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E.N.S.I.P - 40 Avenue du recteur Pineau 86022 POITIERS Tel : 05.49.45.37.62- Té

E.N.S.I.P - 40 Avenue du recteur Pineau 86022 POITIERS Tel : 05.49.45.37.62- Télécopie : 05.49.45.37.62 ARVOR Géotechnique - 11 Route de Toulindac - 56870 BADEN Tel. : 09.63.46.57.81 – Port. 06.35.94.13.78 Courriel : contact@arvor-geo.fr – Site : www.arvor-geo.fr ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’INGENIEURS DE POITIERS Spécialité Eau et Génie Civil Enoncés des travaux dirigés de géotechnique ____________________________________________ Introduction au dimensionnement des fondations par pieux et micropieux ________________________________________________________ Version du 11.12.2017 Année universitaire 2017 - 2018 Franck AVRIL ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers – Spécialité Eau et Génie Civil - Cours de géotechnique 2/45 Introduction au dimensionnement des fondations par pieux et micropieux Travaux dirigés – Version du 11.12.2017 - Année universitaire 2017 - 2018 ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations SOMMAIRE 1 Exercice n° 1: Calcul de micropieux type II - Méthode du modèle de terrain - .............................................. 3 2 Exercice n° 2 : Calcul de pieux à la tarière creuse simple rotation - Méthode du modèle de terrain ............ 17 3 Exercice n° 3 - Tolérances d’implantation au niveau du recépage des pieux selon le DTU 13.2 ................. 34 4 Exercice n°4 : Tassement d’un pieu isolé sous un ouvrage de génie civil selon la méthode Frank et Zhao . 36 5 Exercice n°5 : Calcul d’un pieu en flexion composée – libre en tête – soumis à un effort H0 dans un sol homogène. ............................................................................................................................................................. 40 Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers – Spécialité Eau et Génie Civil - Cours de géotechnique 3/45 Introduction au dimensionnement des fondations par pieux et micropieux Travaux dirigés – Version du 11.12.2017 - Année universitaire 2017 - 2018 ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations 1 Exercice n° 1: Calcul de micropieux type II - Méthode du modèle de terrain - 1.1 Enoncé 1.1.1 Calcul structurel des tubes armatures – Résistance des sections transversales. Une entreprise de fondations spéciales dispose dans son parc les tubes métalliques suivants : Tube type 1 2 3 Diamètre extérieur d mm 73.0 88.9 114.0 Epaisseur t mm 5.50 6.45 7.00 Filetage mm 2.50 2.50 2.50 Limite d’élasticité fy (MPa) Résistance à la traction fu (MPa) Module d’élasticité longitudinal E (MPa) Coefficients de sécurité M0 M1 M2 560 690 210 000 1,0 1,0 1,25 1.1.1.1 Corrosion Il est envisagé de mettre en place les micropieux dans des sols naturels intacts avec une durée de vie de 100 ans. Déterminer l’épaisseur du tube sacrifiée à la corrosion. 1.1.1.2 Classe des sections transversales Le classement d'une section transversale dépend du rapport largeur sur épaisseur de ses parois soumises à la compression ainsi que de la valeur de la limite élastique fy. Déterminer la classe des sections transversales des tubes selon l’Eurocode 3 en tenant compte de la corrosion sur la face extérieure. 1.1.1.3 Résistances des sections tranversales Pour chacun des tubes calculer les valeurs de calculs de résistance en compression Nc;Rd , en traction Nt ;Rd, aux efforts tranchants Vc;Rd, et en flexion Mc,Rd en tenant compte de la corrosion sur la face extérieure 1.1.2 Choix de tubes armatures Dans le cadre d’un projet de construction d’un bâtiment, les combinaisons de sollicitations aux ELU conduisent aux hypothèses suivantes : Appui n° A B C Effort de cisaillement VEd kN 135 10 195 Effort de compression NEd kN 350 50 100 Moment fléchissant par rapport à l'axe z Mz,Ed kN.m 10 5 28 Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers – Spécialité Eau et Génie Civil - Cours de géotechnique 4/45 Introduction au dimensionnement des fondations par pieux et micropieux Travaux dirigés – Version du 11.12.2017 - Année universitaire 2017 - 2018 ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations Les règles de vérification des sections transversales sollicitées en flexion composée sont résumées ci-après : Article Texte EC3-1-1/ 6.2.1 (1) Dans chaque section transversale, la valeur de calcul d'une sollicitation ne doit pas excéder la résistance de calcul correspondante, et si plusieurs sollicitations agissent simultanément, leurs effets combinés ne doivent pas excéder la résistance pour cette combinaison. EC3-1-1/ 6.2.1 (7) Comme approximation plaçant en sécurité pour toutes les classes de section transversale, on peut utiliser une sommation linéaire des rapports sollicitation/résistance propres à chaque sollicitation agissante. Ainsi, pour les sections de Classe 1, 2 ou 3 soumises à une combinaison de NEd , My,Ed et Mz,Ed , on peut utiliser le critère suivant : 1 , , , ,    Rd z Ed z Rd y Ed y Rd Ed M M M M N N EC3-1-1/ 6.2.10 (1) Flexion, cisaillement et effort normal En présence d'un effort tranchant et d'un effort normal, il convient de prendre en compte l'effet de ces deux sollicitations sur le moment résistant. EC3-1-1/ 6.2.10 (2) A condition que la valeur de calcul VEd de l'effort tranchant n'excède pas 50 % de la résistance au cisaillement plastique de calcul V pl,Rd , il n'est pas nécessaire de réduire les résistances définies pour la combinaison flexion et effort normal 1.1.2.1 Choix des tubes selon l’effort tranchant Choisir les tubes disponibles sur le parc matériel.de manière à ce que pour chacune des sections la valeur de calcul VEd de l'effort tranchant n'excède pas 50 % de la résistance au cisaillement plastique de calcul V pl,Rd 1.1.2.2 Choix des tubes sous sollicitations de flexion composée Vérifier que les sections des tubes choisis précédemment peuvent reprendre également les sollicitations de flexion composée. 1.1.3 Caractéristiques géotechniques et du projet – Calcul de portance du sol et de fiches de micropieux Le niveau moyen du terrain naturel (TN) se situe à la cote + 100.00 NGF et la coupe type retenue par le géotechnicien à partir du niveau du TN est la suivante : Couche n° Désignation Cote de la base (NGF) Prof (m) de la base par rapport au TN EM (MPa) Pl* (MPa) 1 Terre végétale + 99,5 0,5 - - 2 Argile + 97,0 3,0 5 0,3 3 Limon + 96,0 4,0 12 1,0 4 Granite altéré - Au-delà 30 2,5 Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers – Spécialité Eau et Génie Civil - Cours de géotechnique 5/45 Introduction au dimensionnement des fondations par pieux et micropieux Travaux dirigés – Version du 11.12.2017 - Année universitaire 2017 - 2018 ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations Le terrain est situé dans une zone humide. Il est prévu de réaliser des travaux de terrassement en déblais puis remblai comme suit pour éviter les inondations : - décapage total de la terre végétale, - mise en place d’un remblai de compensation altimétrique jusqu’à la cote + 102,0 NGF, - mise en œuvre une couche de forme jusqu’à la cote +102,5, qui servira d’aire de circulation des engins. Pour le dimensionnement des micropieux, on considérera que la valeur du frottement latéral est neutralisée sur la hauteur totale du remblai et de la couche de forme. Les micropieux sont de type II et la technique de forage, en diamètre de 200 mm, sera assimilée à un pieu foré simple. 1.1.3.1 Coupe des sols Dessiner la coupe type avant et après travaux, 1.1.3.2 Calcul des fiches des micropieux Les micropieux seront systématiquement ancrés dans les granites altérés. La valeur de l’ancrage ne pourra pas être inférieure à 1,0 m. - Poser les équations de dimensionnement selon les différentes combinaisons de calculs aux ELU et ELS - Calculer de manière comparative les profondeurs des micropieux pour les cas de charges définies ci- après : Compression Traction ELU Fondamental 250 kN - 250 kN Accidentel ELS Caractéristique 150 kN - 150 kN Quasi-permanent Les fiches calculées seront arrondies au décimètre supérieur. Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers – Spécialité Eau et Génie Civil - Cours de géotechnique 6/45 Introduction au dimensionnement des fondations par pieux et micropieux Travaux dirigés – Version du 11.12.2017 - Année universitaire 2017 - 2018 ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations 1.2 Réponses 1.2.1 Calcul structurel des tubes armatures 1.2.1.1 Epaisseur sacrifiée à la corrosion Type de terrain Durée d’exposition à la corrosion Diminution totale d’épaisseur (mm) 1.2.1.2 Classification des sections transversales des tubes EC3 1-1/5.6.1 Limite élastique fy (MPa) Facteur  : 50 ² Tube type 1 2 3 Avant corrosion Diamètre extérieur d mm Epaisseur t mm Après corrosion Diamètre extérieur d’ mm Epaisseur t' mm Ratio d’/t’ - Classe de la section Ecole Nationale Supérieure d’Ingénieurs de Poitiers – Spécialité Eau et Génie Civil - Cours de géotechnique 7/45 Introduction au dimensionnement des fondations par pieux et micropieux Travaux dirigés – Version du 11.12.2017 - Année universitaire 2017 - 2018 ARVOR Géotechnique Ingénierie des sols et des fondations 1.2.1.3 Résistance des sections transversales. Tube type : 1 2 3 Diamètre du tube d mm Epaisseur t mm Filetage mm ELU Compression Section A mm² Résistance Nc,Rd kN ELU avec corrosion Compression Section Acor mm² Résistance Nc,Rd kN Traction Section Acor mm² Résistance Nt,Rd kN Cisaillement Aire de cisaillement Av mm² Résistance Vc,Rd kN Flexion Module de flexion plastique Wp,l mm3 Résistance Mc,Rd kN.m Compression : Section du tube en compression sans corrosion : uploads/Ingenierie_Lourd/ ensip-20-20fondations-20profondes-20-20enonc-c3-a9s-20des-20td-20-20version-20du-2011-12-2017.pdf