Conception de pieux chargés dans leur axe selon l'Eurocode 7 2007/03.08

La première partie de l'Eurocode 7 (NBN EN 1997-1:2005), qui définit les règles générales pour la conception géotechnique, est entrée en vigueur en Belgique au début de l'année 2005. Le présent article explique la manière d'appliquer ce document pour le calcul de la capacité portante des pieux chargés dans leur axe.

1. Introduction

L'Eurocode
Fig. 1 L’Eurocode 7 : instrument d’optimisation de la conception des pieux de fondation.
Fig. 1 L'Eurocode 7 : instrument d'optimisation de la conception des pieux de fondation.
7 constitue un instrument important en vue de l'harmonisation et de l'optimisation de la conception géotechnique en Belgique et devrait améliorer la qualité et encourager l'innovation.

Dans ce contexte, notre pays travaille déjà depuis de nombreuses années à l'élaboration de l'Annexe nationale belge (NBN EN 1997-1 ANB) ainsi qu'à un vaste document de référence qui fournit une description détaillée et pratique de la manière dont l'Eurocode 7 doit être appliqué en Belgique.

Ces activités sont menées au sein du groupe de travail interprofessionnel du CSTC 'Eurocode 7', qui peut s'appuyer sur les résultats de divers projets de recherche prénormative conduits avec le soutien financier du Service public fédéral 'Economie'.

Bien que l'Annexe nationale, qui sera, selon toute vraisemblance, publiée par le Bureau de normalisation (NBN) dans le courant de l'année prochaine, fixe un certain nombre de choix et de valeurs propres à notre pays, elle ne définit pas de méthodes pour le calcul de la capacité portante des pieux chargés dans leur axe.

A cet effet, il est possible de se référer à la première partie du document susmentionné, qui paraîtra prochainement sur notre site.

Pour le dernier point sur la situation, nous renvoyons au site Internet du projet de Stimulation thématique à l'innovation 'Speciale funderingstechnieken' (Techniques spéciales de fondation) : www.tis-sft.wtcb.be (voir encadré).

2. Calcul de la capacité portante des pieux chargés dans leur axe

Le document de référence, qui explique la manière d'appliquer l'Eurocode 7 pour la conception des pieux chargés dans leur axe entraînera de profondes modifications de la pratique de dimensionnement actuelle. Nous évoquons ci-dessous les plus importantes d'entre elles.
  • Optimisation de la conception des pieux
    Lors de la conception des pieux, il est possible de se baser soit sur les résultats d'essais de pénétration, soit sur les résultats d'essais préliminaires réalisés sur des pieux tests. Dans certains cas (par exemple, lorsqu'on utilise de nouveaux types de pieux, quand les données empiriques font défaut ou lorsqu'on soupçonne que les règles de conception basées sur les essais de pénétration sont trop conservatrices), des procédures ont été élaborées afin d'optimiser la conception.

  • Le cône électrique comme référence
    Si la conception est basée sur des essais de pénétration, il importe de s'assurer que les règles de calcul ont été élaborées avec, comme référence, le cône électrique. L'essai de pénétration au cône mécanique requiert désormais des facteurs de réduction spécifiques. Ces facteurs ont été déterminés de façon pragmatique sur la base d'une étude comparative réalisée sur divers sites en Belgique (voir tableau 1 ci-dessous).

    Tableau 1 Facteurs de réduction à appliquer à la mesure de la résistance d'un cône mécanique.
    Type de cône Type de sol
    Argile tertiaire Autre type de sol
    M1 1,30 1,05
    M2 1,30 1,05
    M4 1,15 1,05

  • Utilisation de facteurs de sécurité partiels
    Alors qu'il était autrefois plutôt courant d'appliquer un facteur de sécurité global lors de la conception, l'Eurocode propose l'utilisation de facteurs de sécurité partiels. En d'autres termes, un facteur de sécurité spécifique a été introduit pour tous les paramètres faisant l'objet d'incertitudes (charges, caractéristiques des matériaux, modèle de calcul, par exemple).

  • Détermination du frottement le long du fût
    Le frottement le long du fût est déterminé à l'aide des mesures de résistance au cône. Le frottement total, mesuré durant un essai de pénétration (mécanique), n'est donc plus considéré comme la norme.

  • Dimensions à adopter
    Les dimensions à adopter pour les différents types de pieux disponibles sur le marché belge sont déterminées de manière univoque (profondeur d'assise, diamètre de la base et diamètre du fût).

  • Nouveaux coefficients d'installation
    Un tableau présentant des coefficients d'installation a été élaboré, en tenant compte non seulement des nouvelles connaissances acquises (p. ex. en matière d'analyse des essais de mise en charge statique des pieux), mais aussi du cadre conceptuel de l'Eurocode 7. Des procédures permettant d'utiliser des coefficients plus favorables ont en outre été introduites afin d'encourager l'effort d'innovation des entreprises.

  • Coefficient de corrélation
    Un coefficient de corrélation doit être appliqué à la capacité portante moyenne et minimale, selon l'étendue de la reconnaissance du sol et la rigidité de la structure, afin de prendre en considération la dispersion des caractéristiques du sol sur le site.

  • Introduction d'un facteur de modèle
    Un facteur de modèle est introduit afin de tenir compte des incertitudes liées au modèle de calcul.

  • Intérêt du contrôle de qualité
    La valeur des facteurs de sécurité partiels, appliqués à la capacité portante de la base et au frottement le long du fût, dépend du type de pieu et du contrôle de la qualité de l'exécution. A l'heure actuelle, des discussions sont également menées, à la demande du secteur, avec la Belgian Construction Certification Association (BCCA) concernant l'instauration d'une certification pour la mise en œuvre des systèmes de pieux. Cette certification devrait entraîner des avantages économiques via l'application d'un facteur de sécurité réduit dans le calcul.

3. Avantages

Cette procédure de calcul semi-probabiliste, qui fera l'objet d'une évaluation d'ici deux ans en vue d'adapter ou d'affiner la méthode, présente des avantages considérables par rapport à l'approche déterministe utilisée précédemment.

Elle peut en effet donner lieu à une uniformisation du niveau de sécurité et à plusieurs développements innovants puisque l'investissement dans de nouveaux systèmes mis en œuvre de manière qualitative est valorisé économiquement parlant.

M. De Vos, ir., chef du laboratoire 'Géotechnique', CSTC



Stimulation thématique à l'innovation
'Speciale funderingstechnieken' (TIS-SFT) (Techniques spéciales de fondation)

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Subsidié par l'IWT, le TIS 'Speciale funderingstechnieken' (Techniques spéciales de fondation) a pour objectif de stimuler l'innovation dans le secteur des techniques spéciales de fondation. Vous trouverez ci-dessous un bref aperçu des dernières actions et des événements récents menés dans ce cadre.

1. Activités des groupes de travail du TIS-SFT

A l'heure actuelle, deux groupes de travail sont actifs au sein du TIS-SFT :
  • le groupe de travail 1 'Techniques de fondation', qui collabore avec l'Association belge des entrepreneurs de fondations (ABEF) au développement d'un système de publication digital qui devrait permettre de dresser, de manière claire et structurée, une liste des techniques de fondation disponibles sur le marché belge. Bien que l'attention du groupe de travail porte principalement sur les systèmes de pieux, le but est d'étudier également d'autres techniques spéciales
  • le groupe de travail 2 'Fondations profondes et technologie des matériaux' vient d'être créé et travaille actuellement à l'élaboration de recommandations sur les fondations profondes et la technologie des matériaux.

2. Evénements

Faisant
Evénements
suite aux activités du groupe de travail 2, le TIS-SFT a apporté sa collaboration au workshop 'Fondations profondes et technologie des matériaux'. Cet événement s'est déroulé le 8 février 2007 à la station expérimentale du CSTC à Limelette.

En outre, un certain nombre d'événements ont été organisés en collaboration avec le Groupement belge de mécanique des sols et de la géotechnique (GBMS) :
  • 4 soirées thématiques 'Stabilité des talus : excavations et remblais', ont eu lieu les 24 et 31 janvier 2007 et les 21 et 28 mars 2007 dans les bâtiments de BESIX à Bruxelles
  • la journée d'étude 'Gestion des risques dans la géotechnique', s'est déroulée le 25 avril 2007 à l'hôtel 'Métropole' à Bruxelles.

3. Publications

Outre les présentations données durant le workshop 'Fondations profondes et tech­no­logie des matériaux', la rubrique 'Publications et informations' sur le site Internet www.tis-sft.wtcb.be s'est vu complétée des documents suivants :
  • compte rendu d'une visite de chantier dans la ville française de Wingles, où la technique de stabilisation du sol CMC a été mise en œuvre (CMC = colonnes à module contrôlé)
  • document de référence portant sur la méthode De Beer de détermination de la capacité portante unitaire (base du pieu), illustré à l'aide d'exemples de calcul
  • dernier draft du Document d'application nationale de l'Eurocode 7 visant à calculer la capacité portante des pieux chargés dans leur axe (la version définitive devrait paraître prochainement).
La rubrique 'Liens géotechniques' a été étoffée d'un certain nombre de sites Internet intéressants.

4. Aide individuelle

Les personnes ou les entreprises intéressées par les services fournis par le TIS-SFT ou qui souhaitent une visite en entreprise ou des informations spécifiques en appui de leurs projets innovants sont invitées à prendre contact avec le responsable de projet (info@bbri.be) ou à renvoyer le formulaire d'inscription disponible sur le site Internet.


N. Huybrechts, ir., chef adjoint de la division 'Géotechnique et Structures', CSTC