BLPC 119 pp 17-24 Frank.pdf

Estimation par les paramètres pressiométriques de l'enfoncement sous charge axiale de pieux forés dans des sols fins Roger F R A N K Docteur-Ingénieur Section Fondations Division Géotechnique - Mécanique des sols 1 Laboratoire central des Ponts et Chaussées S.-R. Z H A O Maître de Conférences, Université de Jiatong du Sud-Ouest, Emei (Sichuan), Chine Stagiaire LCPC

Présentation Samuel AMAR C h e f d e la s e c t i o n F o n d a t i o n s Division G é o t e c h n i q u e - M é c a n i q u e d e s sols 1 L a b o r a t o i r e c e n t r a l d e s P o n t s et C h a u s s é e s

RÉSUMÉ Cet article présente une méthode d'utilisation des résultats d'essais pressiométriques pour calculer l'enfoncement des pieux sous charge axiale. En analysant les résultats expérimentaux de pieux forés chargés axialement on propose des relations élémentaires liant le frottement latéral et l'effort en pointe au déplacement du niveau considéré. Ces relations sont exprimées en fonction des paramètres Efyj et Pi tirés de l'essai pressiométrique. Elles sont utilisées pour interpréter trois essais statiques de pieux forés dans des sols fins. Même s'il existe certains écarts avec les résultats expérimentaux, la méthode est jugée acceptable en l'état actuel des connaissances. Ces relations pourront, bien entendu, encore être améliorées par des comparaisons plus nombreuses avec des expérimentations en vraie grandeur, notamment pour des sols différents et des pieux de diamètres différents. MOTS CLÉS : 42 - Pieu - Béton coulé sur place Pressiomètre - Essai - Calcul - Pénétration Charge - Axial - Frottement - Pied - Force Sol - Pin (mater.).

Depuis des années, plusieurs chercheurs ont contribué à faire avancer nos connaissances dans le domaine du tassement d'un pieu isolé sous charge axiale. Sans que cette liste soit exhaustive, on peut citer : Gambin en 1963, Cambefort en 1964, Cassan en 1966, Baguelin et Venon en 1971, Torstensson en 1973. Les laboratoires des Ponts et Chaussées ont réalisé un très grand nombre d'essais de chargement de pieux isolés, avec mesures séparées des efforts résistants unitaires de frottement latéral et de pointe. La synthèse de l'ensemble de ces essais a été faite par MM. Bustamante et Gianeselli et a paru dans le Bulletin de Liaison des Laboratoires des Ponts et Chaussées n° 113, mai-juin 1981. Elle débouche sur des ajustements des paramètres de dimensionnement des pieux à partir des essais pénétrométriques et pressiométriques (facteurs de portance en pointe, frottement latéral limite). Il était tentant, pour des chercheurs, d'aller plus loin dans l'exploitation de ces résultats expérimentaux et de chercher à en tirer des lois générales de mobilisation du frottement latéral et de la charge en pointe. L'article de MM. Frank et Zhao constitue une contribution intéressante dans ce sens. Cet article est original car il présente pour la première fois et d'une manière complète une méthode numérique qui permet de prévoir l'ensemble de la courbe charge en tête — enfoncement ou arrachement d'un pieu isolé.

17 Bull, liaison Labo P. et C h . - 119 - mai-juin 1982 - Réf. 2712

La méthode générale proposée est basée ici sur les caractéristiques pressiométriques E et p, des sols de fondations. Elle est appliquée à trois pieux forés dans des sols fins, dont le diamètre est compris entre 0,5 et i m, chacun de ces pieux ayant subi un essai de chargement statique. M

Les résultats obtenus par cette méthode, même s'ils présentent certains écarts avec les résultats taux, surtout pour les faibles charges (premier et deuxième paliers notamment), nous semblent en l'état actuel des connaissances.

expérimenacceptables

Le fait que cette méthode utilise notamment le module pressiométrique E qui est sensible aux conditions de mise en place du pressiomètre, ne rend pas la chose aisée. De la même façon, il est actuellement difficile de prendre en compte les modifications complexes que subit le sol par la mise en place des pieux. M

Il n'en demeure pas moins vrai que cette méthode est suffisante pour les études courantes de fondations, car elle permet, en donnant la courbe complète de chargement ou d'arrachement, de prévoir la valeur des charges caractéristiques et du déplacement correspondant. Cette méthode ne prétend pas être un aboutissement de ces recherches, les auteurs remarquent eux-mêmes qu'il serait nécessaire de l'appliquer à d'autres pieux et d'autres sols pour l'affiner. Il ne s'agit que d'une première proposition constituant un point de référence éventuel. Pour terminer, signalons que M. Zhao est un chercheur chinois, qui a fait un stage long au LCPC où il s'est particulièrement intéressé aux applications théoriques et pratiques des essais pressiométriques, avec l'intention de les introduire dans son pays. Cet article, ainsi que la version en chinois qui en sera faite, sont les premiers résultats tangibles de la coopération franco-chinoise en mécanique des sols que nous espérons pouvoir poursuivre et développer.

NOTATIONS

D

INTRODUCTION

PRINCIPALES

- D i a m è t r e d u p i e u (m)

E

L e s pieux sous charge axiale sont f r é q u e m m e n t utilisés p o u r les f o n d a t i o n s . A v e c les n o t a t i o n s de l a figure 1, m o n t r a n t l ' é q u i l i b r e d ' u n élément de p i e u a i n s i q u e sa d é f o r m a t i o n , o n peut o b t e n i r l ' é q u a t i o n différentielle d ' é q u i l i b r e c o m m e suit :

- M o d u l e d ' Y o u n g d u pieu (kPa)

b

E

- M o d u l e pressiométrique ( k P a )

L

- L o n g u e u r d u p i e u (m)

m

z

Q

- C h a r g e e n tête d u p i e u ( k N )

Q

- Charge en pointe d u pieu ( k N )

Q

- C h a r g e de fluage ( k N )

p

- Pression limite pressiométrique ( k P a )

0

p

= — nDx dz

N

(1)

z

z

- Effort axial ( k N ) à la profondeur z

N

d'où 2

dW

z

F

t

—

ES b

-

TLDT

Z

=

0

(3)

1

dz

P o u r résoudre le p r o b l è m e , i l faut c o n n a î t r e : q

- Effort a x i a l u n i t a i r e e n p o i n t e ( k P a )

q

- E f f o r t a x i a l u n i t a i r e l i m i t e en p o i n t e ( k P a )

S

- A i r e de l a s e c t i o n d u p i e u ( m )

T

- F r o t t e m e n t latéral u n i t a i r e ( k P a )

p

— l a r e l a t i o n entre le frottement latéral u n i t a i r e T et l'enfoncement W e n u n p o i n t q u e l c o n q u e d u f û t , — les c o n d i t i o n s a u x limites d o n t l a r e l a t i o n entre l'effort u n i t a i r e e n p o i n t e q et le déplacement W e n p o i n t e . z

t

z

2

p

2

T,

- F r o t t e m e n t l a t é r a l u n i t a i r e limite ( k P a )

p

E n se basant s u r les p r o p o s i t i o n s de C a m b e f o r t [1] en ce q u i c o n c e r n e les relations x — W et q — W et s u r 'es résultats e x p é r i m e n t a u x des L P C , o n présente d e u x schémas a p p r o x i m a t i f s (fig. 2). z

W , 0

W, z

W-

E n f o n c e m e n t s d u p i e u , e n tête, p r o f o n d e u r z et e n p o i n t e (m)

p

à la

A, B, k, R, W et W sont les paramètres des lois de m o b i l i s a t i o n d u frottement latéral et de l a charge de pointe. 1

2

p

p

C o m m e n t d é t e r m i n e - t - o n les valeurs de B , T, et W de l a figure 2-a, R,