Keller Fondations Spéciales Siège Social 2 rue Denis Papin 67120 Duttlenheim Tél. : 03 88 59 92 00 Fax : 03 88 59 95 90 www.keller-france.com Silo ECOCEM à FOS SUR MER (13) NOTE DE CALCUL Fondations profondes par pieux forés à la tarière creuse Émetteur du document Keller Fondations Spéciales Agence Sud Est Europarc de la Sainte Victoire Bâtiment 1- CS 50050 13590 MEYREUIL Tél. : 04.42.24.40.41 Fax : 04.42.24.25.29 Note de calcul n : NDC 22391000123 2 17/05/10 Modifications suite aux remarques d Ecocem B.Oliva C.Mollandin JM.Dumazert 1 10/05/10 Modification suite à l avis de Socotec référencé B.Oliva C.Mollandin JM.Dumazert 392W0/10/1790 du 26/04/10 0 15/04/10 Edition originale B.Oliva C.Mollandin JM.Dumazert Ind. Date Nature de la mise à jour Établi par Vérifié par Approuvé par Page : 1/50
Feuille de mise à jour Indice Page 0 1 2 3 4 1 X 2 X 3 X 4 X X X 5 X 6 X 7 X X X 8 X 9 X X X 10 X X 11 X X X 12 X Annexe 1 X Annexe 2 X X X Annexe 3 X X X Annexe 4 X X X Annexe 5 X X Annexe 6 X X X Annexe 7 X Page : 2/50
Sommaire 1. OBJET...4 2. CONCEPTION DES OUVRAGES...4 3. CONTEXTE SISMIQUE...5 3. NATURE ET CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES SOLS...6 4. MATERIAUX CONSTITUTIFS...7 4.1 Béton...7 4.2 Aciers...7 5. JUSTIFICATION DES PIEUX...8 5.1 Effort de pointe...8 5.2 Effort latéral...8 5.3 Caractéristiques dimensionnelles...8 5.4 Calculs de la portance pour les différents types de pieux...9 5.5 Moments de flexion...10 5.5 Dimensionnement des aciers...11 6. JUSTIFICATION VIS-A-VIS DES PIEUX REALISES...11 ANNEXES.....13 Page : 3/50
1. OBJET Le projet prévoit la construction d un Silo à Fos sur Mer dans le département des Bouches du Rhône (13). Du fait de la faible compacité des terrains en place, les fondations des ouvrages seront reprises par des pieux forés à la tarière creuse et injectés basse pression. Les ouvrages sont situés en zone sismique Ib. Cette note de calculs a pour objet de justifier la portance des pieux ainsi que le dimensionnement des cages d armatures. Elle fait suite aux remarques d Ecocem dans le courriel du 12/05/2010 sur l augmentation de l ancrage des pieux. 2. CONCEPTION DES OUVRAGES Document de références: Plan de fondations et descentes de charge : - Selon plan de fondation du bet SOLLERS Studio Associato non référencé, reçu par email le 05/05/10 ; Rapports de sol de Sol essais, affaire 41339 du 04/03/10. Descentes de charges : Pour le dimensionnement des pieux, les charges à reprendre sont : Effort de compression : de 590 à 2660 kn aux ELS ; de 350 à 4380 kn aux ELU ; Effort de traction : de 20 à 280 kn aux ELU ; Effort horizontal : de 110 à 360 kn aux ELU ; Les descentes de charges prises en compte sont indiquées en annexe 5. Lorsque les charges seront trop importantes, les pieux seront doublés. Cotes des bâtiments: Niveau +0,0 des bâtiments : NC Terrain naturel : +3,3 NGF Plate forme d intervention : -1,0 m/tn Arase inférieure du radier : PF Page : 4/50
Coupe type: TN 1,0 m PF 5,5 m Couche d ancrage 3. CONTEXTE SISMIQUE D après le PS 92, nous nous trouvons dans la configuration suivante : Zone Ib Site S1 Ouvrage de classe B Catégorie de sols : - sables et limons : cat. b ; - graviers : cat. a Accélération nominale : 1,5 m/s 2 Page : 5/50
3. NATURE ET CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES SOLS Les sols ont été reconnus par le bureau d études de Sol essais en Décembre 2007. Le programme d investigation de la campagne de reconnaissance se compose de : 8 essais de pénétration statique (P1 à P8) descendus jusqu aux refus obtenus vers 6,0 m de profondeur/tn ; 4 essais de pénétration statique complémentaires (P101 à P104) descendus jusqu aux refus obtenus entre 6,2 et 6,8 m de profondeur/tn ; Ces sondages ont mis en évidence, successivement à partir du terrain naturel : Des sables et limons de caractéristques mécaniques médiocres à moyennes jusqu à une profondeur de 6,0 à 6,8 m de profondeur/tn ; Le substratum composé des cailloutis de la Crau au-delà. A partir des sondages réalisés et du rapport d études de sols de Fondasol, nous avons établi la synthèse géotechnique suivante : Nature du SOL Base de la couche (m/tn ; m/pf) q c moyen (MPa) E M estimé (MPa) Sables et limons 3,0 ; 2,0 5,0 7,5 Limons 6,5 ; 5,5 1,0 2,0 Cailloutis de la Crau > 6,5 ; > 5,5 > 25,0 > 50,0 Au cours de la campagne de reconnaissance, la présence d eau n a pas été mise en évidence mais la nappe se situerais à environ 3,0 m de profondeur/tn. Page : 6/50
4. MATERIAUX CONSTITUTIFS 4.1 Béton Les caractéristiques des matériaux sont conformes aux prescriptions du DTU 13.2 Dosage / Ciment Classe de Rc Classe de consistance Classe particulière 350 kg/m 3 / CEM1-PMES-52N C30/37 S4 XA2 La résistance conventionnelle du béton selon le DTU 13.2 est donnée par : ( f * cj ; f c lim ) fc = inf k1k2 Avec : - f cj : résistance caractéristique à j jours d âge telle quelle est définie par les règles BAEL f c28 = 30 MPa à 28 jours pour un béton C30/37 ; - f clim : valeur limite dépendant de la technique de fondation = f c28 ; - k1 : coefficient tenant compte du mode de mise en place dans le sol ainsi que des variations possibles de sections, selon le procédé d exécution adopté : k1 = 1,3 ; - k2 : coefficient tenant compte des difficultés de bétonnage liées à la géométrie de la fondation. Selon le BAEL, les états limites de compression du béton sont définis par les deux conditions suivantes : - 1/ la contrainte maximale de compression est égale à 0,6f c * (en flexion composée) ; - 2/ la contrainte moyenne de compression du béton sur la seule section comprimée de celui-ci est égales à 0,3f c * (en compression simple). On peut dresser le tableau récapitulatif suivant : Diamètre du pieu 0,82 m k2 1,0 f * c (MPa) 13 σ bc max flexion composé (MPa) 13,2 σ bc moyenne (MPa) Limitée à 5,5 Charge admissible du pieu 2905 kn Enfin, le chapitre 4.4 du DTU 13.2 indique que la valeur de la contrainte maximale de compression uniforme est limitée à l ELS à σ bc = 5,5 MPa, pour tarières avec dispositifs d enregistrement. La valeur aux ELU est égale à 1,5 fois la valeur aux ELS. 4.2 Aciers Le projet étant situé en zone sismique 1a, les pieux seront armés toute hauteur. Les aciers seront de type Haute Adhérence en nuance Fe500. On limitera la contrainte de traction de l acier vis-à-vis de l état limite d ouverture des fissures où la fissuration est considérée comme préjudiciable aux ELS : σ st = 2/3 x f e = 333 MPa Page : 7/50
5. JUSTIFICATION DES PIEUX L expression de l effort admissible aux ELS est la suivante : Qp Qs Q max ELS = + en compression 3 2 Qs Q min ELS = en traction 2 Avec Q p l effort de pointe et Q s l effort de frottement latéral 5.1 Effort de pointe L effort de pointe est défini par : Q p = S x k c x q c avec : S : section du pieu k p facteur de portance qui dépend de la nature du sol et du moyen de mise en œuvre de l élément de fondation et de sa hauteur d encastrement q c = contrainte limite de pointe q c obtenue avec l essai pénétrométrique. 5.2 Effort latéral L effort latéral est défini par Q s = π φ Σ ( h si q si ) avec : φ : diamètre du pieu q si : contrainte latéral unitaire de la couche i h si : hauteur de la couche i Nous rappelons que les pieux à la tarière creuse avec enregistrement de paramètres correspondent à la classe injectés faible pression selon le DTU 13.2. 5.3 Caractéristiques dimensionnelles Le calcul de la portance des pieux réalisés selon une exécution soignée, conforme au DTU 13-2 est effectué à partir des caractéristiques suivantes, déterminées à partir des essais pénétrométriques selon le DTU 13-2 : Nature du SOL Profondeur de la base de la couche (m/tn ; m/pf) q c (MPa) ancrage k c q p (MPa) q s (MPa) Sables et limons 3,0 ; 2,0 5,0 - - - 120 Limons 6,5 ; 5,5 1,0 - - 80 Graves > 6,5 ; > 5,5 25,0 3 Ø mini 0,35 8,75 150 Page : 8/50
La réalisation des pieux étant effectuée avec enregistrement de paramètres, la classification des pieux est «injectés faible pression». D après le DTU 13-2. Les pieux seront réalisés en une seule intervention depuis une plate-forme de travail située au niveau du terrain naturel. 5.4 Calculs de la portance pour les différents types de pieux Nous allons mettre en œuvre 2 type de pieux. Le tableau ci-dessous décrit les différents types de pieux : Type Diamètre Ancrage Longueur du pieu par rapport à la PF Type 1 0,82 m 3 φ 7,9 m Type 2 0,82 m 5 φ 9,6 m Nous obtenons donc : aux ELS: Type de pieux Effort de pointe q p (MPa) Q p (kn) Frottement latéral q si (kpa) 1-3 m 3 6,5 m > 6,5 m Q s (kn) Capacité portante aux ELS (compression) Q c (kn) Capacité portante aux ELS (traction) Q t (kn) Type 1 8,75 4621 2290 2685 1145 120 80 150 Type 2 8,75 4621 2924 3002 1462 aux ELU: Type de pieux Effort de pointe q p (MPa) Q p (kn) Frottement latéral q si (kpa) 1-3 m 3 6,5 m > 6,5 m Q s (kn) Capacité portante aux ELS (compression) Q c (kn) Capacité portante aux ELS (traction) Q t (kn) Type 1 8,75 4621 2290 4028 1717 120 80 150 Type 2 8,75 4621 2924 4503 2193 Page : 9/50
5.5 Moments de flexion Les calculs sont conformes au FOND 72 et prennent en compte les raideurs horizontales du sol (appuis élastiques). La valeur de k h est déterminée en fonction de la géométrie du pieu, du module pressiométrique E m et du coefficient rhéologique du sol. Rappel : pour un diamètre de pieu B 0,60 m, on a pour des sollicitations de courte durée d application : K h = 1,33* B0 B 6 * E * m ( 2,65) α + α, avec B 0 = 0,60 m Le moment de flexion est obtenu en calculant la flexion induite par les efforts horizontaux. Les efforts horizontaux correspondent aux efforts sismiques, leur valeur est celle qui a été fournie par le bet SEE. Une fois le moment maximum déterminé, un calcul béton armé suivant le BAEL permet de calculer les aciers nécessaires. La coupe de sol retenue pour les calculs est celle retenue au paragraphe 3. Moment de flexion maximum : Diamètre et type du pieu Effort horizontal maximal Moment de flexion maximum 0,82 m Type 1 350 kn 550 kn.m 0,82 m Type 2 360 kn 570 kn.m Page : 10/50
5.5 Dimensionnement des aciers D après les recommandations du PS92, les pieux pouvant être soumis à des sollicitations sismiques doivent être armés sur toute leur hauteur. Les aciers longitudinaux doivent être suffisants pour reprendre les efforts horizontaux. Les aciers transversaux seront répartis conformément au PS92. Les cages d armatures de tous les pieux devront avoir au minimum les caractéristiques suivantes : - 10 HA25 pour les aciers longitudinaux ; - HA16 espacement 9,2 cm pour les aciers transversaux sur la hauteur critique ; - HA16 espacement 12,3 cm pour les aciers transversaux sur la hauteur courante. Les justifications des armatures sont présentes en annexe 3. Pour la mise en œuvre, nous retiendrons les cages d armatures présentes en annexe 4. 6. JUSTIFICATION VIS-A-VIS DES PIEUX REALISES Les pieux PE1, PE2 et PE3 ont été réalisés par Keller en 2008. Un extrait de la note de calcul est présent en annexe 7. Ce sont des pieux de 82 cm de diamètre ancrés de 3 Ø. D après la note de calcul, les efforts de compression sont limités à 2900 kn aux ELS et 4966 kn aux ELU. Concernant les cages d armatures, elles sont formées de : - 7 HA25 pour les aciers longitudinaux ; - HA16 espacement 9,0 cm pour les aciers transversaux sur la hauteur critique ; - HA16 espacement 11,0 cm pour les aciers transversaux sur la hauteur courante. Les pieux PE1, PE2 et PE3 ont des caractéristiques suffisantes pour reprendre les efforts transmis par le nouveau Silo. Meyreuil, le 17/05/10 Page : 11/50
ANNEXE 1 Sondages et implantation des sondages Page : 12/50
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ANNEXE 2 Calculs de flexion (4 pages) Page : 22/50
Type 1 φ 0,82 m L= 7,9m Page : 23/50
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Type 2 φ 0,82 m L= 9,6 m Page : 25/50
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ANNEXE 3 Vérification des armatures (2 pages) Page : 27/50
Type 1 φ 0,82 m L= 7,9 m Page : 28/50
Type 2 φ 0,82 m L= 9,6 m Page : 29/50
ANNEXE 4 Cages d armatures (2 pages) Page : 30/50
Type 1 φ 0,82 m L= 7,9 m Page : 31/50
Type 2 φ 0,82 m L= 9,6 m Page : 32/50
ANNEXE 5 Descentes de charge Page : 33/50
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ANNEXE 6 Dimensionnement des pieux Page : 44/50
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ANNEXE 7 Vérification vis-à-vis des pieux déjà réalisés Page : 46/50
Extrait de la note de calcul Page : 47/50
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Vérifications Page : 50/50