pont de rades – la goulette essais pieu 9 juin...
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CFMS - Séance du 9 juin 2006
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Pont de RADES – LA GOULETTE (Tunisie)
Essai de chargement de pieux de 80 m
• Alain GUILLOUX – Terrasol• Patrick BERTHELOT – VERITAS• Kamel ZAGHOUANI – TERRASOL Tunisie
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Plan de l’exposé
1. Présentation du projet2. Reconnaissances géotechniques3. Dimensionnement des fondations4. Essais de pieux
• Essai Osterberg• Essai selon la norme française
5. Conclusions
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1. Présentation du projet
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1. Présentation du projet
Maître d’ouvrage : Ministère de l’Équipement, de l’Habitat et de l’Aménagement du Territoire – Direction générale des Ponts et Chaussées
Mission de contrôle : VÉRITAS (géotechnique : P. Berthelot)
Maître d’œuvre : NIPPON KOEI – SCET - STUDIConseil géotechnique : M. Londez
Entreprise : TAISEI CorporationConseil géotechnique : TERRASOL (K. Zaghouani – A. Guilloux)Contrôle extérieur : F. Schlosser
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1. Le projetTunis
Vers la Goulette
Rades
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L’ouvrage principal
Longueur : 260m
Gabarit : 20m
Largeur : 23,5m
Hauteur des Pylônes : 45m
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260m
Rades
120m70m
20m
70m
70m 20
P11 P12 P13 P15P14
Le principe de fondation
9 Pieux forés Φ2000 tubés sur 20m
Longueur 80m
(à l’origine 8 pieux de 100 m)
Pieux forés Φ1500
Tubés sur 20m
Longueur 60m
Pieux battus BA préfabriqué 450
mm
Longueur 25m
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Les techniques de réalisationPour les pieux de 100 m :• Jusqu’à 60 m : forage
traditionnel• Jusqu’à 100 m : circulation
inverseDifficultés de foration :• En traditionnel : déviations
d’où nécessité d’utiliser la circulation inverse pour rectifier la verticalité
• En circulation inverse : colmatage ; avancement très lent …
+ soucis d’optimisationDécision de raccourcir les
pieux
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2. Reconnaissances géotechniques
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2. Consistance des investigationsÉtudes préalables :• 2 sondages pressiométriques de 105m• 2 sondages carottés de 105mÉtudes d’exécution :• 4 sondages pressiométriques de 115m • 4 sondages carottés de 115m • 2 pénétromètres statiques (piézocône)
jusqu’au refus : 25m+ essais de laboratoire …
+ lots II et III : remblais et viaduc d’accès
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Profil géotechnique - études préalables
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Profil géotechnique- études d’exécution
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Modèle géotechnique
0.67 11.1125.742.32argile B15.0-94.5-79.5Ve
0.67 10.9820.341.85argile B22.0-79.5-57.5Vd
0.67 10.2913.291.29argile A13.0-57.5-44.5Vc
0.67 9.1810.951.19argile A6.0-44.5-38.5Vb
0.50 8.839.211.04argile A2.9-38.5-35.6Va
0.33 9.3413.891.49sable B6.1-35.6-29.5IVb
0.33 10.344.844.35sable C5.3-29.5-24.2IVa
0.50 8.515.060.59argile A6.8-24.2-17.4III
0.33 6.014.020.67sable A4.9-17.4-12.5IIb
0.33 7.829.021.15sable B4.1-12.5-8.4IIa
0.50 7.451.070.14argile A7.9-8.4-0.6I
αEM/pl*EM (MPa)pl*(MPa)
Classe de sol
Épaisseur(m)àde Niveau
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3. Dimensionnement des fondations
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Paramètres de calcul selon fascicule 62
1.240Q1argile B2.3215.0-94.5-79.5Ve
1.240Q1argile B1.8522.0-79.5-57.5Vd
1.239Q1argile B1.2913.0-57.5-44.5Vc
1.238Q1argile B1.196.0-44.5-38.5Vb
1.136Q1argile A1.042.9-38.5-35.6Va
75Q2sable B1.496.1-35.6-29.5IVb
120Q3sable C4.355.3-29.5-24.2IVa
25Q1argile A0.596.8-24.2-17.4III
28Q1sable A0.674.9-17.4-12.5IIb
38Q1sable B1.154.1-12.5-8.4IIa
0Q1argile A0.147.9-8.4-0.6I
kpqs
(kPa)courbeclasse du sol pl* (MPa)
épaisseur (m)àde Niveau
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Justifications de la portance« Surdimen-sionnement »
CapacitéportanteCharges
vérifié1.397.55.44.7P14 (L=60m)
vérifié1.0513.012.410.7P13 (L=75m)
vérifié1.0513.012.410.7P12 (L=75m)
vérifié1.167.56.55.7P11 (L=60m)
ELS Quasi-
permanent
RésultatQadm/Q+WQadm(MN)Q+W(MN)
ChargeQ (MN)
Pieu isolé
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Justification de la portance« Surdimen-sionnement »
CapacitéportanteCharges
vérifié2.67104.339.033.1P14 (L=60m)
vérifié2.37219.592.577.7P13 (L=75m)
vérifié2.37219.592.577.7P12 (L=75m)
vérifié2.85118.841.735.7P11 (L=60m)
ELS Quasi-
permanent
RésultatQadm/Q+WQadm(MN)Q+W(MN)
ChargeQ (MN)
Groupe de pieux (Méthode
du pieu équivalent)
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Prévision du comportement du pieu isolé Calcul TASPIE à court terme
Variation de la portance d’un pieu aux ELS q.p.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000Charge en tete (kN)
Tassement de la tete (mm)
Charge appliquée QELS qp = 10500 kN
Frottement latéral
Poin
te
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
00 5 10 15 20
z (m
NG
T)
frottement Latéralseul Qmax (SP12)
Qmax (SP13)
Qmax (moyenneSP12 et SP13)
Q + W ELS
-74 NGT
Poin
teFrottement
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Calculs FOXTA de la mobilisation du frottement et de l’effort en pointe
En service A la rupture
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Analyse numérique d’un pieu isolé
Analyse numérique d’un groupe de 9 pieux
P12
Le groupe a un comportement plus souple que le pieu isolé: monolithe
14 mm 37 mm
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EVALUATION DES TASSEMENTS DES PIEUX
2614Calcul PLAXIS
8.95.3Calcul TASPIE
sLT : Tassement àlong terme en tête
(mm)
sCT : Tassement àcourt terme en tête
(mm)
Pieu isoléP12
5237Calcul PLAXIS
21.313.6Calcul TASPIE
sLT : Tassement àlong terme en tête
(mm)
sCT : Tassement àcourt terme en tête
(mm)
Groupe de pieux P12
Coté canal
Groupe de 9 pieux
Pieu équivalent
Pieu le plus chargé
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4. Essais de chargement de pieux
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4. Essais de pieux : essai Osterberg : O-CellPrincipe de l’essai
L1
P
P
L2
δ
∆
P
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4. Essai de pieux Osterberg
Pieu de :• diamètre 1500 mm • profondeur 63 m• chargement jusqu’à 8 MN
(charge limite estimée à 15 MN)
Vérin hydraulique Qcell
- 62 m
- 41 m
+ 1 m
Extensomètres
Qs,sup
Qs,inf
Qp
Qcell = Qs,sup = Qs,inf + Qp
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Essai de pieux OsterbergCourbes brutes essai : chargement à 8 MN
Haut : « rupture » progressive à partir de 7,3 MN
Bas : « rupture » brutale à 8 MN
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Essai de pieux OsterbergCourbes d’essai : distribution des efforts
Peu d’effort mobilisé en pointe (≈ 2 MN)
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Essai de pieux OsterbergCourbe de chargement « reconstituée » à partir de l’essai
comparée au modèle théorique Taspie de FOXTA « type fascicule 62 »
0
1
2
3
4
5
6
7
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Charge en MN
Dép
lace
men
t en
cm
Load Test
Théorique (Taspie)
Charge de fluage
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Essai de pieux Osterberg
Conclusions : • comportement globalement validé (hypothèses et modèles de
calcul valables), • meilleur comportement global en frottement• défaut de portance en pointe, Décision de procéder à des injections systématiques en pointe
66 kPa40 kPaFrottement latéral qs (argiles)
2,1 MN3,6 MNTerme de pointe
10 MN10 MNCharge de fluage15,3 MN14,7 MNCharge limite
Déduit de l’essaiThéoriqueParamètre
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Injections en pointe
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4. Essais de pieux selon la norme NFP 94-150Pieu testé : Diamètre 1 m ; profondeur 80 mDispositif d’essai : 2 pieux de réaction Φ 1500 longueur 65 m + poutre de chargement(charge maximale 15 MN)
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Essai de pieux selon la norme
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Profil géotechnique et position des extensomètres
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000
Charge en tete (kN)
Tass
emen
t en
tete
du
pieu
(mm
)
Résultats essai de pieu
QLQc
Courbe charge – enfoncement
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DEPLACEMENT DE LA TETE - LOG TEMPS
-150-140-130-120-110-100-90-80-70-60-50-40-30-20-10
01 10 100
log temps (min)
Dép
lace
men
t de
la tê
te d
u pi
eu S
o (m
m)
1500 kN
3000 kN
4500 kN
6000 kN
7500 kN
9000 kN
10500 kN
12000 kN
12850 kN
Courbes de fluage
VITESSE DE FLUAGE (αn) - CHARGE TETE DU PIEU
0
20
40
60
80
100
120
140
0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500 15000
Charge en tête du pieu Q (kN)
Pent
e an
Qc = 10200 kN
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Courbe charge –
enfoncement
Comparaison avec théorie
(Taspie)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000Charge en tete (kN)
Tass
emen
t en
tete
du
pieu
(mm
)
Résultats essai de pieuCalcul théorique (Taspie)
QLQc
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Résultats des extensomètres
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
00 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 12000 13500
Profondeur (m NGT)
Qo (kN)1500 kN
3000 kN
4500 kN
6000 kN
7500 kN
9000 kN
10500 kN
12000 kN
12850 kN
tubage
Qadm,ELS : pas d’effort en pointe
Saturation progressive du
frottement latéral
Q (kN)
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Mobilisation du frottement latéral qsaux différents niveaux
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Déplacement yi (mm)
qsi (
kPa)
20-24 m
24-26 m
26-30 m
30-35 m
35-40 m
40-45 m
45-50 m
50-55 m
55-60 m
60-70 m
70-78.5 m
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Mobilisation du frottement latéral qsaux différents niveaux
6640- 55 / - 78Argile Vd5550Moyenne sur la hauteur
2939- 45 / - 55Argile Vc5938- 40 / - 45Argile Vb4936- 35 / - 40Argile Va5175- 30 / - 35Sable IVb68120- 24 / - 30Sable IVa4425- 20 / - 24Argile III
qs essai (kPa)qs modèle (kPa)ProfondeurCouche
Rappel : essai Osterberg qs,moyen = 66 kPa
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Comparaison modèle - essai
55 kPa40 kPaFrottement latéral qs(argiles)
10,1 MN10,2 MNCharge limite en frottement
2,5 MN1,9 MNCharge limite en pointe
60 kPa75 - 120 kPaFrottement latéral qs(sables)
10 MN8,1 MNCharge de fluage
12,8 MN12,2 MNCharge limite totale
Déduit de l’essaiThéoriqueParamètre
Conclusions : • Comportement définitivement validé (hypothèses et modèles de
calcul), • Localement quelques « défauts » de frottement (sables)• Mais marge de sécurité supplémentaire
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5. Conclusions• Importance d’une bonne reconnaissance
pour disposer de paramètres de dimensionnement fiables
• Identification du comportement majeur de la fondation : mobilisation de la pointe et du frottement
• Apport des essais de pieux pour validation du dimensionnement : paramètres de base, comportement global