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Introduction : Les fondations profondes sont celles qui permettent de reporter

Introduction : Les fondations profondes sont celles qui permettent de reporter les charges dues à l'ouvrage qu'elles supportent sur des couches situées depuis la surface jusqu'à une profondeur variant de quelques mètres, à plusieurs dizaines de mètres, lorsque le terrain superficiel n'est pas susceptible de résister aux efforts qui sont en jeu, constitué par exemple par de la vase, du sable boulant, de la tourbe ou d'une façon générale d'un terrain très compressible. Dans ces conditions, il faut rechercher le terrain résistant à une certaine profondeur. Deux cas peuvent alors se présenter : a) Les sondages indiquent qu'à une profondeur accessible, on trouve une couche de terrain ayant une bonne résistance, dans ce cas on réalise des pieux qui seront enfoncés à travers les mauvais terrains jusqu'au bon sol ; b) Les sondages montrent que les couches compressibles existent sur une grande hauteur et que le bon sol est pratiquement inaccessible, on devra admettre que seule la résistance au frottement empêche l'enfoncement des pieux et ces dernier devront avoir une longueur tel que cette résistance soit suffisante. On obtient alors une fondation sur pieux flottants, on doit limiter leur emploi aux cas ou les fondations directes entraînent des tassements inadmissibles ou pour lesquels des fondations sur couches profondes résistantes sont pratiquement impossible à réaliser sans entraîner des dépenses anormales. Généralement, une fondation est considéré comme profonde si D / B > 10. (Avec D la longueur de la fondation « pieu », et B sa la largeur). Cette catégorie de fondation regroupe essentiellement (pieu, caissons, parfois les parois moulés). Entre les deux extrêmes (fondations superficielles et profondes), on trouve les fondations semi profondes, (avec un rapport 4 < D / B < 10). La base de ces fondations se situe au dessus de la profondeur critique, il s'agit essentiellement des puits. Il n'y a pas des méthodes de calcul propres à cette catégorie de fondations qui ne constituent que des cas particulier, il faudra adapter suivant le cas les méthodes retenues pour les fondations profondes ou pour les fondations superficielles. I. Fondations profondes I .1. Définitions I.1.1 Pieu : un pieu est une fondation élancée, qui reporte les charges de la structure, sur des couches de terrain de caractéristiques mécaniques suffisantes pour éviter la rupture du sol. Les parties principales d'un pieu sont : la tête, la pointe, et le fût compris entre la tête et la pointe (Fig.I.2). Les pieux peuvent être classés selon le matériau constitutif (en bois, métal, béton armé), ou selon leur mode d'installation dans le sol, les principaux types sont reportés sur l'organigramme (Fig. I.1). I.1.2 Hauteur d'encastrement (D) : elle est dite aussi « fiche de pieu », elle représente sa longueur enterrée (Fig.I.2). I.1.3 Ancrage (h) : c'est la hauteur de pénétration du pieu dans la couche d'ancrage. Si le pieu est fiché dans milieu homogène (monocouche), l'ancrage est égal à la hauteur d'encastrement (Fig.I.2). Fig.I.1 Organigramme donnant les différents types de pieux. I.1.4 Ancrage critique (Dc) : c'est la profondeur au-delà de la quelle la résistance en pointe du pieu devient constante avec la profondeur. La valeur de Dc varie avec le type de sol, elle augmente avec le diamètre du pieu et la résistance du sol. Pour simplifier et dans les cas courants on pourra adopter les valeurs de Dc - pour une seule couche de sol Dc = 6B avec un minimum de 3m, - pour un sol multicouche pour lequel la contrainte effective óv' due au poids des terrains au-dessus de la couche d'ancrage est au moins égale à 100kPa (environ 7 à 10m de terrain) Dc = 3B avec un minimum de 1.5m ; I.1.5 Couche d'ancrage : c'est la couche dont la quelle est arrêté la base de la fondation ou de pieu. I.1.6 Puits : c'est une fondation creusée à la main, les moyens de forage employés exigent la présence d'homme au fond du forage. Les parois du forage sont soutenues par blindage. Fig. I.2 Schéma représentant les différentes parties d'un pieu. I.2. Capacité portante d'un pieu isolé soumis à un chargement axial I.2.1 Aperçu théorique le chargement verticale d'un pieu se traduit par la mobilisation d'une pression verticale en pointe, et des contraintes de cisaillement le long du fût du pieu appelé aussi le frottement latérale. Considérons un pieu dont la base est située à la profondeur D, dans un sol homogène, ce pieu dont on néglige le poids est chargé axialement en tête par une charge Q. si l'on accroît progressivement Q à partir de 0, le pieu s'enfonce en tête de St, et la courbe représentant Q en fonction de St a l'allure indiqué dans la figure I.3, avec une charge limite correspondant à la rupture du sol. Au moment de la rupture, la charge Ql est équilibrée par les réactions limites du sol suivantes : Ø Résistance unitaire du sol sous la pointe qp, conduisant à la charge limite de pointe Qp ; Ø Résistance qs due au frottement du sol sur la surface latérale du pieu conduisant à la charge limite par frottement Qf. Ql = Qp + Qf. Et l'on a donc : Fig.I.3 Essai de chargement de pieu. Courbe effort déplacement en tête. I.2.2 Les méthodes pratiques de détermination de la charge limite d'un pieu isolé : Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour la détermination de la charge limite d'un pieu, les plus adaptées sont : ü Essai de cisaillement en laboratoire, mais elle conduit souvent à des résultats médiocres. ü Essai au pénétromètre statique, ils sont très bien adaptés, mais l'utilisation du pénétromètre statique est limitée aux pieux fichés dans les sols suffisamment meuble. ü Essai au préssiomètre Ménard, ils présentent le grand avantage d'être utilisés dans tous les terrains. D'autres méthodes peuvent être utilisées tel que l'essai de chargement de pieu, et l'essai au phicomètre. Dans ce qui suit, on va s'intéresser aux trois premières méthodes. I.2.3 Capacité portante d'un pieu à partir des essais en laboratoire : v Cas d'un milieu homogène (monocouche) : Un pieu est fiché dans un milieu homogène, lorsqu'il traverse une seul couche de même caractéristiques mécaniques, on l'appel aussi un monocouche, dans ce cas l'ancrage (h) est égale à la hauteur d'encastrement (D). D'après philipponat (2002), la charge nominale d'un pieu est donnée par la formule suivante : Qn = Qp / F1 + Qf / F2 Avec : Qn : charge nominale du pieu ; Qp : résistance de pointe ; Qf : frottement latéral ; F1 : coefficient de sécurité sur le terme de pointe (F1 = 3) ; F2 : coefficient de sécurité sur le terme de frottement (F2 = 2). · Le terme de la pointe : Qp = A. q u Avec : A : aire de la section droite de la pointe du pieu (A= ð R2). q u : résistance de pointe à la rupture elle est donnée par : q u = C. Nc max+ ã . D. Nq max Avec : D : longueur du pieu = ancrage. Nc max, Nq max : coefficients numériques en fonction de l'angle de frottement interne (annexe). · Le terme de frottement latéral : Qf = P (C. D + 1 / 2 ã. D2. tg ö) Avec : P : périmètre du pieu (P = 2 ð R.) ; ã : poids volumique de la couche traversée par le pieu ; ö : angle de frottement interne. v Cas d'un milieu hétérogène (multicouche) : Un pieu est fiché dans un multicouche, lorsqu'il traverse au moins deux couches de caractéristiques mécaniques différentes. La capacité portante est calculée comme suit : · Calcul du terme de pointe : QP= A. q u q u = [ Nq . ? (ãi. hi) +1.3 x Nc. C] Avec : ãi. : Poids volumique de la couche « i » ; hi : épaisseur de la couche « i », pour la couche d'ancrage hi = ancrage (h) ; C : cohésion. · Calcul du terme de frottement latéral : Qf = ?Qfi Qfi : frottement latéral au niveau de la couche « i », on a : Qfi = (P. hi). [0.5x ãi. hi. tg ö + C] Remarque : Dans le cas de présence d'une nappe (sol saturé), on remplace ã par ã' (ã'est le poids volumique déjaugé ã'= ãsat - ãW). I.2.4 Capacité portante d'un pieu à partir de l'essai au pénétromètre statique : v Cas d'un milieu homogène : · Calcul de terme de pointe : Qp= A (á p. q c moy) Avec : á p : coefficient relie la résistance de pointe limite à la résistance de pénétromètre statique ; qC moy :résistance moyenne de la pointe, selon Begermann: qc moy= ½ (q c 1+ q c 2 ) Avec : qc1: moyenne de la résistance en pointe sur 3 Ø au dessus de la base du pieu ; qc2 : moyenne de résistance en pointe sur 1 Ø au dessous de la base du pieu. (Ø est le diamètre du pieu). · Calcul uploads/Litterature/ fondation-expose.pdf