Fondations pour ponts (avec diagramme)
A. Fondations peu profondes:
Les fondations peu profondes sont normalement définies comme celles dont les profondeurs sont inférieures à leurs largeurs. Les fondations des piliers en maçonnerie, en béton de masse ou en béton armé et des culées et des culées de moindre hauteur supportant des portées relativement réduites et n'ayant aucune possibilité d'affouillement sont normalement construites à faible profondeur.
Dans les cas où les matériaux de fondation sont tels que la capacité portante est très faible dans les profondeurs peu profondes, ce type de fondations, bien qu'autrement convenable, peut ne pas être souhaitable et il est possible de recourir à des fondations profondes.
Conception de la semelle :
Si la semelle de fondation est soumise à une charge directe uniquement, la pression de fondation peut être obtenue en divisant la charge avec la surface du radeau.
Si, en plus de la charge directe, il est soumis à un moment, les pressions de fondation maximale et minimale sont calculées comme suit:
Pour une semelle rectangulaire, aucune tension dans la fondation ne se développera si la résultante de l'effet combiné de la charge directe et du moment reste dans le tiers médian de la base. Si la résultante tombe juste sur la troisième ligne du milieu, la pression de fondation maximale dans ce cas est égale à deux fois la pression directe et le minimum à zéro.
Lorsque la résultante dépasse la troisième ligne médiane, une tension se crée et, par conséquent, toute la surface de la fondation ne reste pas efficace pour supporter la charge qui la recouvre.
L'équation (21.1) ne reste plus valide pour estimer la pression de fondation maximale qui peut être effectuée comme expliqué ci-dessous:
Le point d'application de la résultante est à une distance de "a" de la pointe. Afin de ne développer aucune condition de tension sur la largeur effective modifiée, la résultante doit traverser la troisième ligne médiane et, par conséquent, la largeur effective doit être égale à «3a» pour satisfaire la condition du tiers central.
La pression totale de fondation par mètre de longueur de semelle doit être égale à la charge verticale, P, c'est-à-dire la charge venant de la semelle par mètre de longueur.
En supposant qu'un mètre de longueur de mur
Généralement, dans les fondations reposant sur le sol, aucune tension n'est autorisée. Lorsque la fondation repose sur un rocher, une tension peut être tolérée à condition que la pression maximale de la fondation soit calculée sur la base de la surface réelle supportant la charge, comme indiqué dans l'équation (21.3). Dans ce cas, le radier des fondations nécessite un ancrage adéquat avec la roche de fondation au moyen de goujons.
La stabilité de la structure en ce qui concerne le glissement et le renversement doit être vérifiée en relation avec les considérations de conception des piliers. L'adéquation de la semelle peut être vérifiée en ce qui concerne les moments et le cisaillement en tenant compte de la réaction du sol à la base telle que déterminée par la méthode indiquée précédemment et du poids du sol sur la semelle si cette dernière considération gouverne la conception.
L'armature peut être fournie en conséquence si elle est en béton armé.
Exemple 1:
Concevez le radier de fondation d’un pilier de pont avec une charge directe de 270 tonnes et un moment de 110 tonnes mètre par rapport à un axe plus long à la base du pilier. Le radier des fondations repose sur un rocher ayant une pression d'appui de 65 tonnes par mètre carré. La longueur du radeau est de 7, 5 m:
Étant donné que le radier de fondation repose sur le roc, une tension peut être autorisée à condition que le radier soit correctement ancré au roc de fondation avec des barres d'ancrage et que la pression de fondation maximale soit calculée sur la base de la surface effective supportant la charge.
Surface d'acier requise pour résister au soulèvement = 97 700/200 = 490 mm 2
Utilisez 4 N ° 20 ϴ de chaque côté de la semelle.
Les détails d'ancrage du radier de fondation sont illustrés à la Fig. 21.4:
B. Fondation profonde:
1. Fondations sur pieux:
Lorsque les fondations peu profondes ou les fondations de radier sont jugées inappropriées du fait de la prise en compte de la force portante du sol et lorsque la possibilité d'une érosion des fondations superficielles est appréhendée alors que le sol de fondation est par ailleurs approprié pour supporter la charge, on a recours à des fondations profondes.
Si la profondeur d'affouillement n'est pas appréciable et si le sol sous-jacent pour la fondation sur pieux convient à la charge de calcul, des fondations sur pieux sont adoptées. Les fondations sur pieux transmettent la charge aux sols sous-jacents de manière à ce que le tassement des fondations ne soit pas excessif et que les contraintes de cisaillement dans le sol restent dans les limites admissibles, compte tenu du facteur de sécurité adéquat.
Les pieux peuvent être classés en deux groupes en fonction de la manière dont ils transmettent la charge au sol, à savoir:
(1) Pieux de friction et
(2) Pieux porteurs d'extrémité.
Le premier groupe de pieux transmet la charge dans le sol par le frottement développé entre toute la surface du pieu de longueur effective et le sol environnant, tandis que le second groupe, s’ils sont entraînés dans un sol très faible mais reposant sur un dépôt très ferme tel que sous forme de gravier ou de roche en bas, peut transmettre la charge par palier extrême uniquement.
Généralement, dans les pieux porteurs, une partie de la charge est également transmise au sol par friction. De même, dans les pieux à friction, une partie de la charge est également transférée au sol.
Type de pieux:
Les pieux sont de formes et de matériaux divers. Les types de pieux les plus couramment utilisés dans la construction de ponts routiers sont:
a) Pieux en bois
b) Pieux en béton
(i) préfabriqué
(ii) coulé in situ
(c) Pieux en acier
(i) Pieu tubulaire vide ou rempli de béton.
(ii) Pieux vissés.
une. Tas de bois:
Les piles de bois sont des troncs d'arbres très grands et droits, les branches étant arrachées. Pieux circulaires de 150 à 300 mm. On utilise généralement le diamètre, mais on utilise parfois des pieux carrés sciés dans le bois de cœur des grumes plus grosses.
Pour une meilleure performance lors de la conduite, la longueur des pieux en bois ne devrait pas dépasser 20 fois le diamètre (ou la largeur). Les variétés les plus communes de bois indiens appropriés pour les piles sont le Sal, le Teck, le Deodar, le Babul, le Khair, etc.
Les piles de bois sont moins chères que d’autres types de piles, mais leur durabilité est insuffisante dans certaines conditions de service, où la variation du niveau de l’eau entraînant un séchage et une humidification alternés des piles est à l’origine de la dégradation rapide des piles de bois.
Si elles restent en permanence dans un sol submergé, ces piles peuvent durer des siècles sans aucune décomposition. Les piles de bois peuvent être utilisées non traitées ou traitées avec des produits chimiques tels que la créosote pour empêcher leur destruction par diverses bactéries ou organismes ou pourriture. Les piles de bois sont affectées par les eaux marines salines.
b. Pieux en béton:
Pieux en béton préfabriqué:
Les pieux en béton préfabriqué peuvent être de forme carrée, hexagonale ou octogonale, les premiers étant couramment utilisés pour leur avantage de faciliter le moulage et la conduite. De plus, les piles carrées fournissent plus de surface de friction qui aide à prendre plus de charge.
Les pieux hexagonaux ou octogonaux, quant à eux, présentent l’avantage de posséder une résistance en flexion identique dans toutes les directions et le renforcement latéral peut être assuré sous la forme d’une spirale continue. De plus, un chanfreinage spécial des angles n'est pas nécessaire comme dans les pieux carrés. Les pieux préfabriqués peuvent être coniques ou à côtés parallèles avec une conicité à l'extrémité motrice uniquement, ce dernier est généralement préféré.
Les sections des piles carrées varient avec la longueur des piles. Certaines sections communes utilisées sont:
300 mm carrés pour des longueurs jusqu'à 12 m.
350 mm carrés pour des longueurs supérieures à 12 m et jusqu'à 15 m.
400 mm carrés pour des longueurs supérieures à 15 m et jusqu'à 18 m.
450 mm carrés pour des longueurs supérieures à 18 m et jusqu'à 21 m.
Normalement, les longueurs des pieux carrés sont conservées 40 fois plus du côté pour les pieux à friction et 20 fois plus du côté des pieux portant des extrémités.
Les pieux préfabriqués sont constitués d'un mélange de béton riche de proportion 1: 1 ½: 3, la tête de pieu étant composée d'un mélange plus riche de 1: 1: 2 pour résister aux contraintes dynamiques pendant la conduite.
Renforcement longitudinal compris entre 1, 5% et 3% de la section transversale des pieux en fonction du rapport entre la longueur et la largeur et des étriers ou des traverses latérales d'au moins 0, 4% en volume. Les barres longitudinales doivent être correctement attachées par les liens latéraux, dont l’écartement ne doit pas dépasser la moitié de la largeur minimale.
L'espacement des liens latéraux en haut et en bas des pieux doit être proche et généralement égal à la moitié de l'espacement normal. Les renforts fournis dans les pieux préfabriqués sont conçus pour résister aux contraintes de manipulation et d’entraînement, sauf s’il s’agit de pieux porteurs d’extrémité, auquel cas l’armature fournie dans les pieux transmet la charge comme dans les colonnes RC.
Manutention et levage des pieux:
Lorsque les pieux préfabriqués sont soulevés, un moment de flexion est induit dans les pieux en raison du poids propre des pieux pour lesquels un renforcement est nécessaire pour répondre à ces contraintes de manutention.
Afin de minimiser la quantité de tels renforts dans les pieux, le soulèvement doit être effectué de manière à ce que les moments de flexion ainsi développés soient aussi réduits que possible. Le levage des pieux en deux points est très courant et peut être décrit comme suit.
21.6 (a), le moment positif en C doit être égal au moment négatif en B. De même, pour le montage en élévation illustré à la Fig. 21.6 (b), le moment positif en F doit être égal à la Négatif en D et E. Pour satisfaire à cette condition de moment, les dimensions des points de levage doivent correspondre à celles indiquées sur la figure.
Pieux de béton coulés sur place (avec ou sans alésage):
Il existe de nombreuses variétés de pieux coulés sur place, mais le principe de base de la fabrication des pieux est le même: un tuyau creux en acier est soit enfoncé soit percé dans le sol, créant ainsi un espace cylindrique creux dans lequel le béton est creusé. pour former les pieux coulés sur place.
Les pieux coulés sur site sont des pieux circulaires de taille variable en fonction du type et de la capacité de charge. Les pieux simplex ont normalement un diamètre de 350 à 450 mm et une capacité de charge de 40 à 80 tonnes. Les piles Franki, en revanche, ont un diamètre de 500 mm et supportent une charge d'environ 100 tonnes.
Dans les pieux en béton Simplex, figure 21.7 (a), un sabot en fonte est utilisé au bas du tube de tubage pour faciliter le passage du tube en martelant le haut avec un marteau en fer sur un chariot de bois. Lorsque le niveau final est atteint, la cage d'armature est abaissée et le béton est coulé à l'intérieur du tuyau en le remplissant partiellement.
Le tuyau est légèrement surélevé et le béton est à nouveau coulé. Ce processus est poursuivi. Le bétonnage de l'espace est terminé et le tube de cuvelage est retiré, laissant le pieu coulé in situ terminé. Ce pieu est principalement un pieu à friction mais une certaine charge est également supportée par la pointe du pieu.
La procédure de conduite de la gaine dans les piles Franki [Fig. 21.7 (b)] est légèrement différent de celui de la pile Simplex. Une certaine quantité de béton sec est coulée dans le tuyau maintenu au sol. Ce béton sec forme un bouchon qui est percuté par un marteau de forme cylindrique se déplaçant à l'intérieur du tuyau.
Le béton de bouchon saisit le mur de manière si serrée que le marteau presse le tuyau avec le béton de bouchon jusqu'à atteindre le niveau souhaité.
À ce niveau, le bouchon est cassé, du béton frais est coulé et il est complètement percuté. Le béton est alors étalé pour former un bulbe qui augmente la surface d'appui du pieu au bas et aide à supporter plus de charge.
Lorsque le tube est partiellement rempli au-dessus du bulbe après avoir abaissé la cage d'armature, le tube est soulevé et le béton est à nouveau percuté, mais avec moins de violence qu'au moment de la formation du bulbe. Ce bourrage rend la surface du pieu irrégulière sous la forme d'une ondulation, ce qui augmente encore le frottement de la peau du pieu.
Le processus se poursuit jusqu'à la fin de la pile. Ce type de pile transmet la charge à la fois par frottement et par roulement.
Les pieux vibrants sont assez similaires au type simplex et le tube de tubage est enfoncé dans le sol en le martelant vers le haut et en fournissant un sabot en CI au bas. La principale différence de ce pieu réside dans le fait qu’au lieu de remplir le tuyau de béton par étapes, il est complètement rempli de béton de consistance relativement fluide.
Lors du levage du tube de cuvelage, un type de marteau spécial est utilisé pour frapper une fixation du tube vers le haut. La vibration créée par le marteau dans le tuyau et la tête statique du béton fluide aide à retirer le tuyau et à créer un arbre du pieu soumis à une vibration continue. La surface de ce type de pieux est lisse et aucune ondulation n'est formée.
Les pieux forés sont utiles dans les endroits où les vibrations provoquées par l'entraînement du tube d'enveloppe peuvent être nocives pour les structures voisines. Ces piles sont moulées dans l’espace creux formé par enlèvement de la terre par forage.
Des précautions doivent être prises pour empêcher la terre d'entrer dans le boîtier. Les alésages doivent également être protégés de la striction causée par le sol meuble ou les pieux doivent être protégés lors de la coulée des pertes de ciment dues au mouvement de l'eau du sous-sol.
c. Pieux en acier tubulaire:
Les pieux tubulaires peuvent être entraînés à bout ouvert ou avec des semelles en fonte, comme dans le tube de cuvelage des pieux en béton coulé sur place. Les piles, lorsqu'elles sont ouvertes, sont remplies de terre automatiquement pendant la conduite. Les pieux à bout fermé peuvent rester vides ou être remplis de béton.
Pieux vissés:
Un pieu vissé consiste en un arbre circulaire en acier de différents diamètres allant de 75 à 250 mm et se terminant par une lame de vis de grand diamètre dans la partie inférieure. La vis fait un tour complet, le diamètre de la lame étant compris entre 150 et 450 mm.
La base des piles de vis est installée en les vissant à l'aide de cabestans à longues barres montées au sommet des piles à l'aide de personnel. Les moteurs électriques sont aujourd'hui utilisés à cette fin, mais l'utilisation de pieux vissés se raréfie de jour en jour.
Espacement des pieux:
L'espacement minimal recommandé pour les pieux à friction est de 3 jours, d étant le diamètre des pieux circulaires ou la longueur de la diagonale pour les pieux carrés, hexagonaux ou octogonaux. Un espacement plus étroit des pieux de friction réduit la capacité de charge du pieu individuel et n'est donc pas économique.
Les pieux porteurs d'extrémité peuvent être placés plus près. Aucune limite n'a été fixée pour l'espacement maximum des pieux mais ne dépasse généralement pas 4 jours.
Comment la charge est transférée via Piles:
Tas de friction:
Lorsqu'une charge est placée au sommet d'un pieu de friction entraîné dans un sol granulaire ou cohérent, elle a tendance à pénétrer davantage. Le frottement de la peau entre la surface du pieu et le sol résiste à cette tendance à la baisse du pieu.
L'ampleur du frottement de la peau par unité de surface de la surface du pieu dépend de la valeur de la pression terrestre normale p et du coefficient de frottement entre le sol et la surface du pieu; Ces deux valeurs dépendent à nouveau de la nature de la surface du pieu et de la nature du sol.
Pieux de roulement:
Les pieux porteurs sont entraînés dans un sol très pauvre pour reposer sur une base ferme telle que des dépôts de sable ou de gravier compactés ou des roches. Par conséquent, le frottement développé entre la surface du pieu et le sol est pratiquement très faible et toute la charge est transmise par le pieu à travers le roulement. Ces piles agissent comme des colonnes et doivent donc être conçues comme telles.
Évaluation de la capacité de charge ultime des pieux de la formule données-statiques d'essai de sol:
Piles dans les sols granulaires:
La capacité de charge ultime, Q u des pieux dans un sol granulaire peut être obtenue à l'aide de la formule suivante. Un facteur de sécurité de 2, 5 doit être adopté pour estimer la capacité de charge des pieux.
Piles dans les sols cohésifs:
La capacité de charge ultime, Q u 'de pieux dans des sols purement cohérents peut être déterminée à l'aide de la formule suivante. Un facteur de sécurité de 2, 5 doit être appliqué pour obtenir les charges sûres sur les pieux.
Q u 1 = A b .N c .C b + α. C .A s (21, 7)
Où, A b = Surface de la base des piles
N c = facteur de capacité portante généralement pris comme 9, 0
C b = Cohésion moyenne au sommet du pieu en kg / cm 2
α = facteur de réduction indiqué dans le tableau 21.2
C = Cohésion moyenne sur la longueur effective du pieu en kg / cm 2
A s = surface de la tige de pieu en cm 2
Exemple 2:
Évaluez la capacité portante des pieux forés 500 mm. dia et 22, 0 m de long noyés dans un sol de type mixte sous une structure de viaduc. Le journal de forage sur le site de travail est donné ci-dessous:
Évaluation de la capacité de charge maximale et sûre des piles de la résistance au roulement - Formule dynamique:
Cette méthode prend en compte le travail effectué par les pieux pour surmonter la résistance du sol pendant l'entraînement et assimile l'énergie du coup de marteau. Dans certaines méthodes réalistes, on tient également compte des pertes d’énergie dues à la compression élastique des pieux et des sols.
Formules permettant de déterminer la charge de sécurité R sur les pieux (formules de nouvelles d'ingénierie) :
Espacement des pieux:
Dans le cas de pieux fondés sur des strates très dures et dont la capacité portante est principalement liée aux extrémités, l'espacement minimal de ces pieux doit être égal à 2, 5 fois le diamètre des pieux.
Les piles de friction tirent leur capacité portante principalement de la friction et doivent donc être suffisamment espacées les unes des autres étant donné que les cônes de distribution ou les bulbes de pression des piles adjacentes se chevauchent, comme indiqué à la Fig. 21.11. En règle générale, l'espacement des pieux à friction doit être au minimum de 3 fois le diamètre des pieux.
Disposition des piles dans un groupe - La figure 21.10 montre la disposition typique des piles dans un groupe. L'espacement S indiqué à la Fig. 21.10 doit être celui recommandé.
Action de groupe des pieux:
a) Groupes de pieux dans les sables et graviers:
Lorsque les piles sont enfoncées dans du sable et du gravier, le sol autour des piles est compacté dans un rayon d'au moins trois fois le diamètre de ces dernières. Dans ce cas, l'efficacité du groupe de pieux est supérieure à l'unité.
Cependant, pour des raisons pratiques, la capacité de charge d'un groupe de pieux ayant un nombre N de pieux est égale à N. Q u, où Q u est la capacité d'un pieu individuel. Dans le cas de pieux forés dans de telles couches de sol, bien qu’il n’existe aucun effet de compactage, l’efficacité du groupe est également prise comme unité.
b) Groupes de tas dans les sols argileux:
Dans un groupe de pieux de friction dans un sol argileux ou cohésif, les cônes de distribution ou les bulbes à pression des pieux adjacents se chevauchent (Fig. 21.11-a), formant ainsi un nouveau cône de distribution ABCDE (Fig. 21.11-b) de la surface de base qui est beaucoup moins que la somme des aires des cônes de distribution de la pile individuelle avant le chevauchement.
La zone d'appui sur laquelle les charges provenant des pieux sont transférées à travers le cône de distribution est donc moindre, ce qui réduit la capacité de charge du pieu individuel du fait de l'action du groupe. Si les piles sont entraînées avec un espacement plus large, le chevauchement des cônes de distribution sera moindre et, par conséquent, l'efficacité de la pile individuelle dans ce groupe augmentera.
Il apparaît donc que cette augmentation du nombre de nos. des pieux dans un groupe de pieux dans lesquels les cônes de répartition se chevauchent n'ajoutera rien à la capacité portante du groupe de pieux puisque le sol a déjà atteint la condition «saturée». Les tas de friction dans les sols argileux peuvent donc échouer soit individuellement, soit en bloc. La portance ultime Q gu du bloc (Fig. 21.12) est donnée par:
Étant donné que le bloc doit supporter son poids propre en plus des charges provenant des pieux, la charge de sécurité du bloc doit être calculée après déduction du poids propre du bloc. Normalement, un facteur de sécurité de 3 est autorisé sur Q ' g u pour obtenir la charge de sécurité du bloc. Par conséquent, la capacité de charge de sécurité du groupe de pieux
Exemple 3:
Les fondations d'un pilier pour un pont de moyenne portée reposent sur un groupe de pieux forés coulés sur place, comme illustré à la Fig. 21.13, creusés dans un sol argileux. Les données pertinentes sont indiquées ci-dessous:
(i) Longueur de la pile en dessous de l'affouillement maximal (qui est très petit dans ce cas) = 25 m.
(ii) Diamètre des pieux, d = 500 mm.
(iii) Cohésion moyenne sur toute la longueur des pieux, C = 0, 45 kg / cm 2
(iv) Cohésion moyenne en bout de pieu, C b = 0, 5 kg / cm 2
(v) Angle de frottement interne, = 0
Déterminez si la capacité individuelle des pieux ou la capacité du bloc régit la conception si l'espacement des pieux est de (a) 3d et (b) 2, 5 d.
Ceci est inférieur à la capacité totale de tous les pieux, à savoir 700 tonnes. Par conséquent, dans ce cas, la capacité du bloc gouverne la conception. L’efficacité du groupe dans ce cas est de 630/700 x 100 = 90%. Par conséquent, en réduisant l'espacement des pieux dans les sols argileux de 3d à 2, 5d dans ce cas particulier, l'efficacité du pieu individuel dans le groupe de pieux est de 90%.
Résistance latérale des pieux:
Les pieux enfoncés sous les culées ou les murs de soutènement sont toujours soumis à des forces horizontales en plus des charges verticales qui leur sont imposées. La résistance latérale des pieux résiste à ces forces horizontales.
Les défaillances de la structure dues aux efforts horizontaux peuvent être dues à:
(i) Échec de cisaillement de la pile elle-même
(ii) Défaillance de la pile par pliage
(iii) Défaillance du sol devant les pieux, provoquant ainsi un basculement de la structure dans son ensemble.
La section et le renforcement des pieux doivent être tels qu'ils résistent à la fois au cisaillement et à la flexion des pieux. La résistance passive offerte par le sol en face des pieux résiste à la tendance au basculement de la structure dans son ensemble.
Il a été observé que la distance entre les piles les plus à l'extérieur dans la rangée avant du groupe de pieux, plus une distance supplémentaire due à l'effet de dispersion (pouvant être prise de 20 ° à 25 ′, comme indiqué sur la Fig. 21.14) est efficace pour offrir la protection passive. résistance au mouvement des pieux avec la structure supportée sur eux.
Ainsi, à partir de la figure 21.14, la largeur BC devant le groupe de pieux offrant une résistance passive peut être donnée par la formule:
Où, n = nos. des piles au premier rang.
Généralement, 3, 0 m. à 4, 5 m. La longueur maximale des piles en dessous du niveau protégé de manière fiable ou de la profondeur maximale ou de l'affouillement est efficace pour offrir la résistance passive. Ainsi, chaque fois que le groupe de pieux est soumis à des forces horizontales, la surface à l'avant est donnée par la largeur BC et par une profondeur d'environ 3, 0 m. à 4, 5 m. offre la résistance passive contre le mouvement de la structure.
De plus, la résistance horizontale du chapeau de pile, si elle reste en contact avec le sol, peut également être prise en compte.
Tas de pâte:
Dans les culées hautes, les murs de soutènement, etc., où la force horizontale agissant sur les pieux est telle que la résistance latérale des pieux verticaux est insuffisante pour y résister, les pieux en pâte ou en pile constituent la réponse correcte à de tels problèmes. L'inconvénient est que pour conduire de tels pieux, une habileté spéciale et un type spécial d'équipement de conduite sont nécessaires.
La composante horizontale de la pile de pâte supporte la charge horizontale ainsi que la résistance horizontale de la base du chapeau de pile si elle reste en contact avec le sol. Par conséquent, l'utilisation de piles de pâte augmente le facteur de sécurité contre le glissement et le renversement. En ce qui concerne la capacité de charge verticale des piles de pâte, il est généralement garanti que les piles de pâte supportent la même quantité de charges verticales que les piles verticales.
Évaluation des charges sur les pieux:
Si la fondation est soumise à une charge directe uniquement, la charge sur le pieu est obtenue en divisant la charge par le nombre de pieux. Lorsque la fondation est soumise à un moment en plus de la charge directe, la charge sur les pieux peut être déterminée selon l'équation 21.18 ci-dessous qui est assez analogue aux équations 21.1 et 21.2.
Où, W = charge totale
N = nos. des piles
Y = distance de la pile considérée du groupe de piles.
I = Moment d'inertie du groupe de pieux autour d'un axe passant par le centre de gravité du groupe de pieux.
Dans le calcul du moment d'inertie du groupe de pieux, les pieux sont supposés être des unités concentrées dans leurs lignes centrales longitudinales, le moment d'inertie des pieux autour de leur propre centre étant négligé.
Exemple 4:
Un groupe de pieux préfabriqués est soumis à une charge résultante excentrée de 1125 tonnes, comme illustré à la Fig. 21.16 (b). Calculez la charge maximale et minimale supportée par les pieux:
Les charges supportées par les pieux du côté du talon et du côté du talon sont différentes car, bien qu'en raison de la charge excentrique de la superstructure, la réaction au sol par unité de surface du côté du orteil est supérieure à celle du côté du talon, la fondation recouverte par chaque pieu est la même et, par conséquent, la réaction totale au sol de la zone couverte par chaque pieu, c'est-à-dire que la charge supportée par chaque pieu du côté de la pointe est supérieure à celle du côté du talon.
Tant sur le plan pratique que sur celui du sol, il est difficile de faire des piles de longueurs différentes pour le côté orteil et le côté talon. Mais l'adoption du même espacement des piles pour le côté talon que pour le côté orteil n'est pas rentable lorsque la longueur des piles reste la même.
Du point de vue de l'économie, il est souhaitable de régler l'espacement des pieux de manière à ce que la charge partagée par chaque pieu dans les fondations des pieux soumis à une charge et un moment directs, c'est-à-dire soumis à une charge excentrée soit égale. Une méthode graphique à cet effet est décrite ci-dessous à l'exemple d'illustration 21.5.
Exemple 5:
Dans un mur de soutènement de 10 m de long, une charge verticale résultante de 800 tonnes agit avec une excentricité de 033 m. de la ligne médiane du capuchon de pile vers le côté orteil. Déterminez l'espacement des pieux de manière à obtenir une charge égale sur chaque pieu. On peut supposer que les pieux supportent une charge de 25 tonnes par pieu:
Solution :
Charge par mètre de mur = 800 / 10.0 = 80 tonnes. Excentricité = 0, 33 m.
. . . Moment autour de l'axe du chapeau de pieu par mètre = 80 x 0, 33 = 26, 4 tm.
Module de coupe du chapeau de pieu par mètre de longueur de mur = 1 x (5.0) 2/6 = 4, 17 m 3
. . . Pression de fondation maximale et minimale = P / A ±
= 22, 33 t / m 2 ou 9, 67 t / m 2
Le diagramme de pression de fondation ACDB est tracé à l’échelle avec les valeurs ci-dessus des pressions de fondation maximales et minimales [Fig. 21.17 (b)]. AB et CD sont produits pour se rencontrer en E. Avec AE comme diamètre, le demi-cercle AHIJGE est tracé. L'arc BG est dessiné avec E comme centre. A partir de G, FG est tracé perpendiculairement à AE. AF est divisé en “n” longueurs égales où n est le nos. de rangées de pieux nécessaires dans la largeur AB.
Dans l'exemple, charge totale par mètre = 80 tonnes. En supposant un écartement des pieux de 1, 1 m dans le sens longitudinal, charge par 1, 1 m de longueur de mur = 80 x 1, 1 = 88 tonnes
. . . Nombre de piles requises par rangée = - = 3, 52, disons 4.
Par conséquent, AF est divisé en quatre longueurs égales, à savoir, AM, ML, LK et KF. A partir de ces points sur AF, les perpendiculaires sont reliées pour rencontrer le demi-cercle en H, I et J. Avec E comme centre et EH, EI, EJ comme rayon, des arcs sont dessinés pour respecter la ligne AB divisant le diagramme de pression en parties de tour de la zone. est identique et, par conséquent, le pieu prévu pour répondre à la pression de fondation de chacune de ces zones supportera une charge égale.
La ligne médiane du pieu sera la ligne passant par le centroïde des diagrammes de pression trapézoïdaux ci-dessus. L'espacement des piles pour avoir une charge égale est réduit et est montré dans la figure 21.17 (a). La charge réelle partagée par chaque pieu avec l'espacement ci-dessus est calculée ci-dessous pour montrer la précision de la méthode.
Distance du centre de gravité du groupe de pieux de A = (1 x 0, 45 + 1 x 1, 45 + 1 x 2, 67 + 1 x 4, 10) / 4 = 2, 17 m.
Point d'application de la charge résultante de A = 2, 5 - 0, 33 = 2, 17 m.
Ainsi, l'excentricité de la résultante par rapport au centre de gravité du groupe de pieux est nulle et la charge partagée par chaque pieu est égale, la charge par pieu étant égale à 800/36 = 22, 22 tonnes par pieu.
Conduite de pieux:
Les piles sont entraînées au moyen d'un marteau-pilon ou d'un marteau à vapeur. Le marteau est soutenu par un cadre spécial appelé batteur de pieu qui consiste en une paire de guides. Le marteau se déplace dans les guides et tombe du haut du guide au sommet des piles à entraîner.
Le marteau qui est soulevé manuellement ou mécaniquement et qui est ensuite libéré pour tomber librement par gravité s'appelle un marteau à goutte. De nos jours, les marteaux à vapeur sont utilisés pour le battage des pieux.
Le marteau à vapeur qui est soulevé par le; La pression de vapeur et la chute libre sont alors un marteau à vapeur à simple effet mais celui sur lequel agit également la pression de vapeur lors du mouvement descendant et ajoute: o l’énergie d’entraînement appelée marteau à vapeur à double effet.
Test de charge sur pieux:
Les formules de pieu, statiques et dynamiques, données dans les articles précédents prédisent approximativement la charge de sécurité que supporteront les pieux, mais il est toujours souhaitable de vérifier la capacité de charge des pieux par des tests de charge.
Tests initiaux et tests de routine:
Il doit y avoir deux catégories de piles d’essais, à savoir les essais initiaux et les essais de routine. Les essais initiaux sont réalisés sur les pieux d’essai au début, avant d’entraîner les pieux en travail, afin de déterminer la longueur des pieux permettant de supporter la charge de calcul. Les essais initiaux doivent être réalisés sur au moins deux pieux.
Des tests de routine sont réalisés sur des piles de travail afin de vérifier la capacité des piles obtenue lors des tests initiaux. Les tests initiaux peuvent être réalisés sur une seule pile, mais les tests de routine peuvent être effectués sur une seule pile ou un groupe de deux ou trois piles.
Ce dernier est préférable car la capacité de charge des pieux d'un groupe est moins élevée, spécialement dans les sols argileux et les sols mixtes. Les tests de routine doivent être effectués sur 2% des pieux utilisés dans la fondation.
Procédure pour les tests de charge verticale:
La charge d'essai peut être appliquée par étapes directement sur une plate-forme de chargement, comme indiqué sur la figure 21.18, ou au moyen d'un vérin hydraulique avec manomètre et d'une pompe télécommandée, réagissant contre une plate-forme de chargement similaire à la figure 21.18.
La différence entre la première et la dernière méthode réside dans le fait que, si la totalité de la charge de test placée sur la plate-forme est transférée sur les pieux de test selon la méthode précédente, la réaction du vérin n’est transférée que comme charge sur les pieux de la dernière méthode. la charge sur la plate-forme dépasse normalement la réaction requise.
Le test de pile par méthode de réaction peut également être effectué en tirant parti des piles adjacentes qui donnent la réaction requise du vérin par frottement négatif. Pour tester les pieux par la méthode de chargement direct, des capuchons de pieu RC sont généralement fournis sur le dessus des pieux pour l’utiliser comme plate-forme de chargement ainsi que pour transférer la charge sur les pieux de manière uniforme.
Procédure pour les tests de chargement latéral sur les fichiers:
Les essais de charge latérale peuvent être effectués par la méthode de réaction du vérin avec le vérin hydraulique et un écartement entre deux piles ou deux groupes de piles. La réaction du vérin indiquée par le calibre correspond à la résistance latérale du pieu du groupe de pieux.
Application des charges d’essai, mesure des déplacements et évaluation des charges sûres pour les essais de charge verticale:
(a) Pour le test de charge initiale:
Les charges d’essai doivent être appliquées par incréments d’environ 10% des charges d’essai et les déplacements doivent être mesurés à l’aide de trois comparateurs à cadran pour un seul pieu et de quatre comparateurs à cadran pour un groupe de pilotis. Chaque étape de chargement doit être maintenue jusqu'à ce que la vitesse de tassement soit supérieure à 0, 1 mm par heure dans les sols sableux et à 0, 02 mm par heure dans les sols argileux ou à un maximum de 2 heures, selon la durée la plus longue.
Le chargement doit être poursuivi jusqu'à la charge d'essai, qui correspond à deux fois la charge de sécurité telle que estimée en utilisant une formule statique ou la charge à laquelle le déplacement total du haut du pieu est égal à la valeur spécifiée suivante:
La charge de sécurité sur le pieu simple doit être la moindre des valeurs suivantes:
(i) Deux tiers de la charge finale à laquelle le tassement total atteint une valeur de 12 mm.
ii) Cinquante pour cent de la charge finale pour laquelle le tassement total est égal à 10% du diamètre du pieu.
La charge de sécurité sur les groupes doit être la moindre des valeurs suivantes:
(i) Charge finale à laquelle le tassement total atteint une valeur de 25 mm.
(ii) Deux tiers de la charge anale pour laquelle le tassement total atteint une valeur de 40 mm.
(b) Pour les tests de charge de routine:
Le chargement doit être effectué jusqu'à une fois et demie la charge de sécurité ou jusqu'à la tête du treuil. Le tassement total atteint une valeur de 12 mm pour le pieu simple et de 4C mm pour le groupe de pieux le plus tôt.
La charge de sécurité doit être indiquée comme suit:
(i) Les deux tiers de la charge finale pour laquelle le tassement total atteint une valeur de 12 but pour un seul pieu.
(ii) Deux tiers de la charge finale à laquelle le tassement total atteint une valeur de 40 mm pour un groupe de pieux.
Chargement etc. pour les tests de charge latérale:
La charge doit être appliquée par incréments d’environ 20% de la charge maximale estimée après que la vitesse de déplacement soit de 0, 5 mm par heure dans les sols sableux et de 0, 02 mm dans les sols argileux ou de 2 heures, selon la première de ces éventualités.
Les charges latérales de sécurité doivent être considérées comme les plus faibles des facteurs suivants:
a) 50% de la charge totale pour laquelle le déplacement total est de 12 mm au niveau de la coupure.
b) Charge totale pour laquelle le déplacement total est de 5 mm au niveau de la coupure.
Essais d'arrachement sur pieux:
Pour cet essai, la clause 4.4 de «1S: 2911 (Partie IV) —1979: Code de pratique pour la conception et la construction des fondations de pieux - Essais de charge sur des pieux» doit être renvoyée.
Tests de charge cyclique et tests de taux de pénétration constants:
Pile-Cap:
Il est nécessaire de prévoir des capuchons de pieux RC d’épaisseur adéquate sur le dessus des pieux pour transférer la charge de la structure sur les pieux.
Les casquettes de pieu sont conçues sur les principes suivants:
(i) Cisaillement par poinçonnement dû à la charge exercée sur les piles ou les piliers ou sur les pieux individuels.
(ii) Cisaillement à la face du pilier ou de la colonne.
(iii) Pliage du chapeau de pile autour de la pile ou de la face de la colonne.
(iv) Le tassement d'une rangée de pieux et la flexion et le cisaillement consécutifs du chapeau de pieu.
Un décalage de 150 mm doit être prévu au-delà des faces extérieures des pieux les plus à l'extérieur du groupe. Lorsque le chapeau de pieu repose sur le sol, un fond de béton mat (1: 4: 8) de 80 mm d'épaisseur doit être fourni à la base du chapeau de pieu.
Le dessus du pieu doit être dépouillé de béton et l'armature du pieu doit être ancrée de manière adéquate dans le chapeau de pieu pour permettre une transmission efficace des charges et des moments au sol à travers les pieux. Une longueur d'au moins 50 mm du sommet du pieu après le décapage du béton doit être noyée dans la chape du pieu. La couverture transparente pour l'armature principale ne doit pas être inférieure à 60 mm.
Renfort de pieu:
La surface de l'armature longitudinale dans les pieux préfabriqués doit être celle indiquée ci-dessous pour résister aux contraintes dues au levage, à l'empilement et au transport.
i) 1, 25% pour les pieux dont la longueur est inférieure à 30 fois la moindre largeur.
ii) 1, 5% pour les pieux d'une longueur supérieure à 30 et jusqu'à 40 fois la moins large.
iii) 2, 0% pour les pieux d’une longueur supérieure à 40 fois la plus petite des largeurs.
La surface de l'armature longitudinale dans les pieux en béton coulé in situ et creusé in situ et forés ne doit pas être inférieure à 0, 4% de la surface de la gaine.
Le renfort latéral des pieux ne doit pas être inférieur à 0, 2% du volume brut dans le corps des pieux et à 0, 6% du volume brut à chaque extrémité du pieu sur une distance d'environ 3 fois la plus petite largeur ou diamètre du pieux. Le minimum dia. de l'armature latérale doit être de 6 mm.
2. Fondations de puits:
Lorsque les fondations sur pieux ne conviennent pas en raison des conditions du site, de la nature des couches de sol ou en raison d'un affouillement relativement profond, des fondations pour puits sont adoptées. Les composants d'un puits sont illustrés à la Fig. 21.19.
Cutting Edge et Well Curb:
En bas, les puits sont pourvus d’une arête en acier constituée de plaques ms et d’angles rivetés ou soudés entre eux et ancrée dans la bordure du puits au moyen de barres d’ancrage. Les bordures de puits en béton ont une section triangulaire afin de faciliter l’enlèvement de la terre en attrapant et en facilitant l’enfoncement des puits.
L'inclinaison de la bordure du puits ne doit pas dépasser 35 degrés par rapport à la verticale. Ces bordures sont correctement renforcées pour la rendre suffisamment solide pour résister aux contraintes lors du naufrage. Habituellement, les renforts sous forme d'étriers et de barres longitudinales ne sont pas inférieurs à 72 kg. par cu m. à l'exclusion des tiges de liaison de steining.
Les barres de liaison servent à maintenir les barres longitudinales et les étriers en position. Le béton à utiliser dans les bordures de puits doit généralement être de grade M20.
Si un coulage pneumatique doit être adopté, l'angle interne des bordures de puits doit être suffisamment raide pour permettre un accès facile aux outils pneumatiques. In case, blasting is to be resorted to sink the wells, the full height of the internal face and half height of the external face of the curb shall be protected with ms plate of 6 mm thickness properly anchored to the curb by anchor bars.
Steining:
The steining is made of brick or stone masonry or of mass concrete. Nominal reinforcement shall not be less than 0.12 per cent of gross sectional area of steining to resist the tensile stress that may be developed in the well steining in case top portion of the steining is stuck to a layer of stiff clay and the remaining portion is hung from top. Two layers of vertical steining bars with binders are preferred to one central layer only.
In case of brick steining, vertical bond rods shall be provided at the middle of the steining at a rate not less than 0.1 per cent of the gross steining area. These bars shall be encased with concrete of M20 grade within a column, of 150 x 150 size.
These columns shall be used with R C. bands of suitable width not less 300 mm and of 150 mm depth. The spacing of such bands shall be 3 m or 4 times the thickness of the steining whichever is less (Fig 21.20).
Bottom Plug:
When the sinking is completed and the founding level is reached the wells after making the necessary sump are plugged with 1: 2: 4 concrete. This is usually to be done under water for which special type of equipment's are to be used in order to protect the concrete from being washed away when taken through water. For this purpose, two methods are commonly used.
The first method is known as “Chute method” or “Contractor's method' in which some steel pipes usually known as tremie 250 mm to 300 mm diameters' with funnel at top are placed inside the wells. The top of these pipes is kept above water level and the bottom at the bottom level of well .
The concrete when poured in the funnel, moves downwards due to gravity and reaches the bottom. The pipes are shifted sideways as the concreting proceeds.
In the second method, a more or less water-tight box is used for under-water concreting. The bottom of the box is made such that when the box reaches the plugging level, the bottom of the box is opened downwards by releasing a string from above and the concrete is placed at the bottom of the well. This method is known as “Skip box” method.
The function of the bottom plug is to distribute the load from the piers and abutments on to the soil strata below through the well steining. The load from the piers and abutments distributed over the well-cap and then to the well steining finally reaches the well curb.
Having a tapered side in contact with bottom plug, the load from the curb is ultimately transferred to the bottom plug arid then onto the soil below. For better performance, the bottom plug shall have adequate thickness as shown in Fig. 21.20(c)
Sand Filling:
Les poches des puits sont généralement remplies de sable ou d’argile sableuse, mais elles restent parfois vides pour réduire la charge morte des puits sur les fondations. Pour la stabilité des puits, il est souhaitable qu'au moins la partie des poches en dessous du niveau d'affouillement maximum soit remplie de sable. Dans chaque cas, un bouchon supérieur est fourni sur le remplissage de sable.
Well-Cap:
Les charges provenant des piliers et des culées sont transférées vers le puits à travers les bouchons de puits, qui doivent donc être renforcés de manière adéquate pour résister aux contraintes résultantes causées par les charges et les moments superposés.
Formes de puits:
Des puits de formes variées sont utilisés en fonction du type de sol dans lequel ils doivent être creusés, du type de pilier à soutenir et de la magnitude des charges et des moments pour lesquels ils doivent être conçus. Les formes suivantes, illustrées à la Fig. 21.21, sont très courantes:
Les puits en double D octogonaux ou haltères ont généralement deux poches ou trous de dragage, ce qui permet un meilleur contrôle des déplacements et de l’inclinaison des puits.
De plus, les puits en forme de dumbbell offrent une plus grande résistance à l’inclinaison longitudinale, mais bien que la brique ou le béton puissent être utilisés pour la construction de puits à guidage double ou octogonal, le coût de la main-d’œuvre est plus élevé si le montage est bien effectué. utilisé dans des puits d'haltères.
Les puits circulaires simples sont les plus économiques lorsque les moments dans les directions longitudinale et transversale sont plus ou moins égaux. De plus, pour la même surface de base, ces puits ont une surface de friction moins importante en raison de laquelle un effort de puits total moindre est requis pour couler les puits.
Les puits à deux cercles sont plus ou moins similaires aux puits à un seul cercle, mais ils conviennent lorsque la longueur de la pile est plus grande, mais les puits à deux cercles ne sont pas privilégiés lorsque la possibilité d’un tassement différentiel entre les deux puits n’est pas annulée. La brique et le béton peuvent tous deux être utilisés dans le laminage de puits circulaires
Des puits ou monolithes à dragues multiples sont adoptés pour soutenir des piliers ou des tours de ponts à longue portée. Ce fils de monolithes a été utilisé pour soutenir les principales tours du pont Howrah à Calcutta. La taille du monolithe était de 55, 35 mx 24, 85 m avec 21 puits de dragage de 6, 25 m carrés chacun.
Profondeur de puits:
Pour décider du niveau de fondation des puits, les points suivants doivent être dûment pris en compte:
(i) La profondeur minimale du puits est déterminée à partir des considérations relatives à l'affouillement maximal, de manière à obtenir la longueur minimale de la prise en dessous du niveau d'affouillement maximal pour la stabilité du puits.
(ii) Les fondations devront peut-être être creusées plus profondément si le sol au niveau de la fondation n'est pas adapté pour supporter la charge nominale.
(iii) La résistance passive de la terre à l'extérieur du puits est mise à profit pour résister autant que possible aux moments extérieurs agissant sur le puits en raison de la force longitudinale, du courant d'eau, de l'effet sismique, etc. La terre située au-dessous du niveau d'affouillement maximal n'est que efficace pour offrir la résistance passive.
Lorsque la pression de la terre passive doit résister à des moments extérieurs plus importants, une longueur de prise plus grande en dessous du niveau d'affouillement maximum est nécessaire. Par conséquent, pour y parvenir, un puits supplémentaire du puits est nécessaire.
Considérations sur la conception:
Les moments externes agissant sur les puits en raison de diverses forces horizontales et de la charge directe excentrique se heurtent au moment dû à la pression passive de la terre, partiellement ou totalement dépendant de la valeur de la pression passive disponible qui est également liée à la surface et à la nature du sol. offrant la résistance passive. Le moment externe d'équilibre, s'il y en a, vient à la base.
La pression de fondation à la base du puits peut donc être calculée à l'aide de la formule suivante:
Où, W = Charge directe verticale totale à la base du puits, compte dûment tenu du frottement de la peau sur les côtés des puits.
A = Zone de base du puits.
M = Moment à la base.
Z = module de section de la base.
La pression de fondation sera maximale lorsque W et M sont tous deux maximaux. Cette condition est atteinte lorsque la réaction de la charge vive sur la pile est maximale et qu'aucune flottabilité n'agit sur le puits et la pile.
Par ailleurs, on peut s’attendre à une pression de fondation minimale et à un risque de tension ou de soulèvement lorsque la réaction de charge vive est minimale et que la flottabilité est suffisante pour réduire le poids mort de la pile et du puits. La pression de la fondation doit être telle qu'elle reste dans les limites de la portance admissible du sol.
Le frottement de la peau agissant sur les côtés des puits est pris en compte lors de l’équilibrage d’une partie de la charge directe. Lors de l'estimation de l'épaisseur de la conduite, il est nécessaire de connaître le moment maximal ainsi que la charge directe maximale et minimale sur la conduite.
L'épaisseur de tassement doit être telle que les contraintes maximales et minimales restent dans les limites admissibles. Pour obtenir les contraintes maximales et minimales, il convient d’essayer ici aussi les considérations prises en compte en cas de pression de fondation.
Les contraintes d’usinage sont obtenues en utilisant la formule suivante:
Où, W = Charge verticale totale sur la section de laminage considérée.
A = zone de steining.
M = Moment à la section de conduite.
Z = module de section de la section de laminage.
La stabilité des fondations de puits doit être vérifiée en tenant compte de toutes les combinaisons de chargement possibles, y compris la flottabilité ou l'absence de flottabilité. Les fondations pour les puits de puits en cohésion moins le sol doivent être conçues sur la base des «Recommandations pour l'estimation de la résistance des sols en dessous du niveau d'affouillement maximal dans la conception des fondations de ponts de puits».
La conception des puits de culée dans tous les types de sols et des puits à jetées dans des sols cohérents doit être réalisée conformément aux recommandations «Fondations et sous-structures». La méthode de vérification de la stabilité des puits dans les sols principalement argileux est expliquée ci-dessous en suivant les recommandations.
La pression terrestre active et passive à toute profondeur Z inférieure au niveau d'affouillement maximal pour un sol de type mixte est donnée par:
La figure 21.22 (a) montre un puits soumis à une charge concentrique verticale W (= W 1 + W 2 + W 3 ) et une force horizontale Q agissant à une distance H du niveau d'affouillement maximal. La figure 21.22 (b) montre les diagrammes de pression active et passive basés sur les équations 21.20 et 21.21 et prenant également en compte la rotation à la base, comme recommandé.
Moment à la base du puits dû à la force horizontale externe, Q = Q (H + Z) (21.27)
Soulagement du moment à la base du puits dû à la pression terrestre active et passive des équations 21.25 et 21.26
L'équation 21.28 donne le moment net ultime de la pression terrestre passive. Pour arriver au moment admissible de la pression terrestre passive à partir du moment ultime (Mp - M a ), comme indiqué dans l'équation 21.28, un facteur de sécurité comme indiqué ci-dessous est appliqué, c.-à-d. Moment admissible de résistance passive = (Mp-M a ) / FOS
Le FOS pour un sol cohérent pour une combinaison de charge, à l'exclusion des forces du vent et des forces sismiques, doit être égal à 3, 0 et pour une combinaison de charge, incluant le vent ou une activité sismique, de 2, 4. La méthode d'estimation de la pression de base d'une fondation de puits est illustrée dans l'exemple suivant.
Exemple 6:
Calculez les pressions de fondation à la base du puits circulaire avec les indications suivantes:
a) Profondeur du puits - 25, 0 m
(b) Diamètre du puits = 8, 0 m
(c) Profondeur inférieure à l’affouillement maximal = 12, 0 m
(d) Q = 100 t. agissant a; 37, 0 m au-dessus de la base du puits dans des conditions sismiques.
(e) W 1, = Poids de la superstructure = 850 tonnes.
(f) W 2 = Poids de la jetée = 150 tonnes.
(g) W 3 = Poids du puits = 900 tonnes.
(h) Le sol autour du puits est de type mixte, avec (i) C = 0, 2 kg / cm 2 (ii) = 15 ° (iii) (sec) = 1 800 kg / m 3.
(i) Les pressions de fondation admissibles dans des conditions sismiques sont de 50 tonnes / m 2 et aucune tension.
Les FOS pour les sols sableux et argileux soumis aux conditions sismiques sont respectivement 1, 6 et 2, 4. Pour un sol mélangé comme dans l'exemple illustratif, FOS peut être pris en tant que 2, 0.
Par conséquent, aucune tension ne se produit et la pression de fondation maximale est inférieure à la pression de fondation admissible de 50, 0 tonnes / m 2
Épaisseur de bien-Steining:
L'épaisseur de la bonne conduite doit être telle qu'elle puisse résister aux contraintes générées par les charges et les moments en service du pont. Ces contraintes peuvent être calculées selon la procédure indiquée précédemment.
Il est souvent observé que, si l’épaisseur de tassement satisfait toutes les conditions de chargement en service, elle présente des difficultés lors de l’enfoncement du puits. Dans de tels cas, la direction devient trop légère pour fournir un effort de descente sans addition de connaissances sur la direction ou une défaillance de la direction se produit pendant l'opération de descente.
On entend par «effort de descente» le poids de la conduite, y compris le kentledge, le cas échéant, par unité de surface de puits, offrant un frottement de la peau par le sol environnant.
Où, r = Rayon de la ligne médiane de la conduite.
t = épaisseur de laminage.
w = Poids unitaire de la conduite.
R = Rayon extérieur du forage.
Si l’effort de coulée n’excède pas le frottement de la peau offert par unité de surface de surfaçage, le fonçage des puits n’est pas possible et, par conséquent, l’épaisseur de marchage doit être réalisée de manière à ce que l’ajout d’une petite quantité de kentledge permette, le cas échéant, de foncer. des efforts sont disponibles pour couler les puits.
Certains concepteurs préfèrent parfois adopter l’épaisseur de talonnage selon le calcul théorique juste assez pour supporter les charges nominales pendant le service du pont, mais cette économie ou cette économie est plus que compensée par le surcoût du chargement et du déchargement du kentledge, l’augmentation des frais d’établissement due au retard dans le creusement des puits, etc.
Selon Salberg, un ingénieur des chemins de fer, ce type d'économie qui vise à réduire l'épaisseur de laminage est une fausse économie. Son conseil est -
«Le facteur vraiment important dans la conception d'un puits est l'épaisseur de la conduite. Il est regrettable que, dans la plupart des conceptions, l’épaisseur de laminage soit réduite à ce que le concepteur imagine aimablement est quelque chose de vraiment pas cher; On économise de l’argent sur le papier et, d’après les estimations, sur la réduction de la maçonnerie, mais dans le travail réel, on jette tout le poids du coût accru du naufrage. Un puits trop léger en lui-même doit être chargé et le coût et les retards d’un puits devant être chargé pour pouvoir être coulé sont terribles. Vous n'avez rien de permanent pour tout l'argent que vous avez dépensé pour le chargement et le déchargement d'un puits. Mettez votre argent dans le steining et vous avez un bon argent bien dépensé et un soldat et bien plus lourd sous votre jetée pour toujours. Il y a de fortes chances que vous économisiez de l'argent au travail dans son ensemble, du temps et du travail, deux caractéristiques importantes, en particulier la première lorsqu'il est rappelé que la période au cours de laquelle un puits peut être bien travaillé est limitée à la durée minimale du travail. la rivière".
On trouvera ci-dessous une formule empirique régissant l’épaisseur du laminage pour le forage de puits circulaires. Cette formule peut être applicable aux puits en forme de double D ou en forme de cloche, même si la poche individuelle est supposée être un puits circulaire de diamètre équivalent.
Note 1:
Pour les strates de blocs ou pour les puits reposant sur le roc où le dynamitage peut être nécessaire, une épaisseur plus élevée de formation peut être adoptée.
Note 2:
Pour les puits traversant des couches argileuses très molles, l'épaisseur de laminage peut être réduite en fonction de l'expérience locale.
Naufrage des puits:
Les principales caractéristiques du naufrage des puits sont les suivantes:
(a) Préparer le sol pour la pose du tranchant.
(b) Pour couler le bord du puits après la pose du tranchant.
(c) Construire le steining au-dessus du puits.
(d) Retirer la terre de la poche du puits manuellement ou par pince et créer ainsi un carter inférieur au niveau du bord d'attaque. Le puits va descendre lentement
e) Poursuivre le processus de construction de la conduite et du dragage en alternant les étapes. Ainsi, le puits descend jusqu'à ce que le dernier niveau fondateur soit atteint.
(f) Si nécessaire, une charge en kentledge peut être placée sur le puits afin d'augmenter l'effort de descente afin de faciliter le naufrage des puits.
Lorsqu’on prépare le terrain pour l’arête de coupe, le fait que le puits se trouve sur une terre ou sur un lit de rivière asséché ne pose pas de problème, mais lorsque le puits doit être situé sur le lit de la rivière avec une certaine profondeur en eau, des dispositions doivent être prises pour la pose du tranchant en fonction de la profondeur de l'eau.
Ceux-ci sont:
(a) Îlot ouvert.
(b) Isolation avec le batardeau de bullah.
c) Islanding avec batardeau en palplanches.
d) Caisson flottant.
(a) Open Islanding (Fig. 21, 24-a):
Lorsque la profondeur de l'eau est faible, par exemple 1, 0 à 1, 2 m. de la terre est déversée et une île est construite de telle sorte que son niveau final reste à environ 0, 6 m à 1, 0 m plus haut que le WL et qu'un espace de travail suffisant (par exemple de 1, 5 m à 3, 0 m) soit disponible autour du tranchant.
b) Cofferdam Bullah (fig. 21.24-b):
Lorsque la profondeur de l'eau dépasse 1, 2 mètre mais reste comprise entre 2, 0 et 2, 5 m, le batardeau est construit en enfonçant des piles de salbullah serrées; après avoir placé une ou deux couches de durma mat, l'intérieur est rempli de sable ou de terre sableuse.
Parfois, deux rangées de piles de bullah espacées d'environ 0, 6 m sont utilisées et l'espace annulaire est rempli d'argile de flaque. L'unité des rangées intérieure et extérieure étant liées ensemble donne plus de rigidité. Ce type d'îlotage est adopté dans des eaux relativement profondes.
(c) Cofferdam palplanches (Fig. 21, 24-c):
Il est fait recours à des îlots avec des batardeaux en tas de feuilles lorsque les puits sont situés dans une rivière où la profondeur de l’eau est importante et que les batardeaux en tas de Bullah ne conviennent pas pour résister à la pression de la terre remplie à l’intérieur du batardeau. Les batardeaux de palplanches sont renforcés avec des raidisseurs circulaires.
d) Caissons flottants (fig. 21.24-d):
Dans les eaux très profondes, le batardeau pour palplanches n’est pas une solution, car la tension du cerceau résultant de la pression exercée par la terre sur le matériau de remplissage est énorme. Dans de tels cas, des caissons flottants sont généralement utilisés. La bordure du puits et l’arc de laminage sont montés à une certaine hauteur avec des tôles d’acier renforcées à l’intérieur avec des renforts appropriés.
L'espace entre la surface intérieure et la surface extérieure reste vide. Le caisson est flotté et amené à l'emplacement réel. Le «lancement» du caisson se fait en remplissant l'espace vide annulaire de béton par étapes.
Avant le remplissage du béton, le caisson est soigneusement centré à la position correcte. En raison du poids du béton rempli, le caisson descend lentement et finit par toucher le lit et il est mis à la terre. Le naufrage se fait comme à l'accoutumée en construisant la construction au-dessus du caisson et en procédant au dragage.
L'échouement du caisson en position correcte peut parfois ne pas être possible, spécialement dans les rivières à grande vitesse. Dans de tels cas, les caissons sont renfloués en pompant l’eau conservée soit dans certaines cellules des puits multicellules, soit dans des réservoirs d’eau sur les caissons, puis remises à la terre dans une position correcte.
Méthode de naufrage:
Naufrage ouvert:
Les puits peuvent être creusés soit par la technique ouverte (Fig. 21, 25-a), soit par la méthode pneumatique (Fig. 21.25-b). Dans la méthode précédente, la terre, le sable, les graviers, etc. étaient retirés du fond de la tranchant par prise ou dragage et le puits baisse en raison de son poids.
Si la conduite est plus légère ou si le frottement de la peau autour de la périphérie du puits est plus important, il peut être nécessaire d'appliquer une charge supplémentaire de mémoire afin de faciliter le naufrage.
On a recours à un jet d’air près de la pointe ou à un jet d’eau à l’extérieur du puits, lorsque le puits est collé à une couche d’argile raide et qu’il est extrêmement difficile de creuser davantage le puits en dépit de la création d’un puits profond. sous le tranchant ou en plaçant une lourde charge sur le puits.
Si les tuyauteries à jet sont disposées en sections comme indiqué à la Fig. 21.26 (b) avec une conduite verticale de 100 mm de diamètre raccordée à 3 no. Des tuyaux à jets de 50 mm de diamètre traversant un tuyau horizontal de 100 mm de diamètre contribuent également à la correction de l'inclinaison, étant donné que n'importe quelle section située du côté haut peut être utilisée pour réduire le frottement de ce côté. Les rendements alternés de burinage et de dragage ont pour résultat de creuser des puits dans les strates dures.
Parfois, les puits sont partiellement déshydratés pour atténuer le frottement de la peau ou pour perforer la couche d'argile raide, mais on peut se rappeler que la déshydratation du puits est un processus très risqué puisque le puits peut; couler soudainement, ce qui peut entraîner des basculements et des décalages importants ou des fissures dans la conduite.
Par conséquent, la déshydratation des puits ne devrait normalement pas être tentée à moins d’être forcée par les circonstances. Si la déshydratation doit être effectuée, elle doit être effectuée très lentement et avec précaution pour éviter toute situation inconfortable.
Naufrage pneumatique:
Lorsque le puits à ciel ouvert est susceptible de faire face à de nombreuses difficultés telles que la présence de strates très dures, de rochers meubles, de roches inclinées, etc. ou lorsque le puits doit être enfoncé à une certaine distance dans la roche, le puits à fond pneumatique est adopté. ou un sas à béton est utilisé au bas du voile. L'air comprimé pompé à l'intérieur du sas à air déplace l'eau et les ouvriers peuvent travailler à l'intérieur du sas à air sans aucune difficulté.
Deux serrures distinctes, appelées l'homme-serrure et la serrure de boue, sont situées au sommet des puits. Celles-ci sont reliées au sas en bas au moyen d'un puits d'air et les ouvriers, outils et installations, ainsi que les matériaux excavés, sont introduits ou sortis à travers ces sas ou le sas.
L’installation de l’enfoncement pneumatique doit être prévue dans les cas où l’enfoncement à ciel ouvert peut normalement servir à ces fins mais que les risques d’effondrement sont réels et que l’on peut avoir recours à l’enfoncement pneumatique. Normalement, le naufrage pneumatique est plus coûteux que le naufrage ouvert.
Le rapport entre les coûts dépend de la difficulté ou non de la méthode du naufrage ouvert. On estime approximativement que le naufrage pneumatique coûte deux fois plus cher que le naufrage ouvert lorsque les conditions de naufrage de ce dernier sont très favorables ou modérément favorables.
Le premier peut même être moins coûteux lorsque le naufrage selon la dernière méthode peut être confronté à trop de difficultés et que le travail doit être poursuivi plus longtemps dans les conditions les plus défavorables.
Inclinaisons et changements:
Les couches à travers lesquelles les puits sont creusés sont très rarement uniformes et, par conséquent, la résistance offerte par ces couches au naufrage est différente dans les différentes parties des puits en raison de l’inclinaison des puits. Parfois, la poussée exercée sur les puits en raison de la pression de la terre varie en magnitude, ce qui entraîne leur déplacement dans une certaine direction par rapport à la position initiale.
L'inclinaison sur le puits a pour effet de créer une pression supplémentaire sur les fondations, tandis que le changement de vitesse a pour effet de modifier l'emplacement de la pile. Le décalage du puits dans le sens longitudinal provoque un changement dans les longueurs de la portée et le décalage dans le sens transversal provoque le décalage de l'axe du pont.
Si la position de la pile n’est pas déplacée, le déplacement du puits induit également une pression supplémentaire sur les fondations en raison de l’excentricité de la charge verticale résultante appliquée aux puits. Pour contrecarrer l’effet de l’inclinaison, il est toujours conseillé de déplacer le pilier du côté haut afin que la charge directe résultante passe aussi loin que possible à travers le centre de gravité de la base.
En règle générale, la limite d'inclinaison autorisée est de 1 sur 80. Le décalage admissible dans toutes les directions est de 150 mm. En creusant des puits à travers des sols argileux, il est très difficile de maintenir l’inclinaison dans la limite susmentionnée de 1 sur 80 et les inclinaisons supérieures doivent être acceptées pour des raisons pratiques après modification appropriée des conceptions en conséquence.
Pour corriger l'inclinaison (et le décalage consécutif), les mesures correctives suivantes sont généralement prises:
(i) Draguer près du tranchant du côté supérieur si nécessaire après le burinage. Le ciselage et le dragage alternés donnent généralement des résultats.
(ii) Appliquer un jet d'air ou un jet d'eau sur le côté haut extérieur afin de réduire le frottement de la peau (Fig. 21.26).
(iii) Appliquer un excentrique (avec une excentricité positive par rapport à la base du puits) du côté haut (Fig. 21.28-a).
(iv) Tirer le puits en haut du côté haut (Fig. 21.28-b et 21.28-c).
(v) Pour pousser le puits en haut du côté bas (Fig. 21.28-d et 21.28-e).
(vi) Pour placer des blocs ou des obstacles sous le bord de coupe du côté bas et continuer le dragage du côté haut sous le bord de coupe (Fig. 21.28-f).
Si, en dépit de l’adoption des mesures correctives ci-dessus, l’inclinaison ne peut être corrigée aux limites admissibles et si la pression de fond réelle dépasse la valeur autorisée, il n’est pas prudent de boucher les puits au niveau de la fondation de conception, comme prévu à l’origine, et en tant que tel: les puits doivent être enfoncés plus bas afin d'obtenir davantage de secours du fait de la pression passive de la terre et ainsi amener la pression réelle de la fondation, y compris la pression supplémentaire de la fondation, due à l'inclinaison et au décalage dans les limites admissibles. Un enfoncement plus profond augmentera normalement la pression de fondation admissible.
Exemple 7:
Si le puits de l'exemple illustratif 21.6 est soumis à une inclinaison finale de 1 sur 50 et à un décalage réel (en plus du décalage dû à l'inclinaison) de 0, 3 m dans le sens longitudinal, comme indiqué sur la figure 21.29 (a), calculez le pressions de fondation supplémentaires et totales à la base du puits. Combien de décalage de la pile du côté haut est nécessaire pour maintenir la pression de la fondation dans les limites permises?
Solution:
De l'exemple précédent 6:
Poids de la superstructure = 850 tonnes; Poids de la jetée = 150 tonnes
Poids du puits après prise en compte du frottement cutané = 482 tonnes
Profondeur du puits = 25, 0 m; Z de la base du puits = 50, 27 m 3
Max. pression de fondation atteinte = 43, 17 t / m 2 ; Pression de fondation admissible = 50, 0 t / m 2
En raison d’une inclinaison de 1 sur 50, le décalage de la base du puits = 25, 0 / 50 = 0, 5 m
D'après la Fig. 21.29 (a), il convient de noter qu'en raison de l'effet de la couche et du décalage réel, la charge du quai a une excentricité de (0, 5 + 0, 3) = 0, 8 m et le poids propre du puits agissant à son centre de gravité, c'est-à-dire, 12, 5 m au-dessus de la base a une excentricité de 12, 5 / 50 = 0, 25 m.
Moment supplémentaire à la base du puits en raison de l'inclinaison et du décalage = (850 + 150) x 0, 8 + 482 x 0, 25 = 800 + 120, 5 = 920, 5 tm.
Pour réduire la pression de fondation dans les limites autorisées, il est proposé de déplacer le puits du côté haut de 0, 6 m, comme indiqué à la Fig. 21.29 (b), ce qui permet d'obtenir un excentricité réduite de 0, 2 m pour la charge provenant de la pile, l'excentricité. de soi wt. de bien restant inchangé.
Ceci est dans la limite permise de 50, 0 t / m 2 . Donc sûr. Ainsi, en décalant la pile de 0, 6 m du côté haut du puits, la réduction du moment due à l’inclinaison et au décalage est de (850 + 150) x 0, 6 = 600 tm, ce qui réduit la pression de fondation de 600 / 50.27, soit 11, 93 t / m 2 réduisant la pression de fondation excessive de 61, 48 à (61, 48 - 11, 93) = 49, 55 t / m 2 comme obtenu ci-dessus.
Il est inutile de mentionner qu'en déplaçant la pile de la manière décrite ci-dessus, la configuration d'origine de la travée est modifiée. La portée du côté gauche augmente de 0, 6 m et la même réduction du côté droit de 0, 6 m.
