DTR BC 2.33.2

MINISTERE DE L'HABITAT DOCUMENT TECHNIQUE REGLEMENTAIRE D.T.R. B.C. 2.33.2

METHODES DE CALCUL DES FONDATIONS PROFONDES D.T.R. BC 2.33.2

CENTRE NATIONAL DE RECHERCHE APPLIQUEE EN GENIE PARASISMIQUE

Rue Kaddour Rahim (prolongee) - B.P. 252 Hussein-Dey - ALGER Tel. : (02) 59.90.61 - 77,66,73 - Fax : (02) 77.66.56 - Telex : 65494 DZ ISBN?'WM

W-OO 6

Composition du (>ruiipt> de I ravail Sp£cialis£ Ci.T.S. Methode de Culcul des Fondations Profondes D.T.R. B.C. 2.33.2.

President du groupe : Mr AMEUR B.

Chef de Departement et de la Reglementation Technique et de la Reduction du Risque Sismique

I •Co-Rapporteurs : MeU' AIT MEZIANE Y. MmeBOUCHEFA O.

Attache de Recherche Chef Service de la Reglementation Technique C.G.S.

Membres : M*' BEN MOUSSA Nacera HAMACHE Hassina M" ABBAS Mustapha ABDESSEMED Mohamed AFCIL Omar BOUDJENOUN Abdenour DJELAD Mohamed FERKOUS Alioua GUERBOUZ Bouhafs KERMICHE Rachid

Ingenieur Repre^entant ERCA / BEDIC Ingenieur Representant Hydrotechniques Ingenieur Representant C.T.C. Centre Ing6nieur Representant S.A.P.T.A. Ingenieur Representant C.T.T.P. Ingenieur Representant C.T.T.P. Ingenieur Representant C.T.C. Quest Ingenieur Representant E.T.C. Est Ingenieur Representant L.T.P. Sud Ingenieur Representant E.C.S.M. Sidi Moussa Ingenieur Representant C.T.C. Chief Ingenieur Representant L.T.P. Est Ingenieur Representant E.T.P. C Ingenieur Representant Batimetal Ingenieur Representant S.A.E.T.I. Ingenieur Representant B.N.C.R. Ingenieur Repr^sentant E.N.G.O.A.

KOUIDER Araibi MECHAAR AH MESSAFERTahar METHIA Mustapha SADAT Abdenour TIAR Ali ZIOUI Mohamed Ill

KKI'UHI.igiJK AI.GKRIKNNK DKMOfRATlQUE K'i POPU1.AIRK

MINISTRE DE L'HABITAT

ARRETE MINISTERIEL PORTANT APPROBATION N° 4 DU DOCUMENT TECHNIQUE REGLEMENTAIRE RELATIF AUX METHODES DE CALCUL DES FONDATIONS PROFONDES

LE MINISTRE DE L'HABITAT,

ARTICLE 03 : I.cs dispositions du document technique reglemenlaire sont applicable* upr6s la publication du present arrel6 au Journal Oniciel de la Re'publique AIge>ienne De'mocralique et Populaire pour toutes nouvelles Etudes et realisations. Toutefbis, les Etudes en cours, ainsi que les projets types deja elabore's demeurent regis par les textes ante'rieurs et ce, & titre transitoire durant deux ans a compter de la date de la publications du present arrete. ARTICLE 04 : Des decisions instructions et circulaires ministe'rielles ou des notes techniques d'interpretation emanant du Centre National de Recherche Appliquee en Genie Parasismique (C.G.S.) completeront, en tant que de besoin, le document technique reglementaire.

- Vu le decret presidential n° 93-201 du 04 Septembre 1993 portant designation des membres du Gouvernement,

ARTICLE 05: Le Centre National de Recherche Appliquee en Genie Parasismique (C.G.S.) est charge de l'e"dition et de la diffusion de present document technique reglementaire.

- Vu le decret n° 85-71 du 13Avril 1985 portant creation du Centre National de Recherche Appliquee en Genie Parasismique (C.G.S.) modifie et complete par le decret n° 86-212 du 19 Aout 1986,

ARTICLE 06 : Le present arrete sera public au Journal Officiel de la Re'publique Algerienne Democratique et Populaire.

- Vu le decret n° 86-213 du 19 Aout 1986 portant creation d'une Commission Technique Permanente pour le controle technique de la construction, - Vu le decret executif n° 92-176 du 04 Mai 1992 fixant les attributions du Ministre de 1'Habitat.

Fait a Alger, le 14 Aout 1994 LE MINISTRE DE L'HABITAT

ARRETE

Mohamed MAGHLAOUI

ARTICLE 01 : Est approuve le document technique reglementaire D.T.R. B 2.33.2 intitule Methodes de Calcul des Fondations Pro-fondes, annexe a 1'original du present arr§te. ARTICLE 02 : Les maitres d'ouvrages, les maitres d'oeuvres, les organis-mes de realisation, d'expertises et de controle, sont tenus de respecter les dispositions du dit document.

IV

-V -

SOMMAIKK

CHAPITRF, 4 GROUPE DE IMEUX

PREAMBULE

4.1. - Force purlanle sous charges axiales............. 4.1.1. - Groupe de pieux dans le sol coherent..... 4.1.2. - Groupe de pieux dans le sol pulverulent.

CHAPITRE 1 GENERALITES

1.1. - Definition Calcul....................................................................... 1.2. - Principe de calcul...................................................................... 1.2.1. - Mode de fonctionnement d'une fondation profonde................ 1.2.2. - Donnees necessaires du calcul...............................................

1 2 2 3

31 31

4.3. - Reaction laterale du sol..............................................................

33

33 3

4.4. - Frottement negatif pour un groupe de pieux................................

34

6 6 6 8 11

4.5. - Repartition des efforts sur les pieux d'un groupe.......................... 4.5.1. - Position du probleme............................................................ 4.5.2. - Solutions courantes du probleme...........................................

35 ^ 36

CHAPITRE 3 ESSAI EN PLACE

3.1. - Penetrometre statique................................................................. 3.2 - Pressiometre............................................................................... 3.3. - Essai SPT (Standard penetration Test)........................................ 3.4. - Penetrometre dynamique............................................................ 3.5. - Essai de battage......................................................................... 3.6. - Frottement negatif...................................................................... 3.7. - Tassement d'un pieu isole........................................................... 3.8. - Pieu isole sous charges horizontals........................................... -V I-

4.2. - Tassement d'un groupe de pieux. 4.2.1. - Methode empirique...............

4.3.1. - Methode empirique..............................................................

CHAPITRE 2 PIEU ISOLE SOUS CHARGES AXIALES

2.1. - Definition.................................................................................. 2.2. - Methode de calcul previsionnelles de Q, d'un pieu isole sous charges axiales.................................................................... 2.2.1. - Caracteristiques mecanique du sol.......................................... 2.2.2. - Resistance de pointe.............................................................. 2.2.3. - Resistance due au frottement lat&ral....................................... 2.2.4. - Charge limite d'un pieu ancre dans du rocher.........................

10

30

14 16 20 21 23 24 26 27

5.1. - Types d'action a considerer................................. 5.2. - Combinaisons d'action a considerer..................... 5.3. - Capacite portante vis a vis du sol......................... 5.4. - Capacite portante vis a vis de materiau constitutif de la fondation.......................- - - - -

38 39 41 44

CHAPITRE 6 DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES

6.1. - Types de pieux....................................................................... 4 4 6.2. - Dimensions............................................................................... 6.3. - Disposition en plan des pieux d'un groupe................................... 454 6.4. - Marche a suivre pour 1'etude de fondations profondes.................. 46 ANNEXE...................................................................................... 6 et

L > 3 m.

Convcntionnellcmcnt, g, pourrait etre definie commc lu charge correspomlanl A nn enlbncement de la tote du picu dgal a B/10 lors d'un essai de chargcmcnt. - charge de flu age Qc :

- ancrage critique DC :

1'ancrage critique Dc est la valeur de D a partir de laquelle la contrainte a la rupture sous la pointe du pieu qp n'augmente plus et attaint une valeur limite constante appelee contrainte limite de pointe qpl qui est fonction de la nature et de la compacite du sol.

charge au dela de laquelle, 1'enfoncement du picu nc so stabilise plus dans le temps sous charge constante. 0, est lide approximativement a Qpl et Qs, selon les relations suivantes en fonction du mode de raise en place du pieu dans le sol. Q, pieu refoulant le sol : Q

= 1,5 pieu ne refoulant pas le sol : Q = C

- charge limite Q, : voir fig. 1 (ANNEXE) charge correspondant a la rupture du sol. Au moment de la rupture, Qt est e"quilibree par :

1,5

1,5

Q, 2Q ,0

- la charge limite de pointe Qpl - qpl • Ap ou q j est la resistance unitaire du sol sous la pointe et Ap la section droite de la pointe. n

- la charge limite par frottement lateral

Qsl = p Z

h.. qsli

i=1

* pieu travaillant.a 1'arrachement: Q , =

1,5 0, Qc

1,5

=-- charge nominale Q : charge que peut supporter le pieu en demeurant stable vis a vis du sol.

OU

q , est la resistance unitaire due au frottement lateral a la "sh

traversee de la couche (i) d'epaisseur h. p le perimetre de la fondation ; n est le nombre de couches traversees par la fondation, ainsi

La charge admissible Qa dupieu dans les conditions rdelles de 1'ouvrage doit tenir compte eventuellement des phenomcncs suivants : de la charge intrinseque des materiaux constitutifs des pieux des effets de frottements negatifs des effets de groupe

+ -4-

- des tassements absolus ct diffcrentiels a I'intcrieur d'un groupc de pieux ou entre groupes de pieux.

2.2 - Methodes de calcul previsionnelles de Q, d'un pieu isole sous charges axiales Plusieurs methodes sont actuellement utilisees qui font ap-pel, soit a des essais de laboratoire, soit a des essais en place : penetrometre statique, pressiometre, SPT, penetrometre dyna-mique.

2.2.1 - Caracteristiques mecaniques du sol Les methodes de calcul a partir des essais de laboratoire reposent sur la determination des caracteristiques de cisaille-ment:

*qnl

= q1

I"

'P

N

< q,

i|

'|il miix

* calcul de la profondcur critique DC : Pour tenir compte du mode de mise en place du pieu, Tangle de frottement interne 0' du sol en place doit etre corrig6 selon les relations suivantes : * pieu battu : 0 = 3/4 0' + 10° * pieu fore : 0 = 0' - 3° Le rapport DC / B (B : diametre du pieu) est donne a la fig. 3 en fonction de 0. * calcul de q'p : voir fig. 2 (ANNEXE)

- caracteristiques effectifs : (C, 0') pour les sols pulverulents (sables, gravier), les argiles surconsolidees et les marnes. - caracteristiques apparentes : Cu, (0 u et limons satures.

=

0), pour les argiles

Ces caracteristiques sont parfois difficilement mesurables en laboratoire et les valeurs des resistances laterales et de pointe d'un pieu varient dans de tres fortes proportions avec ces caracteristiques. Dans ces conditions, les methodes de calcul basees sur des essais de laboratoires ne seront utilisees que pour un predimensionnement de 1'ouvrage. Le dimensionnement definitif doit se faire au moins a partir des methodes de calcul basees sur les resultats des essais en place.

2.2.2 - Resistance de pointe Pieux ancres dans les sols pulverulents (sable, gravier) -6-

q'p = q'v DC)

siD < DC q'p = q'v (D =

si D > DC

q'v : contrainte verticale effective due au poids des terres au niveau de la pointe du pieu. q'v (D

=

DC) : Valeur

de q'v calculee a la profondeur criti-

que. - Calcul de Nq: - pieu battu : 0 = 0' 12 + 20° - pieu fore : 0 = 0' - 3° Le facteur de portance N tion de 0. 'pi max *

Calcul de q

est deduit de la fig. 4 en fonc-

q

= 0.05 N

"pi max

tg

0'

(MN / nr)

c

q

En particulier pour les pieux battus : q = 10 a 15 ( MN / m2 ) dans le cas de sable siliceux ct P'maX 3 - 5 ( MN/m2) dans le cas de sable calcaire non cimente.

- pieu haltu : 0 - -V4 0' + 10" - pieu lord : 0 •- 0' -.1" Lc rapporl Dc/B (B : diametre du pieu) est donni5e A la fig. 3 cn fonction de 0. * Calcul de q'v voir fig. 2 (ANNEXE) q'v : contrainte verticale effective due au poids des icravs pour D < DC. Pour D > DC, q'v demeure constantc el egale a la valeur calculee a la profondeur critique DC.

Pieux ancres dans I'argile : * argiles, liraons satures (0 u = 0)

* Calcul de (3

qp] = cn x N avec : Nc = 9 pour D > DC = 4 B C ' cohesion non drainee moyenne au niveau de la pointe du u'

* pieu battu ou fore : 0 = 0' le coefficient (3 est deduit de la fig. 5 en fonction de 0'

pieu.

(ANNEXE)

* Calcul de qsl max (MN/m2) : voir tableau n° 1

* argile surconsolidee, marne (C1 = 0, 0') - a'

xN

~

DC = 4 B

fore simple fore boue

F

Avec : q' : contrainte verticale effective due au poids des terres au P niveau de la pointe du pieu : q'p = q'v (D = DC). sable

N

-

: utiliser la procedure developpee dans le cas des sables. 2.2.3 - Resistance due au frottement lateral Pieux

ancres dans les sols pulverulents (sables, gravier).

*q sl = P q'v ^ qsimax * calcul de la profondeur critique DC :

gravier

-

fore avec tubage recupere

0.04 (a)

0.04 (a)

ou 0.08

ou 0.08

0.08 (a)

0.08 (a)

ou 0.12

ou 0.12

fore avec m6tal battu tubage perdu (tube ferme')

0.04

0.08

0.08

0.12

(a) : picux dc grandc longueur (L. > 30 m)

c) Methode ft :

^ - 3 q'v ^ tisl nmx _____

Pieux ancres dans I'argile

P - ( 1 -sin0')tg0 1 (V q' c /q' v .)

* Argiles, limons satures (0 u = 0)

0' : angle de frottement effectif sur argilc remaniee q'c / q' v : rapport de surconsolidation q'c : pression de surconsolidation q'v : contrainte verticale effective q . - voir tableau n° 2

a) Methode X (pieux de diametre B < 0.80 m) voir fig. 6 ,q s l m o y = M qc adm, changer de valeur L ,. 15

2. Estimer la contrainte de cisaillement beton / roche

qu : Resistance nominale en compression simple du beton ou de la roche.

comparer T a ' adm' 8. Repeter les etapes 5 a 7 jusqu'a obtenir la longueur d'ancrage L2 tellequeq 1.0 m et B1 = 1.0 m si B < 1.0 m :

PI* = PI - P0

sable ^slmax

0.08

0.08

Pression limite nette PJ :

0.08

Pression limite mesuree po: contrainte totale horizontale due au poids des terres au meme niveau dans le sol avant essai:

3.2. - Pressiometre L'essai au pressiometre est un essai de chargement de sol en place qui consiste a dilater une sonde cylindrique mise en place dans le terrain par battage ou dans un forage. L'essai permet d'obtenir une courbe contrainte-deformation d'ou Ton deduit les parametres pressiometriques suivantes : - 16-

Ko: coefficient de pression laterale des terres au repos qvo : contrainte totale verticale au niveau du point de mesure uo: pression interstitielle au niveau du point de mesure 17-

calcul du facteur de portance k :

kp 1

f

* encastrement equivalent : De =———

(z) dz

Pie* J ° pourD >D

precedent. Resistance due au frottement lateral

=

- qsl : est donnee en fonction :tableau n° 6

5B,lesvaleursdek sont en fonction de la nature r

e

c

p

du sol au voisinage de la pointe et du type de pieu (voir tableau n°5). Tableau n° 5 sol / pieu

pieu fore

- 0.8) (Dc/B)

/ ( 1 0 - D c / B ) kp* : valeur donnee dans le tableau

D

pp

0.8 +(k p*

- p,* pression limite nette mesuree dans la couche traversee

- nature de la couche de sol traversee - type de pieu

.

pieu battu

Tableau n° 6 Pieu

fore simple fore boue

fore avec tubage recupere

fore avec metal battu tubage perdu (tube ferme)

argile limon

Cl ou C2 (a) ou C3(b)

Clou C2(a)

Cl ou C2(c)

Cl

Cl ou C2(d)

2.6

sable

-

CUe) ouC2

Cl(e). ouC2

Cl

C2

1.8 - 3.2 (**)

gravier

-

C2(e) ouC3

C2(e) ouC3

C2

C3

C4ou C5(a)

C4

C3

C4

C6

-

-

C4 (si battage possible)

argile limon

,1-2

1.8

sable gravier

1.1

3.2 - 4.2 (*)

marne mare-calcaire

1.8

rocher altere

1.1 - 1.8(**)

(*) interpoler lineairement entre : kp = 3.2 pour p j > 3 MN/m2 k|| = 4.2 pour p, < 1 MN/ m2 (**) choisir la valeur correspondant a la nature de sol la plus proche de celle de la roche alteree. Pour 1.5 B < De < 5 B, - 18 -

C4ou marnes marnes-calcair C5(a) es 'tf rocher C6 altere

(a) : rainurage des parois du forage (b) : rainurage des parois de forage (cas des argiles raides : p, > 1.5 MN/m2>. (c) : forage a sec, tube non louvoye (d)\- argiles raides (pj) > 1.5 MN/m2) (e) : pieux de grande longueur (L > 30m)

K. : factcur do portancc, fonction du type dc pieu (MN/m2) - pieux battus dans les sables K = 0.040 D/B - pieux fores dans les sables K = 0.0 13 D/B

* Courbes (C) - fig. n° 11 (ANNEXE)

- pieux battus dans sables 4 N (MN/m2)

3.3. - Essai SPT (Standard Penetration Test)

- pieux fores dans sables

L'essai SPT est un essai de penetration dynamique normalise qui consiste a faire penetrer dans le sol par battage un carottier fendu, porte par un train de tiges et a compter le nombrc de coups N necessaires pour obtenir un enfoncement de 30cm. - Resistance de pointe *a 4pl

=K•N ^

^1