Résultats généraux

Le Tableau III.4 récapitule les résultats des calculs relatifs aux séquences de traction cyclique appliquées au pieu décrit dans le paragraphe III.3.1, et obtenus avec TZC-ABC. Ces résultats présentés permettent de distinguer deux critères de rupture cyclique. Le premier critère de rupture est un critère en déplacement. En effet, le pieu peut accumuler un déplacement supérieur au déplacement conventionnellement autorisé (équivalent à B/10), sans que sa capacité portante cyclique soit inférieure à la charge maximale Qmax appliquée en tête. Le pieu a atteint alors la rupture en déplacement ou la rupture conventionnelle. Le second critère de rupture d’un pieu concerne sa capacité portante. En effet, la dégradation du frottement axial limite à l’interface sol-pieu au cours de la sollicitation cyclique provoque une dégradation de la capacité portante du pieu Rc. Cette dernière

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peut devenir inférieure à la charge maximale appliquée en tête de pieu Qmax sans que le déplacement dépasse le critère conventionnel de D/10. Le pieu présente un défaut d’équilibre.

Les résultats présentés dans le Tableau III.4 permettent de distinguer trois comportements du pieu selon les caractéristiques de la séquence cyclique appliquée.

 Comportement Stable : Les déplacements s’accumulent à très faible vitesse ou se stabilisent après une centaine de cycles. Pour ce type de comportement, aucun défaut d’équilibre n’est observé après 1000 cycles et la capacité portante du pieu n’est pas significativement dégradée.

 Comportement Instable : Les déplacements s’accumulent très rapidement en tête de pieu dès les premiers cycles. Un défaut d’équilibre est observé pour un nombre de cycles inférieur à 100 cycles.

 Comportement Métastable : Les déplacements s’accumulent en tête de pieu progressivement avec une vitesse modérée sans aucune stabilisation. La rupture cyclique est observée pour un nombre de cycles compris entre 100 et 1000.

Tableau III.4 : Résultats des calculs avec TZC-ABC pour les séquences de traction cyclique

Séquence Intervalle de chargement Commentaires Comportement

C1NAT01 ^{Qmax=4459 kN ; Qmin =0} (T)

Rupture après 577 cycles, déplacement supérieur à D/10.

Métastable

C1NAT02 ^{Qmax=6689 kN ; Qmin} =2230 kN (T)

Rupture du pieu avec défaut d’équilibre après 57 cycles.

Instable

C1NAT03 ^{Qmax=5946 kN ; Qmin} =2973 kN (T)

Rupture après 393 cycles, déplacement supérieur à D/10.

Métastable

C1NAT04

Qmax=1486 kN ; Qmin =0 (T)

Pas de rupture observée après 1000 cycles, vitesse d’accumulation des déplacements moyenne 0.3 mm/10² cycles. Stable C1NAT05 Qmax=1115 kN ; Qmin =0 (T)

Pas de rupture observée après 1000 cycles, vitesse moyenne

d’accumulation des 1,5 mm/103 cycles. Stable C1NAT06 Qmax=2230 kN ; Qmin =0 (T)

Pas de rupture observée après 1000 cycles, vitesse moyenne

d’accumulation des déplacements 1 mm/10² cycles.

Stable

C1NAT07 ^{Qmax=3716 kN ; Qmin =0} (T)

Rupture après 984 cycles, déplacement supérieur à D/10.

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D’après les résultats numériques présentés sur le Tableau III.4, la séquence C1NAT02 présente un comportement instable, les séquences C1NAT04, C1NAT05 et C1NAT06 présentent un comportement stable, et enfin les séquences C1NAT01, C1NAT03 et C1NAT07 ont un comportement métastable. Pour chaque séquence, le suite de cette section aborde spécifiquement un aspect du comportement du pieu. Les résultats concernant l’évolution des déplacements, de la résistance à la traction, des contraintes normales et de la résistance de cisaillement à l’interface ainsi que du facteur de dégradation du frottement axial limite au cours des cycles, sont présentés. Ces résultats sont présentés avec l’idée que la méthode prévoit mieux les variations de la résistance à la traction cyclique Rs cyc, que les déplacements.

III.3.3.2 Accumulation des déplacements

L’outil de calcul permet de déterminer les déplacements accumulés en tête de pieu au fur et à mesure des cycles. Les déplacements accumulés au niveau de chaque section de pieu sont également fournis.

La Figure III.22 illustre les déplacements maximaux accumulés en tête de pieu en fonction du nombre de cycles pour les sept séquences de traction décrites dans le Tableau III.3. Cette figure montre que les déplacements s’accumulent en tête de pieu au fur et à mesure des cycles. La vitesse d’accumulation des déplacements et le déplacement permanent accumulé à la fin de la séquence dépendent des caractéristiques du chargement cyclique appliqué en tête et plus particulièrement du nombre de cycles effectués et de la charge maximale Qmax. En effet, le déplacement permanent final accumulé est d’autant plus important que le nombre de cycles appliqué est élevé. De plus, pour les séquences de traction répétées à charges maximales élevées (Qmax comprise entre 0.50 Rs et 0.90 Rs), le mouvement du pieu est important. Les déplacements s’accumulent progressivement (séquences métastables C1NAT01, C1NAT03 et C1NAT07), ou rapidement (séquence instable C1NAT02) en tête de pieu dès les premiers cycles. Cette accumulation de déplacements peut conduire à un dépassement du critère B/10 et donc à une rupture conventionnelle (séquences métastables sur la Figure III.22), ou à un défaut d’équilibre comme pour la séquence instable C1NAT02.

Pour les séquences de traction répétée à plus faibles valeurs de charge maximale (Qmax comprise entre 0.15 Rs et 0.30 Rs), le mouvement en tête de pieu est très faible. La Figure III.22 montre qu’après 1000 cycles, le déplacement en tête de pieu pour ces séquences (C1NAT04, C1NAT05 et C1NAT06) est de l’ordre de 0.01 B. La vitesse d’accumulation des déplacements est très faible et inférieure à 1 mm/102

cycles. Pour les séquences à plus faibles valeurs de charge maximale (C1NAT04 et C1NAT05), le déplacement en tête de pieu se stabilise quasiment après une centaine de cycles.

En observant la Figure III.22, et plus particulièrement les séquences stables C1NAT04, C1NAT05 et C1NAT06, deux types de comportement de pieu peuvent être mis en évidence. Il existe une valeur limite de charge maximale comprise entre 0.20 Rs et 0.30 Rs au-delà de laquelle le pieu présente des déplacements en tête non stabilisés. Le pieu atteindra la rupture après un certain nombre de cycles.

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Pour les séquences de traction répétées en dessous de cette valeur limite de charge maximale, les déplacements sont très faibles et se stabilisent après un nombre de cycles donnés. Le pieu n’atteindra probablement pas la rupture. Ces résultats concordent avec les essais en laboratoire réalisés par Chan et Hanna (1980) sur un pieu modèle. Ils ont réalisé les mêmes séquences cycliques C1NAT04, C1NAT05 et C1NAT06 et ils ont détecté l’existence d’une valeur limite comprise entre 0.20 Rs et 0.30 Rs à partir de laquelle le comportement du pieu change. Les résultats de ces expériences sont détaillés dans la section I.3.3.1.

De manière pratique, l’augmentation de la charge maximale Qmax se fait en augmentant l’amplitude cyclique du chargement Qcyc, ou la charge moyenne Qmoy. Les résultats des séquences C1NAT02 et C1NAT03 montrent l’effet de l’augmentation de l’amplitude cyclique Qcyc, tandis que les résultats des séquences C1NAT01 et C1NAT02 montrent l’effet de l’augmentation de la charge moyenne Qmoy. Ces résultats montrent que l’augmentation de ces deux paramètres provoque une accumulation plus importante des déplacements et une modification du comportement du pieu (passage du comportement métastable au comportement instable).

Figure III.22 : Evolution des déplacements en tête de pieu en fonction du nombre de cycles pour les sept séquences de traction répétée avec TZC-ABC