Analyse des résultats des essais de chargement statique

Les résultats d’essais de chargement statique sur micropieux isolés présentés dans ce paragraphe proviennent d’essais réalisés sur modèles réduits et à échelle réelle. Les résultats d’essais concernant les groupes ou les réseaux ne sont pas abordés ici car ces expériences ne sont pas l’objet de ce travail. Le lecteur intéressé pourra trouver dans FOREVER (2004), Le Kouby (2003) ou Estephan (2003) des informations concernant ce sujet.

II.3.1. Etudes sur modèles réduits

Foray et al. (1994) ont réalisé des essais sur micropieux verticaux en acier de 1,0 m de longueur et 35 mm de diamètre dans deux cuves expérimentales, remplies avec sable d’Hostun avec deux granulométries différentes (sable grossier et sable fin).

Deux techniques de mise en place ont été testées : moulé ou foncé. Les essais de chargement en compression ont montré que la résistance de pointe limite du pieu foncé est 50 % plus grande que celle d’un pieu moulé et que le frottement latéral moyen est très dépendant de la rugosité du micropieu et de la taille des grains (figure I.16.a). L’effet de la dilatance sur le frottement latéral est surtout sensible pour des profondeurs simulées comprises entre 0 et 10 m ; au-delà, le frottement apparent qs/v apparaît constant (figure I.16.b).

Des essais d’arrachement à échelle réduite sur micropieux de 1,5 m de longueur et 45 mm de diamètre ont été réalisés par Boulon (2006). Les inclusions étaient constituées d’une âme métallique scellées dans le sol soit par un coulis de ciment, soit par du sable siliceux et elles étaient installées dans le silt de l’Isère. Entre le forage et le matériau de scellement, une membrane géotextile ou une grille métallique a été installé (figure I.17). L’objectif était de quantifier la contribution du chemisage sur le frottement latérale mobilisé. Les résultats obtenus par Boulon (2006) ont mis en évidence l’efficacité du chemisage avec grille métallique sur l’ancrage de l’inclusion dans le silt, par le fait que le chemisage empêche les grains de sable de pénétrer dans le silt.

(a) (b)

Figure I.16. a) Mobilisation du frottement latéral en fonction de l’indice de densité et de la taille des grains, b) évolution du frottement latéral apparent avec la contrainte appliquée (FOREVER,

Figure I.17. Micropieu typique testé par Boulon (2006) (âme, chemisage et sable)

II.3.2. Etudes expérimentales à échelle réelle

(a) Essais réalisés dans le cadre du projet FOREVER

Essais sur le site expérimental de Saint-Rémy

Le site expérimental du CEBTP à Saint-Rémy-lès-Chevreuse est constitué d’un massif de 10 m de sable lâche de Fontainebleau, mis en place de façon homogène sur 6 m de hauteur. Sur ce massif ont été installés des micropieux de 5 m de longueur, scellées dans un forage de 100 mm de diamètre et composés par un tube de 50,3 mm de diamètre et 5 mm d’épaisseur. Deux types de micropieux ont été testés : micropieux de type II et micropieux installés par refoulement du sol assimilable au type IV, appelés R-SOL. Les micropieux forés sont réalisés avec une injection gravitaire avec compensation d’essorage, soit par le haut du forage (type IIh), soit par le pied (type

IIb).

Plumelle et Raynaud (1996) ont réalisé neuf essais de chargement axial en compression. Les courbes de chargement des micropieux de type II sont présentées sur la figure I.18. On constate une certaine dispersion des courbes, surtout après le coude, c’est-à-dire approximativement après la charge critique de fluage. Cette dispersion est liée à une hétérogénéité des diamètres du forage.

Ils ont observés des charges limites plus élevées pour les micropieux R-Sol que ceux de type II et également une raideur plus importante. Le frottement latéral mobilisé est d’environ 52 kPa pour les micropieux forés de type II et 72 kPa pour les micropieux R-SOL, soit environ 40 % de plus.

Tous ces micropieux ont montré un comportement assez fragile (la rupture est assez proche au fluage). Les rapports mesurés entre la charge limite et la charge de fluage étaient voisins de 0,9. La charge limite a été calculée pour un déplacement de la tête de 10 % du diamètre du micropieu.

Figure I.18. Courbes effort/déplacement pour les micropieux de type II (FOREVER, 2004)

Déviation de Rueil-Malmaison

Dans le cadre du chantier de la déviation de Rueil-Malmaison (DDE 92) 70 essais d’arrachement ont été réalisés sur des micropieux : il s’agissait d’essais de conformité sur des micropieux (au nombre de 3500, destinés à ancrer le radier de l’ouvrage vis-à-vis des pressions hydrostatiques). Les résultats d’essai sont synthétisés dans le rapport de Maurel (1999).

Il s’agissait de micropieux de type II, de diamètre extérieur 125 mm, armés par des tubes métalliques de 89 mm de diamètre et 9,5 mm d’épaisseur, utilisés comme tiges de forage, traversant librement 14 m d’alluvions, puis scellés gravitairement sur 5 m dans la craie altérée sous-jacente.

Une analyse y est faite des différents paramètres issus de l’interprétation des essais d’arrachement : traction limite Qt, traction critique de fluage QtC, rapport Qt/QtC.

Figure I.19. Histogrammes des tractions limites: nombre de valeurs = 70 (FOREVER, 2004) La figure I.19 montre l’histogramme des trois valeurs de rupture déterminées à partir de l’essai :

 Qtmax : valeur maximale atteinte pendant l’essai ;

 Qt (0,1 B) : valeur correspondant à un déplacement en tête de 10% le diamètre du

pieu ;

 Qt (1/2 L) : valeur correspondant à un déplacement mesuré en tête égal à celui d’un

par l’intersection de la courbe de mesure avec la droite correspondant à l’allongement d’une armature de longueur 1/2 L.

Entre les trois valeurs de rupture, celui qui a fourni des valeurs moins dispersées est la détermination conventionnelle de Qt par Qt (0,1 B) où il a été observé que 95 % des valeurs se

situent entre 700 et 1200 kN, soit une dispersion de +/– 25%. Qtmax n’est pas discriminante sur ce

site, car beaucoup d’essais ont dû être arrêtés à cause de la résistance de l’armature. La détermination de Qt par Qt (0,1 L) ne semble pas satisfaisante.

(b) Essais sur micropieux ancrés dans la roche

Cushing et al (2004) ont recompilé les résultats de 48 essais statiques en compression sur micropieux forés tubés et ancrés dans la roche. Ils ont étudié le rapport entre la résistance de calcul en service et le déplacement vertical de la tête du micropieu mesuré pendant l’essai (figure I.20).

Figure I.20. Déplacement de la tête en fonction de la résistance en service (Cushing, et al., 2004)

D’après les auteurs de l’étude, les résultats montrent une relation linéaire entre la résistance de calcul et le déplacement mesuré. Cela veut dire que le déplacement vertical avant le fluage du micropieu est le résultat principalement de la compression élastique du micropieu. Le rapport moyen entre ces deux valeurs (ligne continue de la figure I.20) est donné par l’équation suivante :

𝜌𝐷𝐿(inches) =

𝑄𝐷𝐿(𝑘𝑖𝑝𝑠)

817 équation I-4

Si le déplacement est calculé avec l’équation I-4 l’erreur dans l’estimation peut être exprimée par le coefficient de variation d’environ 0,55 (COV=0,55) en supposant que la résistance en service est déterministe.

(c) Essais sur micropieux réalisés avec barres creuses

Dix essais de chargement monotone à échelle réelle ont été réalisés par Elaziz et El Naggar (2012) sur 4 micropieux de 6 m de longueur, 176 mm de diamètre et composés par une barre creuse autoforeuse de 76 mm de diamètre externe et 48 mm de diamètre interne.

Trois essais de chargement statique rapide en compression et deux essais statique rapide en traction ont été réalisés. Ensuite, les micropieux ont été testés avec des charges cycliques (quatre en compression et une en traction).Les résultats en termes de charge-déplacement mesurés dans la tête obtenus avec les essais de chargement en compression sont montrés sur la figure I.21.

Les conclusions de l’étude sont (Elaziz & El Naggar, 2012) :

 le frottement limite unitaire moyen est de 240 kPa, 25 % plus grand que celui recommandé par FHWA (2000) pour ce type de micropieu installé dans une argile ou un limon ;

 il n’a pas été observé une rupture totale dans l’interface coulis/sol pendant le chargement cyclique dans la gamme de charges considérées dans cette étude ;

 pendant le chargement cyclique une augmentation du déplacement de 6 à 18 % a été observée par rapport au déplacement au début de l’application de la charge ;

 tous les micropieux ont montré que la raideur dans la tête du micropieu n’a pas changée (ou seulement très faiblement) pendant 15 cycles de charge ;

Figure I.21. Courbe charge-déformation pour les trois essais de compression avec le critère de rupture de Davisson (Elaziz & El Naggar, 2012)