Méthode test pour pieux (partie 1)

Dans le cadre d’un dossier sur les pieux vissés et forés, voici un bon document de référence en ce qui concerne les tests de chargement en compression axiale sur les éléments de fondations profonde regroupés sous la catégorie de Pieu. On parle  ici d’un pieu ou d’un groupe de pieu quelque soit le matériau de réalisation (bois, acier, béton) et quelque soit la technique de mise en place (battu, foré, vissé). Le document original (la norme américaine ASTM D1143-81) a été traduit en français et commenté.

Méthode de test pour pieux soumis à une charge de compression axiale

Désignation norme D1143 -81 (révisée 1994) ASTM D1143-81

Cette méthode englobe les procédures habituelles d’investigation et de détermination concernant la capacité portante d’un pieu. Les dispositions présentes dans ce document pourraient être complétées par des critères spécifiques aux objectifs de test. Bien que la procédure ci-après produise une relation entre le tassement et la charge appliquée, les résultats pourraient ne pas être représentatifs des tassements à long terme.

1 Portée du document

1.1 Généralités

Cette méthode de test est valable pour les pieux verticaux individuels ou en groupe quelque soit la méthode d’installation. Ce document est donc applicable pour des pieux battus, forés ou vissés. Il est divisé selon l’organisation suivante :

  • Référence et documentation (Section 2.0)
  • Appareillage pour l’application de la charge (Section 3.0)
  • Appareillage pour les mesures de mouvement (Section 4.0)
  • Procédure de chargement (Section 5.0)
  • Procédure de mesure des déplacements du pieu (Section 6.0)
  • Exigences de sécurité (Section 7.0)
  • Exécution du rapport de chargement (Section 8.0)
  • Imprécision et erreur de mesure (Section 9.0)

1.2 Les valeurs sont typiquement attribuées en pouce ou en livre

§  NOTE  1

Les équipements décrits comme optionnels ne sont requis que lorsque les spécificités du projet l’exigent, ou lorsque l’ingénieur en charge de la conception des fondations le demande. Les méthodes décrites comme optionnelles ne sont requises que lorsque les spécificités du projet l’exigent, ou lorsque l’ingénieur en charge de la conception des fondations le demande. L’emploi du verbe devoir (doit) marque que la prescription est obligatoire. L’emploi du verbe pouvoir (peut, pourrait) indique une possibilité, un conseil, une recommandation. Les illustrations, appendices et notes sont présentes à titre explicatif uniquement. L’emploi de l’impératif indique l’obligation.

§  NOTE 2

Cette méthode n’inclut pas d’interprétation des résultats de tests ni d’analyse vis-à-vis d’un dimensionnement spécifique à un projet. Voir l’appendice X1 en ce qui concerne les conditions et facteurs qui influencent l’interprétation des résultats. Un ingénieur en géotechnique qualifié doit interpréter les résultats pour prédire la capacité portante et la performance des pieux. Le terme  »rupture » signifie que la déformation du système pieu-sol augmente sous charge constante.

Ce document n’apporte pas une liste complète des prescriptions de sécurité et santé. Il est de la responsabilité de l’utilisateur d’établir des procédures de travail sécuritaires et des pratiques de santé  et sécurité et de les appliquer.

2 Référence et documentation

2.1 ASTM D3689 Méthode de test pour pieux isolés soumis à une charge de traction axiale.

2.2 Code américain standard B30.1 Code de sécurité pour utilisation de vérins de levage.

3 Appareillage pour mise en chargement

3.1 Généralités

3.1.1 Le montage permettant d’appliquer des charges de compression à un pieu ou à un groupe de pieux est décrit dans les paragraphes suivants 3.3, 3.4 et 3.5. Tout autre montage spécifique doit être fait de tel manière que la charge effectivement appliquée en tête de pieu ou au centre du groupe de pieu soit exactement verticale et dirigée vers le bas et cela afin de minimiser les excentricités de chargement. Le paragraphe 3.3 convient pour l’application de charges sur des pieux droits ou inclinés. Les paragraphes 3.4 et 3.5 conviennent pour l’application de charges sur des pieux droits uniquement.

§  NOTE 3

Lorsqu’un groupe de pieu est soumis à une charge verticale, des rotations du casque de pieu et des déplacements horizontaux peuvent se produire. Il faut en prendre compte au moment de la conception du montage de test et prévoir les réactions d’appuis nécessaires à l’équilibre des sollicitations.

§  NOTE 4

Si un pieu incliné ne permet pas de réaliser un test, on peut généralement utiliser les résultats obtenu avec un pieu vertical droit pour estimer la capacité portante du pieu.(avec précaution).

3.1.2 Le sol doit être excavé tout autour du pieu testé afin de dégagé et préparer le montage de chargement au niveau voulu. Il est nécessaire de couper le pieu à une élévation finale, afin de placer les équipements de mesure et d’observation de façon accessible et centré. Lorsque cela est nécessaire, il faut que la longueur de pieu non retenue soit renforcée pour éviter tout flambement qui pourrait influencer les résultats des tests.

3.1.3 Si la tête de pieu est dégradée irrégulière, elle doit être corrigé. S’il s’agit d’un pieu foré en béton, la tête de pieu doit être surmontée d’un casque en béton fabriqué selon les règles de l’art et conçu en fonction des charges appliquées.

§  NOTE 5

Il faut prévoir une distance raisonnable entre le niveau du sol et la tête de pieu de façon à s’affranchir d’un éventuel support du sol à court terme. Des traverses en acier peuvent être utilisées comme casque de pieu pour le test.

3.1.4 Dans le paragraphe 3.3 et 3.4 et pour un test de pieu individuel au paragraphe 3.5, une plaque de transfert d’une épaisseur suffisante (25mm par exemple) doit être centrée sur la tête de pieu et positionnée perpendiculairement à l’axe du pieu. Dans le cas d’un test sur un groupe de pieu, il faudra considérer la position du centre de gravité du groupe de pieu afin de positionner la plaque correctement. Pour des tests de pieu individuels, la plaque de transfert ne doit pas être plus petite que le diamètre du pieu ou la dimension de la base du vérin. Pour un groupe de pieu, prévoir une taille minimale de 2x la dimension de la base du vérin.

3.1.5 Pour des pieux en béton forés en béton armé, la plaque de transfert en acier doit être scellée dans un coulis a prise rapide. Pur des pieux en acier (forme en H), la plaque doit être soudée sur la tête de pieu. Pour les pieux en bois, la plaque doit être fixée avec sécurité et symétrie par rapport au montage soit grâce à un coulis à prise rapide et à très haute résistance soit par un autre moyen de fixation.

3.1.6 Le vérin hydraulique doit être centré sur la plaque de test (voir paragraphe 3.3et 3.4 et photographie). Si une cellule de chargement ou un dispositif similaire est utilisée, l’élément doit être posé sur une plaque directement connectée au casque de pieu et connecté à une poutre de référence.3.1.7 Pour le paragraphe 3.5, pour un test sur un groupe de pieux, les exigences du paragraphe 3.1 s’appliquent. Les poutres de test sont situées directement sur le casque de pieux selon les dessins correspondants (figure 5 par exemple). Il est impératif que ces poutres de test disposent d’un appui solide au niveau du casque de pieu en béton, quitte à appliquer un coulis à haute résistance avant de procéder au test.

3.2   Matériel de Test

3.2.1 Vérin hydraulique dont le fonctionnement doit être conforme à la norme ANSI B30.1 3.2.2 Le système global de vérinage comprend une pompe hydraulique munie d’une jauge à pression manuelle ou électronique. Le matériel doit être calibré avant chaque série de tests avec une précision minimale de 5% par rapport à la valeur de charge réellement appliquée. Le vérin hydraulique doit être calibré pour toute sa course et cela pour des mises en charges croissantes et décroissantes. Si deux vérins ou plus sont utilisés pour appliquer la charge de test, les pistons doivent avoir le même diamètre et connectés sur une même gaine de distribution, un même manomètre et sur une même pompe calibrée.

§  NOTE 6

S’il n’est pas possible de calibrer l’ensemble du système hydraulique de façon unique, le manomètre doit être calibré indépendamment et la surface du piston doit être mesurée et contrôlée.

3.2.3 Lorsque la précision requise est supérieure à celle que l’on peut obtenir avec un vérin, on peut utiliser un système monté en série de cellule de charge ou équivalent. Le montage en série doit être calibré avec une précision de 2% maximum sur la charge appliquée et l’appui doit être sphérique.

3.2.4 Si le système hydraulique est laissé sans surveillance pendant le test, il est obligatoire d’équiper le vérin d’un système automatique qui maintient la pression et donc la charge constante lorsque le pieu se tasse ou s’enfonce.

3.2.5 Le rapport de calibration soit être fourni pour toute campagne de tests et doit indiquer clairement la température à laquelle la calibration a été faite.

§  NOTE 7

Il est conseillé de prévoir deux systèmes de mesure comme une cellule de charge et une jauge afin de confirmer les résultats de test et surtout de permettre à un système de remplacer le second s’il y a défaillance. Le piston du vérin hydraulique doit avoir une longueur suffisante pour permettre d’anticiper les tassements du pieu ou les déformations des poutres de transferts. Pour la méthode décrite au paragraphe 3.3, l’utilisation d’un seul vérin de haute capacité est préférable à l’emploi de plusieurs vérins. Si un système comportant plusieurs vérins est utilisé, chaque vérin doit être équipé d’une jauge en plus de la cellule de charge afin de détecter les éventuels défauts de fonctionnement.

3.3 Test de Chargement avec vérin hydraulique et dispositif de réaction (figure 1.0 et 2.0)

3.3.1 Il faut installer un nombre suffisant de pieux vissés (par exemple) pour prévoir une capacité adéquate de réaction. Prévoir une distance raisonnable entre le pieu de test et les pieux de réaction : au moins 5 fois le diamètre du plus grand pieu de réaction ou de test et pas moins de7ft (2.00m). Lorsque l’on test un pie isolé battu, les pieux de réaction doivent être orientés dans la même direction que celle du pieu test.

3.3.2 Centrer sur le pieu une poutre de test en acier d’une rigidité suffisante pour prévenir des déformations qui pourraient fausser le test. Prévoir un espace suffisant entre la semelle du bas et la tête de pieu pour permettre de placer la plaque de transfert, le vérin et la cellule de chargement. Pour des charges de fortes intensité, un système de poutre de transfert pourra être utilisé (voir figure 2.0).

3.3.3 Attacher la poutre de test avec les pieux qui serviront de réaction en prenant soin de concevoir des connecteurs en aciers correctement. Il faut éviter tout glissement, déformation excessive, lors de la mise en chargement maximale du système.

3.3.4 Appliquer la mise en chargement selon le paragraphe 5.1 ou selon une procédure spécifique au projet. Le vérin va s’appuyer contre la poutre de test et mettre progressivement en chargement le pieu ou le groupe de pieu testé.

3.4 Test de chargement avec vérin hydraulique et avec dispositif de poids mort

3.4.1 Centrer sur le pieu de test, ou le groupe de pieu une poutre de test en acier d’une taille suffisante et de rigidité importante pour éviter toute déformation parasite pendant la mise en chargement. Afin d’éviter tout problème de mise en place, prévoir une hauteur  suffisante entre le haut du casque de pieu et la semelle basse de la poutre afin de placer les plaques de transfert, la cellule de charge et l’élément hydraulique. Reposer les extrémités de la poutre de test sur un caisson temporaire.

3.4.2 Centrer le dispositif de poids mort (il peut s’agir d’un caisson, d’un réservoir, d’un leste) vis-à-vis de la poutre de test. Le support de caisson de doit placé loin du pieu test en tous les cas pas il ne peut pas être à moins de 1.50m du centre du pieu à tester. La surface d’appui des caissons, ou du système de fagots ne doit pas être trop faible afin de ne pas produire de tassement du dispositif de poids mort.

3.4.3 Charger la plate-forme ou le caisson avec tout matériel pouvant convenir tel que du sol, du roc, du béton, de l’acier ou simplement de l’eau. Le poids prévu doit être d’au moins 10% supérieur au maximal anticipé pour le test.

3.4.4  Appliquer la procédure de test telle que décrite en 5.1

Suite : méthode de test pour pieux (partie 2)

Crédit photo : Capt’Geous @flickr