2712
Proceedings of the 18
th
International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris 2013
1.3
Caractéristiques mécaniques des pieux
La non-linéarité des pieux en bois rendant difficile le calcul de
leur volume, la masse volumique des pieux a été déterminée en
laboratoire à partir d’une tranche prélevée en tête de pieux.
La masse des pieux a été mesurée après usinage, c'est-à-dire
après la taille de la pointe et la réalisation de la saignée
accueillant les tubes logement du système de mesure.
Dans le but de disposer du module d’élasticité longitudinal
moyen de chaque pieu, une analyse vibratoire couplée à un
modèle aux éléments finis (MEF) a été mise en œuvre. Dans un
premier temps, le profil en long de chaque pieu ainsi que leur
masse totale ont été mesurés. En plaçant le pieu sur deux
appuis, celui-ci a été mis en vibration libre. A l’aide de trois
accéléromètres, la première fréquence propre a été obtenue par
analyse fréquentielle. Après avoir réintroduit le profil en long
du pieu et sa masse dans le MEF, le module moyen tenant
compte d’un rapport E/G de 16 a été retrouvé pour chaque pieu.
Le tableau 2 présente les caractéristiques mécaniques des
huit pieux.
Tableau 2. Caractéristiques mécaniques des pieux en bois
Essence
(numéro)
Masse
(kg)
Masse
volumique
(kg/m3)
Fréquence
résonance
(Hz)
Module
d’Young
(MPa)
Hêtre (1)
136
475
18,2
6400
Hêtre (2)
275
709
21,1
9100
Pin (3)
153
572
19,9
9370
Pin (4)
120
587
20,5
9900
Chêne (5)
201
723
16,4
8150
Chêne (10)
192
723
14,6
6980
Acacia (8)
150
806
15,2
10970
Acacia (9)
153
757
18,8
13320
1.4
Instrumentation des pieux
L’objectif de l’instrumentation des pieux en bois est de mesurer
à différentes profondeurs le raccourcissement élastique du pieu
en fonction de la charge appliquée en tête
(Bustamante et
Jézéquel, 1975)
. La valeur du raccourcissement permet, via la
section et le module d’élasticité de chaque tronçon, de
déterminer la charge reprise par chaque tronçon du pieu et donc
le frottement latéral entre le pieu et le sol à différentes
profondeurs.
Dans la pratique courante, la chaine d’extensomètres
amovibles est introduite dans un tube métallique solidaire du
pieu, une fois le pieu foré ou battu dans le sol. La non-linéarité
et la conicité naturelle du pieu, mêlées aux difficultés que
représentent la fixation du tube en acier au bois rendent l’emploi
de cette méthode difficile. Un dispositif d’instrumentation à
l’aide d’extensomètres amovibles spécifique aux pieux en bois a
donc été élaboré.
Figure 1. Usinage des pieux et fixation des tubes logement aux pattes
Dans un premier temps, une saignée de 80mm de largeur et
de 60 mm de profondeur a été réalisée sur toute la longueur du
pieu, au niveau de la section où le pieu était le plus rectiligne.
Des pattes de fixation, de 60mm de large et 80mm de long,
ont été fixées dans la saignée au droit des futurs emplacements
des bloqueurs. Les pattes étaient espacées les unes des autres de
75 cm (Figure 1).
Des fenêtres de 26cm de longueur et de 80mm de largeur ont
été usinées sur un tube métallique à section rectangulaire de
dimensions 80mm * 60mm. Ce tube métallique (qualifié de tube
extérieur) est venu chapeauter et protéger l’ensemble « patte de
fixation + tubes de logement » dans la saignée. Il a été fixé au
bois avec des vis et des tirefonds (Figure 2).
La pointe des pieux a été usinée en forme pyramidale.
L’extrémité du tube extérieur au niveau de la pointe a été
biseautée de sorte que le biseau soit dans le prolongement d’une
des faces de la pointe. La pointe a été renforcée avec 4 plats
métalliques (un sur chaque face) dont l’un a été soudé au biseau
du tube extérieur (Figure 2).
Deux plats diamétralement opposés et distants de 20 cm
(distance constante sur tous les pieux) ont été usinés sur la tête
du pieu. Ils avaient pour objectifs de faciliter la fixation du
casque de battage au pieu lors de la phase chantier.
Figure 2. Tubes extérieurs dans la saignée et protection de la pointe
3 CONSTRUCTION D’UN PLOT EXPÉRIMENTAL
3.1 Caractérisation géotechnique du site
Le Grand Port Maritime de Rouen (GPMR) est un maître
d’ouvrage public qui possède de nombreux quais fondés sur des
pieux en bois de hêtre. Souhaitant s’impliquer dans le projet
afin d’établir des solutions de confortement pour ses propres
ouvrages, le GPMR a mis à disposition de l’IFSTTAR une
parcelle en bordure de Seine sur laquelle le plot expérimental a
été construit.
Trois sondages à la pelle mécanique ont permis d’identifier
la géologie du site (Figure 3). Le niveau moyen d’eau de la
nappe sujet à marnage a été mesuré à 3,80m de profondeur.
0m
0,55m
2,50m
Remblai graveleux
Limon-argileux (couleur gris foncé)
Matériaux sablo-graveleux (couleur gris clair)
Grattage de la tarière à partir de 2,3m de profondeur,
présence éventuelle de blocs de craies
4,20m
Argile sableuse
>7m
Figure 3. Coupe géologique du site
Des essais d’expansion au pressiomètre Ménard, de
pénétration dynamique avec un pénétromètre type PANDA, des
essais de pénétration statique au piézocône (CPT) et des essais
de pénétration au carottier (SPT) ont été réalisés sur le site
expérimental, à proximité de la zone de battage des pieux
(Figure 4).
