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INGENIEURIE DES FONDATIONS LES ESSAIS IN-SITU PENETROMETRE DYNAMIQUE Mme Z. KEC

INGENIEURIE DES FONDATIONS LES ESSAIS IN-SITU PENETROMETRE DYNAMIQUE Mme Z. KECHOUANE LE PENETROMETRE DYNAMIQUE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 1 I. INTRODUCTION Le pénétromètre dynamique est un appareil constitué essentiellement par un train de tiges, à l’extrémité inférieure duquel est placée une pointe conique d’un diamètre supérieur à celui du train de tiges (figure 1). L’ensemble est battu dans le terrain sous l’action de chocs répétés, exercés sur la tête du train de tiges par une masse (le mouton de battage) tombant en chute libre d’une hauteur constante. La pointe débordant par rapport au train de tiges, il se crée un espace annulaire entre ce train de tiges et le sol. L'essai a pour but la mesure de la résistance des couches traversées au battage d'une pointe, en éliminant le frottement latéral. Cet essai est dans la pratique d'une grande importance car il permet de se faire rapidement une idée précise de la résistance des sols dans leur état naturel. L’essai consiste à enfoncer dans le sol un train de tiges muni en tête d’une pointe conique, et ce par l’intermédiaire de coups donnés par un mouton de masse déterminée en tombant d’une hauteur déterminée. Au cours de l’essai, à chaque palier de 10 cm, le nombre de coups nécessaires pour enfoncer le train de tiges sur la longueur du palier est enregistré. En tenant compte du poids des différents éléments du train de tiges, on obtient alors la résistance de pointe dynamique. La mesure du nombre de coups (N) nécessaires pour enfoncer de 10 cm le train de tiges permet de déterminer la résistance de pointe dynamique. Figure 1 – Schéma de principe d’un pénétromètre dynamique LE PENETROMETRE DYNAMIQUE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 2 II. DOMAINE D’UTILISATION Le domaine préférentiel d’utilisation des pénétromètres dynamiques est la reconnaissance qualitative des terrains lors d’une reconnaissance préliminaire. Ils sont donc recommandés pour résoudre les problèmes suivants : − contrôle de l’homogénéité d’un site ; − détermination des épaisseurs des différentes couches de sols ; − localisation des cavités ou autres discontinuités ; − reconnaissance du niveau du toit du rocher. Enfin, ils fournissent des renseignements utiles pour la prévision des conditions de battage des pieux et des palplanches. III. PRINCIPE DE L’ESSAI Un sondage au pénétromètre dynamique consiste à enfoncer l’appareil dans le terrain jusqu’à une profondeur donnée, en général limitée par la capacité de pénétration de l’appareil lui-même. Il consiste à faire pénétrer dans le sol, par battage, des tiges métalliques à l’aide d’un mouton tombant en chute libre (figure 2). Il est conçu pour donner un ordre de grandeur de la résistance du terrain entre 0 et 2 m de profondeur. Les résultats des essais sont représentés par des graphiques donnant en fonction de la profondeur atteinte par la pointe (en forme de cône) de l’appareil: ü soit le nombre de coups N, correspondant à un enfoncement de 25 cm (la résistance est proportionnelle au nombre de coups), ü soit la résistance en bars déduite de la formule dite des Hollandais avec un coefficient de sécurité de 1. Figure 5 – Schéma de principe du SPT LE PENETROMETRE DYNAMIQUE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 3 Les renseignements fournis sont très intéressants du point de vue qualitatif. La rapidité d’exécution, la facilité de mise en œuvre permettent de multiplier à peu de frais l’investigation de grandes surfaces en multipliant le nombre d’essais et de vérifier, très facilement, par corrélation, la variation des caractéristiques d’un sol d’un point à un autre de la fondation. Dans le cas de terrains non cohérents, par application de la formule des quantités de mouvements aux résultats classiques de la mécanique des sols, il est possible de caractériser le terrain rencontré. Dans le cas de terrains sablo-argileux ou argileux, il est plus difficile de donner une correspondance directe. Comme le S.P.T., l’essai au pénétromètre dynamique ne peut se substituer aux essais en laboratoire et aux sondages mécaniques mais permet de donner des renseignements très utiles et peu onéreux. IV. INTERPRETATION ET DOMAINE D’UTILISATION DES PENETROMETRES DYNAMIQUES Il existe deux modes de représentation d’un profil de pénétration dynamique : − soit on trace en fonction de la profondeur le nombre de coups Nd nécessaire pour obtenir un enfoncement donné, en général − 10 cm ; − soit on trace (figure 3) en fonction de la profondeur la résistance de pointe dynamique qd calculée à l’aide d’une formule de battage de pieux, en général la formule des Hollandais, qui s’écrit : Où : − M est le poids du mouton, − M’ le poids des parties frappées (enclume placée en tête du train de tiges et sur laquelle s’exercent les chocs, train de tiges et pointe) ; − H la hauteur de chute du mouton ; − e l’enfoncement moyen par coup ; − A la section droite de la pointe ; − g l’accélération due à la pesanteur. LE PENETROMETRE DYNAMIQUE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 4 Trois limitations importantes doivent être signalées : − il convient de limiter la profondeur d’investigation au pénétromètre dynamique à des profondeurs de l’ordre de 30 m ; au-delà, malgré le vide annulaire entre l’appareil et le terrain, des frottements parasites ne peuvent être évités en raison du flambement des tiges sous l’effet des chocs (cela conduirait à une surestimation de la résistance du terrain) ; − compte tenu de la dimension de la pointe des pénétromètres (diamètre 62 mm), il n’est pas recommandé de pratiquer ce type d’essai dans des sols grenus dont la dimension moyenne des éléments est supérieure à 60 mm ; − il n’existe pas de règle reconnue pour le dimensionnement des fondations à partir de la résistance dynamique qd ; on peut seulement en déduire un ordre de grandeur de la portance par le biais de corrélations avec d’autres essais en place, pénétromètre statique et pressiomètre, cela afin d’orienter la campagne d’essais ultérieure. À titre d’exemple, on donne dans le tableau suivant des corrélations entre la résistance de pointe au pénétromètre dynamique qd, la résistance de pointe au pénétromètre statique qc et la pression limite pressiométrique pl. LE PENETROMETRE DYNAMIQUE Ingénierie des fondations [MGCSt-09/MGCGo-09] Mme Z. KECHOUANE Page 5 SCISSOMETRE • appareil de mesure en place de la cohésion des sols fins (argiles molles, limons et vases) uploads/Voyage/ 7-les-essais-in-situ-penetrometre-dynamique.pdf