Les principaux types de pieux

Types des pieux
Dans ce chapitre, nous classons brièvement les types de pieux en fonction du matériau et du processus de construction, ainsi que les avantages et les inconvénients éventuels de ceux-ci.
Conditions de sol requises pour les fondations profondes
1.1 Les pieux sont utilisés dans les conditions suivantes:
• La couche ou les couches supérieures du sol sont très compressibles et trop faible pour supporter la charge transmise par la superstructure.
• Ils veulent réduire ou limiter les sièges du bâtiment.
• Il existe un danger imminent de liquéfaction du sol, c\’est-à-dire de la présence de sables meubles et d\’une nappe phréatique élevée.
• Présence de sols effondrables.
• La perméabilité ou d’autres conditions au sol empêchent l’exécution de fondations superficielles.
• Les charges sont très fortes et concentrées.
• Présence de sols expansifs, les fondations avec pieux sont considérées comme une alternative quand ils s\’étendent au-delà de la zone active d’expansion et contraction.
• Les fondations de certaines structures sont soumises à des forces de levage
• présence de forces horizontales, les fondations avec pieux résistent pendant flexion tout en maintenant la charge verticale transmise par la superstructure.
• On veut éviter les dommages qu\’une future excavation de la fondation peut subir d\’un bâtiment adjacent; dans ce cas, le pieu supporte la charge de la fondation en dessous du niveau d\’excavation prévu.
• Il est souhaitable de protéger les structures marines telles que les quais, les couchettes contre les impacts ou les objets flottants.
1.2 Classification des pieux
1.2 .1 Selon le matériel
1.2.1.1 Pieux en acier
Les pieux en acier sont généralement constitués de tubes ou de profilés en H laminés. Les pieux de tubes sont enfoncés dans le sol avec leurs extrémités ouvertes ou fermées. Les poutres en acier de large et de section I sont également utilisées; cependant, les profils en H sont préférés car les épaisseurs de leurs toiles et de leurs patins sont les mêmes.
En raison de leur résistance et de leur ductilité élevées, les pieux en acier peuvent être enfoncés dans des sols durs et supporter des charges lourdes. De plus, sa résistance à la traction est supérieure à celle de tout autre type de pieu. Par conséquent, ils conviennent essentiellement aux applications soumises à de fortes contraintes de traction.
Les pieux en acier sont faciles à joindre, ils constituent donc un bon choix lorsque la longueur requise est supérieure à 18m. Le constructeur exécute simplement la première section, puis soude avec la section suivante et continue à marteler. Certaines épissures en acier spéciales accélèrent cette opération. Les pieux en acier présentent l\’inconvénient d\’être coûteux et bruyants lorsqu\’ils sont empilés. Dans certains milieux, ils peuvent être soumis à la corrosion.
1.2.1.2 Pieux en béton
Les pieux en béton sont des éléments en béton armé préfabriqués ou coulés sur place. Ils ont généralement une section carrée ou octogonale et supportent des charges de travail axiales de 450 à 3500 KN.
Actuellement, les pieux précontraints sont une bonne alternative, ils ont des résistances à la flexion et sont donc moins susceptibles d’être endommagés lors de la manipulation et du pétrissage. Généralement, la précontrainte est une meilleure option que la post-tension car elle permet de couper les pieux, si nécessaire, sans affecter la force de précontrainte. Les pieux en béton ne tolèrent pas les conditions de conduite difficiles telles que l\’acier et risquent davantage d\’être endommagés. Cependant, les pieux en béton sont très populaires car ils sont moins chers que les pieux en acier et que leur capacité de charge est importante.
1.2.1.3 Pieux en bois
Les pieux en bois sont des troncs d’arbres dont les branches et l’écorce étaient soigneusement coupé. La longueur maximale de la plupart des pieux en bois est comprise entre 10 et 20 m. Pour être considéré comme un tas, le bois doit être droit, en bonne santé et sans faille.
Les pieux en bois ne résistent pas à de grands efforts à genoux; par conséquent, sa capacité est limitée à environ 25-30 tonnes. Des éléments en acier doivent être utilisés pour éviter d’endommager la pointe du pieu. La partie supérieure des pieux en bois peut également être endommagée lors de l\’entrainement. Pour éviter cela, une bande de métal, un capuchon ou une tête sont utilisés. Les pieux de bois resteront indéfiniment intacts s’ils sont entourés de sol saturé. Cependant, dans un environnement marin, ils sont soumis aux attaques de plusieurs organismes et peuvent être considérablement endommagés en quelques mois. Lorsqu\’ils sont situés au-dessus de la nappe phréatique, les pieux sont attaqués par des insectes. Votre vie sera améliorée en les traitants avec des conservateurs comme la créosote.
1.2.1.4 Pieux composites
Les parties supérieure et inférieure des pieux composites sont constituées de différents matériaux, par exemple; Ils sont en acier et en béton ou en bois et en béton. Les pieux en acier et en béton sont constitués d\’une partie inférieure en acier et d\’une partie supérieure en béton coulé en place. Ce type est utilisé lorsque la longueur de pieu requise pour un support adéquat dépasse la capacité des pieux en béton simples coulés en place. Le bois et le béton sont constitués d’une partie inférieure du pieu de bois située sous le niveau permanent de l’eau et d’une partie supérieure de béton. Dans tous les cas, la formation de joints appropriés entre deux matériaux est difficile, raison pour laquelle les pieux composites ne sont pas largement utilisés.
Il existe également des pieux composés d\’acier et de plastique, composées d\’un cœur acier tubulaire entouré d\’un couvercle en plastique. Le couvercle en plastique est composé de matériau recyclé. Ce type de pieu a été utilisé avec succès dans des applications au contact de l\’eau, où leur résistance à l\’action d\’organismes marins, leur putréfaction et leur abrasion, en plus de leur plus grande résistance, en font des pieux plus hautes que celles du bois. Bien que le coût des matériaux de ces pieux soit plus élevé, leur longue durée de vie et leur bon état de conservation en font une alternative plus attrayante aux pieux en bois.
1.2.2 Selon le système de construction
Selon le système de construction, les pieux peuvent être:
1.2.2.1 Pieux battus
Ils sont composés d\’éléments préfabriqués, généralement en bois, en béton ou en acier, entraînés au sol par des marteaux à vapeur, pneumatiques, diesel ou vibrants. Voir annexe 01.
1.2.2.2 Pieux battus et vidés in situ
Formé en insérant un tube avec un bord fermé vers le sol et en remplissant le tube avec du béton. Le tube, également appelé chemise, peut être retiré ou non.
1.2.2.3 Pieux de chat
Éléments en acier ou en béton enfoncés dans le sol au moyen de vérins hydrauliques généralement pour le renforcement et le renforcement des bâtiments et des structures et des travaux de différents nature, dans laquelle les solutions conventionnelles sont difficiles voire impossibles application Ils permettent de travailler dans des endroits étroits ou de faible hauteur et à proximité des installations en fonctionnement évitant l\’interruption des activités industrielles, l\’éviction de voisins ou toute autre perturbation qui, avec les procédures classiques, sont souvent inévitables
1.2.2.4 Pieux forés et coulés sur place
Ce sont des pieux formés en perçant un trou dans le sol et en le remplissant de béton. Regarder Annexe 02
1.2.2.5 Pieux mixtes
Combinaisons de deux ou plusieurs des types ci-dessus, ou combinaisons de différents matériaux dans le même type de pile.
Les trois premiers types de pieux sont parfois appelés pieux à déplacement, car le sol est déplacé tandis que le pieu s\’enfonce. Dans toutes les formes de pieux forés, et dans certains pieux composites, le sol est d\’abord retiré en perçant un trou dans lequel du béton ou différents types de béton préfabriqué ou d\’autres unités appropriées sont placés. Cette différence fondamentale entre le déplacement et le non-déplacement nécessite un suivi différent des problèmes de calcul de la capacité de support. Par conséquent, les deux types seront traités séparément.
1.2.2.6 Caissons de fondation (Caissons)
Structures qui s’enfoncent dans le sol ou dans l’eau dans le but de creuser et de poser les fondations à la profondeur prescrite et qui font ensuite partie intégrante des travaux permanents.
Tiroir d\’excavation fermé: Il s\’agit d\’un tiroir fermé en bas mais ouvert sur l\’atmosphère à son extrémité supérieure.
Tiroir d\’excavation ouvert: Il s\’agit d\’un tiroir ouvert des deux côtés, les deux à l\’arrière-plan comme dans son extrémité supérieure. Tiroir d\’excavation pneumatique: Tiroir avec une chambre de travail dans laquelle l\’air est maintenu au-dessus de la pression atmosphérique pour empêcher l\’entrée d\’eau dans l\’excavation.
Monolithique: tiroir ouvert en béton dense et lourd ou construction de maçonnerie, qui contient un ou plusieurs puits d\’excavation.
1.3 Considérations à prendre en compte dans le choix du type de pieu
1.3.1 Pieux entraînés
Avantage
• Le matériau d’un pieu peut être inspecté avant d\’être posé sur le sol.
• Il est stable sur un sol compressible.
• Il n’est pas endommagé par le soulèvement du sol causé par l’effondrement de pieu adjacent.
• La procédure de construction n\’est pas affectée par les eaux souterraines.
• Ils peuvent être facilement transportés au-dessus du sol, en particulier structures maritimes.
• Ils peuvent être coulés dans de très longues longueurs.
Inconvénients
• Ils peuvent se briser lors d’un affaissement difficile ou, pire encore, être endommagés.
• Ils ne sont pas économiques si la quantité de matériau dans le pieu dépend des efforts de manutention et d\’affaissement plutôt que les efforts de chargement permanent.
• Le bruit et les vibrations lors de l’enfoncement peuvent causer de l’inconfort ou des dommages.
• Le déplacement du sol lors de l\’effondrement des pieux peut endommager les structures adjacentes ou provoquer le soulèvement des pieux adjacents lors du soulèvement du sol.
• Ils ne peuvent pas être enfoncés dans de très grands diamètres.
• Ils ne peuvent pas couler dans des conditions de faible espace
1.3.2 Pieux battus et vidés in situ
Avantage
• La longueur peut être facilement ajustée pour atteindre des niveaux variables dans la strate de charge.
• Le tube coule avec une extrémité fermée, empêchant le passage des eaux souterraines.
• Il est possible de former une base élargie dans la plupart des types.
• Le matériau du pieu n’est pas déterminé par les efforts de gestion ou couler
• Le bruit et les vibrations peuvent être réduits dans certains types.
Inconvénients
• Une usure ou un rétrécissement du sol peut survenir, à moins de faire très attention lors du coulage du corps du pieu avec du béton.
• L\’arbre en béton peut être affaibli s\’il y a un grand débit d\’eau artésienne à l\’extérieur de celui-ci.
• Le béton ne peut pas être inspecté une fois les travaux terminés.
• La plupart des types de naufrage présentent des limites quant à la durée du naufrage.
• Le déplacement du béton peut endommager le béton de pieux adjacents ou provoquer leur levage en soulevant le sol.
• Le bruit, les vibrations et les déplacements du sol peuvent causer de l’inconfort ou des dommages aux structures adjacentes.
• Ils ne peuvent pas être utilisés dans des structures de rivières ou de mers sans adaptations spéciales.
• Ils ne peuvent pas couler dans de très grands diamètres.
• Les très grandes extensions ne peuvent pas être faites aux extrémités.
• Ils ne peuvent pas être coulés dans des conditions de faible espace.

1.3.3 Pieux forés et coulés sur place
Avantages
• La longueur peut facilement être modifiée pour répondre aux différentes conditions du sol.
• La terre enlevée pendant le forage peut être inspectée, si nécessaire,
Vous pouvez échantillonner ou effectuer des tests in situ.
• Peut être installé dans de très grands diamètres.
• Il est possible d’allonger jusqu’à deux ou trois diamètres dans les argiles.
• Le matériau de la pile ne dépend pas des conditions de manutention ou de naufrage.
• Peut être installé dans de grandes longueurs.
• Peut être placé sans bruit ni vibration perceptible.
• Peut être installé dans des conditions de faible hauteur libre.
• Il n’y a aucun risque d’enlèvement de la terre.

Inconvénients
• sont sensibles à l\’usure ou à la \”constriction\” sur un sol \”compressible\”.
• Le béton n’est pas installé dans des conditions idéales et ne peut pas être inspecté ultérieurement.
• L’eau sous pression artésienne peut pousser le corps du pieu en lavant le ciment
• Les extrémités allongées ne peuvent pas être formées dans des matériaux non cohésifs.
• Ils ne peuvent pas être facilement étendus au-dessus du sol, en particulier dans structures des rivières et des mers.
• Les méthodes de forage peuvent desserrer les sols sableux ou graveleux.
• Dans certains cas, la boue de bentonite devrait être utilisée pour stabiliser le sol.

CONSIDÉRATIONS GÉOTECHNIQUES
Les paramètres géotechniques pour le calcul des fondations doivent être soigneusement pris en compte. L\’incertitude pour l\’élection des mêmes forces à connaitre en détail le comportement des sols afin de bien choisir ces paramètres.
Dans ce chapitre, les formules et les corrélations pour le calcul de l\’efficacité du groupe et de la capacité finale des pieux battus et forés sont détaillées.
2.1 Choix du facteur de sécurité
2.1.1 Facteur de sécurité dans les pieux battus
Cela dépend de la fiabilité avec laquelle la capacité ultime du sol est déterminée et contrôle qui est fait dans l\’installation du pieu. Une valeur entre 2 et 3 est recommandée si la fiabilité est élevée et un facteur entre 3 et 5 si la fiabilité est faible.

Tète des pieux

Section

L

d d

d d

d

d
Bg

Lg

d

d

(a)

Nombre des pieux en groupe = n1 x n2

Note: Lg> Bg
Lg = (n1 – 1) d + 2 (D / 2)
Bg = (n2 – 1) d + 2 (D / 2)

Fig 2.1 Groupe de pieux

Niveau Phréatique

L

(b)

(c)
2.1.2 Facteur de sécurité dans les pieux excavés
Le facteur de sécurité est de 2,5 lorsqu\’il est utilisé dans la conception
La détermination de la capacité de charge de groupes de pieux est extrêmement complexe compliqué et n’a pas encore été complètement résolu. Lorsque les pieux sont placés à proximité les uns des autres, il est raisonnable de supposer que les contraintes transmises au sol par les pieux se chevaucheront (voir figure 2.1 (c)), ce qui réduira la capacité de charge des pieux. Idéalement, ils doivent être espacés de manière à ce que la capacité de charge du groupe ne soit pas inférieure à la somme des capacités de charge des pieux individuels. En pratique, l\’espacement d, centre à centre minimum est de 2,5 D et, dans des situations ordinaires, d\’environ 3 à 3,5 D.
L\’efficacité de la capacité de charge d\’un groupe de pieux est définie comme suit:
 = (Qg (u ))/(∑Qu)

Où:  = Efficacité du groupe.
Qg(u) = Capacité de charge ultime du groupe de pieux.
Qu = Capacité de charge ultime de chaque pieu sans l’effet du groupe.

a) des tas de sable
Généralement, le battage de pieux compacte le terrain et la résistance du groupe est plus grande que la somme des résistances des pieux isolés. L\’effet est maximum avec séparation d\’environ 3,5 diamètres. Cependant, il reste du côté de la sécurité en prenant:
Qg (u) =  Qu
Dans le cas de pieux forés, la résistance diminue quelque peu en raison de la tige et surtout de la pointe en raison de la superposition de tensions.
Il peut être pris
Qg (u)  0.8 Qu (2d  s  4d) Où: s = Séparation entre pieux.

b) Pieux en argile
L\’effet de groupe ou d\’efficacité est dans ce cas inférieur à l\’unité, c\’est-à-dire:
Qg (u)  Qu
Si les pieux sont proches les uns des autres (s  2d) et que la tête est posée au sol, le \”blocage\” de l\’assemblage peut se produire comme s\’il s\’agissait d\’une chaussure profonde, avec un rendement de 0,6 ou moins. Il convient donc de séparer les pieux au moins 2,5 jours, auquel cas l’efficacité peut être estimée à l’aide de plusieurs formules empiriques parmi lesquelles on a:
Équation de conversation – Labarre:
 = 1 – ( ( (n-1 )m +(m-1)n )/(90 n m)) 
Où:  (degrés) = arctan (D / d)
D = diamètre du pieu.
d = séparation entre les pieux.
m = nombre de pieux par ligne.
n = nombre de pieux par colonne.

Équation de Los Ángeles:

  1   mn 1   nm 1  2 m 1 n 1

 mn

Où:  = arctan d/2s.

Équation de seller keeny:

2.3 Capacité de support dans les pieux battus
2.3.1 Pieux battus sur des sols non cohésifs
Méthode basée sur le test de pénétration standard
La méthode \”statique\” ou mécanique des sols pour calculer la capacité de charge finale d\’un pieu repose sur le fait que la capacité de charge finale est égale à la somme de la résistance maximale de la base du pieu et du frottement de surface final le long du corps du pieu enterré. Ceci est exprimé par l\’équation:

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