présentation de la base de données essais de pieux...

Sophie LEGRAND – CETE NP

BDD essais de pieux du LCPCMONT St AUBERT – 21 au 23 sept. 2010

LES PLÉNIÈRES 2010 DU LCPCSciences et techniquesdu Génie Civil JOURNÉES

GÉOTECHNIQUE

Présentation de la base de donn ées Essais de pieux du LCPC




GÉOTECHNIQUE

Présentation de l’essai de chargement

Présentation de la Base De Donn ée du LCPC

Fichier d ’exploitation de la BDD : comparaison méthode Bustamente et Gianeselli 2006 et méthode Fascicule 62

Utilisation de la BDD pour la justification de la méthode pressiom étrique (de la NF P 94-262)




GÉOTECHNIQUE

Essai de chargement• Principe

L’essai consiste à charger un pieu (généralement en compression mais parfois en traction) et à mesurer l’enfoncement de la tête de pieu en fonction de la charge appliquée de manière à détecter les charges de fluage et de rupture.

• IntérêtGénéralement, confirmer a posteriori le dimensionnement réalisé par le calcul. Dans ce cas, l'essai n'est généralement pas mené à la rupture mais est souvent mené au delà de la charge de fluage.

• Paramètres issus de l’essaiMesure de la charge de fluage et de rupture : Qc et QuEstimation du frottement latéral et du facteur de portance : qs et kp




GÉOTECHNIQUE

ESSAI DE CHARGEMENTPistonPoutre

Massif de réactionTête de pieu




GÉOTECHNIQUE

MATERIEL DE MESUREPeson

ComparateursExtensomètres amovibles




GÉOTECHNIQUE

• MesuresUn peson mesure la pression appliquée en tête du pi eu.Les comparateurs permettent d’avoir le déplacement de la tête du pieu par rapport à un repère supposé fixe.Les extensomètres sont placés le long du pieu dans un tube de réservation (soudé au profilé pour les pieux métalliq ues ou à la cage d’armature dans le cas de pieux béton) et mesurent le raccourcissement du pieu (ou l’élongation dans le cas d’essais de tr action)

• Incertitudes de l’essai- Charge de rupture souvent non atteinte donc estimée à partir du dernier palier de chargement- Calcul du qs à partir du dL/Lde extensomètres : nécessite la connaissance du module du matériau constituant le pieu. Quand c’est de l’acier, on a peu d’incertitudes mais quand c’est du béton c’est tout de suite moins évident…- Calcul du facteur de portance kp issu des caractéristiques du sol avec les incertitudes classiques sur la pression limite




GÉOTECHNIQUE

Exploitation de l’essai de chargement

• Charges limitesQc charge de fluage et Qu charge ultime

• Mobilisation du frottement latéralqs aux différents niveaux de mesures

• PortancePar différence avec la charge mobilisée par frottement, on estime la charge en pointe.On peut ainsi estimer le facteur de portance kp




GÉOTECHNIQUE


• Charges limitesQc charge de fluage à partir de laquelle le fluage dans le temps montre une inflexionQu charge ultime à partir de laquelle on ne peut maintenir la charge du fait d’un enfoncement trop important

Courbe Enfoncement en fonction du temps pour chaque palier de chargement




GÉOTECHNIQUE


• Frottement latéraldL/L sur les différents segments et àchaque palierEstimation du module de déformation du pieu Es=Eb.(1+Ea/Eb.Sa/S).Sb(incertitudes sur le module et sur la section du bé ton)

→ courbes de mobilisation du frottement latéral




GÉOTECHNIQUE

Courbe Mobilisation du frottement latéral




GÉOTECHNIQUE

Courbe de mobilisation de la charge en pointe


• PortancePar différence avec la charge mobilisée par frottement, on estime la charge en pointe.(Nécessite une bonne estimation de ple)




GÉOTECHNIQUE

Courbe de répartition des efforts le long du fut Courbe Enfoncement-Charge en tête




GÉOTECHNIQUE

Base de donn ée• Principe

Des essais de chargement sont réalisés depuis 1966 (Pont de l’Oissel N°01) au LCPC. Les premières mesures avec mesure de la répartition des efforts le long du pieu datent de 1969-1976 (Cran N°10).La base de donnée contient près de 200 sites avec en moyenne 2/3 essais de chargement par site. 178 essais sont utilisables pour l’estimation de la charge de rupture et 140 donnent une estimation de la mobilisation du fr ottement latéral .

• IntérêtsDéfinir et caler les méthodes de dimensionnement à l’aide d’un grand nombre d’essai sur des matériaux différents et de type de pieux différents

• Problèmes La base de données n’est pas complète : données d’entrée manquantes (pressio) ou résultats d’essais non capitalisés…Interprétation des essais parfois difficile : rupture non atteinte (charge limite du vérin atteinte, enfoncement de la plaque d’appui ou soulèvement du massif de réaction), frottement non mobilisé entièrement, modification des périmètres et des sections du fait de l’appareillage…




GÉOTECHNIQUE

Exemple N °6Narbonne

•Charge limite non atteinte• Pas de mesure de

mobilisation du frottement latéral

-> NON EXPLOITABLE




GÉOTECHNIQUE

Exemple N °154 Bouliac

•Charge de fluage non atteinte-> estimation de Qc

• Mesure du frottement latéral mais mobilisé entièrement sur la moitié du pieu

-> NON EXPLOITABLE




GÉOTECHNIQUE

Exemple N °180 FOS•Charge de rupture non atteinte->

estimation de Qu• Mesure du frottement latéral mais

pas mobilisé entièrement-> EXPLOITABLE avec hypothèses




GÉOTECHNIQUE

Fichier d ’exploitation de la BDD :• État des lieux

Actuellement une petite partie des données est numérisée.Une autre partie des données ne sont plus en la possession du LCPC.Le reste doit être stocké quelque part au LCPC...-> moyens humains à mobiliser pour capitaliser les informationsUn fichier de traitement existait mais n’était pas réutilisable de manière simple (notice complexe et problème d’automatisation des calculs…)

•Objectif du fichier réalisé pour la CNJOG Capitaliser les données issues de l’expérience du LCPC dans le domaine des essais de chargement.Avoir un outil robuste pour tester les diverses méthodes de dimensionnement possibles sur la BDD du LCPC.




GÉOTECHNIQUE

Principe du fichier d ’exploitation • Données d’entrées

A partir des données existantes une fiche par essai est remplie : caractéristiques des terrains, type de pieux, dimensions (longueur, diamètre).

•Données mesuréesSelon les mesures effectuées, les charges de fluage et/ou de rupture sont indiqués ainsi que les frottements unitaires par couche.

•Calcul des charges ultimes Les règles de calcul sont intégrées au tableur et les charges limites en frottement et en pointe sont estimées selon la méthode souhaitée àpartir des données saisies en entrée.Comparaison des méthodes Fascicule 62 titre V (actuellement utilisée) et Bustamente et Gianeselli (ELU-ELS de 2006 qui sera imposée par la NF P 94-262).




GÉOTECHNIQUEDonnées d’entrée




GÉOTECHNIQUE

Principales différences des m éthode de calcul selon F62 et B -G

• Types de solDonnées d'entrée : sables, argiles et limons, craie, marnes et rocherAu F62 on distingue sols A,B,C selon la valeur de plDans B-G pas de distinction

• Portance en pointe




GÉOTECHNIQUE

• Types de pieuxPas de correspondance directe entre les types de pieu du F62 et

ceux indiqué dans la m éthode B-G de 2006




GÉOTECHNIQUEMéthode de calcul F62

Cette donnée permet de calculer automatiquement les coefficients de réduction de périmètre et de section




GÉOTECHNIQUEMéthode de calcul B&G

Avec B-G, on réduit kp si De/B<5




GÉOTECHNIQUE

Utilisation de la BDD pour la justification de la méthode pressiom étrique

Exploitation générale : feuille de synthèsePour chaque essai, on calcule le rapport Qucal/Qumes , Qpcal/Qpmes et Qscal/Qsmes (cad que si R>1 sous-dimensionné et R<1 sur-dimensionné)

• Construction des histogrammes et des fonctions de répartition de l’ensemble des résultats pour les différents rapports indiqués ci-dessus

•Construction des courbes de répartition par type de pieux et/ou type de solpour les différents rapports indiqués ci-dessus et pour les différentes familles de pieux et de sol




GÉOTECHNIQUE

Objectif pour la justification de la m éthode pressiom étrique

•Calage du coefficient de m éthodePour rester dans les mêmes gammes de sécurité qu'actuellement (F62) il faudrait avoir pour la NF P 94-262 un calage de γRd autour de 1,25 (1,25*1,1 ~ 1,4 du fascicule) sachant que le γt est fixé par l'EC7

• Objectif de mise en défaut des résultats

L'EC7 fixe le critère de définition des valeurs caractéristiques comme étant une valeur représentative avec mise en défaut de 5%. Le calcul de la charge ultime est un calcul de valeur caractéristique qui doit donc être justifié pour une mise en défaut de 5% des résultats.

•Le but du fichier de la BDD est donc de donner le coefficient de m éthode pour une mise en défaut de la méthode de 5%




GÉOTECHNIQUE

Histogramme Ql-tout types de pieux

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0-0

.05

0.0

5-0.

15

0.1

5-0.

25

0.2

5-0.

35

0.3

5-0.

45

0.4

5-0.

55

0.5

5-0.

65

0.6

5-0.

75

0.7

5-0.

85

0.8

5-0.

95

0.9

5-1.

05

1.0

5-1.

15

1.1

5-1.

25

1.2

5-1.

35

1.3

5-1.

45

1.4

5-1.

55

1.5

5-1.

65

1.6

5-1.

75

1.7

5-1.

85

1.8

5-1.

95

1.9

5-2.

05

2.0

5-2.

15

2.1

5-2.

25

2.2

5-2.

35

2.3

5-2.

45

2.4

5-2.

55

2.5

5-2.

65

2.6

5-2.

75

2.7

5-1

000

0

F62TVB-GLoi normale

• Histogramme obtenu et comparaison avec la loi normale centrée sur 1 avec mise en défaut de 5% à 1,25Méthodes non centrées sur 1 et surtout très étalées

Difficile de dégager un coeff de méthode à partir d'un histogramme




GÉOTECHNIQUE

Ql-Tout type de pieux

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

2.10

2.20

2.30

2.40

2.50

2.60

2.70

F62TV - 178 essais

Objectif F62

Coeff Méthode F62

B&G - 178 essais

Objectif B-G

Coeff Méthode B-G

Loi normale

F62TV : gama=1.25 : 0.882022471910112 - Fractile à 5% : 1.57772059107913 - Médiane : 0.811166559478987 - Moyenne : 0.878066644986795 - Ecart-Type : 0.382335901279369

B&G : gama=1.25 : 0.943820224719101 - Fractile à 5% : 1.29033618515423 - Médiane : 0.722883018030652 - Moyenne : 0.78276123236626 - Ecart-Type : 0.38439506042723

• Courbe de répartitionSur les 178 essais :Pour avoir γRd=1,25 : mise en défaut de 6% avec B-G et 12% avec F62Pour avoir5% : γRd=1,58 pour F62 et γRd=1,29 pour B-G




GÉOTECHNIQUE

• ObservationsLes essais sur pieux injectés et micro-pieux sont pe u nombreux dans la base et les résultats sont très aléatoires→ si on ne fait l'interprétation que pour les pieux « no n injectés »On perd 15 essais sur 178 mais on améliore nettement le coefficient de méthode : 1,21 pour B-G contre 1,29 avec les pieux injectés

Les résultats des essais dans les terrains crayeux so nt aussi plus aléatoires→→→→ si on extrait de l'interprétation les pieux dont la pointe est réalisée dans la craie

On enlève 21 essais et on passe d'un coefficient de méthode de 1,21 à 1,18

(voir diagrammes suivants)




GÉOTECHNIQUE

Ql - 02 : TOUT TYPE DE PIEUX (SAUF INJ)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

2.10

2.20

2.30

2.40

2.50

2.60

2.70

F62TV - 163 essais

Objectif F62

Coeff Méthode F62

B&G - 163 essais

Objectif B-G

Coeff Méthode B-G

Loi Normale






GÉOTECHNIQUE

Ql - 8 : Tout sauf craie / 02 : TOUT TYPE DE PIEUX (SAUF INJ)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.000.

00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

2.10

2.20

2.30

2.40

2.50

2.60

2.70

F62TV - 142 essais

Objectif F62

Coeff Méthode F62

B&G - 142 essais

Objectif B-G

Coeff Méthode B-G

Loi Normale






GÉOTECHNIQUE

• Possibilités d'exploitation

Exploitation par type de pieux (grandes familles : forés, refoulants, vissés, etc...)

Exploitation par type de sol (sables, argiles ainsi que tous types de sols sauf sables,argiles,etc...)

(voir diagrammes suivants)




GÉOTECHNIQUE

Ql - 03 : PIEUX REFOULANTS

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.000.

00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

2.10

2.20

2.30

2.40

2.50

2.60

2.70

F62TV - 72 essais

Objectif F62

Coeff Méthode F62

B&G - 72 essais

Objectif B-G

Coeff Méthode B-G

Loi Normale






GÉOTECHNIQUE

Ql - 8 : Tout sauf craie / 03 : PIEUX REFOULANTS

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.000.

00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

2.10

2.20

2.30

2.40

2.50

2.60

2.70

F62TV - 59 essais

Objectif F62

Coeff Méthode F62

B&G - 59 essais

Objectif B-G

Coeff Méthode B-G

Loi Normale


B&G : gama=1.25 : 1 - Fractile à 5% : 1.0525 - Médiane : 0.526666666666667 - Moyenne : 0.590188380767608 - Ecart-Type : 0.258684493402484




GÉOTECHNIQUE

Possibilités d'interprétation•Répartition des efforts en pointe et en frottement

Divergences entre les mesures et méthodes de calcul : en moyenne le pieux reprend 35% en pointe lors des essais de chargement alors que les méthodes de calcul indiquent une pointe de 41 à 42% de la charge ultime

→ surestime-on la pointe des pieux? est-ce les essais qui ne sont pas menés assez loin?

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

mesures F62 B-G mesures F62 B-G mesures F62 B-G mesures F62 B-G

Tout type de pieux Pieux refoulants Pieux vissés Pieux forés

Qs

Qp

présentation de la base de données essais de pieux...

Documents