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Diagrammes de stabilité cyclique de pieux dans les sables
Cyclic stability diagrams for piles in sands
Puech A., Benzaria O.
Fugro GeoConsulting, Nanterre, France
Thorel L., Garnier J.
IFSTTAR, Nantes, France
Foray P., Silva M.
3S-R, Grenoble, France
Jardine R.
Imperial College, London, UK
RÉSUMÉ: Cette communication rassemble des diagrammes de stabilité cyclique obtenus dans des sables siliceux denses et par des
moyens expérimentaux variés : essais in situ sur pieux réels, essais sur pieux modèles en grande chambre d’étalonnage et essais sur
pieux modèles centrifugés. Elle couvre le cas des pieux battus en traction et celui des pieux forés en compression. Les diagrammes
cycliques de stabilité sont des outils précieux pour une première estimation de l’effet des chargements cycliques sur le comportement
axial des pieux.
ABSTRACT: This paper gathers cyclic stability diagrams obtained from various experimental sources: in situ tests on actual piles,
laboratory tests on model piles in a large calibration chamber and model piles in a centrifuge. Driven piles in tension and bored piles
in compression are addressed. Cyclic stability diagrams are useful tools for a preliminary assessment of the effects of cyclic loadings
on the behaviour of piles.
MOTS-CLÉS: pieu battu, pieu foré, chargement cyclique axial, diagramme de stabilité cyclique
KEYWORDS: driven pile, bored pile, axial cyclic loading, cyclic stability diagrams
1 INTRODUCTION
Le concept de diagramme de stabilité cyclique pour représenter
de manière synthétique la réponse des pieux soumis à des
chargements cycliques axiaux a été introduit dans les années 80
par Karlsrud et al. (1986) pour les argiles et par Poulos (1988)
pour les sables.
Ce concept se révèle particulièrement utile pour juger en
première estimation de l’effet potentiel des chargements
cycliques sur la réponse des pieux (Jardine et al., 2012)
On dispose en pratique de peu d’éléments dans les sables. La
présente communication propose des diagrammes cycliques
applicables aux pieux battus et aux pieux forés dans les sables
denses.
2 ESSAIS EN TRACTION
2.1
Essais de Dunkerque (ICL)
Sept pieux tubulaires en acier à base ouverte non instrumentés
ont été testés par l’Imperial College de Londres (ICL) sur un
site de sable marin dans le secteur Industriel Ouest du port de
Dunkerque, France (Jardine & Standing, 2000). Le profil du sol
est caractérisé par 3 m de remblai hydraulique sur du sable des
Flandres. Le sable est composé principalement de quartz (84%),
d’albite et microcline (8%) et de débris de coquillages CaCO3
(8%). Les profils pénétrométriques (q
c
) du site varient entre 10
et 35 MPa selon la profondeur et l’emplacement. La densité
relative est en moyenne d’environ 75%. Des essais de
cisaillement direct et triaxiaux indiquent un angle de frottement
de pic φ΄ de 35 à 40º et une valeur d’état critique φ’
cv
~ 32º. Des
renseignements supplémentaires sur les caractéristiques du site
et les essais de laboratoire réalisés sont présentés par Jardine et
al. (2006).
Les essais cycliques ont utilisé les installations du projet
GOPAL (Parker et al., 1999). Au total 21 essais statiques et 14
essais cycliques ont été effectués sur les six pieux de réaction du
projet GOPAL. Ces pieux ont été battus jusqu’à une profondeur
d’environ 19 m avec une relation espacement/diamètre du pieu
d’environ 15. Leur diamètre est de 457 mm.
Plusieurs séries de chargements cycliques ont été appliquées,
entrecoupées d’essais statiques référentiels en traction, la
plupart d’entre eux avec des cycles uniquement en traction pour
mieux individualiser la distribution des charges entre la pointe
et le frottement latéral.
La réponse des pieux au chargement cyclique est décrite
dans Jardine & Standing, 2012 ; Tsuha et al., 2012; Rimoy et
al., 2013.
2.2
Essais en chambre d’étalonnage (3SR-ICL-SOLCYP)
Dans le cadre d’une coopération entre l’Imperial College de
Londres (ICL), le Laboratoire 3SR de l’Université de Grenoble
et le Projet SOLCYP, plusieurs séries d’essais on été réalisées
sur un pieu modèle instrumenté dans la chambre d’étalonnage
du laboratoire 3SR de Grenoble. L’objectif initial était de tenter
de reproduire à une échelle de laboratoire et dans un
environnement contrôlé les résultats obtenus par Jardine et
Standing, 2000 sur les pieux battus dans le sable de Dunkerque.
La chambre de calibration a une hauteur de 1,5m et un
diamètre de 1,2m. Dans sa paroi intérieure, une membrane en
latex et une couche de graisse en silicone ont été mises comme
système d’anti frettage pour avoir un meilleur contrôle des
conditions Ko du sol. Un système d’isolation permet d’effectuer
les essais à une température constante comprise entre 18 et 19º.
Le sable utilisé est le sable de Fontainebleau NE34, (d
50
=
0,2 mm,
max
= 17,2 kN/m
3
et
min
= 14,2 kN/m
3
). Pour
l’ensemble des essais présentés, ce sable été mis en place par
pluviation en obtenant un indice de densité relative compris
entre 0,65 et 0,70. Le massif de sable est soumis à une pression
