LES FONDATIONS PROFONDES - Cours de Génie Civil

1 Technologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS LES FONDATIONS PROFONDES Technologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS SOMMAIRE 01 DEFINITON - TERMINOLOGIE .. 3 02 PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT .. 3 CAS D UN PIEU ISOLE .. 3 CAS DE GROUPES DE PIEUX :.. 4 03 DETERMINATION DE LA CHARGE LIMITE D UN PIEU 5 04 DIMENSIONNEMENT DES PIEUX .. 6 DIMENSIONNEMENT PAR LA METHODE PRESSIOMETRIQUE .. 6 D termination de la contrainte limite de pointe qpu .. 6 D termination du frottement lat ral qs .. 7 04 02 DETERMINATION DES CHARGES ADMISSIBLES SOUS DIFFERENTES SOLLICITATIONS .. 7 05 CLASSIFICATION DES FONDATIONS PROFONDES .. 8 DIFFERENTES CATEGORIES DE PIEUX .. 8 MODES OPERATOIRES DE REALISATION DE QUELQUES PIEUX.

2 9 06 REALISATION DES PIEUX .. 11 PRINCIPES DE CONCEPTION .. 11 Cas des pieux isol s .. 11 Cas des groupes de pieux: .. 11 Cas des pieux soumis des sollicitations non verticales en t te: .. 12 PRINCIPE DE DIMENSIONNEMENT .. 12 Technologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS Version 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS Page 3 sur 14 LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS 01 DEFINITON - TERMINOLOGIE Une fondation profonde est caract ris e par la mani re dont le sol est sollicit pour r sister aux charges appliqu es. - r sistance en pointe - par frottement lat ral - r sistance de pointe et frottement lat ral (cas courant) Ses dimensions sont d finies par : - D : Longueur de fondation enterr e dans le sol - B : largeur de la fondation ou diam tre Au-del de D/B > 6, et D > 3, nous sommes dans le domaine des FONDATIONS PROFONDES . superficielleslargeur de la semelleB(m)Dhauteurd'encastrement(m)fond ations PROFONDES D une mani re g n rale, les FONDATIONS PROFONDES sont souvent d sign es par le terme de pieu Dans ce qui suit les notations sont conformes au fascicule 62 titre V.

3 02 PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT Cas d un pieu isol Un pieu transmet au sol les charges qu il supporte : - par l appui de sa base sur le sol r sistant (effort de pointe not Qp) - par le frottement lat ral entre le sol et le pieu (effort de frottement lat ral not Qs) L effort de pointe est proportionnel : - section de la base du pieu - la r sistance du substratum L effort de frottement lat ral est proportionnel : - la surface de contact entre le pieu et le sol - au coefficient de frottement pieu-sol (rugosit du pieu, pression lat rale, coefficient de frottement interne du sol) Le frottement lat ral du pieu n est mobilisable que s il y a d placement relatif entre le pieu et le sol. Si le pieu a tendance s enfoncer dans un sol stable, le frottement sol-pieu g n re un effort vertical ascendant (frottement positif) Si au contraire, le pieu tant immobile, le sol tendance tasser, le frottement sol-pieu est n gatif. Cela pour cons quence de surcharger le pieu.

4 Pour rem dier ce probl me (couches compressibles, remblais r cents non stabilis s), on chemisera le pieu par un tubage afin de diminuer l effet du frottement n gatif. Technologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS Version 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS Page 4 sur 14 LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS Attention, si le pieu travaille l arrachement, Qp = 0. Il est admis que le frottement lat ral mobilisable est identique selon que le pieu travaille en compression ou en traction. Cas de groupes de pieux : D une part, lorsque les pieux sont suffisamment rapproch s, il ne suffit pas de v rifier la r sistance d un pieu isol . En effet, il arrive que la charge limite d un groupe de pieux Qgu soit inf rieure la somme des charges limites de chaque pieu isol Qui. Le coefficient d efficacit du groupe de pieu se d finit comme suit : =uigueQ Q C D autre part la diffusion de contraintes en profondeur sous un groupe de pieux est diff rente de celle sous un pieu isol.

5 Il Pieu flottant Substratum r sistantQsSubstratum r sistant Qs Qp Substratum r sistant Frottement n gatif QpCouche compressibleChemisage du pieu QpSOLUTION Q Couche compressible Bulbe de r partition des contraintes Pieu isol la zone compressible n est pas influenc e par le pieu Q Q Q Q Q Q Groupement de pieux la zone compressible est influenc e par l effet radier du groupe de pieuxTechnologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS Version 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS Page 5 sur 14 LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS se produit un effet radier. Cela a pour cons quence de transmettre les contraintes en profondeur bien au del de celles g n r es par un pieu isol . 03 DETERMINATION DE LA CHARGE LIMITE D UN PIEU ISOLE Consid rons un pieu isol soumis une charge verticale. Le pieu traverse diff rentes couches de sol de qualit plus ou moins bonnes pour s ancrer dans une couche de sol aux caract ristiques m caniques favorables.

6 Cette couche s appelle couche d ancrage ou substratum r sistant. La charge limite du pieu Qu est obtenue en additionnant la charge limite de pointe Qpu qui correspond au poin onnement du sol sous la base du pieu et la charge limite Qsu mobilisable par le frottement lat ral entre le sol et le pieu. Qu = Qpu + Qsu La charge limite de pointe est donn e par : Qpu = p . A . qpu La charge limite de frottement est donn e par : Qsu = s . P . qsi . ei Avec : - p : coefficient r ducteur de section de l effort de pointe - s : coefficient r ducteur de section de l effort de frottement lat ral - A : aire de la section droite - P : p rim tre de la section du pieu - qpu : r sistance limite de pointe - qsi : frottement lat ral unitaire limite dans couche i - ei : paisseur de la couche i - h : hauteur d ancrage Nota : La d termination de A et de P ne pose pas de probl me particulier pour les pieux section pleine ou pour les pieux tubulaires ferm s. Pour les autres sections, on se r f rera au tableau ci-dessous : Les valeurs de p et s sont donn es dans le tableau ci-contre.

7 Qsu Qpu D ei, qsi Qu hTechnologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS Version 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS Page 6 sur 14 LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS 04 DIMENSIONNEMENT DES PIEUX Comme pour les FONDATIONS superficielles, le dimensionnement des pieux se r alise partir des essais de laboratoires, de l essai p n trom trique ou de l essai pressiom trique. Actuellement la m thode pressiom trique donne de bons r sultats quel que soit le type de sol. Elle est pr sent e ci-apr s. Dimensionnement par la m thode pressiom trique D termination de la contrainte limite de pointe qpu Le fascicule 62 titre V d finit une hauteur d encastrement quivalente De selon la formule suivante : =Dd*l*le edz . (z) p p1 D avec : - *lep : pression limite nette quivalente - )(*zpl : pression limite nette la profondeur z - d : pris en g n ral gal 0 - D : hauteur d encastrement r elle du pieu La valeur de la pression limite nette quivalente est donn e par la formule + +=3aDbD*l*ledz.

8 (z)p 3ab1 p Avec : a : ) ;2B(max b : min(a, h) h: ancrage dans la couche o se situe la pointe du pieu La contrainte limite de pointe qpu est donn e par la formule : * ppulep .k q= kp est appel coefficient de portance. Il traduit la proportionnalit entre la contrainte limite de pointe et la pression limite nette quivalente mesur e au pressiom tre. Technologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS Version 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS Page 7 sur 14 LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS D termination du frottement lat ral qs Selon le fascicule 62 titre V, les valeurs de qs = f(pl*) sont donn es par le tableau suivant Le choix de la courbe (Q1 Q7) consid rer est donn e par le tableau suivant : 04 02 D termination des charges admissibles sous diff rentes sollicitations A l , selon le fascicule 62, il est fait r f rence la charge de fluage not e Qc . Charge de fluage en compression Charge de fluage en traction Pieux for s Qc = Qpu + Qsu Qtc = Qsu Pieux battus Qc = Qpu + Qsu Les valeurs des charges admissibles sont donn es dans le tableau ci-dessous : Etats limites Combinaisons Traction Qmin Compression Qmax Fondamentales tu u Accidentelles tu u Rares tc c Quasi-permamentes 0(1) c (1) D apr s le fascicule 62, les pieux ne sont pas con us pour travailler en traction de fa on permanente.

9 Cependant, ce type de fonctionnement est admis pour les micros pieux Technologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS Version 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS Page 8 sur 14 LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS 05 CLASSIFICATION DES FONDATIONS PROFONDES Comme nous venons de le voir la charge limite d un pieu est fonction de son mode d ex cution. On distingue 3 grandes classes de FONDATIONS PROFONDES : Les pieux mis en place par refoulement du sol Ils concernent les pieux battus (cat gories 1 et 2) et les pieux fonc s (cat gorie 5). Leur mise en place se fait par v rinage battage ou vibro-fon age. Il repoussent le sol et le compriment; ce qui g n re un bon frottement lat ral. Les pieux mis en place sans refoulement du sol Ils concernent les pieux for s et les puits (cat gories 3 et 4). Leur mise en place se fait par substitution. Ce qui pour effet de remanier le sol et de le d comprimer. Le frottement lat ral est donc diminu , sauf pour certains types de mise en uvre (pieux ex cut s la tari re creuse, ou viss s moul s) Les FONDATIONS inject es Elles concernent les parois moul es, les barrettes.

10 D autres types de FONDATIONS existent ,mais ils sont plut t class s comme renforcement de sol: les colonnes de Col-mix (m lange de sol en place et de liant l aide de deux tari res creuses) les colonnes de jet-grouting (forage puis injection de liant haute pression en remontant) les colonnes ballast es (fon age d un vibreur puis injection l air comprim de ballast (40/80 mm) en remontant) les picots de sable (fon age d un tube de petit diam tre, puis introduction de sable vibro-compact les plots pilonn s (excavation la pelle m canique, puis introduction de mat riaux granulaires sains subissant un pilonnage intensif) Diff rentes cat gories de pieux Les documents r glementaires classent les pieux selon les cat gories ci-dessous : 1 - Pieux fa onn s l avance battu pr fabriqu m tal battu tubulaire pr contraint battu enrob battu ou vibrofonc , inject haute pression 2 - Pieux tube battu ex cut en place battu pilonn battu moul 3 - Pieux for s for simple for tub for boue tari re creuse (type 1 type3 selon la technologie utilis e) viss moul inject haute pression 4 - Puits 5 - Pieux fonc s b ton fonc m tal fonc 6 - Micro-pieux de diam tre inf rieur 250 mm type I type II type III type IV Technologie C:\Documents and Settings\FREDERIC\Mes documents\TRAVAIL\TECHNOLOGIE\ FONDATIONS PROFONDES \ FONDATIONS Version 2008 TECHNICIENS SUPERIEURS TRAVAUX PUBLICS Page 9 sur 14 LYCEE PIERRE CARAMINOT 19300 EGLETONS Modes op ratoires de r alisation de quelques pieux Les pieux for s simples les pieux for s tub s tari re creuse pieu viss moul (atlas) Technologie C.)