pour travailler en traction de façon permanente Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Charge verticale sur groupes de pieux • Pour groupes de pieux s’arrêtant dans une couche de sable intermédiaire :

s e


– Un contrôle de la capacité portante d’un pieu simple est INSUFFISANT – Contrôler le poinçonnement (par ex. par un calcul de dg pour diamètre équivalent du groupe de pieux) – Contrôle des tassements du groupe de pieux dans la couche d’argile compressible sous-jacente – Le cas échéant, appliquer des pieux plus longs


Charge verticale sur groupes de pieux

s e

Pieux de compression :


Les règles concernant le pieu individuel sont applicables lorsque la distance intermédiaire d’axe en axe est supérieure au triple du diamètre de la base du pieu. Si la distance est plus petite que le triple du diamètre, l’influence dépend du type de sol et de pieu.

 littérature: Meyerhof; Fascicule 62; CUR 2004


Charge verticale sur groupes de pieux Meyerhof:

s e


Charge verticale sur groupes de pieux CUR 2001-4 : pieux de traction

s e

Formule augmentation de la résistance de cône dans du sable normal consolidé fin à moyennement fin par l’augmentation du compactage par des pieux refoulant le sol.


qc,compact = f1 x qc

avec

f1 =

3Re e

emax  e0 Re  emax  emin

Re = augmentation densité relative par l’installation d’un pieu (ri  6) (1  e0 ) i  5.5 50  Re  emax  emin

r = distance a-e-a exprimée en Deq avec max r = 6 i = nombre de pieux dans la distance 6 Deq

    q c   emax  emin   emax   e0   0.34 ln  0.71      61  v   

emax = 0.8

emin = 0.4


Charge verticale sur groupes de pieux CUR 2004: Formule augmentation de la résistance de cône dans le sable par une augmentation de densité par des pieux refoulant le sol. 3Re qc,compact = f1 x qc avec f1 = e

s e


Couche de sable avec qc = 10MPa ou u5MPa à partir de 5m de profondeur sans eau avec une trame de pieux de 1.5x1.5m² et des pieux de 0.5m de diamètre

1,50

1,50

1,50

1,50

1,50

1,50

vertikale oorspronkelijk korrelconusdiepte spanning weerstand [kPa] [MPa] [m] 5 90 10 6 108 10 7 126 10 8 144 10 9 162 10 10 180 10

initiëel poriëngetal

afname poriëngetal

toename relatieve verdichtingsdichtheid factor

0,541 0,559 0,573 0,586 0,598 0,608

0,107 0,108 0,109 0,110 0,111 0,111

0,267 0,270 0,272 0,275 0,277 0,278

2,226 2,246 2,264 2,279 2,293 2,305

verdicht conusweerstand [MPa] 22,26 22,46 22,64 22,79 22,93 23,05

0,113 0,114 0,115 0,116 0,117 0,118

0,283 0,286 0,289 0,291 0,293 0,295

2,338 2,359 2,377 2,393 2,408 2,420

11,69 11,80 11,89 11,97 12,04 12,10

4 palen op een afstand van 1,5m (= 3 x Deq) 4 palen op een afstand van 2.12m (= 4,24 x Deq) 5 6 7 8 9 10

90 108 126 144 162 180

5 5 5 5 5 5

0,635 0,653 0,668 0,681 0,692 0,702


Charge verticale sur groupes de pieux Fascicule 62: Distinction de type de pieu (refoulant ou arrachant le sol) Distinction du type de sol (sols sableux ou cohésifs)


Argile: Minimum: 1)

s e

Sable: Enlèvement de sol : Minimum:

1) Capacité portante d’un bloc constitué de pieux 2) Formule Converse Labarre

2)

Capacité portante d’un bloc constitué des pieux

Refoulant le sol : Ce = 1 pour sable meuble et moyennement dense Ce = formule CL pour sable très dense Flor De Cock (Geo.be), Monika De Vos (CSTC)

Les Pieux

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