Infofiche 67.5.1.2.1.4 Fiches d'exécution pour les pieux à refoulement (catégorie I). Pieux vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) Parution: avril 2014 Cette Infofiche se penche sur la mise en œuvre des pieux GVS (De Waal). Dans un premier temps, cette technique de fondation sera brièvement décrite. Ensuite, l'infofiche s'attardera sur les matériaux utilisés, le système de pénétration et les dimensions nominales. Enfin, il sera également question de la capacité portante et du comportement en déformation des pieux, de leur domaine d'utilisation ainsi que des points importants liés au contrôle de la qualité. 1. Description du système Un pieu GVS (De Waal) est un pieu en béton à refoulement moulé dans le sol avec un fût cylindrique lisse réalisé à l'aide d'un tube de forage provisoire vissé. Ce tube est en acier. Ce type de pieu peut être classé comme présenté au tableau A. A Classification d'un pieu GVS (De Waal). TYPE DE PIEU Categorie I: PIEUX À REFOULEMENT B. PIEUX VISSES (¹) 1. Fût en béton plastique (¹)Uniquement pour les pieux vissés avec des hélices de maximum 10 cm (36/56, p. ex.). Pour un aperçu général des différents types de pieux existants, on consultera l'infofiche 67.1. 2. Exécution : description générale On peut distinguer les phases suivantes (cf. figure 1) lors de l'exécution d'un pieu GVS (De Waal): un tube de forage en acier, muni d'un corps de refoulement avec une pointe perdue, est positionné à la surface du sol ce tube est vissé dans le sol sous l'action combinée d'un couple de forage et d'une charge axiale si le pieu doit être armé sur toute sa longueur, l'armature est placée dans le tube lorsque la profondeur de pointe souhaitée est atteinte. Le tube est raccordé à une pompe à béton et est rempli gravitairement de béton. Il est ensuite retiré lentement par rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, mais la pointe est laissée en place. Si une armature ne doit être placée que dans les mètres supérieurs (jusqu'à 6 m), celle-ci sera insérée dans le béton frais à la fin des travaux de bétonnage. vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) 1 7
1 Exécution d'un pieu GVS (De Waal). 3. Matériaux Pour plus d'informations concernant les spécifications et les normes applicables aux matériaux utilisés pour ce type de pieu (béton, armature), on consultera l'infofiche 67.4.1.1. 4. Système d'insertion 4.1. Exigences minimales Le tube est vissé dans le sol sous l'action combinée d'un couple de forage de 200 knm minimum et d'une charge axiale en compression de 250 kn. Ensuite, il est retiré par rotation dans le sens des aiguilles d'une montre avec une charge axiale de traction de 500 kn. 4.2. Niveau de vibrations Les pieux GVS (De Waal) sont exécutés sans vibration. 4.3. Niveau sonore L'exécution de pieux GVS (De Waal) entraîne peu de nuisances sonores. La seule nuisance sonore à noter est celle du moteur de l'engin de forage. 5. Dimensions nominales Conformément aux définitions du CSTC Rapport n 12 [4], les dimensions nominales du pieu pour les calculs géotechniques sont déterminées comme suit: le niveau de la pointe du pieu est défini comme étant le niveau le plus bas, où se situe l'entièreté de la section de la base du pieu. Il s'agit donc du niveau auquel est située la partie supérieure de la première spirale du corps de refoulement. En pratique, le niveau supérieur 'réel' (physique) de la pointe perdue est toutefois considéré comme niveau de la pointe du pieu vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) 2 7
le diamètre de la base du pieu (D b ) équivaut au diamètre extérieur maximal des hélices du corps de refoulement le diamètre du fût du pieu (D s ) est déterminé par le diamètre extérieur maximal (niveau supérieur) du corps de refoulement. 2 Géométrie du pieu et définition du niveau de la pointe du pieu. 5.1. Dimensions types et valeurs nominales Les dimensions types d'usage et les valeurs nominales correspondantes pour le diamètre de la base du pieu (D b ) et le diamètre du fût du pieu (D s ) sont reprises dans le tableau B. Ce dernier indique également les valeurs dérivées pour le diamètre équivalent de la base du pieu (D b,e q ), la surface de la base du pieu (Ab) et le périmètre du fût du pieu (χ s ). Pour d'autres mesures, il y a lieu de prendre contact avec le fabricant. vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) 3 7
B Dimensions types et valeurs nominales correspondantes pour le diamètre de la base du pieu (D b ) et le diamètre du fût du pieu (D s ). Diamètre nominal du fût Diamètre Diamètre du pieu Ds (m) Dimension équivalent Surface de Périmètre nominal de Pour le Pour le s types de la base la base du du fût du la base du calcul calcul (m/m) du pieu pieu A pieu D b (m) b (m²) pieu χ s (m) géotechniq structurel D b,eq (m) ue (*) 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 (0,26) 0,0616 0,88 0,31 0,31 0,31 0,31 0,31 (0,29) 0,0755 0,97 0,36 0,36 0,36 0,36 0,36 (0,38) 0,1018 1,13 0,41 0,41 0,41 0,41 0,41 (0,39) 0,1320 1,29 0,46 0,46 0,46 0,46 0,46 (0,44) 0,1662 1,45 0,51 0,51 0,51 0,51 0,51 (0,48) 0,2043 1,60 0,56 0,56 0,56 0,56 0,56 (0,53) 0,2463 1,76 0,61 0,61 0,61 0,61 0,61 (0,58) 0,2922 1,92 (*) L'Eurocode 2 recommande de réduire le diamètre nominal pour le calcul structurel de pieux en béton moulés dans le sol (cf. 2.3.4.2 de la norme NBN EN 1992 1 1 [1]). La valeur réduite est indiquée entre parenthèses. 5.2. Longueurs maximales du pieu L'utilisation d'engins de forage standards implique une longueur de pieu maximale de 28 m. 6. Capacité portante et comportement en déformation En Belgique, le calcul de la capacité portante du pieu selon la norme NBN EN 1997 1 [2] se fait conformément aux règles du CSTC Rapport n 12 [4]. Les valeurs des facteurs à appliquer (α b, α s, λ, β, Ɣ Rd, Ɣ b et Ɣ s ) sont mentionnées dans le tableau C. C Facteurs à appliquer lors du calcul de la capacité portante du pieu selon la norme NBN EN 1997 1 [2] et le CSTC Rapport n 12 [4]. Facteurs d'installation α b α s Argile tertiaire 0,80 0,90 Autres types de sol 0,70 1,00 Facteurs de forme λ b Dans tous les cas 1,00 1,00 Facteur de modèle Ɣ Rd Sans agrément technique (¹) 1,25 Avec agrément technique 1,00 Facteurs de sécurité partiels Ɣ b Ɣ s Combinaison 1 1,00 1,00 Combinaison 2 - sans certification du processus (²) 1,45 1,35 Combinaison 2 - avec certification du processus (²) 1,35 1,35 (¹) Il s'agit d'un agrément technique délivré par l'ubatc (ou équivalent). Dans l'attente de la procédure pour l'obtention d'un Agrément UBAtc, le facteur réduit peut être appliqué, à condition de disposer d'un accord entre les parties concernées et après la présentation des résultats d'essais de chargement statique instrumentés comme décrit dans le CSTC Rapport n 12 [4]. (²) Dans l'attente de la procédure pour l'obtention d'une certification du processus, la valeur réduite peut être appliquée, à condition de disposer d'un accord entre les parties concernées et après la présentation d'un plan de monitoring comme décrit dans le CSTC Rapport n 12 [4]. vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) 4 7
7. Domaine d'application 7.1. Conditions de terrain Les pieux GVS (De Waal) sont applicables en présence d'une grande variation des conditions de terrain (longueurs de pieu variables, données calendrier,...). La longueur de pieu individuelle est alors facilement adaptable. 7.2. Inclinaisons maximales Les angles α et β des pieux GVS (De Waal) ne peuvent excéder 11 (1/5) par rapport à la verticale (cf. figure 3). Dans la norme d'exécution NBN EN 12699 [3], l'angle Θ définit par contre l'inclinaison par rapport à l'horizontale. 3 Inclinaisons maximales des pieux GVS (De Waal). 7.3. Hauteur de travail minimale Selon le type de machine, la hauteur de travail minimale des pieux GVS (De Waal) est équivalente à la longueur du pieu augmentée de 5 m, avec un minimum de 15 m. 7.4. Distance minimale d'axe en axe des pieux Pour plus d'informations concernant la distance d'axe en axe des pieux, on consultera l'infofiche 67.2.1. Nous tenons à souligner que les directives données ne concernent que l'ordre d'exécution de pieux voisins fraîchement coulés et non leur conception. 7.5. Distance entre l'axe du pieu et les constructions existantes En présence de pieux GVS (De Waal), la distance entre l'axe du pieu et les constructions existantes (cf. figure 4) doit au moins respecter les valeurs suivantes : a = 0,9 m b = 1,7 m. Cette distance minimale dépend toujours de la situation locale et des dispositions possibles pour la machine. Si les constructions existantes présentent des parties en surplomb, cette distance peut être augmentée. vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) 5 7
4 Distance minimale entre l'axe d'un pieu GVS (De Waal) et les constructions existantes. 8. Points importants Lors de l'exécution de pieux GVS (De Waal) proches de constructions souterraines (caves, fondations peu profondes,...), il peut être recommandé de prévoir des puits de décompression. Ce type de pieu permet également de forer des couches intermédiaires dures, à condition d'utiliser des pointes de forage et/ou des techniques de forage spéciales. Il sera parfois nécessaire d'utiliser une composition de béton adaptée dans les couches meubles à très meubles. Le pieu est de préférence armé sur toute sa longueur. Pour plus d'informations sur ce sujet, on consultera l'infofiche 67.4.1.1. 9. Contrôle de la qualité L'exécution de pieux GVS (De Waal) doit être réalisée conformément aux normes NBN EN 12699 [3] et NBN EN 1997 [2]. Les tolérances d'exécution pour ce type de pieu sont reprises dans l'infofiche 67.3.1. Les paramètres suivants sont contrôlés pendant l'installation du pieu : la profondeur durant le forage et l'enlèvement du tube de forage le début et la fin de l'installation (chronologie) la pression de forage hydraulique en fonction de la profondeur de forage la consommation totale de béton. Ce suivi se fait généralement manuellement et visuellement. Le rapport du pieu mentionne au moins les paramètres d'exécution suivants: la profondeur de forage atteinte vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) 6 7
le diamètre du pieu l'armature la pression de forage dans les 0,75 derniers mètres (0,75 m au-dessus de la pointe) la consommation totale de béton. Si demandé explicitement, les paramètres d'exécution peuvent être mesurés et enregistrés continuellement grâce à un système de collecte des données (monitoring) approprié installé sur l'engin de forage. 10. Lien vers la base de données Techcom Bibliographie 1. Bureau de Normalisation NBN EN 1992 1 1 (+ ANB) Eurocode 2 : Calcul des structures en béton. Partie 1-1 : Règles générales et règles pour les bâtiments. Bruxelles, NBN, 2010. 2. Bureau de Normalisation NBN EN 1997 1 Eurocode 7 : Calcul géotechnique. Partie 1 : Règles générales (+ AC : 2009). Bruxelles, NBN, 2005. 3. Bureau de Normalisation NBN EN 12699 Exécution des travaux géotechniques spéciaux. Pieux avec refoulement de sol. Bruxelles, NBN, 2001. 4. Centre scientifique et technique de la construction Directives pour l'application de l'eurocode 7 en Belgique. Partie 1 : Dimensionnement géotechnique à l'état limite ultime de pieux sous charge axiale de compression. Bruxelles, CSTC, CSTC Rapport n 12, 2009. N. Huybrechts, ir., chef de la division 'Géotechnique', CSTC M. De Vos, ir., chef adjoint de la division 'Géotechnique', CSTC F. De Cock, ir., chef d'entreprise GEO.be (pour le compte de l'abef) Cette Infofiche a été conçue, en étroite collaboration avec l'association belge des entrepreneurs de fondation (ABEF), dans le cadre du projet TIS-SFT (subsidié par l'iwt) consacré aux techniques spéciales de fondation. vissés avec un fût en béton plastique. Pieux GVS (De Waal) 7 7