StageCTC_Fondations Profondes IDH

Formation CTC Sud – Isabelle DAIGNE HALFON 1

LE PERFECTIONNEMENT SUR LES PROBLÈMES DE

GÉOTECHNIQUE ET DE FONDATION DES OUVRAGES

Fondations Profondes


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



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



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


Partie 1 - Généralités sur les fondations profondes


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


• 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


Limite entre fondation superficielle et profonde

D/B ≤ 6 et D < 3 m

D/B > 6 et D ≥ 3 m


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


Partie 2 - Les différents types de fondations profondes


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


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


1 – Les pieux façonnés à l’avance - Exemples

Pieux H battus

Pieu préfabriqué battuPieu tubulaire battu


pieux battus pilonnés(type FRANKI)

2 - les pieux à tube battu exécutés en place


pieux battus moulés

2 - les pieux à tube battu exécutés en place


foré simpleforé tubéforé bouetarière creusevissé moulé (dans DTU 13.2 uniquement)injecté haute-pression

3 – Les pieux forés


3 – Les pieux forés - Exemples

Foré simple



Foré tubé


Foré boue (ici barrette)



Foré à la tarière creuse




Vissé moulé


Fondations semi-profondes dont la justification s'apparente plutôt à celle des fondations superficielles

4 – Les puits


5 – Les pieux foncés

Pieux béton vibrofoncés

Pieux métal vibrofoncés


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


6 – Les micropieux - Exemples

Micropieux type IV


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


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 »


Partie 3 - Détermination de la capacité portante


3-1 Paramètres de charge d’une fondation profonde isolée


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.


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


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


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


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


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


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


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)


3-2 Calcul de Qpu et QsuMéthode pressiométrique


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


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.



Catégorie de sol ( DTU 13.2 )



Calcul de kp ( DTU 13.2 )Méthode pressiométrique


Classification des sols (Fasc. 62)Méthode pressiométrique


Calcul de kp ( Fasc. 62 )Méthode pressiométrique


Choix de la courbe de frottement ( DTU 13.2 )

DTU 13.2



Détermination de qs ( DTU 13.2)Méthode pressiométrique


Choix de la courbe de frottement ( Fasc. 62 )

Fasc. 62



Détermination de qs ( Fasc. 62)Méthode pressiométrique


3-3 Calcul de Qpu et QsuMéthode du pénétromètre statique


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


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







3-4 Exemple avec la méthode pressiométrique


Exemple : pieu foré simple φ 400 mm de 11 m

Exemple - Méthode pressiométrique

Calcul suivant DTU 13.2


Terme de pointe Qpu :Qpu = kp . ple* . πD2/4

On cherche kp ?



Catégorie de sol ( DTU 13.2 )



Calcul de kp ( DTU 13.2 )Exemple - Méthode pressiométrique


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



Frottement latéral :Qsu = Σi (πD . qsi . li)

On cherche qsi ?



Choix de la courbe de frottement ( DTU 13.2 )

DTU 13.2



Détermination de qs ( DTU 13.2)

120

35



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



– 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



3-5 Dimensionnement par les formules de battage


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


3-6 Comportement des groupes de pieux


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


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


Pile fictive• Qp calculé sur la base

d'une fondation fictive de section S = a.b

et• Qgs = P.qs.D

Groupe de pieux


3-7 Dispositions particulières concernant le béton


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 :


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




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


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



Partie 4 - Pieux soumis à des efforts horizontaux et à des efforts parasites


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



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


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).



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


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


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


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


Partie 5 - Exécution des pieux –Précautions de mise en œuvre


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


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)



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



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



Partie 6 - Spécifications particulières aux micropieux


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


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



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.)



Partie 7 - Contrôles et essais de pieux


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


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




Essai préalable ⇒ rupture de portance du sol

Essai de contrôle sur un pieu de l'ouvrage

Charge de fluage Qc



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.


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.


• Essai de réflexion (écho)• Méthode sismique parallèle• Essai de chargement dynamique• Carottage du béton• …

Autres essais de contrôle


Partie 8 - Dispositions constructives vis-à-vis du séisme


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




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.




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.


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.


LongrineMassif de pieux

Massif de pieuxMax 1,20m


FerraillagesLes pieux et puits sont obligatoirement armés 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 :


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.



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.


Frottement négatif lié à la présence d’une coucheliquéfiable :


Partie 9 - Pathologie des fondations profondes


• 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


• 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


• 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


• 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


• 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


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


• 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


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.


• 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


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


Si les pieux sont insuffisamment ancrés ils peuvent "partir" du pied

Erreur de conception géotechnique


• Excentrement et inclinaison :

Fautes d’exécution

Anomalies rencontrées notamment pour les pieux battus

Mais également des micropieux


La remontée trop rapide du tube de bétonnage peut entraîner un délavage du béton (de mauvaise qualité).


• Bétonnage


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.


• Bétonnage


• Sur ce chantier les essais d'impédance ont permis de déceler les défauts de bétonnage de nombreux pieux tarière creuse (sans enregistrement des paramètres)



• Reconnaissance de sol insuffisante et dissimulation par entreprise peu scrupuleuse…(absence de suivi géotechnique).


Il s'agit bien du pieu dans son intégralité !!!


• Attention au type de pieu utilisé en fonction du régime hydrogéologique du site…


• Les circulations d’eau peuvent être à l’origine de graves défauts de continuité.


• La mise en charge du pieu conduit inévitablement à sa ruine et à celle de l’ouvrage supporté.



Souvent des erreurs sont commises lors de la réalisation de terrassements imprudents à proximitédes pieux non armés.


• Recépage


• Seule une gestion rigoureuse des phases de travaux et une véritable surveillance de ces derniers permet d’éviter de tels déboires.



Il convient de remarquer le soin avec lequel la tête du pieu a été préparée!


• Mise en place des armatures


• Cas de pieux pilonnés réalisés avec une intensité de battage trop important.

• A chaque site, chaque technique!!

SommaireFautes d’exécution ou erreur de conception


Partie 10 – Conclusion – Bilan – Le contrôleur technique et les fondations profondes


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.



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.



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)


Attention, cette liste de vérifications n’est pas exhaustive, chaque chantier a ses particularités….



Merci de votre attention !

Documents

StageCTC_Fondations Profondes IDH