technologies de pieux
2.2 Battage des pieux en bois dans le sol
2.2.5.2 Protections en tête du pieu
Les têtes des pieux battus en France et dans les pays étrangers étaient généralement frettées, c'est-à-dire cerclées avec un anneau de fer chaud. En se refroidissant, l’anneau de fer se resserrait et venait comprimer les fibres du bois et ainsi augmenter leur résistance. La frette était située à quelques centimètres sous la surface des têtes, afin d’éviter tout contact avec la masse frappante lors du battage (Davidian, 1969) (Figure I-34).
Selon Terzaghi, (1916), les têtes des pieux devaient être préalablement taillées à l’herminette, puis frettées. Les frettes, en se resserrant, écrasaient les fibres du bois qui constituaient dès lors un « bourrelet » les protégeant. Leur hauteur et leur épaisseur étaient respectivement supérieures à 6 et 2,5 cm.
Le Tableau I-15 présente les dimensions des frettes mesurées par Terzaghi, (1916) et
Davidian, (1969). Ce dispositif a également été utilisé aux Pays-Bas lors du battage des pieux de fondation (Figure I-34c).
Tableau I-15. Caractéristiques des frettes
Auteurs Epaisseur frette Hauteur frette Hauteur entre tête du pieu et frette
Terzaghi, (1916) (Figure I-34a) > 2,5 cm > 6 cm ?
Davidian, (1969) (Figure I-34b) 2 cm 7 cm 2 à 3 cm
Figure I-34. Frettage des pieux en bois (a) et (b) – frettage de pieux de fondation employé aux Pays-Bas (c)
Le frettage des pieux en bois aurait été utilisé en France jusqu’à la fin du 18ème siècle - début du 19ème siècle (Davidian, 1969).
Dans la pratique actuelle, les têtes des pieux en bois sont protégées par un dispositif différent du frettage (AWPI, 2002). Un casque métallique est fixé en tête du pieu et a pour objectifs principaux de fournir une surface libre lors du contact entre la masse et le pieu et
d’uniformiser la transmission de l'énergie fournie lors de l'impact dans toute la tête du pieu. Le casque doit alors être adapté à la tête du pieu afin de maintenir un alignement concentrique entre la masse frappante et le pieu.
Ce type de protection est utilisé aux Etats-Unis (Figure I-35) : un amortisseur en plastique vient en complément du casque et est fixé à la masse frappante afin d'amortir les chocs lors du battage.
Figure I-35. Casque en acier et amortisseurs utilisés lors du battage (AWPI, 2002)
Aux Pays-Bas, le frettage de la tête des pieux et le casque en métal ont été largement utilisés. L’arrêt de l’emploi de ces casques a été concomitant de l’invention et du développement du béton aux Pays-Bas. Dès le début du 20ème siècle, les Hollandais ont remplacé les casques par des dés en béton pour protéger les têtes des pieux en bois. Ces blocs de béton permettaient également de maintenir les pieux totalement immergés (les dés se situant au niveau de la zone de marnage de la nappe) et servaient de connexion entre les fondations et la partie supérieure de l’ouvrage (Figure I-36a).
Dans un second temps, les dés en béton ont été renforcés par des armatures métalliques (Figure I-36b).
(a) (b)
Figure I-36. Connexion entre les fondations et la partie supérieure du bâtiment (a) - Dé en béton renforcé par
Conclusion
La première partie de ce chapitre a permis de mettre en évidence que la filière bois française, malgré un fort potentiel d’exploitation forestière, était peu valorisée. L’emploi des pieux en bois dans les constructions d’ouvrages d’art et de bâtiments a disparu en France au cours du 19ème siècle et a été remplacé par d’autres technologies de pieux. L’absence d’un cadre réglementaire français relatif aux pieux en bois, ainsi que le scepticisme et les préjugés des acteurs de la construction sur les propriétés de résistance du bois justifient l’absence de ce type de pieux dans la pratique actuelle en France.
Le bois présente néanmoins de forts atouts environnementaux par rapport aux autres matériaux de construction comme le béton et l’acier. Le stockage du dioxyde de carbone et la réduction des émissions carbone établie à partir de la base carbone de l’ADEME en attestent. Dans la société actuelle où le concept de développement durable est ancré au cœur des actions de l’Etat, les pieux en bois constituent une solution alternative aux pieux en béton et en acier. L’emploi des pieux en bois nécessite néanmoins quelques précautions : la durabilité du matériau bois présentée dans ce chapitre a permis de mettre en évidence que le bois non traité pouvait être soumis à des dégradations fongiques endogènes aux zones de marnage. La pérennité des pieux en bois est assurée dès lors qu’ils sont intégralement et constamment immergés.
Enfin, on rappelle que sans cadre réglementaire français propre à cette technologie de pieux, l’utilisation des pieux en bois dans les nouvelles constructions sera limitée, voire même inexistante.
La deuxième partie du chapitre a été consacrée aux caractéristiques géométriques et au battage des pieux en bois dans le sol.
Les dimensions des pieux en bois étaient limitées par celles des arbres. Les dispositifs d’enture des pieux permettaient néanmoins d’augmenter leur longueur. Leur géométrie variait également en fonction de leur usage : les pieux de fondation étaient circulaires, tandis que les pieux employés dans les constructions des batardeaux étaient équarris.
Les pieux en bois étaient fichés dans le sol à l’aide de machines de battage. L’énergie de la masse frappante était transmise au pieu par l’intermédiaire d’une onde de choc se propageant dans le fût du pieu. Le pieu était protégé en tête et en pointe par des armatures métalliques afin de limiter les risques de fissuration ou de fracturation.
Aux Pays-Bas, la protection de la tête des pieux avec un dé en béton, renforcé par la suite par des armatures métalliques, fait également office de connexion entre les fondations et la partie supérieure de l’ouvrage.
Enfin, quelques ouvrages français fondés sur des pieux en bois ont été cités dans ce chapitre. Il en existe bien d’autres sur le territoire, dont les méthodes de construction des fondations ont évolué au cours des siècles et des époques. La France possède un patrimoine très riche d’ouvrages bâtis sur des pieux en bois, qu’il apparaît essentiel de préserver.
Le Chapitre II de ce manuscrit présente un état de l’art des méthodes de construction des fondations sur des pieux en bois, ainsi qu’une méthodologie d’analyse des fondations en bois.