Etude et simulation numérique du comportement des pieux sous charges axiales

ةــــعماـــج لـــجـيج ىــــــــيــحي نب قيدصلا دمحم

Mémoire de Master

Filière : Génie civil Option : Géotechnique

Thème

Présenté par : Membres de Juy :

Président : docteur Fares BELAABED

Examinateur : docteur Kamel GOUDJIL

Encadreur : Professeur Mohammed LAMARA

Année Universitaire 2019-2020

يلك ـ ة ايجولونكتلاو مولعلا

سق ــــــ م : يرلا و ةيندملا ةسدنهلا

Faculté des Sciences et technologies Département : Génie civil et hydraulique

Etude et simulation numérique du comportement des

pieux sous charges axiales

Remerciements

A la clôture de ce travail et avant d’entamer la rédaction de ce rapport, nous tenons à exprimer dans un premier temps, nos

remerciements les plus sincères à MR Mohammed LAMARA pour la proposition de ce sujet, sa disponibilité, son soutien et sa précieuse aident lors de l’élaboration du projet.

Nous remercions très sincèrement, les membres du jury d’avoir bien voulu accepter de faire la commission d’examinateurs.

Finalement nous adressons nos plus sincères remerciements à tous nos proches et amis qui nous ont toujours soutenu et encouragés au cours de la réalisation de ce projet ainsi qu’à nos prof qui ont

contribué à la réussite de cette formidable année universitaire.

Nous adressons aussi nos sincères remerciements à tous ceux qui ont participé de près ou de loin à la réalisation de ce projet, aux personnes qui, malgré que leurs noms ne figurent pas dans ce

document, étaient toujours prêtes à aider et à contribuer dans le bon déroulement de ce travail.

A tous un grand merci

Dédicace

Je dédie ce mémoire :

A mes chers parents ma mère et mon père Pour leur patience, leur amour, leur soutien et leurs encouragements.

A mes sœurs.

A mes amies et mes camarades.

Sans oublier tous les professeurs que ce soit du

Primaire, du moyen, du secondaire ou de

L’enseignement supérieur.

Dédicace

Je dédie ce mémoire :

A mes chers parents ma mère et mon père Pour leur patience, leur amour, leur soutien et leurs encouragements.

A mes sœurs.

A mes amies et mes camarades.

Sans oublier tous les professeurs que ce soit du

Primaire, du moyen, du secondaire ou de

L’enseignement supérieur.

Résume

Résumé :

La conception des fondations sur pieux est devenue une préoccupation majeure pour les ingénieurs d'étude, les entrepreneurs et les organismes de recherche. Notre travail se concentre essentiellement sur l’étude et la modélisation numérique du comportement des pieux isolés sous une sollicitation axiale.

L’étude d’un pieu isolé consiste à l’évaluation de sa capacité portante, qui s’effectue généralement sur la base des résultats d’essais en place, au moyen de méthodes de calcul reposant principalement sur l’expérience, avec pour certaines bases théoriques simplifiées.

L'analyse du mécanisme de transfert des charges entre pieux- sol est essentielle pour la conception des fondations profondes. Il est donc très important que l'interaction physique entre pieu et sol soit étudié avec précaution.

La prédiction de la réponse de pieu, en tenant en compte cette interaction, est difficile à évaluer analytiquement. Afin de décrire ce système complexe on fait appel alors aux méthodes numériques. Pour réaliser les travaux de modélisation numérique on a utilisé le logiciel de calcul Plaxis 8.2.

Mots- clés : fondations profondes ; Pieu isolé ; chargement axial ; Interaction sol-structure ; Eléments d’interface ; Modélisation numérique.

ABSTRACT :

The design of foundations on pile becomes a major preoccupation for engineers, entrepreneurs and research organes. Our work concentrates essentially on the study and numerical modeling of the behavior of single pile under an axial solicitation.

The study of a single pile consists in the assessment of its bearing capacity, which generally takes place on the basis of the results of insitu tests, by means of method of calculi established mainly on the experience, with some simplified theoretical bases.

The analysis of the transfer mechanism of the loads between pile and soil, is essential for the conception of deep foundations. It is therefore very important that the physical interaction between pile and soil is studied with precaution.

The prediction of the pile response, while taking in account this interaction, is difficult to evaluated analytically. In order to describe this complex system, we should use numericalapproches. To achieve the works of numeric modelling we have used the Plaxis 8.2 software.

Key words : Deep fondations ; Single pile ; axial loading ; sol structure interaction ; interface elements; Numerical modelisation.

صخلم :

حبصأ ميمصت تاساسأ قيزاوخلا ردصم

قلق ريبك يسدنهمل ميمصتلا

نيلواقملاو تامظنمو

ثحبلا . زكري انلمع لكشب

يساسأ ىلع ةساردلا ةجذمنلاو ةيددعلا

كولسل زئاكرلا ةلوزعملا تحت

طغضلا يروحملا .

ةسارد ةموك ةلوزعم مييقتل اهتردق

ىلع لمحتلا

، يتلاو دجوت لكشب ماع ىلع ساسأ جئاتن تارابتخلاا ةدوجوملا

، نع قيرط قرط باسحلا ةمئاقلا لكشب

يساسأ ىلع ةربخلا

، عم ضعب سسلأا ةيرظنلا ةطسبملا . دعي ليلحت ةيلآ لقن ةلومحلا نيب زئاكرلا ةبرتلاو ا ًرمأ اًيرورض

ميمصتل تاساسلأا ةقيمعلا

. كلذل نم مهملا اًدج ةسارد لعافتلا يداملا نيب ربولا ةبرتلاو ةيانعب . نم بعصلا مييقت عقوت

ةباجتسا ةصحلا

، عم ذخأ اذه لعافتلا يف رابتعلاا

، نم ةيحانلا ةيليلحتلا . نم لجأ فصو اذه ماظنلا دقعملا

، متي مادختسا

Plaxis 8.2.باسحجمانربىلعةيمقرلاةجذمنلالمعءادلأ .ةيمقرلابيلاسلأا تاملكلا ةيسيئرلا : سسأ ةقيمع , ةموك ةلوزعم , ليمحت يروحم , لعافت ةينب برتلا ة , رصانع ةهجاولا , ةجذمنلا ةيمقرلا

.

SOMMAIRE

Remerciement Dédicace Resume

Liste des figures Liste des tableaux

Introduction général……….1

Chapitre I : Généralité sur les fondations profondes I-1-Introduction………....3

I-2-Les pieux………....4

I-3-Les principaux types des pieux et leurs Classification………...5

I-3-1-Selon la nature du matériau constitutif………...5

I-3-2-Selon le mode d’excution………..6

I-3-2-Classification des pieux d’après le mode de transfert des charges………...11

I-4-Choix du type de pieux……….13

I-5-Les groupes de pieux………13

I-5-1-Les causes de l'effet de groupe……….15

I-5-2-Effet de groupe sur la capacité portante………...15

I-6-Frottement négatif sur les pieux ………...16

I-7-Conclusion………...17

Chapitre II : Méthodes de dimentionnement des pieux II-1-Introduction………...18

II-2-Méthodes statiques………..18

II-2-1-Capacité portante de pointe Qp………...19

II-2-1-1-Méthode de Meyerhof (1976)………....20

II-2-1-2-Méthode de Vesic (1977)………...22

II-3-Méthodes dynamiques………....25

II-3-1-Méthode des Hollandais……….26

II-3-2-Méthode de Crandall………..27

II-3-3-Method Engineering News Record (E.N.R)………...27

II-4-Méthodes pratiques………...28

II-4-1-Méthodes pénétrométriques………...28

II-4-1-1-Essai au pénétromètre statique………...28

SOMMAIRE

II-4-1-2-Méthode de calcul a partir de l’essai SPT………..31

II-4-2-Méthode pressiomètrique………...34

II-4-2-1-Essai au pressiomètre de Ménard………....…….……..34

II-4-3-La capacité portante à l’aide d’essai de chargement statique……….…....37

II-5-Méthodes numériques (la Méthodes des éléments finis)………...39

II-6-Conclusion………...40

Chapitre III: MEF et Outils de simulation Numérique III-1-Introduction………...……41

III-2-Méthode des éléments finis………..….41

III-2-1-Introduction ……….…...41

III-2-2-Principe de MEF………...42

III-2-3-Formulations de la Méthode des éléments finis………...43

III-3-Interaction sol – structure et élément d’interface………...45

III-3-1-Introduction………...45

III-3-2-Modélastion du comportement de l’intreface………...…....46

III-3-2-1-Modélisation des interfaces………...46

III-4-Présentation du code éléments finis PLAXIS………....51

III-4-1-Introduction……….…..51

III-4-2-Le logiciel Plaxis………...51

III-4-3 Les modèles de comportements intégrés dans Plaxis………52

III-4-3-1-Introduction………...52

III-4-3-2-Modèle élastique linéaire……….……….52

III-4-3-3-Le modèle de Mohr-Coulomb………...53

III-4-3-4-Modèle de sol avec écrouissage (Hardening soil Model (H.S.M))………...54

III-4-3-5-Modèle pour sols mous (Soft Soil Model (S.S.M))………..57

III-4-3-6-Modèle pour sols mous avec effet du temps (Soft Soil Creep Model (S.S.C.M))…57 III-4-3-7-Element d’interface en PLAXIS………...57

III-5-Conclusion...58

Chapitre IV: Modélisation numérique des pieux IV-1-Introduction...60

IV-2-Exemple -1Pieux dans un sol homogène sableux ...60

IV-2-1-Saisie des données géométriques...61

SOMMAIRE

IV-2-2-Propriétés des matériaux...62

IV-2-3-Le maillage...63

IV-2-4-Les conditions et initiales...63

IV-2-5-Première étape de calcule ...65

IV-2-6-Résultats de la première étape de calcule...66

IV-2-7-Effet de frottement négatif...76

IV-3 Exemple -2 Pieux dans un massif en bicouche (Argile –Sable)...79

IV-3-1-Présentation du problème...79

IV-3-2-Maillage et conditions initiales et au limite...80

Conclusion génerale………...85

Liste De Figures

Chapitre I

Figure I-1-Définition de la hauteur d’encastrement géométrique D et mécanique De…………3

Figure I-2-.Mode de travail d’un pieu……….….4

Figure I-3-Schéma de quelque type de pieux en béton préfabriqué……….…5

Figure I-4-Type de pieux métalliques ……….…6

Figure I-5-Schéma d’un pieu en bois………...……6

Figure I-6-Mode d’excusion des pieux forés tubés………...8

Figure I-7-Schéma de quelques types d’outils de forage……….…8

Figure I-8- Les phases d’éxéction d’un pieu foré a la boue……….8

Figure I-9- Le schema de principe du procédé d’un pieu foré a la tarière creuse………....9

Figure I-10-Schéma de principe du procédé d’un pieu foré a la tarière Soletanche Bachy…...10

Figure I-11-Schema présente les phases d’exécution d’un pieu foré tubé……….……10

Figure I-12-Mode de transfert des charges des pieux au sol……….….11

Figure I-13-Les pieux flottant et travaillant en pointe et les pieux flottant………....12

Figure I-14-Répartition des contraintes dues à un pieu isolé et un groupe de pieux……….…14

Figure I-15-Développement du frottement négatif...17

Chapitre II Figure II-1- (a)- Charge limite d’un pieu (b)- Mobilisation des charges d’un pieu………….19

Figure II-2-Exemples de schémas de rupture selon les théories classiques (Frank 1999)…….19

Figure II-3-Evolution de la résistance à la pointe qp avec L/D (sol homogène………..20

Figure II-4-Coefficient de capacité portanteen en terme du rapport (Lb/D)cri pour différente angles de frottement φ. (Meyerhof, 1976)……….20

Figure II-5-Variation de qc avec L/D (sol hétérogène)………...21

Figure II-6-Résistance de frottement unitaire pour un sol homogène………....23

Figure II-7-Variation de α avec cohésion non drainée cu………..…24

Figure II-8-Principe de battage d’un pieu………26

Figure II-9-Définition de l’encastrement équivalent………..…29

Figure II-10-Résistance de pointe équivalente………...30

Figure II-11-Schéma des dispositifs de Pressiomètre Ménard………..34

Figure II-12-Courbe pressiométrique brute en fin de palier………...……35

Figure II-13-Courbe corrigée et courbe de fluage………..…35

Figure II-14-Schéma de calcul de la pression limite équivalente………..36

Figure II-15-Variation du frottement unitaire qs en fonction de P*I………...37

Figure II-16-a-Droite et courbes de fluage des 2èmes, 5èmes, 7ème, et 9ème paliers……..…38

Liste De Figures

Figure II-16-b-Détermination de la charge critique de fluage ce Q (vitesse de fluage n et de ce

calculQ)………...…38

Figure II-17-Courbe donne la charge limite QLE ou Q………...……39

Chapitre III Figure III-1-a) Modèle physique, b) Milieu continue c) Discrétisation en élément finis……42

Figure III-2-Elément de joint Goodman……….47

Figure III-3-Elément de joint de type ressort………...……..48

FigureIII-4-Modèle de Mohr-Coulomb………..…49

Figure III-5-Elément d’interface à huit nœuds………...50

Figure III-6-Définition du module à 50 % de la rupture………...….53

Figure III-7-Représentation du Hardening Soil Model dans le repère contrainte- déformation55 Figure III-8-a-Forme de surfaces de charge H.S.M………...……55

Figure III-8-b-Surface de rupture pour le Hardening soil model cas d’un sol non cohérent….56 Figure III-9-Définition du module oedométrique tangent………..57

Figure III-10-Définition de l’angle de dilatance………57

Figure III-11-Distribution des noeuds et des points de contrainte dans les éléments d’interface et connexion avec les éléments de sol……….58

Chapitre IV Figure IV-1-Shéma représentant la géométrie du pieu……….60

Figure IV-2-Modèle de référence utilisé pour le calcul d’un pieu isolé sous charges Verticales………... 61

Figure IV-3-Maillage de problème...63

Figure IV-4-Contraintes principales effectives initiales pour les trois cas………...……64

Figure IV-5-Mise en place du pieu………65

Figure IV-6-Chargement unitaire du pieu………..65

Figure IV-7-Les différentes étapes de chargement………66

Figure IV-8-Représentation du maillge déformé sous la charge axiale totale pour les trois cas de densité………67

Figure IV-9-Les isovaleurs de éplacement total cas sable lache………...….67

Figure IV-10-Les isovaleurs de déplacement horizontal cas sable lache………...68

Figure IV-11-Déplacements obtenus pour le cas de sable lâche (Phase 04) ……….…69

Figure IV-12-Les déplacements verticaux suivant une section horizontale au nivau de la pointe pour les trois cas……….70

Figure IV-13-Contours des contraintes effectives pour les trois cas de densité de sable……72

Figure IV-14-Courbe contrainte effective de pointe 3 cas……….……72

Figure IV-15-La distribution des contraintes effective le long de pieu………..……...74

Liste De Figures

Figure IV-16-Evolution de déplacemnte en fonction de la charge appliquée au niveau de pointe

A……….74

Figure IV-17-Evolution des contraines en fonction de la charge appliquée au niveau de pointe A………..75

Figure IV-18-Courbe déplacement au point A cas sable lâche (phase 04)………75

Figure IV-19-Deuxième étape de chargement……….…...76

Figure IV-20-Représentation de maillage déformé pour les trois cas (phase 05)………..76

Figure 5-21-Déplacement de la base du pieu sous l’effet du frottement négatif cas sable lâche (phase 05)………...…. 77

Figure IV-22-Répartution de frottement latéral cas de sable lâche (phase 05)…………... 77

Figure IV-23-Champ de containtes effectives (phase 05)………..78

Figure IV-24-Courbe déplacement au point A cas sable lâche (phase 05)………...…78

Figure IV-25-Modèle de sol et pieu ………..80

Figure IV-26-Maillage de problème………..80

Figure IV-27-Maillage déformé sable surmonte l’argile (L = 7.5 m)……….…..80

Figure IV-28-Les isovaleurs pour les déplacements totaux………...81

Figure IV-29-Les isovaleurs pour les déplacements horizontaux………..81

Figure IV-30-Les isovaleurs pour les contraintes effectives moyennes………82

Figure IV-31-Courbes de charge – déplacement ( La couche d’argile surmonte le sable)...…82

Figure IV-32-Courbes de charge – déplacement ( La couche de sable surmonte l’argile)...…83

Liste Des Tableaux

Chapitre II

Tableau II-1: Valeurs de coefficient Ir pour différents types de sols………...…22

Tableau II-2: Valeur de kc selon le fascicule 62………29

Tableau II-3: Evaluation de la résistance au cisaillement non drainée des sols cohérents……33

Chapitre IV

Tableau IV-2-Les résulte des déplacements pour les trois cas………..…68

Tableau IV-3-Parameters de sol et pieu……….…79

Tableau IV-4-Capacité portante des pieux dans une bicouche……….…84

Introduction Générale

Introduction Générale

Page 1 INTRODUCTION

Fonder une construction est le problème de géotechnique le plus ancienne et le plus courant rencontré. L’étude et la réalisation de travaux de fondation sont d’une importance primordiale dans tout genre d’ouvrages, elles jouent le rôle de liaisons entre la structure et le sol.

Selon la nature du massif du sol et les charges transmises par les superstructures (bâtiments, usines, barrages, ponts etc..), les fondations peuvent être superficielles ou profondes. Sous les efforts apportés le sol devra présenter une résistance suffisante dite capacité portante et des tassements acceptables pour l'ouvrage lui-même mais également pour les structures avoisinantes.

Pour certaines situations, le recours aux fondations profondes comme les pieux, est indispensable lorsque la capacité portante des couches de sols proches de surface de terrain n’est pas assez résistante pour assurer le support de la superstructure.

Le dimensionnement des pieux s’effectue actuellement sur la base d’essais en place, au moyen de méthodes de calcul reposant principalement sur l’expérience, avec pour certaines bases théoriques simplifiées. Malgré la diversité de ces méthodes, il n'en existe pas une qui peut répondre à toutes les exigences (applicabilité, efficacité, facilité de mise en œuvre, etc.).

Elles sont toutes sujettes à des insuffisances.

L'analyse du mécanisme de transfert des charges dans les pieux isolés sous chargement axial est par conséquent essentielle pour la conception des fondations profondes. C'est très important que l'interaction physique entre pieu et sol soit étudié avec précaution. La prédiction de la réponse en interaction sol-pieu est difficile à évaluer analytiquement. Afin de décrire ce système complexe on fait appel alors aux méthodes numériques. Nous citons particulièrement la Méthode des Éléments Finis.

La méthode des éléments finis a été utilisée comme outil numérique pour traiter les problèmes d’interaction sol-pieu. Cette méthode tire sa puissance de son adaptation facile aux problèmes de géométries complexes et de fortes hétérogénéités de sol.

Ce travail vise en premier lieu de présenter quelques théories utilisées pour l’estimation de la capacité portante des fondations profondes. Par la suite des études numériques du comportement mécanique d’un pieu isolé soumis à des sollicitations axiales sont effectuées à l’aide du code de calcul PLAXIS.

Introduction Générale

Page 2 Le mémoire comporte quatre chapitres :

 Le premier chapitre est consacré à une présentation des fondations profondes, leur fonctionnement et classification, ainsi que les différents mécanismes de transfert des charges au sol.

 Les différentes méthodes analytiques, pratiques et numériques employées pour le dimensionnement des pieux sont exposées dans le chapitre deux.

 Le troisième chapitre présente, les outils de simulation numérique, on a présenté une brève description de la MEF, puis on a donné une idée sur les es éléments d’interface utilisés pour modéliser l’interaction sol-structures. Enfin on a présenté les étapes pour préparer les données et les phases de calcul sur le code Plaxis.

 Le quatarième chapitre est concerné à l’étude et modélisation du comportement d’un pieu isolé sollicité axialement. Deux exemples sont traités, le première cas consiste en modélisation d’un pieu sous charge axiale implanté dans un sol sableu homogène, le deuxième cas est un pieu fiché dans un massif bicouche sollicité par un déplacement imposé.

La thèse se termine avec une conclusion générale englobant les différentes constatations obtenues durant la préparation de ce mémoire.

Chapitre I

Généralité sur les fondations profondes

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 3

I-1- Introduction

Le rôle principal d’une fondation est de transmettre au sol les charges apportées par la superstructure. Il faudra toujours s’assurer que les pressions engendrées par ces actions sont inférieures à la pression que peut supporter le sol.

Durant la réalisation des ouvrages en génie civil, on rencontre souvent des couches de sol, proche au surface, de qualité médiocre de point de vue compressibilité et résistante.

Fonder ces ouvrages directement sur ces couches, peut engendre des risques concernant leurs stabilité. Si le recours à une solution par amélioration de la capacité portante du sol, s'avère difficile et / ou trop coûteuse, il est donc rationnel, et parfois indispensable, d’aller plus profond ou même de fonder l'ouvrage directement sur les substratums rocheux, ce qu’on appelle les fondations profondes.

Les fondations profondes sont celles qui permettent de transmettre depuis la surface du terrain, les charges d’un ouvrage vers des couches plus profondes. La définition la plus habituelle est de considérer une fondation profonde celle dont le rapport entre l’encastrement D et la largeur de base B est supérieur à 10.

La distingution entre les différents types de fondation est basée sur son allure générale et ses proportions et non par la différence de niveau entre la couche d’assise et la surface du terrain naturel. On peut spécifier trois grands types de fondations, superficielles, semi- profondes et profondes selon le critère suivant :

D/B < 5 fondations superficielles (semelles filantes ou isolées, radiers) ; 5 <B/D <10 fondations semi profondes (puits) ;

D/B > 10 fondations profondes (pieux).

Figure I-1: Définition de la hauteur

d’encastrement géométrique D et mécanique De

Les fondations profondes, ont leur base située au- dessous de la profondeur critique De ; ce sont les pieux, et les barrettes (Figure I-1). Entre les deux extrêmes, fondations superficielles et fondations profondes, on trouve les fondations semi-profondes, dont la base se situe au-dessus de la profondeur critique, il s’agit des puits ou parois de faible longueur et de tous les types de caissons.

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 4

I-2- Les pieux

Un pieu est une fondation profonde qui reporte les charges d’une structure sur des couches du terrain, plus profondes, ayant des meilleurs propriétés mécaniques, évitant alors la rupture par cisaillement du sol et limitant ainsi les tassements à des valeurs acceptables. Les pieux sont généralement utilisés comme fondation pour les grands ouvrages tels que les ponts, les tours, les centrales nucléaires, et les structures offshores.

Figure I-2: Mode de travail d’un pieu Un pieu comprend principalement trois parties à savoir: la tête qui reçoit directement les charges de la superstructure de l'ouvrage par l'intermédiaire parfois d'une semelle de répartition, la pointe qui assure la transmission des charges entre la base du pieu et le sol et le fût compris entre la tête et la pointe qui est le siège de la transmission des efforts latéraux. La longueur d'ancrage est la longueur de pénétration du pieu dans les couches de terrain résistantes.

Les pieux sont constitués par des matériaux ayant des caractéristiques mécaniques plus élevées comparées à celles des sols environnant. Pour cette raison, le comportement, des matériau constituant les pieux, est considéré fréquemment comme élastique sous les sollicitations habituelles.

En général, les pieux traversent une ou plusieurs couches de sol et vont être placés dans une couche plus résistante, appelé couche d’encrage. Les fondations profondes, notamment les pieux, transmettent les charges non seulement par leur base (résistance de pointe) mais aussi et surtout par leurs surfaces latérales (frottement latéral) (Figure I-2).

Outre le chargement axial du au poids et aux charges permanentes de l’ouvrage, il arrive qu’un pieu peut être sollicite latéralement. Le sol réagit pour l’équilibrer, en mobilisant une réaction latérale. Il s’agit donc d’un problème d’interaction sol-structure.

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 5

I-3- Les principaux types des pieux et leurs Classifications

On distingue principalement deux grands groupes de: les pieux dont la mise en place provoque un refoulement du sol avec la naissance de contraintes de cisaillement radial et les pieux dont l'exécution se fait après extraction du sol du forage et qui, de ce fait, ne provoque pas le refoulement du sol.

Dans ces deux groupes il existe plusieurs types qui différent par leur mode d'exécution, leur forme et leur matériau, mais dans notre étude nous nous limiterons à quelques classifications.

I-3-1- Selon la nature du matériau constitutif a)- Pieux en béton

Les pieux en béton préfabriqué ou coulés sur place, sont utilisable pour une grande gamme de charge qui dépend de la géomètre du pieu, de la résistance en compression du béton et des armatures. Le béton a l’avantage d’être utilisable dans les sols aggressifs. Les pieux en béton peuvent se présenter soit d’une seule longueur soit en plusieurs tronçons jointifs, cette seconde forme facilité le transport et allège les moyens de mise en œuvre. On les utilise sans raccord jusqu’à 15 m dans le cas des pieux en béton armé, jusqu’à 40 m dans le cas des pieux en béton précontraint et a dés profondeur supérieures pour des pieux avec des raccords . Ces pieux doivent être préfabriqués sur une aire de stockage qui prend beaucoup de place et nous peuvent être battus, en général, qu’après 28 jours de séchage (Figure I-3).

Figure I-3: Schéma de quelque type de pieux en béton préfabriqué b)- Pieux métalliques

Les pieux métalliques préfaberiqués sont généralement des profils en H ou des tubes cylinderique ou de forme quelcoques qui ne sont pas remplis de béton (Figure I-4). Les longeur usinées vont de 12 à 21 m, a cause des risques de corrosion. Cepondant dont des condition normales de sols non aggressifs, le taux de corrosion demeure faible.

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 6 Les pieux métalliques peuvent être mis en place avec des engins de haute capacité d’enfoncement. Pour une même longueur, les pieux métallique sont plus couteux que les pieux en béton armé, mais ils ont une plus grande capacité de reprise de charges pour un poids donnné, ce qui peut réduire les couts de mise en œuvre. Les types des pieux métallique les plus employée sont : les pieux tubulaires ; les profilés H ; ces derniers générent un faible déplacement de sol.

Figure I-4: Type de pieux métalliques c)- Pieux en bois

I-3-2- Selon le mode d’excution a)-Pieux battus

Ce sont des pieux soit façonnés à l’avance ou à tube exécuté en place. Pour les premiers, il s’agit essentiellement des pieux métalliques et des pieux préfabriqués en béton armé, les

Les pieux en bois sont probablement la plus ancienne technique de renforcement des fondations.

L’inconvénients majeur de cette technique sont la variation de la qualité des pieux en termes de géomètre et de résistance et le risque de détérioration sous la nappe. Les pieux en bois sont souvent utilisés dans le Nord de l’Amérique, en chine et dans les pays scandinaves. Ils sont souvent utilisés pour des travaux de renforcement temporaire. La mise en œuvre des pieux se fait par battage, pour faciliter la pénétration et ne pas endommager les pieux, des précautions particulières doivent être prises : pointe en acier à la

base, pré-forage (Figure I-5). Figure I-5: Schéma d’un pieu en bois

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 7 principeux procédés de mise en œuvre sont le battage, et dans une moindre mesure, le vibrofoncage, le vérinage et le vissage. Pour les seconds ils représentent les pieux battus moulés. L’exécution des pieux battus moulés consiste d’abord à battre un tube, muni à sa base d’une plaque métallique, dans le sol, de mettre, si nécessaire, en place une cage d’armature, puis a remplir le tube de béton pendant l’extraction du tubage.

Le battage est un procédé très ancien qui consiste à foncer, par percussion, un élément préfabriqué dans le sol. Le battage proprement dit est effectué a l’aide d’un mouton diesel qui coulisse sur un mat et dont la cadence de freppe se situe généralement entre 40 et 60 coups par minute. Le poids des moutons varie de 10 a 100 KN et l’énergie de battage varie de 30 à 160 MNm. Le battage est une techenique de foncage relativement économique dans les terrains peu compacts ou compressible.

Le vibrofoncage est un procédé consistant de fixer, sur le système à foncer. Le vibrofoncage est une techenique rapide et spectaculaire, mais présente les même avantages et inconvénients que le battage. De plus, le vibrofoncage au voisinage de constructions existantes peut les endommager.

Le vérinage et le vissage, constituent une tecnologie belge. L’intérêt de cette techenique, est du à la possibilité d’une mise en œuvre rapide des pieux vissée sans vibration et avec faible niveau de bruit. Ces derniers aspects jouent un role très important surtout dans les zones urbaines.

En général les pieux refoulant le sol à la mise en place et particulièrement les pieux battus, présentent certains avantages qui sont principalement dus à la simplicité et la rapidité de mise en œuvre, la possibilité d'inclinaison jusqu'à 30 voire 45°, la vérification de la capacité portante à l'exécution ...etc.

Mais ces types de pieux sont aussi sujets à certains inconvénients tels que:

l'endommagement de la tête du pieu lors du battage, la déviation, le remaniement du sol, la vibration, la difficulté de manutention étant donné que la hauteur de la sonnette est limitée, l'interférence entre les pieux due au battage...etc.

b)- Pieux forés

Leur exécution nécessite un forage préalable exécuté dans le sol au moyen des outils appropriés avec ou sans protections d’un tuage ou de boue permettant d’assurer la stabilité des parois du forage. Après mis en place, si nécessaire, du cage d’armatures, le pieu est bétonné en utilisant une colonne de bétonnage, selon la technique du tube plongeur qui descend jusqu’à la base de pieu (Figure I-6).

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 8 Figure I-6: Mode d’excusion des pieux forés tubés

Le choix entre l’tilisation de pieux forés avec tubage et les pieux forés sans tubage (forés simple ) dépend de la cohésion du sol et de la position de la nappe.

b-1) Les pieux forés sans tubage

Partiquement tous les types d’outils de forage ( tarières, bennes, trépans), (Figure I- 7), s’accommodent de la présence de la bou, mais ils doivent etre guidés en tête pour assurer la rectitude du forage, on les monte généralement sur une poutre métallique appelée ‘’KELLY’’, maintenue par une grue. La (Figure I-8) présente les phases principales d’exécution d’un pieu foré a la boue.

Figure I-7: Schéma de quelques types d’outils de forage

Figure I-8: Les phases d’éxéction d’un pieu foré a la boue

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 9 Les outils de forage les plus employés pour l’éxécution des pieux foré sont :

 La tarière creuse

La tarière creuse permet d’exécuter des forages dont le diamètre va de 0.80 à 2.50 m est assez couramment employée en site terrestre et dans des sols meubles et cohérents. La procédure des pieux forés à la tarière creuse, se caractérise par le forage du sol jusqu’à la profondeur désirée, puis par l’injection de béton sous pression par l’axe de l’outil tout en remontant celui-ci (Figure I-9). La cage d’armature est mise en place par vibreur. Les foreuses sont équipées en général d’un système d’enregistrement numérique des paramètres de forage et de bétonnage.

Figure I-9: Le schema de principe du procédé d’un pieu foré a la tarière creuse

 La super tarière soletanche bachy

La super tarière renouvelle la technique d’exécution des pieux forés (Figure I- 10). Une tête de rotation puissante, entraine simultanément une tarière creuse et un tube plongeur. La tarière et le tube sont munis d’outils de coupe de terrain à leur base. L’ensemble est vissé dans le sol à forte cadence, avec la possibilié d’ancrage dans des couches dures ou mi-dures. Le système de bétonnage, par deux lumières latérales situsées a la base du tube plongeur, cumule les avantages du bétonnage classique à la colonne et du bétonnage sous pression. Le volume et la pression du béton sont controlés en permanence. Un dispositif dégage automatiqument les déblais au fur et à mesure de la remontée de la tarière. Des cages d’armatures complètes peuvent être mises en place après la fin du bétonnage.

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 10 Figure I-10: Schéma de principe du procédé d’un pieu foré a la tarière Soletanche Bachy

b-2) Les pieux forés avec tubage

En générale le procédé le plus employé pour l’exécution d’un pieu foré avec tubage, est le battage à l’aide d’une sonnette à mouton sec hydraulique ou diesel d’un tube bouchonné jusqu’à une cote prédéterminée (Figure I-11). Le ferraillage et le bétonnage gravitaire se fait à l’abri du tube, le tube est récupéré, on le retire au fur et à mesure du bétonnage du pieu. Parfois on laisse en place pour des raisons de résistance mécanique, ou de résistance a l’abrasion de corants. Compte tenu des difficultés de foncage et de récupération du tube dès que le sol est un peu cohérent, les pieux forés avec tubage sont envisagés pour des longueurs ne dépassant pas la vingtaine de mètres, et leur diamètre n’excéde guère 1.20 m. Les pieux forés tubés nécessitent des moyens puissants.

Figure I-11: Schema présente les phases d’exécution d’un pieu foré tubé

D'une façon générale, les pieux forés présentent beaucoup d'avantages, mais ils exigent une exécution minutieuse sans laquelle, on risque le délayage du béton, l'éboulement des parois de l’excavation, la striction du pieu, ...etc. Parmi ces avantages on peut mentionner :

 la reconnaissance sur place des sols par la stratigraphie du terrain mais aussi au laboratoire grâce à des essais sur des échantillons prélevés;

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 11

 la possibilité d'atteindre des grandes profondeurs (30 voire 40 m) ;

 l'absence de risque d'ébranlement du sol ou des constructions avoisinantes;

 la possibilité de reprise en sous-œuvre et de renforcement des fondations.

I-3-3- Classification des pieux d’après le mode de transfert des charges Un pieu transmet au sol les charges qu’il supporte (Figure I-12) :

- par l’appui de sa base sur le sol résistant ( effort de pointe noté Qp )

- par le frottement latéral entre le sol et le pieu ( effort de frottement latéral noté Qs

)

Figure I-12: Mode de transfert des charges des pieux au sol

Suivant la stratigraphie et la performance des différentes couches de sol rencontrées, on peut distinguer trois modes de travail des pieux (Figure I-13), selon lesquels les pieux se divisent en trois catégories :

 les pieux flottants dans le sol ;

 les pieux chargés en pointe ;

 les pieux flottant et travaillant en pointe.

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 12 Figure I-13: Les pieux flottant et travaillant en pointe et les pieux flottant

a)

Lorsque la pointe du pieu est ancrée sur une couche homogène de faible résistance au-dessus du substratum, le pieu travaille presque sous la seule action des frottements latéraux, on parle alors de pieu flottant ou pieu à frottement. Ces pieux transmettent d’ailleurs la plus grande partie des charges par l’intermédiaire du frottement latéral.

b) Pieux travaillant uniquement en pointe

Ils transmettent pratiqument toute les charges sur une couche résistante située à une profondeur importante au dessous de la construction. La pointe du pieu se trouve ancrée dans un substratum rigide, les déplacements sont quasiment nuls, par conséquent les frottements latéraux sont négligeables. Le pieu supporte la charge sous l'effet de la résistance de pointe, on parle alors de pieu colonne ou pieu de pointe.

c) Pieux travaillant à la fois en pointe et au frottement

C’est le cas le plus courant en pratique, ou les deux termes de portance sont évoqués, on parle alors de combinaison des deux formes de transfert des charges.

Lorsque la pointe du pieu est ancrée dans une couche de sol de résistance moyenne ou substratum semi-rigide, le pieu travaille sous l'action conjointe des efforts de pointe et des frottements latéraux.

a) Effort de pointe b) Effort de pointe et Frottement latéral

c) Frottement latéral (Pieu flottant)

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 13

I-4- Choix du type de pieux

Ainsi le choix du type de pieu dépend, de la nature des couches rencontrées dans le terrain, de la présence de la nappe phréatique ou de cavités souterraines, des charges à reprendre, de l’environnement du chantier, du coût d’exécution, et du matériel et de la technicité de l’entreprise.

Avec les pieux moulés il n’est pas nécessaire, comme avec les pieux battus en béton, d’attendre quelques jours avant leur mise en œuvre pour que la résistance au battage et au choc du mouton soit suffisante. Le béton durcit dans le sol même, après avoir épousé toutes les aspérités des parois de forage. La résistance au frottement du fût en est améliorée. En outre, le chantier peut commencer très rapidement.

L’évaluation préliminaire d’une longueur de pieux aussi précise que possible est inutile, alors qu’avec des pieux préfabriqués elle est indispensable économiquement parlant. Les forés s’adaptent automatiquement à toutes les irrégularités de profondeur de la couche portante et si les pieux doivent être très longs, on n’a pas besoin de sonnettes gigantesque. Les entures sont également inutiles. C’est ainsi que des pieux de 60 à70 m de long ont été assez facilement réalisés.

Les blocs ou les couches dures, trop minces pour servir d’appui, sont facilement traversés avec des pieux forés, alors qu’ils s’arrêtent où provoque la rupture des pieux battus. De plus, une couche résistante de faible épaisseur peut parfaitement supporter la charge d’un pieu isolé et être poinçonnée par celle d’un groupe de pieux. Il est alors indispensable de la traverser, ce qui n’est possible qu’avec les pieux forés.

Au voisinage de vieilles constructions, il vaut mieux éviter les pieux battus, car les vibrations provoquées par le choc du mouton sont très nettement supérieures à celles que peut produire l’exécution d’un pieu foré.

La possibilité de donner aux pieux forés de très grandes sections leur permettant de supporter des charges de 2000 à 3000 tonnes, a nettement étendu le domaine de l’utilisation de ce type de pieu. C’est ainsi que pour des bâtiments industriels très lourdement chargés.

I-5- Groupes de pieux

Dans la pratique les pieux sont toujours mis en place par groupe. Ce voisinage a un effet sur la capacité portante de chaque pieu et sur le tassement de l’ensemble. Lorsque les ouvrages qui doivent être supportés par les fondations sont de grandes envergures, on peut fait recours à un nombre relativement important de pieux constitués par groupe, qui assure la transmission des charges par l'intermédiaire d'une semelle de répartition.

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 14 Ces groupes de pieux ont un comportement assez particulier du fait de l'interaction entre pieux dans chaque groupe qui conduisent à certaines modifications dans l’évaluation de la capacité portante.

L'effet de groupe traduit donc les modifications induites par le comportement d'ensemble d'un groupe de pieux sur chaque pieu pris isolément. Dès que l’entre axe entre deux pieux est inférieur à un dixième de leur longueur D, leurs capacités portantes diminuent comparée à la capacité portante d’un pieux isolé. Cela est dû principalement à la modification des propriétés de sol et l’effet de chevauchement de contraintes (Figure I-14). La modification des propriétés de sol dépend à la fois de la nature de sol et de mode d’exécution des pieux.

 Les pieux travaillent en pointe l’interaction entre eux est généralement faible, on peut les traiter comme des pieux isolés.

 Les pieux flottant transmettent principalement la charge par frottement latérale, leur calcul sera basé sur la méthode de Bloc proposé par Terzaghi.

Lorsque les pieux sont disposés en Groupe plus au moins espacés, la vérification de la résistance d’un pieu isolé n’est pas suffisante, car il se peut que la charge limite d’un Groupe de pieux soit inférieure à la somme des charges limites de chaque pieu.

Figure I-14: Répartition des contraintes dues à un pieu isolé et un groupe de pieux

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 15 I-5-1- Les causes de l'effet de groupe

On peut citer principalement deux causes qui sont à l'origine des effets de groupe:

 la mise en place d'un ensemble de pieux crée un remaniement du sol qui est différent de celui qui est produit par la mise en place d'un pieu isolé, dont le comportement sert de référence. La réaction du sol, sous et autour du pieu, est modifiée;

 la charge appliquée sur un pieu a une influence, en termes d'efforts et de déplacements, sur le comportement des pieux voisins. Cette influence peut être chiffrée par des méthodes empiriques ou rationnelles telles que la méthode des éléments finis. Toutefois, l'application courante de telles méthodes se heurte à un certain nombre de difficultés:

 lois de comportement du sol souvent mal connues,

 aspect tridimensionnel du problème difficile à prendre en compte,

 état initial du sol après mise en place des pieux difficile, sinon impossible, à appréhender

I-5-2- Effet de groupe sur la capacité portante

On considère ici essentiellement les pieux flottants, c'est-à-dire ceux pour lesquels la résistance en frottement latéral est prépondérant vis-à-vis de la résistance en pointe. Pour les pieux travaillant surtout en pointe, l'effet de groupe est presque inexistant.

Plusieurs méthodes sont développées pour évaluer la capacité portante du groupe de pieux en fonction des forces portantes des pieux pris isolément. On définit en général un coefficient dit coefficient d'efficacité pour la détermination de la charge limite d'un groupe de pieux.

On emploie plusieurs méthodes semi-empiriques pour le calcul du coefficient d'efficacité pour évaluer la réduction de la portance des pieux en groupe. Le coefficient d’efficacité du Groupe peut être alors définit comme suit :

gu gu

Charge limite du goupe de pieux Q

Ce n x Charge limite du pieu isolé Q

Où n est le nombre de pieux

 Les sols cohérents

Lorsque l'entre-axe des pieux est supérieur à trois fois le diamètre des pieux, le coefficient d'efficacité est donné par la formule suivante:

2 1 1

1 2

arctg B Ce S

m n

p

(I-1)

Avec B diamètre d'un pieu (m) ; S entre-axes (m),

m et n nombre de lignes et de colonnes du groupe.

(I-2)

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 16 Lorsque l'entraxe des pieux est inférieur à trois fois le diamètre des pieux, on adopte alors la méthode de la fondation massive fictive qui consiste à considérer l'ensemble des pieux et le sol comme une fondation massive fictive de périmètre Pr égal à celui du groupe et de profondeur égale à la longueur des pieux.

La charge de pointe Qp et le frottement latéral QS sur cette fondation fictive sont déterminés comme pour un pieu de surface de pointe axb et de surface latérale Prxl. La capacité portante à retenir pour le groupe est alors la plus petite des deux valeurs suivantes:capacité portante de la fondation massive fictive et N fois la capacité portante du pieu isolé. On trouve, en général, qu'il s'agit de la capacité portante de la fondation massive fictive dès que l'entre-axe est inférieur à trois fois le diamètre du pieu.

 Les sols pulvérulents

Pour une charge centrée appliquée sur un groupe de pieux verticaux, les différentes études qui ont été faites ont abouti aux conclusions suivantes Pour les valeurs du coefficient d’efficacité Ce :

 Pour le cas d’un sable dense : Ce = 0 7, si l’entre axe est entre 3 à 6 m, et Ce = 1 si l’entre axe supérieure ou égale 8 m.

 Pour le cas d’un sable lâche : cas de groupe de pieux court 1 ≤Ce ≤ 1.5, pour un entre axe entre 2 à 4 m, et cas de groupe de pieux long 1 ≤Ce ≤ 1.5 pour un entre axe entre 2 et 6 m.

Remarque:

 Si les pieux sont trop faiblement espacés, la force portante de l'ensemble est souvent plus faible que la somme des forces portantes de chaque pieu, considéré isolément;

 Si un même nombre de preux est disposé en groupes circulaires ou rectangulaires, la théorie et l'expérience ont montré que leur charge de rupture en cisaillement par pieu est supérieure à celle des groupes.

I-6- Frottement négatif sur les pieux

Le fonctionnement habituel du pieu optimal que l’on recherche est celui pour lequel la charge apporté par la superstructure est équilibrée par la capacité de pointe et la résistance mobilisée le long du fût. Cette réaction pieu-sol est dirigée de bas vers le haut. Elle est couramment appelée frottement positif.

Il peut arriver que certaines couches de terrain entourant le pieu tassent elles même plus rapidement que le pieu. On observe donc une différence de vitesse de tassement qui induit des mouvements relatifs en sens contraire et les frottements latéraux peut donc «changent de sens» et devenir donc défavorables, ce phénomène s’appelle frottement négatif (Figure I-15).

Chapitre-I Généralité sur les fondations profondes

Page 17 Le cas le plus courant est celui des sols compressibles surchargés par des remblais ou du stockage de toute nature. Ainsi que les sols dits sous-consolidés, c’est à dire ceux qui tassent encore sous leur propre poids, qu’ils soient naturels, récent ou artificiels. Pour éviter ce frottement latéral, il suffit de chemiser le pieu, c'est-à-dire gainer le pieu et d'intercaler un revêtement bitumineux pour laisser glisser la chemise par rapport au pieu.

Figure I-14: Développement des frottement négatifs.

Les désordres dus aux frottements négatifs doivent être prévenus. La plus part du temps, un tassement excessif se manifeste au niveau du sol situé sous la pointe du pieu. Dans des cas beaucoup plus rare lorsque la pointe du pieu est appuyée sur un socle rocheux particulièrement solide, le matériau constitutif du pieu se rompt par compression ou flambement.

La manifestation des désordres est souvent tardive et elle peut atteindre son maximum après plusieurs années. La consolidation des sols compressible peut dans certain cas provoquer un tassement dix ans après la construction d’un ouvrage.

I-7- Conclusion

Les fondations sont des éléments structuraux indispensables pour la stabilité des ouvrages. Les pieux (fondation profonde), sont usuellement utilisés lorsque les sols, proches à la surface du terrain, ont une résistance mécanique faible. Donc leur rôle c’est de transmettre aux couches plus profondes et plus résistantes les efforts dus aux constructions.

Ce chapitre introductif nous a permis de présenter les différents types de pieux utilisés dans les travaux en Génie Civil. Généralement les pieux peuvent être classés selon leur mode d’exécutions, leur forme et leur matériau ainsi leurs modes de fonctionnement.

Chapitre I I

Méthodes de dimentionnement des pieux

Chapitre-II Méthodes de dimentionnement des pieux

Page 18

II-1 Introduction

Pour le dimensionnement des pieux plusieurs méthodes de calcul ont été développées, on se basant soit sur des approches théoriques ou l’exploitation des données expérimentales.

Ces méthodes consistent à évaluer la charge admissible d’un pieu isolé et à vérifier la stabilité (calcul de la charge limite) pour s’assurer que les tassements sont admissibles pour la structure supportée. Généralement, les méthodes de dimensionnement des pieux isolées sous charges axiales peuvent être classées en quatre catégories:

 les méthodes statiques;

 les méthodes dynamiques pour les pieux battus;

 les méthodes pratiques à partir des essais in-situ et des essais de chargement statiques ;

 les méthodes numériques (principalement la méthode des éléments finis MEF).

II-2 Méthodes statiques

Les formules dites statiques constituent une adaptation aux fondations sur pieux des méthodes de calcul de la capacité portante des fondations superficielles. Ainsi, la charge ultime Qu d’un pieu est la somme de la charge supportée par la pointe du pieu Qp et la résistance du frottement totale de la surface latérale du pieu en contact avec le sol adjacent Qs (Figure II-1a et 1b):

1

p p p

n

u p s

s si si

i

Q q .A

Q Q Q W

Q q .A

=

ì =

ïïïïï

= + - íï =ïïïïî

å

Qu : capacité portante de pieu;

QP : résistance en pointe;

Qs : résistance par frottement latéral le long de fut;

W: poids propre au pieu;

qP: résistance unitaire en pointe;

qsi : résistance unitaire de frottement;

Ap : section de pointe;

As : aire latérale le long du pieu; et i représenté

La couche du sol, ou le poids du pieu est négligé, par la suite, on considère le frottement positif que lorsque la contrainte de cisaillement est dirigée vers le haut (Figure II-1a). Un grand nombre de méthodes ont été publiées pour l’évaluation de Qp et Qs.

2-1 (II-1)

Chapitre-II Méthodes de dimentionnement des pieux

Page 19 (a) (b)

Figure II-1: (a)- Charge limite d’un pieu (b)- Mobilisation des charges d’un pieu.

II-2-1 Capacité portante de pointe Qp

Pour La capacité portante ultime à la pointe peut s’exprimer par :

q q_p cNc* D N * q'Nq*

u = = + g g +

Où Nc^* ; Nq^*, Nγ^* sont les coefficients de capacité portante qui tiennent compte de la forme et la profondeur de la fondation. Comme le diamètre du pieu est relativement petit alors le terme DγNγ* est négligeable et l’équation de la capacité portante devient :

q cNc* q ' Nq*

p = +

Suivant les auteurs et suivant les schémas de rupture adoptés (Figure II-2), les coefficients Nc^* ; Nq^* peuvent varier dans le rapport de 1 à 10, et même davantage. Le terme q est remplacé par la contrainte effective q’ pour prendre en compte l’effet d’une éventuelle nappe phréatique. D’où la charge sur la pointe du pieu est :

^{QP = q AP P=AP}

(

)

Ap: section transversale du pieu ; c: cohésion du sol de fondation ;

qp: capacité portante unitaire à la pointe; q’: contrainte effective au niveau de la pointe.

Figure II-2: Exemples de schémas de rupture selon les théories classiques (Frank 1999).

(II-3)

(II-4) (II-2)

Chapitre-II Méthodes de dimentionnement des pieux

Page 20 Plusieurs méthodes pour évaluer les coefficients de capacité portante ont été proposées dont : (a) méthode de Meyerhof, (b) méthode de Vesic, (c) méthode de Coyle et Castello.

II-2-1-1- Méthode de Meyerhof (1976) a- les sols sableux

La capacité portante unitaire d’un pieu dans le sable généralement augmente avec le rapport de la longueur d’ancrage dans la couche portante au diamètre du pieu Lb /D (Figure II-3). Cette capacité portante qp atteint une valeur maximale à un rapport Lb/D = (Lb/D)cri. Au-delà de cette valeur critique, la capacité portante unitaire reste constante. Elle est dite limite : Q_P =Q_l

Le rapport critique varie d’un sol à un autre comme le montre la (Figure II-4) pour différentes valeurs de l’angle de frottement interne φ.

Figure II-4: Coefficient de capacité portantes en terme du rapport (Lb/D)cri pour différente angles de frottement φ. (Meyerhof, 1976).

Figure II-3: Evolution de la résistance à la pointe qp avec L/D (sol homogène)

(II-5)

Chapitre-II Méthodes de dimentionnement des pieux

Page 21 Basé sur cette dernière, Meyerhof suggère la procédure suivante pour l’évaluation de la capacité portante de pointe d’un pieu dans un sol pulvérulent. Suite à des observations pratiques, la capacité portante de pointe dans un sol homogène est exprimée comme suivante:

N : étant le nombre de coup moyenne, traduisant la résistance à la pénétration standard près du pieu, à environ 10D au-dessus et 4D au-dessous de la pointe du pieu.

Pour un tel cas la capacité portante est :

10

( d ) ( l )

( l )

l l b

p l l(d)

(q q )L

Q q q

D

= - £

( )l

ql : Résistance de pointe limite dans le sable lâche calculée par :

2 *

( / ) 50 tan

l q

q KN m  N  ; ou N et φ sont les paramètres du sable lâche.

( )d

ql : Résistance de pointe limite dans le sable dense calculée par :

2 *

( / ) 50 tan

l q

q KN m  N  Ou N et φ sont les paramètres du sable dense.

Lb: longueur d’encrage dans le sable dense.

b) argile saturées condition (φ = 0 ; cu)

La capacité portante de la pointe est donnée par la formule :

Q_p=A c N_{p u c}^*=9.c A_{u p} c_u : Cohésion non drainée du sol sous la pointe du pieu.

c) argiles partiellement saturée avec (c ≠ 0 et φ ≠ 0)

Q_p=A q_{p p}=A (c'N_p ^*_c+q'N )^*_q Dans la plupart des calculs, l’angle de frottement φ est supposé inférieur à 30°. Pour un

tel cas la procédure suivante est utilisée pour évaluer les coefficients Nq et Nc à partir de la (Figure II-4).

(II-6)

(II-7)

(II-8)

(II-9) Dans plusieurs situations, un pieu

pénètre une couche de sable lâche puis une autre couche de sol pulvérulent dense (Figure II-5).

Figure II-5: Variation de qc avec L/D (sol hétérogène).