Dimensionnement d’un pieu foré

Dimensionnement d’un pieu foré

Comprendre le dimensionnement d’un pieu foré

Vous êtes un ingénieur géotechnique chargé de concevoir un pieu foré pour soutenir un nouveau bâtiment conformément aux normes européennes.

Les données géotechniques du site ont été recueillies à l’aide d’un essai pressiométrique.

Données de l’essai pressiométrique:

  • Profondeur du pieu envisagée: 20 m
  • Diamètre du pieu (D): 1.2 m
  • Profil stratigraphique du sol:
    • 0 – 5 m: Remblai
    • 5 – 15 m: Argile molle
    • 15 – 20 m: Sable dense
  • Résultats pressiométriques (PMT) à deux profondeurs différentes:
    • À 10 m de profondeur (argile molle): pression limite (p_l) = 1.2 MPa, module pressiométrique (E_m) = 10 MPa
    • À 18 m de profondeur (sable dense): pression limite (p_l) = 2.5 MPa, module pressiométrique (E_m) = 30 MPa

Tâche pour le dimensionnement :

  1. Utiliser les données pressiométriques pour estimer la capacité portante du pieu (résistance du sol à la pointe du pieu et frottement latéral).
  2. Vérifier si le pieu est capable de supporter une charge axiale de service (Q_serv) de 5000 kN.
  3. Déterminer les tassements prévus pour la charge de service en utilisant le module pressiométrique.

Instructions:

Étape 1: Estimation de la capacité portante du pieu

  • Estimer la résistance à la pointe (Q_p) en utilisant la pression limite à la profondeur de la pointe du pieu.
  • Calculer la résistance du frottement latéral (Q_s) en intégrant la contrainte de frottement sur la surface latérale du pieu qui peut être estimée à partir des valeurs de pression limite dans l’argile et le sable.
  • La capacité portante totale du pieu (Q_u) est la somme de Q_p et Q_s.

Étape 2: Vérification de la charge axiale de service

  • Comparer la charge de service (Q_serv) avec la capacité portante totale du pieu (Q_u). Si Q_serv < Q_u, le pieu est jugé sûr pour la charge de service.

Étape 3: Estimation des tassements

  • Utiliser le module pressiométrique (E_m) pour estimer le tassement du pieu sous la charge de service en utilisant les relations appropriées pour l’argile et le sable.

Critères de dimensionnement:

  • La norme Eurocode 7 doit être utilisée pour tous les calculs de sécurité et les coefficients partiels de sécurité.
  • Prendre en compte les conditions de durabilité et d’exécution pour le dimensionnement du pieu.

Correction : Dimensionnement d’un pieu foré

Étape 1 : Estimation de la capacité portante du pieu

La capacité portante du pieu, Q_u, se compose de deux parties : la résistance à la pointe, Q_p, et la résistance du frottement latéral, Q_s.

Résistance à la pointe (Q_p):

La résistance à la pointe du pieu est généralement calculée en multipliant la pression limite pressiométrique par la surface de la pointe du pieu:

    \[ Q_p = p_{l_{\text{pointe}}} \times A_{\text{pointe}} \]

Avec p_{l_{\text{pointe}}} = 2.5 MPa (pression limite à 18 m de profondeur)

et A_{\text{pointe}} = \pi \times \left(\frac{D}{2}\right)^2 = \pi \times \left(\frac{1.2}{2}\right)^2

A_{\text{pointe}} \approx 1.13 m^2,

    \[ Q_p = 2.5 \times 1.13 \approx 2.83 \text{ MN}.\]

Résistance du frottement latéral (Q_s):

Pour l’argile et le sable, nous calculons séparément puis additionnons les résistances du frottement latéral:

Dans l’argile (de 5 à 15 m):

    \[ Q_{s_{\text{argile}}} = \tau_{\text{argile}} \times \text{Surface latérale}_{\text{argile}} \]

Dans le sable (de 15 à 20 m):

    \[ Q_{s_{\text{sable}}} = \tau_{\text{sable}} \times \text{Surface latérale}_{\text{sable}} \]

\tau est la contrainte de frottement qui peut être estimée par un pourcentage de la pression limite pressiométrique, par exemple \tau = \alpha \times p_l.

Le coefficient \alpha varie en fonction du type de sol et doit être pris selon des recommandations normatives ou issues de l’expérience.

Supposons \alpha_{\text{argile}} = 0.5 et \alpha_{\text{sable}} = 0.3, alors:

    \[ \tau_{\text{argile}} = 0.5 \times 1.2 = 0.6 \text{ MPa} \]

    \[ \tau_{\text{sable}} = 0.3 \times 2.5 = 0.75 \text{ MPa}.\]

Surface latérale pour l’argile

= \pi \times D \times h_{\text{argile}} = \pi \times 1.2 \times 10 \approx 37.7 m^2.

Surface latérale pour le sable

= \pi \times D \times h_{\text{sable}} = \pi \times 1.2 \times 5 \approx 18.85 m^2.

    \[ Q_{s_{\text{argile}}} = 0.6 \times 37.7 \approx 22.62 \text{ MN} \]

    \[ Q_{s_{\text{sable}}} = 0.75 \times 18.85 \approx 14.14 \text{ MN}.\]

La résistance totale du frottement latéral

    \[ Q_s = Q_{s_{\text{argile}}} + Q_{s_{\text{sable}}} \]

    \[ Q_s \approx 22.62 + 14.14 \]

    \[ Q_s \approx 36.76 \text{ MN}.\]

Capacité portante totale (Q_u):

    \[ Q_u = Q_p + Q_s \]

    \[ Q_u \approx 2.83 + 36.76 \]

    \[ Q_u \approx 39.59 \text{ MN}.\]

Étape 2 : Vérification de la charge axiale de service

La charge de service, Q_{\text{serv}}, est de 5 MN. Pour vérifier la sécurité, on utilise les facteurs de sécurité recommandés par l’Eurocode 7, par exemple un facteur de sécurité global de 1.5 pour les charges permanentes :

    \[ Q_{\text{design}} = \frac{Q_{\text{serv}}}{1.5} \]

    \[ \approx \frac{5}{1.5} \approx 3.33 \text{ MN}. \]

Comme Q_{\text{design}} < Q_{u} (3.33 MN < 39.59 MN), le pieu est jugé capable de supporter la charge de service en termes de capacité portante.

Étape 3 : Estimation des tassements

Pour l’argile et le sable, on estime le tassement S à partir du module pressiométrique E_m :

    \[ S = \frac{Q_{\text{serv}}}{A_{\text{pointe}} \times E_{m_{\text{moyen}}}} \]

,
E_{m_{\text{moyen}}} est le module pressiométrique moyen pour le sol sous la base du pieu.

Si nous prenons un module pressiométrique moyen entre l’argile et le sable, par exemple :

    \[ E_{m_{\text{moyen}}} = \frac{E_{m_{\text{argile}}} + E_{m_{\text{sable}}}}{2} \]

    \[ E_{m_{\text{moyen}}} = \frac{10 + 30}{2} \]

    \[ E_{m_{\text{moyen}}} = 20 \text{ MPa}. \]

Le tassement serait donc :

    \[ S \approx \frac{5}{1.13 \times 20} \]

    \[ S \approx 0.221 \text{ m ou } 221 \text{ mm}. \]

Cette valeur devrait être comparée à un critère de tassement admissible, qui est souvent défini par le projet d’ingénierie.

Conclusion: Le pieu a une capacité portante suffisante pour la charge de service et les tassements estimés sont dans les limites admissibles, à condition que le tassement admissible soit supérieur à 221 mm.

Il est important de noter que cet exercice est une simplification et que pour un projet réel, d’autres considérations telles que l’analyse de groupe de pieux, les effets dynamiques, l’interaction sol-structure, et les conditions spécifiques du site doivent être prises en compte.

Remarque Importante: Les valeurs d’α pour l’estimation de la contrainte de frottement et la méthode de calcul des tassements sont simplifiées pour les besoins de cet exercice.

Il est essentiel de consulter les normes EN 1997-1 et les recommandations des fabricants d’équipements pressiométriques pour des calculs précis.

D’autres exercices de fondations :

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Excentrement du Chargement sur la Fondation

Excentrement du Chargement sur la Fondation Comprendre l'Excentrement du Chargement sur la Fondation Vous êtes un ingénieur en génie civil travaillant sur la conception des fondations d'un nouveau bâtiment de bureaux. Le bâtiment sera construit sur un sol ayant une...

Calcul de la Contrainte Verticale en Fondation

Calcul de la Contrainte Verticale en Fondation Comprendre le Calcul de la Contrainte Verticale en Fondation En tant qu'ingénieur civil, vous êtes chargé de concevoir la fondation d'un nouveau bâtiment de 5 étages avec une emprise au sol de 20 m par 30 m. Votre tâche...

Calcul de l’Excentrement en Fondation

Calcul de l'Excentrement en Fondation Comprendre le Calcul de l'Excentrement en Fondation Vous êtes ingénieur en structure et vous devez concevoir la fondation d'un bâtiment résidentiel. Le bâtiment est prévu pour être construit sur un sol de classe moyenne (ni trop...

Contrainte ultime pour une charge inclinée

Contrainte ultime pour une charge inclinée Comprendre la Contrainte ultime pour une charge inclinée Vous êtes ingénieur en génie civil et devez concevoir les fondations d'un bâtiment. Une des fondations sera soumise à une charge inclinée due à la structure du...

Charge à l’ELU d’une fondation

Charge à l'ELU d'une fondation Comprendre le calcul de Charge à l'ELU d'une fondation Vous êtes un ingénieur en génie civil chargé de concevoir les fondations d'un nouveau bâtiment de bureaux situé dans une zone urbaine. Le bâtiment aura une structure en acier avec...

Forces Portantes Verticales d’un Pieu

Forces Portantes Verticales d'un Pieu Comprendre les Forces Portantes Verticales d'un Pieu Vous êtes ingénieur géotechnique concevant les fondations d'un bâtiment sur un terrain composé d'une couche argileuse surmontant une couche de sable. Objectifs : Calculer la...

Ferraillage semelle isolée

Ferraillage semelle isolée Comprendre le ferraillage semelle isolée : Vous êtes ingénieur en génie civil et on vous confie la conception et le ferraillage d'une semelle isolée pour une colonne d'un bâtiment R+4 (c'est-à-dire un rez-de-chaussée avec quatre étages). La...

Calcul des charges sur fondation

Calcul des charges sur fondation Comprendre le calcul des charges sur fondation: Vous êtes ingénieur en structure et devez concevoir les fondations d'un petit bâtiment résidentiel de deux étages. Le bâtiment est situé dans une zone urbaine avec un sol de type...

Diagramme oedométrique pour une fondation

Diagramme oedométrique pour une fondation Comprendre le diagramme oedométrique pour une fondation 1. Collecte des données : Utilisez le tableau de données suivant issu d'un test oedométrique sur un échantillon de sol typique pour une fondation : Tracé du diagramme :...

Vérification de la Stabilité d’une Fondation

Vérification de la Stabilité d'une Fondation Comprendre la vérification de la Stabilité d'une Fondation Projet de Construction Type de projet : Construction d'un petit immeuble résidentiel Localisation : Région tempérée avec un historique de conditions météorologiques...