Technologie de Construction I

PARTIE A TRAVAUX DES TERRASSEMENTS ET DES FONDATIONS

1

Chapitre I TERRASSEMENTS 1.1 Définition, Fonction : _ Définition : On désigne par terrassements les opérations consistant à creuser, déplacer ou transporter des terres ; ce sont les travaux destinés à modifier la forme naturelle du terrain. Cette modification est réalisée par l’exécution de déblais et des remblais _ Fonction : Les opérations élémentaires de terrassements comportent principalement :  La fouille ou l’extraction des déblais.  Le chargement de ces déblais dans les véhicules de transport.  Le transport.  La reprise ou la mise en remblais ou en dépôt. _ Les travaux de terrassements sont précédés par les opérations suivantes :  Sondage : études géotechniques chaque fois que la qualité du terrain n’est pas connue.  Relevés des diverses canalisations existantes.  Implantations et piquetage destiné à matérialiser les mouvements de terres en fonction des nivellements définitifs. Terrain naturel

Bas

Haut

Bas

Haut

Talus déblais Talus remblais

Route

2

_ Les terrassements constituent les travaux de préparation pour :  L’établissement de la plate –forme de réception de la construction.  L’exécution de fondations.  La mise en place des réseaux enterrés.  La constitution de déblais et de remblais pour les ouvrages annexes au bâtiment tel que les travaux de voirie.

B Déblais H

H Remblais

Pente de talus : tgφ=

1.2

H B

Caractéristiques des terrains de terrassement

1.2.1 Classification des terrains : _ Les terrains faisant l’objet de terrassements sont classés selon les difficultés  Les terrains ordinaires : les terres végétables , sables meubles, gravois, les remblais de formation récente.  Les terrains argileux ou caillouteux.  Les terrains compacts.  Les roches pouvant être attaquées au pic ou à la pioche.  Les roches dures exploitables.  Les roches très dures. _ Dans la pratique professionnelle, on réduit la classification précédente à deux grandes catégories :  Les terrains meubles : comprenant les terrains légers, ordinaires, lourds ; très lourds. Ces sols peuvent s’exploiter à la pioche(I-IV type).

3

Les terrains rocheux : comprenant les roches tenders, demi-dures, dures, très dures. Ces terrains nécessitent l’usage de marteaux, de rippers ou d’explosifs(V-XI type). _ On peut distinguer encore selon l’humidité du terrain : 

1 2

Terrain sec : Humidité W≤ 5%. Terrain humide : Humidité W≤ 30%. Terrain mouillé : Humidité W>30%. Humidité= (Poids de l’eau)/ (Poids de terre sec) (en %)

3

1.2.2 Talus du terrain : Pente de talus : tgφ=

H B

H

H =1

?= 4 5 °

?

B=1

B

? = a n g le d e s ta lu s n a tu r e l

4

T e r r a in c r o u la n t, e n v ir o n d e 4 5 °

H=1

H

f = 45°

f

B=1

B

2

3

f = angle des talus naturel

1 1

Terrain très compact, environ de 70°

2

Terrain tendre, résistace environ 45°

3

Fondation d'un chemin de grue Pente minimal: 1/1

Terrain mauvais, talus autoroute environ 45°

La fouille est étayée (blindée) si ces valeurs sont dépassées. Ces pentes peuvent être défavorablement influencées par divers facteur : d’eau contenu dans la sol, vibration d’engins, charges à proximité des fouilles. 1.2.3 Foisonnement : Le foisonnement est une augmentation du volume des terres dues à l’ameublissement provoqué lors de l’exécution de la fouille

5

V' V V'>V ou V'= V(1+1M ) ou V'= V(1+coef. de foisonnem ent)

B

H

B'

H'

Tassem ent des rem blais

Foisonnement et tassement

6

Natures des terrains Terre végétable, sable Gravier Terre argileuse Argiles, marnes Marnes très compactes Eboulis, roche tendre Roche compacte

Coeficient de foisonnement Persistant Initial Fp Fp 10 à 15% 1 à 2% 15 à 20% 1 à 2% 25 à 30% 4 à 6% 30 à 40% 6 à 8% 40 à 65% 8 à 15% 30 à 40% 8 à 15% 40 à 65% 25 à 40%

Coeficient du tassemnet 8 à 12% 12 à 15% 17 à 19% 19 à 23% 23 à 30% 17 à 18% 10 à 15%

1.2. Fouilles 1.2.1. Fouilles en terrain ordinaire sans blindage: C’est le cas le plus simple : Il consiste à tailler le terrain suivant les dimensions des massifs de fondation.

Redan d'au moins 0,1 m

Poteau

Semelle en béton

7

0,2 - 0,5 m Angle de glissement

f

Banquette de sécurité

Terrain quelconque

Si la pronfondeur de la fouille dépasse de 4 à 5m, il faut prévoir tous les deux à 3m un redan d’au moins 10 cm de largeur afin d’éviter tout éboulement. Si les terrains ne sont pas assez consistant et que d’éboulements soient à craindre, on pourra avoir avantage à procéder par fouilles ouvertes en talus. L’onclinaison du talus sera déterminée par la nature du terrain. 1.2.2. Blindage de fouilles (ou Etayages) : Lorsque la fouille est profonde, le terrain à traverser au sol d’assise est peu consistant et l’inclinaison du talus à prévoir étant grande, conduira à un prix de revient coutueux, il est nécessaire d’étayer les terres pour prévenir les éboulements et les risques d’accidents. On distingue le boisage. Les boisage peuvent être horizontaux ou verticaux, jointif ou non jointif. Il faut boiser au fur et à mesure de l’avancement des fouilles avec le matériel en bon état et en qualité suffisante, livré à temps sur le chantier. •

Blindage horizontal: Les planches constituant le blindage sont disposes horizontalement lorsque le terrain est assez consistant pour se tenir sur la hauteur d’une planche.

8

cadre ? > 5cm

A n g le d e g liss e m e n t

Etais 7x18cm

E ta is

f

Etrésillon ? >10cm

Planches

N o n - jo in tif J o in tif

•

Blindage vertical: Les planches constituant le blindage sont disposées verticalement lorsque le terrain est peu cohérent et humide. Les planches d’environ 2m de longueur sont posées à l’avancement et doivent pénétrer d’au moins 30 cm sous le niveau du fond de la fouille.

9

15 cm

c o in d e c a la g e Longrine

30 cm

40 cm

Etrésillon

Longrine

Porteur Coin

Planche Etresillon

Calage

Suspente

10

Boisage vertical jointif

Boisage vertical non jointif •

Matériaux utilizes pour les blindages.

Le blindage se fait au moyen de planches de 3,4 à 5 cm d’espaisseur et 22 à 25 cm de larger. Elles sont maintenus par des étais verticaux d’au moins 7 x 18 cm espacés par le terrain. Les planches sont calées par un coin. Les estais peuvent eetre constitutes par de fer en I espacé de 2 à 2,5 m, enfoncés de 1 à 1,5 m au minimum sous le niveau du fond de la fouille. coin cloue

e Plancher

e=3,4 à 5 cm

1.3 Venu d’eau 1.3.1 généralites Les constructions présentant plusieur niveaux de sous-sols ont souvent leur fondation, voire des niveaux d’infrastructure, situées dans les terrains aquifers. La fouille devra donc eetre mise hors d’eau pour permettre une resalisation correte, avec les moyens usuels, de ces ouvrages. Cette operation peut être réalisée des plusieurs facons, la mesthode adoptée dépendant de la nature du terrain et de la quantité d’eau à évacuer.

11

1.3.2 Venu d’eau uniquement accidentelle due à l’intempérie ( pas de nappe aquifer ) On realize un simple drainage par des rigoles au fond de fouille qui convergent vers en puisard. L’eau s’évacue par gravité dans les vides du sol. Des rigoles en crête de fouille recueillent les eaux de ruissellement extérieures et les évacuent suffisamment loin de la fouille.

1m

Terrassement

1m

Puisard

Rigole

Drainage en fond de fouille Si est nécessaire,réaliser un épuissement direct

1.3.3 Fond de fouille sous le niveau de la nappe phréatique Il faut donc continuellement évacuer l’eau en provenance de la nappe, en réalisant un rebattement de nappe. a. Assèchement de la fouille a l’aide d’un fosse l’eau recueillie dans un fossé en fond de fouille, est collectée dans un puisard sur-creuse de 0,5 à 1 m, puis evacuee par pompage. Cette méthode simple est utilisée pour des fouilles de faibles profondeurs (3 à 4m). en effet, les parois étant saturées d’eau, les caractéristiques du sol s’en trouvent affectées.

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Position initiale de la nappe acquifère

3-4 m

Pompage

Position apr?s l'évacuation de l'eau Rigole

Fouille en talus Pompage

Blindage

Fouille en exécution

Nappe aquifère initiale Fouille en exécution

Fouille en exécution

Il faut donc la pente des talus soit plus failble que si le terrain était sec. le fond de fouille sonstamment humide gêne le travail du personnel. Le fonctionnement des pompes est généralement automatique, au moyen de contacteur commandé par flotteurs. Le pompage ne doit pas entrainer les éléments fins du terrain, afin d’éviter la production de vide derrières et les blindages de la fouille et des éboulements.

13

b.

Rabattement de nappe.

Il s’effectue par pompage a l’intérieur d’éléments filtrants, • Avantage -Stabilité du fond de fouille et des talus. -Pente plus importante qu’un terrain sec -Fond de fouille sèche, sous entrainement de matériaux. • Domaine d’emploi -La perméabilité horizontale du sol est comprise entre 10-2-10-6 m/s -Le terrain est faiblement hétérogène -Le rabattement est inférieur à 30m -La hauteur d’eau après rabattement est de ¼-1/6 de la hauteur d’eau avant rabattement. -Débit global jusqu’à 3m3/s c. Résea des pointes filtrantes (Ф = 50 à 80 mm) • Mise en oeuvre : Elles sont enfoncées dans le sol par lançage , c’est-à-dire par injection d’eau sous pression à la base de la pointe munie d’un clapet. La pointe pénétrée au fur et à mesure de l’évacualation et de l’extraction du terrain par le courant de l’eau. Les pointes sont reliées entre elles par un collecteur relié a une pompe sous vide.L’eau ét aspirée en bas du tube, dans une partie de crépine (sur envion 1m à partir de la base du tube ), ce qui a pour effet de fermer la clapet. Elle chemine ensuite dans pointe. La hauteur d’aspiration est d’envion 8m et on peut alors espérer rabattement de 6,50m. Si la hauteur à rabattre est supérieure, il faut implanter les pointes plusieurs étages. Le débit unitaire est de l’ordre de 0,15 l/s pour une pointe.

14

Colleteur d'aspiration

1a

Bouchon étanche

Tube d'exhauré Sable filtre

Nappe rabattue

Pointe filtrante

15

1b

Terrain peu perméable (K1)

1è rabattement

K2 > K1

Terrain très perméable (K2)

2è série de puits

1c

K1

K2 < K1

K2

1è série de puits

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Utilisation préconisée : Pour des sols perméables ( graviers, sables grossiers), le nombre des pointe devient très vite important. On utilise donc ce procédé pour des sols de perméabilité moyenne à faible dans lesquels le lançage est possible: sable fin ou sableux, ayant un coeficient perméabilité compris entre → m/s. d. Puits filtrants. •

Prise de courant Tout venant Colonne plein

Colonne d'exhaure Colonne crépinée Sable filtre Pompe

Moteur

Vue en plan

Coupe A-A

A

Nappe avant "rabattement"

Nappe apres "rabattement"

A

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• Mise en oeuvre: Une crépine est un outil de pompage sont descendus dans un puits foré au préalable ( Φ400 à 600 mm). Entre le tube de crépine ( Φ150 à 350 mm) et le forage, un massif filtrant (gravier) est constitué. Les puits sont espacés de quelques mètré jusqu’à une cinquantaine de mètres et leur profondeur varie entre 10 et 50m. les pompes, généralement immergées au-delà de 6m d’aspiration évacuent 1,5 à 110 l/s (débit d’exhaure: 5 à 400 m3/s) • Utilisation préconisée: Cette méthode est utilisée quand on a des grands débits à évacuer, pour des sols de forte perméabilié (Kh compris entre 10-2 à 10-4 m/s): gravier,sable. Le pompage est interrompu dès que la construction est suffisamment avancée pour équilibrer les poussées dues à l’eau. e.remarque: • si les solutions précédentes sont inadaptées: Il faut isoler la fouille en créant une barrière étanches (parois moulées…) • Les couches de faible perméabilités:jouent le rôle de couche étanches visà-vis des autres (rapport des perméabilités) -si le fond de fouille se trouve dans le sable fin, il faut prévoir un rabattement complémentaire et indépendant. De plus, cette couche ne sera plus atteinte qu’à l’abri d’un écran étanche.(Figure 1 c) - dans le cas contraire, il suffit de rabattre la nappe dans les graviers pour tout assécher.(Figure 1 b)

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1.4. Cacul des volumes des terrains 1.4.1 Calcul des trous de fondation

V1

V1

c V2

d

V4

V3

V1

V3

V2 H

V1

b a Pour calculer le volume de ce prisme, on doit diviser ce prisme en 9 parties, c’est-à-dire en 9pièces différentes, entre elles,4 pièces de mêmes volumes V1 (4 pièces), V2 (2 pièces), V3 (2 pièces), V4 (1 pièce).

1 c −a d −b 1 V1 = . . .H => 4V1 = .(c − a )(d − b) H 3 2 2 3 1 d −b 1 V2 = .. .a.H => 2V2 = .(d − b)a.H 2 2 2 1 c−a 1 V3 = . .b.H => 2V3 = .(c − a ).b.H 2 2 2 V4 = abH

19

a

c-a 2

H

d-b 2

V2

H

d-b 2

V1

c-a 2

V4 V3

b

H

b

a

a,b: Longueur et largeur de la fondation de trou respectivement c,d: Longueur et largeur de la surface supérieure de trou respectivement H: profonddeur de trou Le volume total de ce prisme sera:

V = 4V1 + 2V2 + 2V3 + V4 1 1 1 = .(c − a )(b − d ).H + (d − b) aH + (c − a )bH + abH 3 2 2 Ou bien

V =

H [ab+ a+( c )(d+ b+ ) cd 6

]

(1)

1.4.2 Calcul de volume des longs ouvrages en terrain (remblais) Le volume du mouvement de terre (terrassement) peut être calculé en utilisant Le moyen des sections extrêmes ou par la formule du prismoide :

20

Hm

h3

m1 b

b

d h4

c

m2 a

Fm L

Vn

d' f1

h2

m1

h1

c'

m2

B'

A' f1

m1=m2 Pente =tgφ=

H B

m = cot g ϕ =

et

B H

De point A (du trapèze ABCD),on applique une coupe verticale au long du prismoide, c’est-à-dire cette coupe est parallèle avec DD’ . De même façons, on fait l’autre coupe commençant de B. Ce prismoide est divisé en 3 parties différentes. Maitenant on va calculer le volume selon les méthodes suivantes. a. Formule du moyen des sections extrêmes : Va = (F1 + F2 ).L

(

)

Vb = Fm .L

(2) (2’)

Soit : F1,F2 = les sections de bases parallèles (sections extrêmes) Fm

= la section de hauteur égale à moitie des hauteurs extrêmes

L

= distance entre les deux extrêmes

b. Formule de prismoïde

21

Le volume du prismoïde sera : φ1 Vp = V1 + Vφ1 + Vφ2

(3)

Mais selon la formule (2) nous avons : V1 = Soit :

.L

F1,F2 : sections transversals extrêmes. φ1, φ2 : surfaces de bases de pyramides 1,2 respectivement. L

: la longueur du prismoïde. Vφ1 = φ1.L

Et

Vφ2 = φ2.L

Substituent en (3) nous obtiendrons : V=

H-H’

. L + φ1.L + φ2.L

Vp =

.L -

m(H-H’)

.L

Si l’inclination de la base du prismoïde n’est pas grande et les talus sont de meme pente, nous avons m1 = m2 φ1 = φ2 =

.m

Soit H = m = cotg φ

et H’ = →

φ1 = φ2 =

et Vp =

Vp = [

.L - [

–

=

.m

.m .m.2] =

]L

22

.L –

(4)

C’est la formule de Vinkler c. Comparaison entre les deux formules : Les volumes calculés par la formule de la moyenne de sections transversals extrêmes sont généralement un peu grande que les volumes obtenus par la méthode de prismoïde. Soit :

Va = Volume donné par la formule des sections extrêmes Vp = Volume donné par la formule de prismoïde. Vv = Va – Vp = Correction de prismoïde

Soit :

Vb = Volume donné par la section que leur hauteur est égale à moitié

des hauteurs de sections extrêmes. Vr = Volume réel du prismoïde. Alors que Va < Vr < Vb Note : Les formules (2) et (2’) sont appliquées quand L < 50m et la diff érence entre les hauteurs des sections tranversales extremes ne dépasse de 0,5m. 1.4.3. Calcul des sections transversales

E

N

M

A

d

F

m

m B

b

a. Section pour la terrain horizontal F = d(b+b+2md) = d(b+md) Soit : b

E

= Largeur de la base AB.

23

d

= déblai ou remblai au centre

m

= talus du terrain m =cotg (

)

b. Section pour le terrain incline. b B

A

m

h C

D

h2

h1

m

h2 - h1 E B' B

B = b + m(h1 +h2) F = b[(

)] + mh1h2

Soit : b = larger de la surface B = larger de la base. Pour calculer la surface de la section donnée, on peut la diviser en deux parties: un trapèze et un triangle. F = FABCD + FCDE b + CD b = b = 2mb .hl = = ( b + mh1 ) h1 2 2 b + 2mh1 = ( h 2 − h1 ) 2

FABCD = FCDE

Substituant en F, nous avons :

24

b + 2mh1 ( h 2 − h1 ) 2 bh bh F = bh1 + mh12 + 2 − 1 + mh1h 2 − mh12 2 2 bh bh F = 2 + 1 + mh1h 2 2 2 b ( h1 + h 2 ) F= + mh1h 2 2 F = ( b + mh1 ) h1 +

c. Section pour la terain de talus différents : On utilise m m =

m1 + m 2 dans les formules précédentes. 2 F=

C’est-à-dire :

b ( h1 + h 2 ) + mh1h 2 2

AE = m1h1 + b + m 2 h 2 BE = h 2 − h1 ⇒B=

( h 2 − h1 )

2

+ ( m1h1 + b + m 2h 2 )

2

B h2 - h1

B

h1

h2

A

D

b

F = FACDN + FABN = FAGC + FCDHG + FDHN + FABN FACDN = ( b + m1h1 + m 2h1 + b )   h 2 − h1 ( b + m1h1 + m 2h1 ) FANB =  2

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C

Si h 2 − h1 ≤ 0,5m ; On peut calculer B = b + m1h1 + m 2 h 2 1 ⇒ F = FACDN + FANB =  bh1 + bh 2 + ( m1 + m 2 ) h1h 2  2

1.5. Mise en œuvre : 1.5.1. Choix du mode d’ouverture de la fouille Les caractéristiques du sol et de l’environnement du terrassement conditionnement le choix du mode d’ouverture de la fouille. Deux possibilités, par fois combinées entre elles, sont retenues : La fouille, obtenue en réalisant, au de-là de l’emprise, des parois avec des talus naturels, ce qui implique de disposer au sol de la surface nécessaire à l’emprise, augmentée des têtes de talus. La fouille ouverte verticalement, fréquement exécutée en agglomération où la surface du chantier est tré exige, cela limite l’importance des déblais, mais oblige à blinder les parois. Naturellement, istables afin d’une part, d’éviter qu’elles ne s’effondrent et d’autre part, de ne pas modifier la stabilité des constructions voisines par décompression du sol sous l’effet de l’ouverture de la fouille. 1.5.2. Terrassements à la main Les fouilles peuvent être réalisées à la pelle ou à la peche dans la terre végétale, le sable, les sols vaseux. On n’effectue des fouilles à la main que lorsqu’il s’agit de petits terassements, dé fouilles en rigoles ou en puits, non accessibles ãu machines ou encore dans des embarras d’étais. Lorsque l’espace est restreint, les fouilles en tranchées pour canalisations ou fondations sont exécutées à la main. Ce travail s’effectue à la pioche par chouches successives d’environ

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40cm de profondeur, la terre ameublie étant rejetée hors de la fouille par le jet de pelle. Si la profondeur augmente, le jet de terre se fait par étape successive: C’est le jet sur banquelles dont la hauteur ne doit pas dépasser 1,80m. 1.5.3 Terrrassements avec engins mescaniques. Sitôt que le terrassement a une certaine importance, on utilise des engins mécaniques. Le rendement de cette machine est variable, car il dépend de la puissance de la machine, de sa capacité, du type de fouille, du terrain rencontré; la débit peut varier de 20 à 400 m3 à l’heure d’excavation. Avec une machine moyenne, travaillant dans terrain ordinaire, il courant de réaliser 400 à 500 m3 de fouille par jour, y compris de chargement des terres sur camion. a. Classification des engins. Cet ouvrage se limite à l’étude des engins de terrassement dits mobiles, c’est-à-dire pouvant se déplacer, même à allure réduite, de manière autonome d’un autre, sur le chantier ou sur le réseau routier national. Les engins de production : ils sont destinés couramment à extraire et charger (plus rarement déplacer) des matériaux. On distingue: +

 La pelle hydraulique  Les chargeuses  Les chargeuses – pelleteuses  Les mini-pelle  Les mini-chargeuses  Les bouteurs +

Les engins de transport: utilisé pour déplacer des matériaux, sont:  Les camions à gabarit routier  Lé tombereaux de chantier  Lé motos-basculeurs b. Caractéristiques principales des engins  Le débit ou la capacité de production

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 Ils dépendent notamment du volume du godet pour les engins de production, du volume de la benne pour les engins de transport.  Le mode de déplacement - Les engins sur chenilles, sont relativement lents.Leur comportement est excellent sur les sols de faible portant,détrempés ou accidentés.Ils sont capables de pousser,tirer ou soulever de lourdes charges.Ils doivent être transportés d’un chantier à l’autre sur des remorques porte-engins. - Les engins sur roues sont plus rapides et donc bien adaptés aux epérations de chargement et de transport.Ils nécessitent des pistes en bon état pout atteindre leur meilleut rendement. 

La vitesse de déplacement :Elle dépend de la puissant de la machine ,qui doit être majorée pour tenir compte de la résistance total au roulement (liée à portance du sol, à la pente).Ce dernier paramètre,importante pour les terrassements généraux,n’est pratiquement pas pris en compte pour les fouilles de bâtiments son calcul et son utilisation ne sont pas détaillés ici.

1.5.4. La niveleuse ou grader C’est un engin tracté ou automoteur qui refoule et creuse par couches minces ,il est particulièrement indiqué pour égaliser une surface de terre.La lame est orientable dans les plans horizontaux et verticaux.Il est utilisé essentiellement pour les travaux routies ou pour des terrassements de grandes surfaces.

1.5.5. La pelle mécanique en butte (Pelle hydraulique)

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Elle est utilisée pour les travaux où le front d’attaque est situé au-dessus de la machine. Son rendement est supérieur à cellui de la pelle rétrocaveuse ;son équipement est prévu pour des sols tendres à durs. Rmax

Hmax

0.8m

Hc He 1m r

Rmin

Soit: Rmax Rmin r He Hmax Hc H Hd

= Rayon maximal d’attaque = Porté maximal (5-8 m) = Rayon minimal d’attaque = Rayon de déversement (vidage) = Hauteur d’attaque = Hauteur maximale de fouille = Hauteur de camion de transport = La dénivelée entre la camion et pelle mécanique = Hauteur de déversement (vidage) Hd = Hc+H+0,8m Domaines d’emploi

• Facile à charger compte tenu de la force de pénétration importante du godet et du bras support • Utilisé pour des sols plus durs ou sols faciles à excaver • Bien adaptées pour rependre des matériaux (stockage ,transport) • Travail dans les conditions difficiles (carrière ,sol compact , couches …)

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Le rendement du travail sera déterminé par le choix correct du schéma de placement d’engins.Pour la pelle mécanique ,la mise en place peut être longitudinale ou transversale.Il dépend de la longueur de fouille en question.

Transport No2 Pelle mécanique Pelle mécanique No2

Transport No1 schéma de déplacement de pelle mécanique dans le sens de la largeur

Transport No1 Transport No2 Schéma de déplacement de pelle mécanique dans le sens de la longeur

Note : Pour une utilisation optimale; c’est mieux la combinaison de pelle mécanique avec les moyens de transport.C’est –à-dire la pelle creuse et dévér le contenu dans le godet pour les camions.Ces derniers transportent au lieu prévu. 1.5.6. La pelle mécanique en rétrocaveuse (en fouille) Elle est utilisée lorsque le niveau de fouille se trouve en contrebas de la machine. Domaines d’emploi:

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• Dans les travaux de démolition • L’excavation d’une fouille à partie du terrain naturel comme rigoles de canalisation,fouille de fondation etc. • Remblayage de la fouille (Régalage et le nivellement de déblai) • Pose les tuyaux de grand diameter

C D E B

G

F

Soit : A = Profondeur maximale d’excavation B = Portée maximale au niveau de sol C = Hauteur maximale en fin de vidage D = Hauteur maximale de déchargement E = Hauteur minimal de chargement F = Profondeur maximale de la fouille pour fond plat G = Profondeur maximale de la fouille (paroi verticale) Schéma de déplacement de la pelle mécanique travaillant en fouille

31

A

+ Dans le sens de la longueur

+ Dans le sens de la largeur.

32

Avantages : • L’excavation peut atteindre la pfofondeur de 4 à 8m. • Condition de travail difficile : terrain humide avec l’eau • Ne gêne le travail de transport. 1.5.7. La pelle mécanique en dragline (Grue à beene traînante) Une dragline est une sorte de godet qui se remplit par traînage sur le sol grâce à une forme convenable et à des dents en acier au manganèse, facilement remplaçables dont l’angle d’attaque facilite la pénétration dans le terrain. Domaine d’emploi Utilisé pour les travaux où le niveau de fouille se trouve en contre-as de l’assise de la machine et les terres sont déposées sur les berges de l’excavation. C’est la machine appropiée pour les fouilles inondées ou les fouilles non-accessible aux autres machines. Le travail est moins précis qu’avec les pelles en rétrocaveuse ou en bulle, toutefois son rayon d’action est plus éténdu.

33

Soit : A,A’ = Les points d’attque qui correspondent aux positions de machine C,C 1 respectivement. H, H’ = Les profondeurs maximales que correspondent les points d’attaque A,A’ respectivement. B,B’ = Les points plus profonds des points d’attaque A,A’ respectivement. C,C ‘ = Les positions de l’arrêt de la machine A = Le pas de la machine H2 = La hauteur du déversement R1 = Le rayon maximale d’attaque R2 = Le rayon du déversement Pour augmenter le rendemen des draglines, on n’augmente pas seulement le volume du godet mais aussi la portée de la flèche et qu’on resalise ainsi une seulement l’excavation mais du transport.

34

1.5.8 La pelle mescanique en benne preuneus Cette machine présente les mêmes caractéristiques que la dragline avec un rendement moins élevé, son esquipement est prévu pour des sols tendres ou défoncés.

1.5.9 Chargeuse Une chargeuse est un engin automoteur à roues (les plus courants) ou à chenilles, équipé d’un godet frontal,supporté par une structure et une liaison que charge ou creuse par le mouvement de l’engin vers l’avant, soulève, transporte ou décharge des matériaux sur de courtes distances.

35

Soit : A = La portée avant maximale pour hauteur de déversement maximal (m). B = Hauteur de desversement maximal. C = Profondeur de cavage. Domaine d’emploi : •

Les chargeuses sur pneumatique :

Sont principalement utilisées pour les travaux qui né cessitent de nombreux desplacement, essentiellement la reprise de matériaux en vue de leur stockage ou de leur transport, par exemple à la suite de desmolition, de descapage de terre végétale… Parfois, elles peuvent excaver une fouille si le sol est facile à terrasser ou effectuer un régalage ou un nivellement de desblais. •

Les chargeuses sur chenilles :

Sont appréciées pour resaliser les mêmes travaux en terrain difficile, sur des sols compacts détrempés ou glissant, sur des fortes déclivités. Elles ne sont pas adaptées aux travaux nécessitant de nombreux déplacement en raison de leur vitesse de déplacement faible. 1.5.10 Chargeuses – Pelleteuse : Ce sont les engins sur pneus, très polyvalent, elles peuvent effectuer de nombreuses tâches sur des chantiers. Elles chargent à l’avant ( le godet être remplacé par d’autre équipement ) et portent une pelle équipée en retro à l’arrière, qui est souvent déportable par rapport à la cabine sur la largeur de la machine. Domaine d’application : Elles sont très utiles sur les chantiers de petites tailles, comme les pavillons. Dans les petites entreprises, elles sont couramment appelées tracto-pelles, et elles remplacement une chargeuse et une pelle hydraulique. 1.5.11 Bouteurs ( Bulldozer ) : Cet engin est un tracteur automoteur à roues ou à chenilles, qui est utilisé principalement pour exercer une poussé par l’intermédiaire d’une lame ( nombreuses formes selon le matériau ou le travail ).

36

Outils d’un bouteur : + La lame ( bouclier ) + Le ripper ou le scarificateur La lame est un mécanisme placé à l’avant du bouteur qui lui permet de creuser le sol et pousser les matériaux en les rassemblant. La lame peut avoir une inclinaison ou un angle d’attaque variable.

5.1.12 Scarificateur : Mécanisme possédant des dents pouvant pénétrer à faible profondeur à certains matériaux ( terre, routes asphaltiers, routes en graves ) pour les ameublir. Il est habituellement monté sur l’arrière de la chargeuse. Le rippeur : Équipement analogue au scarificateur, mais muni d’une seule dent, en général qui sert à défoncer profondément les matériaux rocheux. Domaine d’emploi des bouteurs : + Décharge, déblayage + Défonçage,refoulement:des matériaux traits déjà explosive peuvent souvent être brisé, fragmentés par ces engins, qui ont de plus en plus souvent uen très grande puissance, sans ébranlements ni projections. + Remorquage de grosses charges à faible vitesse, sur des terrains à fortes pentes ou sur de faibles distances.

37

+ Poussage des décapeuses en cours de chargement •

Les schemas de déplacement du bouteur : + Schema déblai à la côté : Remblai

déblai

+ Schema déblai en échenlon :

+ Schema en numéro 8

•

Augmentation du rendement des bulldozers :

38

+ Déblai en tranches :

0.3-0.5 m

0.3-0.5 m

0.3-0.5 m

0.3-0.5 m

+ 2 ou 3 bouteurs fonctionnant en parallèle très l’un de l’autre :ils peuvent pousser une masse supérieure au double de celle que pousserait un seul engine

+ Déblai en descente : 1.5.13. Décapeuse(scrapers) C’est un engine-automoteur à roués,possède une benne ouvert avec un bord coupant place entre les essieux.il arase. Chargre, transporte, décharge et répand des matériaux par les ouvrages de bâtiment.

• Domaine d’emploi :

39

Cet engine est apprécié pour réaliser les travaux de remblais de la base de route. - Lavitesse de décapeuse une fois charges :15-30 (km/h) - La distance de l’utilisation intéressant:1000m,1500m ou meme 2000m - Capacité de décapeuse : 9 m3 …………tracteur 80-110 CV 12 m3 …………tracteur 110-150 CV 30 m3 …………tracteur 400 CV • Methode de l’augmentation de rendement de décapeuse Il sait que le rendement de décapeuse depend du type du terrain, de la distance transport et du schema de déplacement de lui-même. Si le terrain à excaver est dur, on doit calculer avec le prudence en basant les caractéristiques de la machine Pour augmenter le rendement du travail, on peut choisir les schémas convenables à utiliser chaque ouvrage. Les schémas de déplacements de décapeusess sont les suivaints: a.

Ellipse:

Remblai

déblai

b. Schéma N0 – 8:

40

c. Schéma N0 – 8 allongé

d. Schéma de Sinus

e. Schéma N0 – 8 Sinus

f. Schéma de Navette

41

1.6.Remblayages et compactages 1.6.1. Remblayages Le remblayage ( ou remblai) est une masse de terre rapportée et compactée pour surélever une partie de terrain, combler un déclivité, épauler le pied d’un mur ou constituer ine terrasse derrière un mur de soutènement. Le remblaiement désigne plutôt une accumulation de terre et de matériaux apportés par l’eau. Avant d’entreprendre toute action de remblayage, il faut éliminer tous les elément d’origine végétable, les plâtras et gravats et le terrain de mauvaise qualité tel que vases, terres fluentes, tourbes, argiles, grasses limons. Les terres légères sont réservées aux parties supérieures et aux talus. La mise en place des remblais débute par les parties basses et s’effectue par couches horizontales successives d’environ 20cm d’épaisseur ou plus si le compactage est réalisé par des moyen mécaniques. Au contact d’un bâtiment ou d’un mur de soutènement, il faut utiliser exclusivement des déblais ordinaires provenant des fouilles et particulier, des matériaux assurant le drainage au voisinage de fondation. Le remblayage ne peut s’effectuer que lorsque les marconneries ont acquis une résistance suffisante et que la mise en place des étanchéités et des drainage est contrôlée. • Les principes de remblai en terrain  Les couce de remblai en terrain  Humidité Sable gros………………………….………: 8-10% Sable fin et moyen………………….……...: 12-15% Argile sableuse et peu sableuse…................: 15-18% Argile compacte……………………………: 18-25%

42

1.6.2. Compactage ( tassage) Les operations de remblaiment sont généralement accompagnées des compactages. Notablement pour les travaux de consolidation des sols substitués ou compactes. Le compactage est l’ensemble des operations mécaniques qui conduisent à augementer la densité en place d’un sol. Cette action augemente la compacité du sol resserre la texture du materiau reduit les posibilites de deformation du terrain et augement la capacite portante. Un bon compactage permet de reduire les volume des vides (air et eau). Il faut toutefois une quantite d’eau minimum por lunbrifier les grains et faciliter leurs deplacements, une trop forte quantite de l’eau proche de la saturation, empeche la diminuation des vides remplis d’eau non compressible. a.Pour les terrassements importants • Materiaux de compactage - Utilise les compacteurs vibrants a pieds dameurs( pieds de mouton) dans les sols coherents, plastiques ou fins( argile, limon…). L’effet du compactage commence par le fond de la couche en raison des pilons des dents. +Vitesse maximale: 12 (km/h) +Vitesse moyenne de travail: 3 a 5 (km/h). Ils assurent souvent en meme temps des fonctions de regalage. Note: - Le regalage consiste a decharger des materiaux a la partie superieure d’une couche en cours de mise en forme et a pousser dans le talus les materiaux excedentaires a l’aide d’un bouteur de forte puissante.

43

- Compacteurs tractes vibrants a un seul cylindre( lisse ou a pieds dameurs) utilises en complements des bouteurs, ils sont remorques par le tracteur qui dresse le terrain avec sa lame. b.Pour les terrassements plus petitsou pour des materiaux routiers “ a surface” - Compacteurs a pneus: pour les sols argileux, sableux, graves fines et moyenne. Ils sont tres mobiles. Vitesse maximale: 6 (km/h) Vitesse moyenne de travail: 3,5 a 5 (km/h)

pneu

- Compacteurs mono – cylindre ou tendeur à jantes lisse. Utilisés pour les surfaces stabilisées ou asphaltées en finition des travaux superficiels Vitesse maximale :

2 à 3 (km/h)

Vitesse moyenne de travail : 2 (km/h)

pneu cylindre

- Compacteurs vibrants automoteurs : utilisés pour les sols sans cohésion Vitesse maximale : 2 à 3 ( km/h) Vitesse moyenne de travail : 2 (km/h) c. Pour de petites opérations près des ouvrages

44

Cela concerne les compactages dans de petites tranchées ou au voisinage de murs, pour de faibles volumes ou des lieux difficiles d’accès, en complément de compacteurs lourds. - Petits compactages vibrants à guidage manuel : à un ou deux cylindres (5 à 10 kN= P), facilement transportable, pouvant travailler sur des pentes de 25 à 30%. Vitesse moyenne de travail : 0 à 4 km/h - Plaque vibrantes : le cylindre est remplacé par une plaque ou des patins, qui subissent un mouvement alternatif vertical, avec un léger mouvement horizontal. Pour les sols pulvérulents et les sols cohérents secs. Vitesse moyenne de travail : 0 à 2 km/h.

cylindre

d. Compactage en profondeur Le compactage du sol par vibrations, connu aussi sous le nom de vibroflotation, permet d’améliorer les qualités d’un terrain qui n’est pas à même, dans son état de compacité naturelle, de supporter les charges des constructions projetées. Par cette technique, on tend à obtenir les résultats suivants : - Augmentation de la portance du terrain - Diminution du tassement - Réduction des venues d’eau par diminution de la perméabilité. Le compactage est effectué à l’aider d’un vibrateur, d’une longueur de 5 m et d’un diamètre de 30 cm, suspendu à une grue par des tubes de rallonge. Le vibreur pénétré à l’intérieur des sols à compacter jusqu’à la profondeur désirée. La phase de pénétration est suivie par celle de compactage réalisé en remontant lentement le vibreur, opération qui conduit à la fondation d’un véritable cylindre compacté. Un point de compactage étant exécuté, l’appareil est déplacé afin de procéder aux mêmes opérations pour le point suivant : Ceci en veillant à ce que les

45

zones des actions se recoupent. On obtient ainsi une consolidation de l’ensemble du terrain sur toute la hauteur désirée.

1 4 5

A 3

2

D

B C

1. Rallonge

A. Pénétration

2. Vibreur

B. Compactage

3. Satie de l’eau

C. Sol compacté

4. Matériaux d’apport 5. Formation d’un entonnoir à la surface du terrain 6. Cylindre compacté

46

Chapitre 2 EXECUTION DES FONDATIONS Dans la construction générale, la fondation a un rôle très inportant. La résolution et le choix du type de fondation affectent directement à la qualité et la durée d’ouvrage. Pour chaque ouvrage, on peut utiliser un type de fondation différente, par exemple : pour bâtiment de faibles hauteurs( de 2 à 3 étages), la résolution des fondations superficielles sera raisonnable, c’est-à-dire on peut utiliser les pieux en bambou ou en bois pour renforcer le terrain sous la fondation mais quand la hauteur dépasse 5 étages, la meilleure solution sera la fondation profonde, c’est-à-dire on utilise les pieux en béton armé ou précontraint préfabriqué ou coulés en place pour supporter la charge transmise par le bâtiment. 2.1. Fondations superficielles Il existe 4 types de fondation superficielle : - Fondations en rigoles( toujours filantes) - Fondations rigides( isolées ou filantes) - Fondations souples( isolées ou filantes) - Radiers de fondation 2.1.1. Fondations en rigoles • Le rôle : Diffuser au sol les charges des murs soutenus porteurs ou non des ouvrages petite importance( garage, villa, constructions légères…). •

Caractéristique : - Section rectangulaire d ≤ h/2. - Coffré en plaine fouille - Armatures forfaitaires - Béton faible dosé(150→250kg ciment / m3 ) - Économique mais sensible aux tassements différentiels

47

d 2Ø16 h B 2.1.2 Fondations rigides en béton armé P

a

d

h a'

Réalisation d’une semelle : -

Implantation Terrassement Béton de propreté et tracé des axes. Mise en place du coffrage Mise en place des armatures Mise en œuvre du bé tion Décoffrage

2.1.3. Fondations souples en béton armé.

48

P

Barre de compression

etriers

(fixation des etriers)

acier porteur

acier de repartition

2.1.4. Fondation profondes. Lorsque le terrain d’assie se trouve à une profondeur, on peut utiliser des pieux qui constituent un support interposé entre le terrain d’assise et la superstructure de l’ouvrage. En général, on peut utiliser lorsque les charges à transmettre au terrain d’assise sont soit concentrées, soit ré parties irrégulièrement. Si les surcharges sont uniformément réparties, on recouvre la tête des pieux d’une dalle de béton qui constitue un radier général. construction Dalle (semelle en beton) terrain naturelle

terrain compressible Pieu

terrain d'assie

2.2. Nature des pieux 2.2.1. Pieux en bambou

49

On utilise les pieux en bambou dans le cas dans le cas la construction n’est pas importante et les pieux sont constamment immergés. Caract é ristiques gé né rales : - Bambou vieux : plus de 2 ans. - É paisseur de bambou : δ ≥ 1,5cm Diamètre de bambou : d ≥ 6cm - Longueur de pieu : l = 2 à 3m -

Densité du pieu : 25 pieux/ m 2 2.2.2. Pieux en bois -

mouton à vapeur Frette

Eclisse Frette

>3d

Rondelle en toole ou en zinc

boulon guide Eclisse

ø

Mi-bois Faux pieux

d

1.5 - 2 d

Manchon en tôle

30 cm

> 2d Goujon (acier rond c > 25mm)

Sabot

d

• Caractéristiques générales: Jonction des pieux en bois - De

Guide en bois dur

3e à 4e classe (on classifie en 7 classes de bois)

- Diamètre

: de 20 cm à 30 cm

-Longueur : de 10 m à 12 m

50

-Le bois plus fréquemment est :sapin,pin,chêne. On peut employer aussi: hêtre , orme, mélèze, sycomore -Qualité de bois: droit, sain, non gemmés • Conservation : Les pieux en bambou et en bois ne se conservent que s’ils sont constamment dans l’eau • Préparation de pieu en bois : La préparation comporte les opération suivantes : -

Lignage du pieu

-

Frettage et sabotage avec l’emploi de boulon guidé ( fretter et saboter)

- Enture, c’est-à-dire: réunion de 2 pieux( 2 parties) pour en constituer un de plus grande hauter. Elle peut s’effectuer à mi-bois, à goujon et éclisse, à manchon en tôle ou en gunite armée (si la tôle est attaquée par corroisive de l’eau) Pour renforcer la portante des pieux en bois, on peut assembler (joindre) les pieux avec 2 ou 4 tronҫons de bois -

Diamètre nécessaire des pieux: d’après la formule moderne: D = 30cm + 1,5(L-6) pour L >6m Soit : D – diamètre au milieu du pieu ( cm) L – longgueur du pieu (m)

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F1 F2

F1 F2

F2

Troncons de bois F=F1+2F2

F2

Troncons de bois F=F1+4F2

Résistance du pieu : P = [σ].F

Longeur du pieu (m) 5 7,5 10 12,5 15

Diamètre moyen du pieu (Pag.10) Diamètre musuré Observasion à 1m de la tête (cm) 20 à 22 (jusqu’à 25) Charges admissibles par pieu 22 à 24 (jusqu’à 27) 22 à 25 (jusqu’à 30) À la compression: jusqu’à 45T 25 à 26 (jusqu’à 35) À la traction: jusqu’à 35T 25 à 29 (jusqu’à 40)

2.2.3. Pieux mixtes bois – béton armé

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a.système Raymond

b.système simplex

Goujon acier rond

Béton

c.système Heimba

Chemise en tôle

Pieu en béton

Acier rond

Anneau métallique

Chemise en tôle Pieu en bois

Acier rond

Pieu en bois

Anneau métallique

En réalité, on utilise les pieux en bois combinés avec les pieux en béton armé. La partie constamment immergée est de pieux en bois et la partie supérieure est en béton armé afin de résister aux alternatives sécheresse et d’immersion. Ces pieux ne peuvent pas être battus inclinés. Jonction des pieux en bois et en béton armé. 2.2.4. Pieux en béton armé ou précontraint Les pieux en béton armé ou précontraint sont constitués dans les ouvrages de hauteurs assez grandes, c’est-à-dire sa longueur dépasse 10m, et subi une forte surcharge du bâtiment. Ces pieux doivent être capables de résisster à l’eau de mer et supporter les alternatives de sécheresse et d’immertion. a. Pieux pleins en béton armé ou précontraint. Section en général carré, pentaginale, hexagonale, octogonale.

53

étrier

e

0,21.l

0,21.l l

25 ÷ 40 cm

Trigonal

e : épaisseur du béton en protection (enrobage) Pour l’eau ordinaire: e = 3 cm

Φ d’acier: l ≤ 10m Φ = 18 mm

Pour l’eau agressive: e ≥ 5 cm

Φ longitudinaux: l > 10m Φ = 20 mm

b. Pieux en béton armé fretté. Longeur jusqu’à 25m Ces pieux sont utilisés dans les ouvrages lorqu’ils subissent une force de traction (arrachement), par exemple, sous radier d’une cale de radoub. Les pieux tors ont donné de bons résultats. Dans un sol non cohérent – A la compression jusqu’à 60T – A la traction jusqu’à 40T

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Pieux tors en béton armé travaillant à l'arrachement

L

c. Pas de la frette: en fonction de L: L(m)

Pas de la frette (cm)

Acier longitudinaux

15

7

4Φ26

16

7

4Φ26

17

6

4Φ28

+ Caractéristique générale du pieu en plein béton armé ou précontraint. – Les pieux peuvent être armés ou fretté ou précontraints (longueur jusqu’à 40m) – Tête du pieu: afin de permettre le battage sans détérioration du pieu, on fette la tête sur une longueur de 0,4m à 1,0m qui sera recepée après le battage. – Transport des pieux: les pieux doivent être calculés à la flexion qui peut se produit pendant le transport. d. Pieux creux en béton armé ou précontraint. On les utilise généralement lorsque la longueur des pieux dépasse 25m et qu’ils ont à supporter une très forte surcharge ce qui exigerait une section importane.

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+ Caractéristiques générales: – Forme: Section circulaire – Longueur: jusqu’à 60 – 70 m – Diamètre: jusqu’à 0,5 – 1,5 m – Epaisseur de la paroi: 8 – 15 cm – Armatures: Constitué par une spirale intérieure et extérieure et des aciers longitudinaux 2.3 Fabrication et mise en oeuvre La fabrication s’effectue en général par centrifugation ou par vibration. Dans le cas où de pieux en béton armé précontraint, centrifugés, on disposerait bout à bout des éléments de 5 à 8m de longueur que l’on assemble par câbles. Les pieux sont munis d’un sabot ou d’une trousse coupante. acier logitudinal

acier logitudinal

Spirale extérieure Spirale intérieure

béton coulé après enfoncement

béton coulé avant enfoncement

sabot en acier

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2.3.1 Pieux métalliques: Les pieux métalliques résistent bien aux efforts verticaux, mais leur manque de masse les rend vulnérables au diversement latéral et aux affouillements du sol. Ils sont de plus en plus remplacés par les pieux en béton mais on utilise néanmoins encore. – Dans les installations soumises à des chocs verticaux ( Par ex. chantier naval) – Dans certains terrains sableux, ou rocheux le battage d’autres pieux est difficile (Par ex. pieu à vis dans le sable) – Afin d’éviter le soulèvement des pieux voisins dans le cas de terrains argileux plastiques. Actuellement, on uitlise les pieux métalliques sous la forme de profilés avec ailes soudées à la base ou enrobés de béton dans tous les terrains.

• Différents types d’ailes soudées: -Pieux en aciers profilés – Ailes soudée à la base +Caractéristiques . Autrefois , les pieux métallique étaient en fonte ou fer , actuellement en acier ou mixte acier-béton. Pleins ,diamètre de 12 à 22 m , terminés en poite ou en profilés spéciaux . Longeur de 4 à 200 m

57

.Charge totale de pieux métalliques : jusqu’à 200 T

• Avantages -Augmentation de la force portante en tous les terrains -Diminution de la longueur de fiche nécessaire -Énergie de battage relativement faible -Facilité de manutention. Absence de fragilité 2.4.Battage des pieux 2.4.1.Définition Le battage consiste à enforcer un pieu après sa mise en fiche , en frappant sur sa tête , au moyen d’une sonnette munie d’une masse ou un marteau appelé Mouton • “Mise en fiche” consister à piquer ou à présenter la pointe du pieu ,à l’emplacement fixé pour son battage et à l’attacher aux guides de la sonnette • “Fiche”: la longeur dont un pieu est enfoncé dans le terrain d’assise. Afin de ne pas détériorer la tête des pieux par le battage on la recouvre d’un “casque de battage” en bois • “Refus” du battage des pieux On désigne par “Refus” d’un pieu , son enforcement sous un nombre déterminé de coups de mouton, appelé “Volé e” Par exemple : le refus est de 5 cm sous une vol é e de 10 coups, ou bien de 5 mm par coup (valeur moyenne)

58

La formule pour déterminer de refus:

e=

n F Q H Q + 0 , 2 ( q +1 q) . P1 ( P1+ n F ) Q+ q+ q 1

Soit: e- le refus d’un coup le refus: n- coefficient n=150 t/m2 pour pieux en béton armé avec le casque n=100 t/m2 pour pieux en bois sans casque n=80 t/m2 pour pieux en bois avec casque n=500 t/m2 pour pieux en m é tallique sans casque F: section tranversale du pieu

(m2)

Q: le poids du mouton

(T)

H: hauteur de chute du mouton

(m)( donné dans le tableau)

q: le poids du casque

(T)

q1: le poids du casque

(T)

P1:la charge portante du pieu

(T)

2.4.2.Matériels du battage des pieux L’enforcement des pieux en bois ou en béton armé préfabriqué se fait au moyen de sonnette a.Sonnette: 1.Poulie 2.Cable du mouton 3.Cable du pieu 4.Jumelle 5.Contre fiche 6.Treuil 7. Pieu 8.Chariot

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Choix de la hauteur de la sonnette Ho=l+H+h+z Soit: Ho - hauteur totale de la sonnette l

- longeur du pieu

H - hauteur de la chute du mouton Z

- hauteur pour les é quipements

H - hauteur du mouton . Choix du mouton. On a: Soit :

Qv. 2 E= 2g

(1)

E : la force vive développée (kGm) v : la vitesse du choc du mouton sur le pieu (m/s) g : L’accélération de gravité (m/s2) Q : le poids du mouton (T)

E doit être satisfait la condition suivante :

E ≥ 25P(kGm) (2) Soit :

P : capacité supportante du pieu (T)

On doit vérifier (1) et (2) avec le coéfficient d’adaptation :

K= Soit :

M + q + q1 E

M : poids total du mouton q1 : poids du casque du pieu q : poids du pieu

Consulter le tableau du coéfficient de K.

60

Si kcalcul # ktableau ,ce n’est pas adaptable. C’est à dire, soit le mouton est plus léger,ce qui peut causer la destruction de la tête du pieu, soit le mouton est très lourd, ce qui provoque l’enfoncement excessif du pieu. c. Exécution du battage des pieux. 

Préparation des pieux. - Les pieux sont disposés hors de la zone d’exécution. - Les pieux doivent être marqués les axes. - Pendant le transport, les pieux doivent être calés, la distance entre les calés et les extrémités est égale à 0,2l (où l est la longueur du pieu).



Battage des pieux. Après « la mise en fiche », on procède à vérifier et ajuster la position du pieu à travers de théodolite. On doit vérifier la position et la stabilité de la sonnete. - Les premiers coups, on doit frapper de manière légèrement. - Pendant le battage, on doit observer l’enfoncement du pieu. La pénétration du pieu ne doit pas être très vite. S’il y a une déviation ou inclination du pieu ,on doit ajuster immédiatement. Dans le cas imposible, ce pieu doit être arraché et rebattu de nouveau. - Quand les pieux sont enfoncés à l’approche de la profondeur désirée, on doit médir le refus du pieu.



Le schéma du battage On commence souvent du centre au dehors.

61

 Espacement des pieux Les pieux battus doivent être espacés de la valeur la plus grande entre celle suivantes : D ≥ 3d D ≥ 2,5.

Soit :

P 100

(m)

D - espacement des pieux P - charge portante d’un pieu (en tonnes) D – diamètre des pieux

 Les incidents trouvés pendant l’exécution des pieux. - Le pieu n’est pas encore battu jusqu’à la profondeur désirée mais il est difficile de l’enfoncer. (se trouver en obstacle) - L’apparence de ‘faux refusù. C’est à dire le pieu n’est pas arrivé à la profondeur calculée mais le refus est déjà atteint la valeur normalisée. - Si il existe une déviation ou l’inclination du pieu, on doit ajuster par des treuils. Dans le cas impossoble, on doit l’arracher et procéder à battre de nouveau. - Quand la tête du pieu est détériorée, on doit le couvrir par casque. - Quand le pieu est détruit pendant le battage, peut-être le poids du mouton choisi est plus pétit que la portance du pieu, on doit donc changer le mouton. - Pour arracher les pieux, on peut utiliser le treuil, la grue ou le vérin. - Pour couper les pieux : La partie en béton, on peut détruire à la main, la partie en armature, on peut détruire par la méthode de soudure. 

Arrachage des pieux et des palplanches.

62

On doit procéder à l’arrachage des pieux ou des palplanches lorsqu’ils ont été battus provisoirement afin de permettre l’exécution des installations de chantier ou lorqu’ils ont été mal battus. On considère un pieu ou une palplanche comme mal battu si sa déviation par rapport à sa position correcte dépasse 15cm pour un pieu et de 5cm pour une palplanche. Pour procéder à l’arrachage, on commence par ébranler le pieu par quelque coups de mouton et on ameublit si possible le terrain qui l’environne. Ensuite, on utiliser le matériel approprié à la nature du pieu, à sa longueur, à son emplacement : vérin à vis, vis, levier monté sur le terrain ou sur un bateau. Pour les palplanches, on utilise une mâchoire spéciale ou des mâchoires de fortune, consritué par deux fers en U accrochés à un treuil et une moufle ou enfin le marteau de trépideur ayant servi à enfoncer les palplanches, que l’on retourne et qui décolle la palplache en la soulevant. On note que d’une manière générale, l’arrachage est plus coûteux que le battage. 

Faux pieux Si l’un des pieux ou palplanche à battre n’est pas assez long et qu’on est obligé de l’enfoncer sous l’extrémité inférieure des jumelles de la sonnete, si de plus, on ne peut l’allonger, on utilise un ‘faux pieux’, généralement constitué par une pièce de bois, frettée aux extrémités, placée sur la tête du pieu ou de la palplanche à battre. L’interposition du faux pieu produit une inertie et diminue par suite le rendement du battage, aussi le prend ou le plus court possible.

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Faux pieu

1,2 à 1,5 m

Galopin de faux pieu

Collier

Sciure de bois et copeau

Plaque de tole 20 mm

Boulon Ø 25

Galopin de palplanche ou pieu

Pieu en béton

2.5. Pieux Franki Le pieu Franki est un pieu en béton monlé dans le sol; Le béton mise en oeuvre à la consistance de terre humide et est fortement damé par un mouton de 2 à 4 tonnes. 2.5.1. Mode d’exécution du pieu Franki Le pieu Franki est exécuté au moyen d’un tube de fonÇage par un procédé qui permet la mise en oeuvre de bé on fortement damé dans le sol. Le mode d’exécution qui comporte des variantes pour les cas spéciaux-est le suivant: Le tube de fonÇage est obturé hermétiquement à sa partie inférieure par un bouchon de béton, puis enfoncé dans le sol au moyen d’un mouton -dameur de 2 à 4 tonnes tombant en chute libre de plusieurs mètres de hauteur. Ce tube est en acier spécial de forte épaisseur et très resistant. La puissance de fonÇage du mouton est supérieure à celle de n’importe quel mouton à vapeur. Le damage s’effectue sur le bouchon qui entraîne le tube. Le tube atteint rapidement les couches résistantes. À

64

la profondeur désirée, le bouchon est expulsé en partie. Du béton très peu mouillé est versé dans le tube par petites quantités et chassé dans le terrain par le monchon. Il se forme ainsi dans le sol, comprimé jusqu’au refus presque absolu, un bulbe en béton qui donne un pieu une très forte assise. Lorsque la base du pieu est terminée, le fût est exécuté par damage,dans le sol de la quantité successive de béton tandis que le tube est progressivement relevé. Le béton est damé à raison au moins 20.000kg/m par métre cube. Le fût terminé se présente donc comme une colonne rugueuse étroitement gainée de terre comprimée, il est parfaitement solidaire de toute la masse du sol. En cas de nécessité, le fût est armé de barres longitudinales reliées par des spires en fils d’acier. Pendant le bétonnage, une hauteur suffisante de béton est maintenue dans le tube de faÇon à éviter toute pénétration d’eau ou de terre. d. Caractéristique générale du pieu Franki - Le diamètre du tube de fonÇage est choisi suivant l’importance de charger à supporter. La charge utile en compression(varie de 35 tonnes à 125 tonnes/pieu) -La charge utile en traction:10-25% de charge utile en compression -La longueur est assez grande.

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M outon

B éton versé pour exécution du bouchon

Bouchon de béton com prim é

Terre végétale

Bouchon de béton parfaitem ent R em blai étanche N appe aquifère T ourbé Le tube reste en place.Le bouchon de béton est expulsé en A rgile partie et le beston est introduit dans le tube G ravier portant

B é ton du fÛt

Profondeur de fon Çage B ase élargie

e. Le matériel Franki La machine Franki comporte (comprend): une plate-forme mobile sur rouleaux,galets ou chevilles,une jumelle de long de laquelle coulisse le tube de fonÇage, un treuil plusieurs tambours, commandant toutes les mainɶuvre nécessaires. Il existe plusieurs types de machines Franki adaptés aux nécessités, de la machine lourde ayant une jumelle de 25m de haut,jusqu’aux petites machine légères se plaҫant sur camion et montées en une demi-heure. Les machine Franki peuvent entreprendre tous les travaux de battage:Palplanches métallique en béton ou en bois,poutrelle métallique, pilots en béton ou en bois. 2.5.2. Pieux Frankis mixtes

66

Les pieux Franki sont appliqués dans certains travaux. Il est exécuté de faҫon suivant: - Le tube de fonҫage est enfoncé dans le sol jusqu’ à la profondeur requise; - Une base élargie est bétonnée par damage à refus. - Un pilot octagonal ou circulaire, en bé ton armé préparé d’avance, est descendu dans le tube et assis fortement sur la base par quelques coups de dameur. - Le tube de foncage est retiré du sol. • Pharses d’exécution des pieux Franki mixte

S ectio n s tran ve rsal du P ilot e n b éto n arm é

Ce mode d'exécution confère au pieux Franki mixte les suivants avantages: • La tête du pieu peut-être arasée à un niveau quelconque au-dessus du terrain, ce qui constitue un grand avantage pour l'exécution des fondations hautes, des fondations en terrain destiné à être remblayé par la suite etc. • Le pieu peut-être foncé dans l'eau Il convient donc pour les piles de pont, les appontements, les piers, etc. • Le fût étant lisse et de diamètre moindre que celui du tube de fonçage, le frottement latéral est très réduit.

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• Ce pieu conserve une grande force portante due à la puissance utilisée pour fonçage du tube et à la base élargie en béton. • Dans les terrains chimiquement agressifs le fût peut-être recouvert d'un enduit qui le protège contre la corrosion. Le pilot n'est pas enfoncé dans le sol par battage; l'enduit ne peut donc être arraché comme il le serait pour un pilot ordinaire préparé d'avance. 2.5.3. Pieux Franki décarottés Dans certains terrain argileux, les pieux Franki doivent être foncés non par compression, mais par extraction de couches du sous-sol, soit parce que celles-ci sont incompressibles et qu'il importe néanmoins de les traverser pour chercher une assise en profondeur, soit parce qu'il faut éviter toute vibration ou ébranlement du terrain. L'exécution de ces pieux Franki forés, dits "décarottés", s'effectue au moyen d'une machine ordinaire et d'une cloche. Celle-ci est constituée par deux mâchoires cylindriques, coulissant dans un tronsçon de tube, lesté d'un mouton en acier. La cloche est descendue au fond du tube de fonçage; les deux mâchoires se remplissent d'argile, la couche est alors retirée et vidée grâce à un mécanisme spécial. Le tube de fonçage est introduit dans la cavité ainsi formée en utilisant le poids de la machine au moyen de câbles passant sur des poulies de rappel. L'opération est recommence jusqu'à ce que le tube ait attaint la profondeur prescrite. Le pieu Franki s'exécute ensuite de la façon habituelle.

Ascention de la cloche

Sortie de cloche Terre remplie

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Carotte d'argile extraite par le tube-cloche

2.5.4 Pieux Franki tubés: Nous exécutons, pour certaines foundations spéciales des "pieux tubés" composés d'un fourreau en tôle abandonné dans le sol et rempli du béton. Nous utilisons les pieux tubés en rivière; dans les terrains contenant des couches très molles, ou dans les terrains dont l'eau est agressive pour le béton etc. Certaines fondations requièrent des pieux une partie du fût dépasse le niveau du sol. C'est le cas, par exemple pour beaucoup d'ouvrages en rivière, appontements, murs de quai, piles de pont, etc.

Fond

Tube acier épaisseur 9 à 11mm

hautes eaux

Basses eaux Fond

Frette

Frette

Bouchon en béton armé Armature vertical

2.5.5. Pieux Franki de grand diameter Les pieux Franki peuvent avoir un très grand diamètre: un mètre et plus, grâce à des tubes, foncés par forage. Ces pieux de grand diameter peuvent avoir une base élargie.

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Tube acier épaisseur 9 à 11mm

Ils sont utilisés pour les très fortes charges. Leur mode d'exécution ne diffère pas essentiellement du procédé Franki ordinaire. Sur le chantier, il va procéder comme suite: La machine fore le terrain, sans cuvelage jusqu'à argile dure, au moyen d'un outil spécial. Ou bien la machine Franki va foncer le tube de grand diamètre par battage sur la tête. Après l' exécution de la base élargie, le fût sera bétonné de la manière ordinaire. Le béton de la base et du fût sera vibré. Les pieux ainsi executes et armés offrent une résistance particulièrement élevée. 2.6. Pieux moulés dans le sol 2.6.1. Puits et barrettes - Grosses sections φ > 1,20 m - Faibles profondeurs Z ≤ 8 m a. Puits: - La section tranversale est carré et circulaire. - Exécutés à la tarière ou avec la benne de la pelle mécanique. - Ils sont coulés en pleine fouille ou à l’intérieur d’une buse d’assainissement ( sol pulvérulent ). - Ils sont non armés et realisés en gros béton. - Un plot ( ou en dé béton vient les coiffer et assurer la liaison à la structure) longrines B.A 100 à 150 cm

100 à 150 cm

en béton 60x60cm

1m

En absence de goulotte ou de tuyau, e béton rebondira contre le coffrage et les armatures ceci peut provoquer la segregation et des nids de graviers Bétonnage par couches successives

-

Bétonnage en escalier

Lorsque l’on verra qu’il n’est pas possible de bétonner par couches successive ,ni même en escalier, le temps de prise ne permettant pas à la couche en cour de realization d’être liée à la couche qui lui est inférieure on changera les hypothèses de travail par exemple:

154



En augmentation les cadences de bestonnage avec du matériel Plus puissant



En mettant un retardateur de prise

3.8.2. Arrêt de bétonnage Les arrêt du bétonnage doivent être soit préscisés sur le plan d’exécution, soit soumise à l’avis de l’ingénieur d’étude. Les arrêts sont placés dans des sections où les efforts sont les plus faibles. La reprise peut être coffrée par un “grillage” qui sera ensuite retiré. La laitance (pour faciliter le décofrage) devra être retirés de la surface de reprise, et un surdosage (mortier de repise) pourra être prévu lors du démarrage de la phase suivante: • Les arrêts dans structure Poutre

II

I

I

III

II

II

I

I

II

II

III

II

Dalle Plancher

I

I

Fondation

• Les arrêts dans plancher Lorsqu’on réalise le bétonnage du plancher, les arrêts seront installésen dépendant de la direction d’exécution du béton. Par exemple: -

Lorsque la direction de bétonnage sera parallèle à poutrelle → les arrêts seront installés sur les poutrelles. Dans ce cas, on divise la poutrelle en 3 parties,les arrêts sont placés dans la partie centrale, mais en réalité, les arrêts sont placés exactement au lieu de L2/3 (I-I, II-II)

155

Zones des arrêts

L1

Poutrelles

L1

Poutres

L2/3 L2/3 L2/3

L2

L2

L2

- Lorsque la direction de bétonnage sera perpendiculaire à poutrelle, les arrêts seront installés sur les poutres. On divise la poutre en 4 parties, les arrêts sont installés en 2 parties centrales, la meilleure solution sera en I – I, II – II. Poutrelles

L1

L1/4

L1/4

L1/4

L1/4

L1

Zones des arrêts

L2

L2

L2

L2

L2

- Zone d’exécution Le plancher sera divisé en quelques zones d’exécution de bétonnage par les arrêts. La division doit être répondue la condition suivante: Vmax − Vmin .100 ≤ 25% Vmin

Soit: Vmax – volume du béton de la zone plus grande Vmin – volume du béton de la zone plus petite 3.8.3. Serrage

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Du béton fraîchement coulé contient entre 15 et 20% d’air occlus. Un béton durci dans cet état serait très poreux, ce qui aurait une influence néfaste sur sa résistance et sa durabilité. On a établi la formule suivante: 2

  Vc f 'c = k    Vc + Ve + Va  Où: f’c = la résistance à la compression Vc = le volume absolu du ciment Ve = le volume absolu d’eau Va = le volume absolu d’air k = une constante On voit qu’une augementation de la teneur en air diminue donc proportionnellement (et au carré) à la résistance à la compression. La surface du béton après décoffrage sera par ailleurs moins uniforme. On y observera des trous et des cavités. Le béton ne remplira pas peut-être complètement les coins et le recouvertement des armature risquent d’être insuffisant. Si l’on veut permette à l’aire de s’échapper et combler tous les vides, il faut vaincre toutes les forces existantes (force de frottement aux points de contact,les forces de cohésion entre les particules et les forces capollaires) ce qui nécessite une énergie. Les méthodes applicables sont classées en deux groupes: - Suppression ou diminution du frottement par un effet dynamique: vibrer, secouer - Par augmentation de la pression: comprimer, centrifuger, laminer 3.8.4. La vibration a. Principe et méthode de vibration La vibration fait perdre sa cohésion au mélange et diminue sa viscosité, elle a pour conséquence: - Transformer le mélange en un psedo-liquide permettant au béton de pénétrer dans l’enchevêtrement des ferraillages et dans les recoins du coffrage, en même temps la surface du béton va “se mettre à l’horizontal”

157

- Faire remonter les bulles d’air d’abord, puis le mortier et l’eau en surface, descendre les gros cailloux par l’effet de pression d’Archimède. L’air libérant est emplacement de mélange devient plus compact. fin de dégagement de balles

-->

laitance plus mortier

apparition de laitance

Béton non vibré

Béton vibré

Béton trop vibré (Ségrégation)

b. Matériel de vibration  Aiguille vibrantes sont constituées d’un cylindre à inférieur duquel tourne un excentrique L’entraînement peut être:  Mécanique en câble métallique dans un flexible transmet la rotation impulsée par un moteur à l’excentrique.  Pneumatique :un tuyau flexibe conduit un flux d’air comprimé d’une turbine située dans l’aiguille 

Electrique: un moteur est placé dans l’aiguille

Ces deux dernières techniques sont les plus couramment employées. L’investissement “pneumatique” est moins cher que l’électricité,les chantiers étant systématiquement équipés de réseau d’air comprimé,et les aiguilles pneumatiques coûtant moins cher à l’achat que les aiguilles électriques.Cependant l’électrique est de plus en plus répandu car plus fiable. 

Caractéristiques de l’aiguille

•

Diamètre:de 25 mm à choisir en fonction

-

De la dimension des mailles de ferraillage Des cadences de bétonnage De la dimension de plus gros grains du béton

-

Grains le plus gros (dimension en mm)

Diamètre de l’aiguille

158

Où? Quand?

Gravions petits ou 25mm moyens(16mm) Gravillons 35-45mm gros(25mm),petits cailloux(31,5mm) Petits cailloux (31,5mm) 45-55mm

éprouvettes,noeuds de ferraillage très dense Ouvrages de petites dimensions,ferraillage dense

70 à 100 mm

60-100mm

100 à 200 mm

100-200mm

•

Ouvrages courants,voiles de 20 a 50cm d’épaisseur Béton de masse:fondation,voile de 60 à 80 cm d’épaisseur Béton de très grande masse:barrages et de très gros massifs: voile de 1 a 1,2m d’épaisseur

Rayon d’action

On admet que le rayon d’action d’une aiguille est égal à 5 jusqu’à 10 fois environ son diamètre Ф: r0=(5÷10)D Soit : D-diamètre de l’aiguille r0-rayon d’action La distance entre l’introduction successive de l’aiguilles a sera: A=1,5. r0 C’est-à-dire: a = (7,5÷10) D •

Durée de plongée:

Les durées de plongé de l’aiguille varient avec la consistance du béton,seront données dans le tableau suivant Ouvrabilité Classe de Affaissement consistance ( Cône Abrams) (en cm) Ferme 0÷4 Plastique

5÷8

Type d’ouvrages

Béton de propreté Gros béton de fondation Structure béton armé Semelle,poteaux,poutres

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Durée de plongée de l’aiguille (minute) 1 a 2 minutes 20 secondes

Très plastique

10÷15

Fluide

≥16

, dalles ,voiles,dallages Fondation coulée à 5 secondes pleine fouille, pieux , voiles de faible épaisseur Parois moulées Pas de vibration

c. L’utilisation de l’aiguille - La longueur de l’aiguille et l’épaisseur des couches de béton à vibrer doivent correspondre. Il faut faire descendre l’aiguille jusqu’à10cm de profondeur dans la couche précédente. Couche fraîcherment coulée Sens de vibration

30-50cm

10cm

Couche antérieure compactée

- Une aiguille vibrante ne sert pas à déplacer le béton horizontalement. Le compactage du béton coulé sur un plan incliné doit se faire en commençant par le bas. - On laisse l’aiguille vibrante s’enfoncer verticalement ( ou presque verticalement) dans le béton pour éviter une ségrégation,il faut limiter le temps de vibration.L’aiguille doit être retirée quand la surface du béton commence à réduire.La durée de remontée de l’aiguille doit être telle que le trou laissé par l’aiguille puisse se refermer complètement. - Le béton peut être vibré tant que ,par son poids propre,l’aiguille descend dans le béton et tant qu’en sortant l’aiguille,le trou se referme aisément.

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- Les armatures ou autres éléments noyés ne peuvent être touchés par l’aiguille .En cas de contact ,les armatures vont propager les vibrations vers les bétons déjà compactés,éventuellement visibles dans la surface décoffrée.Autre conséquence,l’adhérence béton-acier peut être perturbé. - On doit laisser une distance suffisante entre aiguille et le coffrage afin d’éviter ,autant que possible,une éventuelle vibration du coffrage. - Le mélange du béton frais avec le béton précédemment coulé doit éviter autant que possible les joints de reprise (la ligne de séparation entre les deux couches est appelée “joint de reprise”) d. Vibrateurs de coffrage Les vibrateurs de coffrage sont installés à l’intérieur de coffrage.Les vibrations sont transmises successivement au coffrage et au béton.Cette méthode n’est intéressante que dans les cas où la somme des sphères d’influence des parois mises en vibration est plus grand que l’épaisseur de la couches de béton frais se truant entre ces parois.Ce procédé est donc adapté au serrage d’élément de constructions hautes et à parois fines (parois,colonnes,poutres) qui sont difficiles à vibrer autrement. Le moteur vibrant à utiliser et les distances à respecter dépendent du matériau de coffrage,de sa construction et de la consitance du béton:ces paramètres doivent donc être déterminés expérimentalement. Les coffrages en bas sont mieux vibrés à basse fréquence car l’amortissement interne augmente fortement avec les fréquences croissantes.Les coffrages en acier,par contre peuvent être vibrés à haute fréquence.Les vibrateurs doivent être fermement arrimés au coffrage de préférence aux raidisseurs.Les vibrateurs disponibles sur le marché sont aussi bien électriques,pneumatiques ou mécaniques. e. Tables vibrantes La table vibrante est principalement utilisée dans l’industrie des produits en béton.Les coffrages sont fixés à la table vibrante(une plaque horizontale rigide)qui est mise en vibration par un moteur vibrant.Cette méthode de serage permet la mise en oeuvre de béton très sec,surtout si la vibration est complétée par une compresstion. f.Vibreur de surface

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Ces vibreurs sont intéressants pour le serrage de construction mince et horizontale telles les dalles de béton,les routes,etc.L’amblitude doit être suffisante pour garantir une efficacité en profondeur.Le poids de la poutre (ou de la plaque) vibrante,le moteur vibrant et le nombre de vibration à appoter par unité de longueur au béton à serrer son autant d’autres paramètres déterminants. 3.8.5.Serrage par compression La compression introduit l’énergie de serrage à la surface du béton frais.Delà,elle va propager progressivement dans l’ensemble de la mise du béton. Cette méthode va souvent de par avec une mise en vibration préalable ou simultanée.Le béton frais doit contenir suffisamment d’éléments fins pour faciliter le mouvement des granulats dans la masse. Les granulats ne peuvent être poreux car l’eau s’introduit dans les pores lors de la compression et les quittes lors de la diminution de pression en formant autour des grains un film qui nuit à l’adhérence du mortier. 3.8.6.Serrage par laminage(aplatissement) Le laminage est une variante du serrage par pression.Contrairement à cette dernière méthode où la machine et le béton bougent à peine l’un par rapport à l’autre, il y a,lors des laninages un déplacement du béton par rapport à l’engin de serrage ou viceversa. La pression peut aussi bien s’exercer à l’intérieur du béton, par un rouleau ou un piston par exemple qu’à l’intérieur même de la masse, par une vis hélicoïdale. Cette méthode de serrage est utilisée pour la production d’éléments ronds et creux tels les tuyaux,de petits élements peu épais tells les tuiles, des hourdis en béton précontraint,etc. 3.8.7.Centrifugation. La centrifugation est une des méthodes dans lesquelles l’énergie de serrage de extérieur sur la masse de béton. La force centrifuge remplit un double rôle: -Le serrage du béton. -L’expulsion de l’eau excédentaire. Prenons un moule donné(par exemple circulaire) rempli partiellement de béton. Si on impose une rotation au moule,le mélange va se comprimer et se compacter le long de la paroi sous l’effet de la force centrifuge. Il est clair que ce procédé de

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serrage n’est utilisable qu’en usine. Il est surtout adapté à la fabrication de longs éléments creux à section circulaire ou polygonale tells les tuyaux,les poteaux d’éclairage,etc. 3.9. Cure et protection du béton. Pour que le béton obtienne les propriétés escomptées,une bonne cure et protection du béton frais sont nécessaires.Cette cure et protection doivent débuter aussi rapidement que possible après le serrage du béton frais. La cure du béton frais est une mesure de protection contre le dessèchement prématuré du béton jeune. La cure est indispensable, en particulier, par temps chaud et venteux. La protection après bétonage du béton frais est une mesure de précaution pour prévenir les dégâts du béton. Durant la pris, le béton doit être protégé contre délavement par la pluie et un ruissellement d’eau. Durant la phase de durcissement, il est nécessaire que le béton soit à l’abri des basses températures. 3.9.1.Protection du béton jeune contre le dessèchement a. Evaporation de l’eau à la surface du béton. La vitesse d’évaporation de l’eau à la surface du béton est principalement dépendante des conditions environnementales mais aussi de la température du béton frais. Ces facteurs différent agissent des manières suivantes: −

L’humidité relative de l’air: plus l’air est sec, plus le dessèchement est rapide.

La température de l’air: la température de l’air est étroitement liée à son humidité, une augmentation de température de 100C correspond à une baisse de 50 % de l’humidité relative. −

− L’ensoleillement: l’ensoleillement conduit à un échauffement de la surface du béton et à une augmentation de la tension vapeur de la couche d’air juste à la surface du béton, ce qui entraine une augmentation de la vitesse d’évaporation. − Le vent: le vent intervient dans le processus de dessèchement en ce sens qu’il amène aconstamment de l’air nouveau et plus sec à la surface humide du béton. Plus le vent est fort, plus de dessèchement est dont rapide.

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− La température: plus élevée la température du béton, plus haute est tension de vapeur de la couche d’air juste à la surface du béton et plus grande par conséquent est à vitesse d’évaporation. b.Infuence néfaste du dessèchement du béton Le dessèchement conduit à deux sortes de pertubations : – La pulvérulence de surface due à l’arrêt de l’hydralation à la surface – La formation de fissures causées par le retrait plastique et le retrait hydraulique précise. 3.9.2 Méthodes de cure Pour empêcher l’eau de s’évaporer hors du béton prématurément, une cure efficace doit être exécutée. Le principe de la cure est l’isolement du béton des facteurs atmostphériques. Les méthodes pricipales de cure sont : - Laisser le coffrage en place - Recouvrir par des bâches plastique ou des panneaux de recouvrement - Mettre en place des couches humides(sables, jute..) - Pulvériser l’eau ou placer sous eau. - Appliquer des produits de cure formant des membranes de protection Ces méthodes peuvent être appliquées iso ément ou en combinaison, En tout cas, la cure doit débuter aussi tôt que possible. Il est aussi nécessaire de décider la méthode de cure avant le début du travail sur chantier. a.Laisser le coffrage en plac. Laisser le coffrage en place est en général une méthode de cure suiffisante. Comme matériaux, on rencontre le bois, l’acier, les plastiques. Les éléments en bois et les panneaux sans recouvrement doivent être humidifiés avant la coulée du béton et doivent être maintenus humides dans des conditions fortement desséchantes. b.Recouvrir par des bâches plastique ou des panneaux de recouvrement En utilisant des bâches plastiques et des panneaux de recouvrement, il est possible de recouvrir toute la surface. Il faut toutefois veiller à ce qu’il n’y ait pas de courrants d’air entre le béton et la bâche.À cause de cet effet dénommé ‘effet

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cheminée’, on peut avoir un dessèchement accéléré. Les bordes des bandes des bâches doivent se superposer complétement de sorte que l’air peut passer sous ce matériau. c.Mettre en place des couches humides Toute la surface est recouverte de matériaux conservant l’humidité, maintenus humides en continue par pulvérisation. Il faut éviter que les matériaux ne puissent s’envoler. Comme matériaux on utilise le sable, le jute et des nattes. Un recouvrement avec du sable doit avoir une épaisseur d’au moins 25mm. Les matériaux ne peuvent contenir aucune matière qui attaque la surface du béton ou qui a une influence négative sur le durcissement de la surface du béton. d. Cure avec de l’eau. La cure avec de l’eau peut être effectuée par la pulvérisation constante d’eau à la surface ou au moyen de la mise sous eau de surfaces horizontales. On doit veiller à ce que la surface du béton soit compèletement et en permanence humide. Pour la pulvérisation, on doit faire attention que les gouttes d’eau ne soient pas trop grosses pour éviter qu’elles marquent des revêtements lors de leur chute sur la surface du béton frais. En général, des processus de cure ou l’eau est ajoutée conduisent à une stucture du béton plus fermée que celles où empêche de dessèchement du béton. On doit éviter que les surfaces de béton chaudes soient brusquement refroidies par la pulvérisation d’eau lors de la pulvérisation d’eau à la surface, on doit surtout éviter durant la phase de prise que la surface soit endommagée. e.Application des produits de cure. Ceux-ci sont des résines répandues par pulvérisation à la surface du béton et qui forment un film continu d’une épaisseur suiffisante pour empêcher l’évaporation de l’eau. Le produit doit être réparti très finement et former une brume qui se pose sur la surface du béton frais sans pénétrer. Les produits de cure ne peuvent pas former de tâche ou exérocher le saleté dur la surface du béron. 3.9.3. Durée de la cure La durée de cure requise dépend du temps nécessaire pour atteindre une certaine perméabilité. Ceci est également en rapport avec le dévelopempent de la résistance du béton et les exigences de durabilité posée. La durée de la cure est aussi

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dépendante d’un grand nombre de facteurs : la sorte de ciment utilisé et sa classe, le facteur eau-ciment, la température du béton, les conditions climatiques de durcissement, l’exposition ultérieure du béton En général, la durée de cure varie de 5 à 10 jours. 3.9.4. Protection du béton frais contre la pluie Le danger de dégât dû à la pluie existe dans les premières heures jusqu’à un jour après le bétonnage. Le ciment à la surface supérieure est délavé par forte pluie. Ceci a pour conséquence que la surface est riche en graviers et peu plane. Des recouvrements simples sans moyens d’isolation supplémentaire suiffisent pour prévenir les dommages de surface par la pluie. Les recouvrements doivent se superposer afin que l’eau ne puisse s’écouler sous ceux-ci. Avec des haussés, il ne peut apparaître de ventilation sous le recouvrement. Certains produits de cure peuvent former également une protection suiffisante contre la pluie. Les films secs de ces produits de cure peuvent résister à la chute de grosses gouttes de pluie. 3.10. Le décoffrage- Le moment du décoffrage 3.10.1.Généralité Le moment où le coffrage et les appuis peuvent être enlevés est défini en fonction des critères suivants : - Les constraintes qui seront produits lors du décoffrage ou dudécintrement - La résistance du béton lors du décoffrage - La nécessité de laisser certaines étançons pour réduire les déformations dues au fluage ou d’assurer la stabilité pendant la phase de construction. - Les conditions climatiques de l’environnement et les mesures qui seront prises pour protéger le béton après le décoffrage. Pour les contraites lors du décoffrage, on doit faire spécialement attention : - Au poids du béton, puisqu’il constitue la partie principale de la charge - À la charge suite à l’étançonnement sur des étages supérieures - Aux charges suite aux éventuels appuis momentanés lors du décoffrage Pour déterminer le moment de décoffrage, la résistance du béton durci peut être mesurée ou on peut prendre garde durant un certain temps d’attente.La mesure de la résistance en compression du béton dans un élément de construction est un

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problème séparé. Pour juger de cette résistance, on peut entre autres avoir recours à: - La méthode de la maturité pondérée - La détermination de la résistance en compression des cubes de chantier - Des essais non destructifs 3.10.2. Recommandation En l’absence de données plus détaillées, les périodes minimales suivantes sont recommandées : - Pour coffrages d’elément non porteur : 2jours -

Pour dalles de portée de moins de 2 mètres: 5 jours (quand σ b = 50%[σ b ] )

-

Pour poutres de portée inférieure à 8 mètres : 8jours (quand σ b = 70%[σ b ] )

-

Pour dalles de portée comprise entre 2÷6 mètres: 8jours (quand σ b = 70%[σ b ] )

- Pour les dalles et les poutres de portée supérieure à 8 mètres : 21 jours Cas particulier L’enlèvement du coffrage et le décintrement sont effectués sans chocs et par des efforts statiques. L’attention est attirée sur l’incidence de l’âge du béton au moment de la mise en charge sur les déformations initiales et différées (fluage) de la construction. L’influence de l’âge du béton au moment de sa mise en charge sur les déformations ne peut en effet pas être négligé. Plus la mise en charge est différée, plus c’est favorable pour le fluage. C’est principal pour les éléments non porteurs qu’il peut arriver que déjà tôt dans la phase de durcissement, on peut décoffrer. La résistance en compression est.Il est vrai, suiffisante au point de la stabilité et des déformations, mais un traitement brutal pendant le décoffrage peut conduire à des dégâts dans le béton. Si le décoffrage présente des coins saillants tournés vers l’intérieure, ces parties doivent être enlevées aussi tôt que possible, en tenant compte d’autres critères liés au décoffrage. 3.10.3. Remarques a. Pour des ouvrages spéciaux, nécessité de faire des essais de résistance du béton b. Au cas de gel, prolonger le délai de décoffrage

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c. Dans le cas de poutres ou d’élément de grande portées, le délai peut être doublé d. Pendant le décoffrage ,il est prudent de conserver quelques étais de secours sous les poutres et les hourdis. On disposera ces étais comme suite: • Poutres : des étais au milieu de la portée • Hourdis: des étais tous les 6m ( si leur portée est supérieure que 3 m) e. Après le décoffrage et avant de réemploi , le coffrage doit être nettoyé soigneusement et remis en état et sera classé par longueurs et categories.

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