Étude technique desfondations du pont de katako …
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ÉTUDE TECHNIQUE DESFONDATIONS DU PONT DE KATAKO ÀNIAMEY/NIGER DANS LECADREDE LA REALISATION DEL’ECHANGEUR DIORI.
IMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
CITATIONS :
« Celui qui m’écoute est comme le sage qui a bâti sa maison sur le roc.La pluie est tombée, les torrents sont venus, les vents ont soufflé et se sontdéchainés contre cette maison mais elle ne s’est pas abattue car elle étaitfondée sur le roc. »
Matthieu
ÉTUDE TECHNIQUE DESFONDATIONS DU PONT DE KATAKO ÀNIAMEY/NIGER DANS LECADREDE LA REALISATION DEL’ECHANGEUR DIORI.
IIMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
DÉDICACE :
Je dédie ce travail à :
Mon père HAROUNA MANE qui son effort consenti depuis fort
longtemps a donné aujourd’hui un fruit pour lui et pour toute la société
Ma mère ABOU LABO qui s’est battue d’arrache pieds pour que
je devienne ce que je suis.
Mes frères, sœurs, cousins et cousines
Ce document doit représenter le mémoire que toute la famille attendait
avec ardeur.
ÉTUDE TECHNIQUE DESFONDATIONS DU PONT DE KATAKO ÀNIAMEY/NIGER DANS LECADREDE LA REALISATION DEL’ECHANGEUR DIORI.
IIIMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
REMERCIEMENTS :
Je ne pourrai finir ce travail sans dire merci encore une fois à DIEU Tout Puissant de m’avoir
donné la foi, la force et le courage.
Qu’il me soit permis d’exprimer toute ma gratitude et de remercier particulièrement toutes les
personnes physiques ou morales qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce
mémoire. Tous ces remerciements et gratitudes vont à :
Monsieur HASSAN SANI, Directeur de travaux terrassement du projet échangeur Diori à
SOGEA-SATOM NIGER ;
Monsieur GEORGES ALE, Directeur d’Agence SOGEA-SATOM Niger ;
Monsieur ESSAI Maher, Directeur du projet échangeur Diori à SOGEA-SATOM Niger ;
Monsieur ISSOUFOU Tamboura enseignant de ponts a 2IE.
Mme Marie Thérèse Marame MBENGUE, enseignante à 2iE est l’encadreuse de ce
mémoire dont les suggestions et les conseils ont permis à ce mémoire de prendre une
meilleure orientation ;
Monsieur OUMAROU Bachirou, mon encadreur au sein de l’entreprise et responsable,
responsable du laboratoire géotechnique de SOGEA-SATOM Niger dont la disponibilité,
les précieux conseils et les encouragements ont permis de mener à bien ce travail ;
Monsieur MASSALATCHI Nassirou, ingénieur en génie civil à la SOGEA- SATOM
Niger dont les conseils et l’accueil chaleureux ont facilité ce travail ;
Tout le corps professoral de 2IE pour le partage de connaissance tout au long de ma
formation ;
Vous tous, très chers parents, familles, collègues, amis, compatriotes, qui nous ont aidé
d’une manière ou d’une autre, dont on ne citera les noms de peur d’en oublier, que le bon
Dieu vous récompense et vous comble de sa grâce tout au long de votre existence.
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IVMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
RÉSUMÉ :
La ville de Niamey enregistre un taux de croissance urbaine assez important ces dernières années
(2007-2016). Ce processus de croissance urbaine engendre des impacts sur l’environnement
urbain de la capitale, particulièrement en matière d’assainissement et infrastructures. Ce déficit
contribue à rendre davantage précaires les conditions de vie et d’habitat des populations qui
vivent au quotidien une multitude de problèmes parmi lesquelles des embouteillages monstres,
qu’il faille solutionner rapidement, eu égard aux prévisions de hausse importante du trafic induit
par les perspectives de croissance du pays.
En ce sens, le présent projet d’aménagement du carrefour de Katako avec la construction de
l’échangeur Diori Hamani va contribuer à fluidifier la circulation dans cette partie de la capitale,
et lui donner un visage de capitale moderne.
Notre travail consiste à dimensionner la fondation du pont de Katako. Pour bien mener cette tâche,
deux sondages géotechniques ont été effectués : sondage carotté et sondage pressiomètrique.
L’ouvrage devant être construit en site urbain les pieux battus ne sont pas adaptés car ils
impacteraient les habitations environnantes. Après une analyse multicritère, nous avons retenu les
pieux forés à boue qui seront dimensionnés par la méthode pressiomètrique.
L’étude des fondations nous a conduit à déterminer la charge de l’ouvrage arrivant aux semelles
de liaisons qui sera transmise aux pieux et à la vérification de la contrainte admissible. Tous nos
calculs sont réalisés conformément aux règles et instructions du fascicules 65 titre V.
Quant à l’étude de l’avant métré, elle nous a permis de ressortir les devis quantitatif et estimatif,
ainsi donc de prévoir les matériels et matériaux pour l’exécution des travaux. Le coût global du
projet s’élève à quarante-un milliards six-cent douze millions deux cent quatre-vingt mille de
FCFA (41 612 280 000 HT/HD) entièrement financé par des banques, dont 30,09% par la BOAD
et 69,91% par la BOA Niger. L’ouvrage ‘’ Pont de Katako’’ qui fait l’objet de notre étude occupe
une somme d’un milliard deux cent cinquante-deux millions deux cent deux milles FCFA
(1 252 202 000 HT/HD).
Mots clés :
Fondations ; Echangeur, Capacité portante, Méthode pressiomètrique, Contrainte admissible.
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VMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
ABSTRACT:
The city of Niamey has recorded a fairly high urban growth rate in recent years (2007-2016). This
process of urban growth generates impacts on the urban environment of the capital, particularly in
terms of sanitation and infrastructure. This shortfall contributes to financing the living and living
conditions of the people who live on a daily basis a multitude of problems among those of
monotonous traffic jams, it is necessary to solve quickly, in view of the forecast of a significant
increase in traffic induced by the Growth Prospects of the population of the country.
In this sense, the present development project of the Katako crossroads with the construction of
the exchange Diori Hamani will contribute to smooth traffic in this part of the capital, and give it
a face of modern capital.
Our job is to size the foundation of the Katako bridge. To carry out this task well, two geotechnical
drill holes were drilled: drilled holes and pressiometric drilling. The work to be constructed in an
urban site the piles beaten are not adapted because they would impact the surrounding dwellings.
After a multicriteria analysis, we retained the drilled mud piles which are sized by the
pressiometric method.
The study of the foundations leads us to determine the load of the work arriving at the soles of
connections which are transmitted to the piles and the verification of the permissible stress. All
our calculations are carried out with the rules and instructions of the booklets 65 title V.
As for the study of the pre-survey, it enabled us to revisit the quantitative and estimate estimates,
as well as to plan the materials and materials for the execution of the works. The total cost of the
project is forty-one billion six hundred and twelve million two hundred and eighty thousand FCFA
(41,612,280,000 Excl.VAT / duty free) entirely financed by banks, of which 30.09% by BOAD
and 69.91% by BOA Niger. The book "Katako Bridge" which is the subject of our study occupies
one billion two hundred and fifty-two million two hundred and two thousand FCFA
(1,252,202,000 Exc.VAT/ duty free).
Keywords :
Foundations, Interchange, Bearing capacity, Pressiometric method, Permissible stress.
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VIMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
LISTE DES ABRÉVIATIONS :
2. I. E : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
A.G.T.S : Société Africaine de Géo-Technologie et des Services
A.P.S : Avant-projet sommaire
A.P.D : Avant-projet définitif
B.A : Béton Armé
B.A.E.L : Béton Armé aux Etats Limites
B.O.A : Banque Ouest Africaine
B.O.A.D : Banque Ouest Africaine de Développement
B.N.4 : Barriere Normal Type 4
D.B.A : Dalle en Béton Armé
E.L.U : État Limite Ultime
E.L.S : État Limite de Service
D.A.O : Dossier d’Appel Offre
G.B.A : Glissière en Béton Armé
G.E.R.M.S : Groupements d’Études et de Réalisations Multi Services
H.T : Hors Taxes.
H.D : Hors Douane.
OMD : Objectifs du Millénaire pour le Développement
P.O.D : Portique Ouvert Double
P.D.C : Plan de Développement Communal
S.C : Sondage Carotté
S.P : Sondage Pressiomètrique
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VIIMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
S.P.T : Essais de Pénétration au carottier
S.E.T.R.A : Service d’Études Techniques des Routes et Autoroutes
S.O.G.E.A : Société Générale des Eaux en Afrique
S.A.T.O.M : Société Anonyme des Travaux d’Outre-Mer
T.N : Terrain Nature
T.P.C : Terre-Plein Central
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VIIIMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
Table des matières
CITATIONS : ..................................................................................................................................I
DÉDICACE : ................................................................................................................................. II
REMERCIEMENTS :................................................................................................................... III
RÉSUMÉ : ....................................................................................................................................IV
ABSTRACT: ................................................................................................................................. V
LISTE DES ABRÉVIATIONS : ..................................................................................................VI
LISTE DES FIGURES .................................................................................................................. X
LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................XI
INTRODUCTION : ........................................................................................................................ 1
CHAPITRE 1 : PRESENTATION GENERALE DU PROJET..................................................... 2
I. Structure d’accueil ...............................................................................................................2
I.1 Bref historique de la SOGEA-SATOM........................................................................2
I.2 Domaines d’actives de la SOGEA-SATOM ................................................................2
I.3 Bref aperçu de l’organisation de la SOGEA-SATOM .................................................3
II. Présentation du projet. .........................................................................................................4
III. Contexte et justification du projet ....................................................................................8
IV. Situation géographique de la zone du projet ....................................................................9
V. Description du milieu biophysique ......................................................................................9
V.1 Climat ...........................................................................................................................9
V.2 Géologie......................................................................................................................10
VI. Objectif global................................................................................................................10
VII. Objectifs spécifiques ......................................................................................................10
VIII. Résultats attendus...........................................................................................................11
CHAPITRE 2 : GENERALITES SUR LES FONDATIONS ...................................................... 12
I. Définition ...........................................................................................................................12
II. Fondation superficielle.......................................................................................................12
III. Fondations profondes .....................................................................................................13
III.1 Introduction ................................................................................................................13
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IXMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
III.2 Classification des pieux suivant le mode d’exécution ................................................16
III.3 Classification des pieux suivant le mode le monde de fonctionnement .....................18
CHAPITRE 3 : RECONNAISSANCE DES SOLS : SONDAGE GEOTECHNIQUE ............... 19
I. Reconnaissance des sols ....................................................................................................19
I.1 Enquêtes préliminaires : .............................................................................................20
I.2 Stade de l'avant-projet sommaire (APS) :...................................................................20
I.3 Stade de l'avant-projet détaillé (APD) : ......................................................................20
II. Sondage géotechnique .......................................................................................................22
CHAPITRE 4 : CONCEPTION ET ETUDE D’EXECUTION DE LA FONDATION .............. 23
I. Conception .........................................................................................................................23
I.1 Données géotechniques du site...................................................................................23
I.2 Choix du type de fondation ........................................................................................24
I.3 Choix de la méthode de dimensionnement des du pont de Katako ............................26
I.4 Pré-dimensionnement des fondations sur pieux du pont de Katako...........................28
II. Étude d’exécution ..............................................................................................................29
II.1 Descente des charges au niveau des fondations .........................................................29
A. Généralités .........................................................................................................................29
II.2 Combinaisons des charges..........................................................................................31
III. Vérification de la résistance aux états limites ................................................................34
IV. Vérification aux tassements : .........................................................................................35
IV.1 Calcul du tassement d’un pieu isolé. ..........................................................................36
IV.2 Calcul du tassement du groupe des pieux...................................................................37
V. Dimensionnement des pieux et semelles de liaisons .........................................................39
V.1 Calcul de sections d’armatures des semelles de liaisons ............................................40
V.2 Calcul de sections d’armatures des pieux (pile et culée) et dispositions constructives42
V.3 Réalisation des pieux du pont de Katako....................................................................44
VI. Estimation du coût des travaux ......................................................................................51
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS............................................................................. 52
BIBLIOGRAPHIE........................................................................................................................ 53
ANNEXES.................................................................................................................................... 54
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XMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Vue aérienne de la zone du projet ...........................................................................5
Figure 2 :-Pont Katako-Plan de masse ......................................................................................6
Figure 3 : Principaux axe Routier à Niamey............................................................................7
Figure 4: type de fondations superficielle ..............................................................................13
Figure 5 : Définitions de la hauteur d’encastrement géométrique D et mécanique De ...14
Figure 6 : profondeur critique dc et résistance de pointe Qpu ......................................................15
Figure 7: Méthode de réalisation des pieux forés sous boue du pont de Katako .............17
Figure 8: Classification suivant le mode de fonctionnement ..............................................18
Figure 9 :Localisation des points de sondages géotechnique ..............................................23
Figure 10 : Coefficient de proximité pour un pieu ancré dans un substratum rigide. .....38
Figure 11 : schéma type de dimensionnement de la semelle ...............................................40
Figure 12:Forage du premier pieu ...........................................................................................45
Figure 13: Tube d’auscultation sonique introduit et scellé à la cage d’armature. ...........46
Figure 14:Cale d’enrobage introduite dans les aciers. .........................................................47
Figure 15:Levé de la cage .........................................................................................................48
Figure 16: Cages d'armatures non assemblées.......................................................................48
Figure 17: Coulage du premier pieu ........................................................................................49
figure 18: Pieux avant recepage...............................................................................................50
Figure 19:Opération de recepage des pieux fores .................................................................50
Figure 20 :Principe d’auscultation sonique ............................................................................50
Figure 21: Auscultation sonique des pieux fores ..................................................................51
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XIMémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
LISTE DES TABLEAUXTableau 1: Valeurs de λ en fonction du sol et de la forme de la fondation. .................................15
Tableau 2: Méthode type de reconnaissance du sol......................................................................21
Tableau 3: Sondages pressiomètrique et essais carottés de l'ouvrage Katako. .............................24
Tableau 4: Avantages et inconvénients de type des pieux............................................................25
Tableau 5 : Avantages et inconvénients de méthode pressiomètrique et méthode de pénétration
standard .........................................................................................................................................27
Tableau 6: Choix du type d'essai en fonction de la nature du terrain pour le calcul des pieux ....28
Tableau 7: Récapitulatifs des résultats de pré-dimensionnement .................................................28
Tableau 8: Récapitulatif des charges permanentes .......................................................................29
Tableau 9: Récapitulatif des charges d’exploitations. ..................................................................30
Tableau 10: Récapitulatif des charges pour les combinaisons......................................................33
Tableau 11: Récapitulatif des charges obtenues après combinaisons pour la pile .......................33
Tableau 12 Récapitulatif des charges obtenues après combinaisons pour une culée ...................34
Tableau 13 : vérification de la charge Q à ELU et ELS ...............................................................35
Tableau 14 : Récapitulatif de sections d’armatures .....................................................................41
Tableau 15 : Récapitulatif des sections d’aciers pour les pieux ...................................................43
ÉTUDE TECHNIQUE DESFONDATIONS DU PONT DE KATAKO À NIAMEY/NIGER DANS LE CADREDE LA REALISATION DEL’ECHANGEUR DIORI.
1Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
INTRODUCTION :
La construction de l’échangeur du carrefour du Rond-point ¨Lako¨ et de Katako, est un projet qui
rentre dans le cadre du programme rénovation de la ville de Niamey. Ce projet a été identifié
corrélativement destiné à faire de la ville de Niamey, une vitrine, véritable exemple d’urbanisation
concertée et en adéquation totale avec les objectifs du Millénaire pour le Développement (OMD)
et les aspects environnementaux globaux.
Dans le domaine des infrastructures, il est prévu la mise en place d’ouvrages d’art contemporains
devant permettre de donner à la capitale Niamey, une allure de ville coquette. Nonobstant cela,
pour mieux faciliter le trafic et augmenter la fluidité de la circulation que l’Etat nigérien dans le
cadre de son programme de rénovation de la capitale, se propose de construire un ouvrage d’art
majeur. Il s’agit là de l’échangeur Diori constitué de deux ponts : le pont dalle de Katako ; le pont
Mixte Gountou Yena et pont cadre + trémies de Diori. Les principaux intervenants de ce projet
sont : le Ministère de l’équipement (Maitre d’ouvrage) ; la Direction des Grands Travaux Publics
(Maitre d’ouvrage délégué) ; ISC Paris (Maitre d’œuvre) ; SOGEA SATOM (Entreprise) et enfin
G.E.R.M.S Consulting (Mission de contrôle).
Le travail qui nous est confié dans ce mémoire porte sur : l’Etude technique des fondations du
pont de Katako à Niamey/Niger, dans le cadre de la réalisation de l’échangeur Diori. Nos
études seront basées sur la fondation, qui occupe une partie importante d’une construction. La
fondation profonde, notamment les pieux, a pour rôle de supporter et de transmettre les charges
de la superstructure au sol d’assise. Ainsi pour une bonne tenue de l’ouvrage, le sol doit être en
mesure de supporter les charges qui lui sont transmises.
Le présent mémoire est organisé comme suit :
Chapitre 1 : PRESENTATION GENERALE DU PROJET Chapitre 2 : GENERALITES SUR LES FONDATIONS Chapitre 3 : RECONNAISSANCE DES SOLS ET SONDAGE GEOTECHNIQUE Chapitre 4 : CONCEPTION ET ETUDE D’EXECUTION DE LA FONDATION
Les différents chapitres ci-dessus énumérés seront présentés dans les parties qui suivent etpermettront au lecteur de s’orienter dans le présent mémoire.
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2Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
CHAPITRE 1 : PRESENTATION GENERALE DU PROJET
I. Structure d’accueilL’entreprise SOGEA-SATOM NIGER est l’une des principales composantes internationales du
groupe français connu sous le nom de VINCI Construction. Ce groupe s’est implanté dans 90 pays
où il intervient dans le domaine des concessions et également dans la construction des
infrastructures (routes, barrages, châteaux d’eau, etc.). Elle a notamment effectué :
La mine d’Uranium d’Arlit au Niger
Le pont ferroviaire de Japoma au Cameroun
Et de nombreuses routes en Afrique
Aujourd’hui, SOGEA-SATOM est un acteur majeur de la construction en Afrique. La société est
implantée dans plus de 20 pays à travers son réseau de filiales. Elle emploie plus de 12000
collaborateurs. L’entreprise conçoit, construit et s’occupe de la maintenance des équipements et
infrastructures qui améliorent le quotidien et facilitent les déplacements. Il y a actuellement plus
de 100 chantiers en cours de réalisation à travers le continent africain.
I.1 Bref historique de la SOGEA-SATOM
L’aventure de SOGEA-SATOM commença dès les années 1930, au Maroc, avec l’ouverture de
l’usine Sidi Bouknadel et la fourniture des premiers tuyaux d’adduction d’eau de Rabat. Elle se
poursuit en plein cœur du continent africain en 1948, lorsque SOGEA s’implante au Gabon, puis
en 1951, avec la signature des premiers contrats de travaux routiers de la SATOM, au Niger et au
Tchad.
Une des clefs de ce succès : 70 ans de travaux routiers, l’ancienneté et la solidité de ses liens avec
l’Afrique font la fierté de SOGEA-SATOM et sont les cartes maitresses de son développement
sur le continent. SOGEA-SATOM est aujourd’hui présente dans une vingtaine de pays africains.
I.2 Domaines d’actives de la SOGEA-SATOM
L’activité de SOGEA-SATOM est essentiellement consacrée à :
60% aux travaux routiers et au terrassement,
15% en hydraulique et assainissement,
Et 25 % au génie civil et au bâtiment.
La stabilité et la loyauté de l’entreprise envers le pays, positionne SOGEA-SATOM comme le
chef de file des entreprises du BTP au Niger. Son client principal est l’état du Niger dont elle
ÉTUDE TECHNIQUE DESFONDATIONS DU PONT DE KATAKO À NIAMEY/NIGER DANS LE CADREDE LA REALISATION DEL’ECHANGEUR DIORI.
3Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
devenue un partenaire durable dans la mise en œuvre des infrastructures. L’agence intervient sur
tout le territoire nigérien, elle a ainsi contribué à l’amélioration de la mobilité des populations et à
leur bien-être en réalisant nombres de routes, de bâtiments, d’ouvrages d’art et ouvrages
hydrauliques. La société emploie environ 1000 personnes sur une dizaine de chantiers en cours et
dispose d’un parc matériel performant estimé à plus de 20 milliards FCFA.
Quelques réalisations de SOGEA-SATOM Niger :
1976 : Route ZINDER - MAGARIA
1978-1980 : Hôtel Gaweye, PALAIS DES CONGRES DE NIAMEY
1988-1989 : Assainissement de la ville de KONNI
1999-2000 : Ambassade France à NIAMEY
2005-2006 : AEP de NIAMEY GOUDEL-YANTALA
2009 : Bitumage de la route TERA-Frontière du BURKINA-FASO
I.3 Bref aperçu de l’organisation de la SOGEA-SATOM
SOGEA SATOM est une entreprise hautement qualifiée qui déploie un nombre conséquent de
matériels (engins, appareils, instruments…) et de mains d’œuvre pour la réalisation des travaux
liés à chacun de ses chantiers. Avec ses équipes pluridisciplinaires rompues aux problèmes de
coordination et de logistique, elle peut intervenir dans les meilleurs délais avec l’appui des
entreprises et artisans locaux ; elle porte aussi un accent particulier sur l’aspect sécuritaire afin de
préserver la vie de ses employés.
Faire travailler ensembles, des hommes et femmes de nationalités différentes et ayant des métiers
divers, est l’une des fiertés de cette entreprise. Qu’ils soient les chefs d’agence, directeurs ou
conducteurs de travaux, chefs d’équipes ou de chantier, ouvriers ou manœuvres, les membres du
personnel de la SATOM, reconnus par leur polyvalence, savent s’adapter aux contingences locales
et concourent tous à satisfaire le client (le maître de l’ouvrage à réaliser).
Depuis de nombreuses années, une politique internationale de l’emploi a été mise en place par la
direction des ressources humaines. Ses équipes constituent l’un des atouts majeurs de l’entreprise
: mobiles et pluridisciplinaires, elles sont proches des circuits de décision, ce qui leur permet de
couvrir l’ensemble des projets quelle que soit leur situation géographique.
ÉTUDE TECHNIQUE DESFONDATIONS DU PONT DE KATAKO À NIAMEY/NIGER DANS LE CADREDE LA REALISATION DEL’ECHANGEUR DIORI.
4Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
II. Présentation du projet.
Ouvrage Cadre Diori en béton armé constitué de deux viaducs juxtaposés, chacun de
longueur totale égale à 126 m avec trois travées courantes de 30 m et des travées de rive
de 18 m. chaque tablier à une largeur totale de 8,90 m. Ils comportent chacun deux voies
de 3,5 m de largeur, avec des bandes de dérasement de 50 cm. Chaque tablier est bordé
d’un côté par des dispositifs de retenue type BN4 et de l’autre côté par un TPC surmonté
d’une DBA. Les viaducs sont des dalles nervurées précontraintes par post tension.
Le pont de Katako appelé portique ouvert double, communément appelé (P.O.D) dans le
langage courant du S.E.T.R.A. Le tablier de l’ouvrage à une longueur de 36 m (soit 18 m
par travée) et large de 9.8 m avec deux voies de circulation ; séparées par un TPC surmonté
d’une DBA. Latéralement, on dispose un dispositif de type BN4. Les piédroits du pont
sont fondés sur des pieux. Le pont de Katako comprend également les dalles de transition
et deux rampes d’accès réalisées à l’aide de la technique de terre armée.
Le pont Mixte Gountou Yena constitué d’un viaduc bipoutre mixte de 90 m de long avec
une travée centrale de 36 m et deux travées de rive de 27 m. la largueur total est de 12,60
m. Le tablier comporte deux voies de circulation séparées par un TPC surmonté d’une
DBA. On trouve également deux trottoirs latéraux séparés de la voie routière par des GBA.
Des garde-corps sont positionnés en bord des ouvrages. Les piles du pont qui soutiennent
l’ouvrage via des appareils d’appui à pot. Les piles sont fondées sur des pieux via une
semelle. Les culées qui consistent en un chevêtre fondé sur pieux, un mur garde grève et
des murs en retour.
Nous présenterons les coupes transversales (sur piédroit centrale et sur la culée) et la coupe
longitudinale du pont de Katako dans l’annexe 6,7 et 8.
ÉTUDE TECHNIQUE DESFONDATIONS DU PONT DE KATAKO À NIAMEY/NIGER DANS LE CADRE DELA REALISATION DE L’ECHANGEUR DIORI.
5Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
L’itinéraire actuel Diori-Katako-Gountou est une route bitumée assurant la desserte du trafic routier du marché Katako en passant par l’école Diori vers
les autres quartiers de la capitale. Les figures ci-dessous indiquent la localisation des ouvrages du projet ainsi que le plan de masse du pont de Katako.
Figure 1 : Vue aérienne de la zone du projet
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6Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
Figure 2 :-Pont Katako-Plan de masse
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7Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
Figure 3 : Principaux axe Routier à Niamey
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Mémoire de fin d’études Présenté par : HAROUNA MANE Abdou
8
III.Contexte et justification du projet
Le projet de l’échangeur Diori Hamani s’inscrit dans la stratégie du développement de
transport mené depuis une dizaine d’années par le gouvernement de la république du
Niger. Cette étude a plus particulièrement comme objectif la conception, le
dimensionnement et l’exécution des ouvrages que comporte l’échangeur Diori Hamani,
c’est le cas du pont de Katako qui permet d’assurer le franchissement du marché de
Katako en offrant la possibilité de s’arrêter dans le marché ou de continuer en passant
sous le pont de Katako.
L’extension de la surface urbanisée de la ville de Niamey en moins de quarante ans a
fait évoluer la population vivant dans la ville et autour de la ville. En effet, la
consommation annuelle moyenne de l’espace a été de 500 hectares sous forme de
lotissements sur les dix dernières années pendant que la ville de Niamey abrite
actuellement plus de 40% de la population urbaine du pays (Audit urbain de Niamey,
2007).
Ce processus de croissance urbaine engendre des impacts sur l’environnement urbain
de la capitale, particulièrement en matière d’assainissement. En effet, avec
l’insuffisance du dispositif de drainage des eaux pluviales et de lutte contre l’érosion,
il est enregistré chaque année, des inondations qui détruisent des infrastructures
collectives et des habitations dans certains quartiers de la Ville de Niamey. A cela vient
s’ajouter le faible niveau d’infrastructures et d’accès aux services, particulièrement en
matière de mobilité. Ce déficit contribue à rendre davantage précaires les conditions de
vie et d’habitat des populations qui vivent au quotidien une multitude de problèmes
parmi lesquelles des embouteillages monstres, qu’il faille solutionner rapidement, eu
égard aux prévisions de hausse importante du trafic induit par les perspectives de
croissance du pays.
En ce sens, le présent projet d’aménagement du carrefour de Katako avec la
construction de deux échangeurs va contribuer à fluidifier la circulation dans cette
partie de la capitale, et lui donner un visage de capitale moderne.
Le projet consiste à déniveler l'axe Katako et l’axe Boukoki-Balafon à l’aide d’un
viaduc et de réaménager le carrefour de la route venant de l’école mission et la route
venant du palais de sport à l’aide d’un ouvrage de franchissement.
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IV. Situation géographique de la zone du projet
La ville de Niamey est située au bord du fleuve dans la partie Sud-Ouest du Niger entre
les parallèles 13°33’ Nord et 13°24’ Sud et les méridiens 2° et 29°15’ Est. Elle est à
une altitude de 160 à 250 m au-dessus du niveau de la mer et couvre une superficie
estimée à 297,46 km2 pour une population estimée à 1 388 682 habitants selon la
projection 2012 de l’Institut National de la Statistique (INS). Toutefois, le résultat
préliminaire du Recensement Général de la Population et de l’Habitat (RGP/H) 2012
de l’Institut National de la Statistique (INS) situe la population de Niamey à 1.011.277
habitants. Dirigée par un Maire central, la ville de Niamey qui constitue le principal
centre urbain du Niger, comprend au total en 2012, cinquante-huit (58) quartiers
administratifs et quarante-six (46) villages et tribus rattachés. Ces villages sont repartis
entre le canton de Saga et en partie entre les cantons de Karma et de Lamordé
Bitinkodji. Ces quartiers et villages sont organisés en cinq arrondissement dirigés
chacun par un Maire d’arrondissement. L’itinéraire actuel Diori-Katako-Gountou est
une route bitumée assurant la desserte du trafic routier du marché Katako en passant
par l’école Diori vers les autres quartiers de la capitale. Les activités économiques de
la zone du projet sont principalement le commerce (au niveau du marché Katako et sa
périphérie) et le transport (notamment les taxis et autres moyens de transport en
commun).
Les figures ci-dessous indiquent la localisation du projet dans la ville de Niamey :
V. Description du milieu biophysique
V.1 Climat
Le climat est de type sahélo soudanien caractérisé par deux saisons bien distinctes : une
saison des pluies qui dure 4 à 5 mois et une saison sèche qui dure 7 à 8 mois (PDC,
2008). Selon la même source, la pluviométrie annuelle moyenne calculée sur les 5
dernières années est de 514,38 mm en 46 jours de pluie. Quant aux températures, elles
sont variables et dépendent des saisons. Les plus élevées sont enregistrées de Mars à
Mai et les plus basses entre novembre et février.
Le régime des vents est marqué principalement par :
- L’harmattan, qui est un vent chaud et sec et qui souffle du Nord au Sud et
- La mousson, qui est un vent humide soufflant d’Est en Ouest.
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Ces dernières années, on assiste à des vents violents en début et à la fin de la saison des
pluies souvent assimilées à des tempêtes de sable. Lorsque ces vents violents
surviennent en cas des travaux, l’atmosphère locale pourrait être perturbée.
V.2 Géologie
Le long de la vallée du fleuve Niger, du Nord-ouest vers le sud, on observe une
alternance de formations récentes (alluvions récents à Goudel, nord-est Saga et
beaucoup plus à l’Est) et des formations du continental terminal (les grés argileux du
moyen Niger s’étendant beaucoup plus en superficie sur la rive droite que sur la rive
gauche). Ces formations sédimentaires constituées de grés argileux recouvrent les
formations du socle (granites birimiens, les roches vertes birimiennes et les schistes
birimiens).
A l’Est et au Nord-est de Niamey, les formations du socle concentrées autour de la
vallée font progressivement place aux formations sédimentaires telles que les grés
argileux et les alluvions récents. Par contre vers l’Ouest (nord-ouest et sud- ouest), on
observe tout autour de la vallée du Niger des formations sédimentaires recouvrant les
roches du socle jusqu’à ce que ces formations sédimentaires fassent place à des roches
équivalentes à ceux du socle cristallin du Liptako.
VI. Objectif global
Dimensionnement de la fondation du pont de KATAKO dans les normes et les règles
d’art, pour assurer la sécurité routière.
VII. Objectifs spécifiques
Les objectifs spécifiques assignés sont entre autres :
Faire un choix multicritère de type des fondations.
Déterminer la charge limite d’un pieu isolé et du groupe de pieux
Effectuer une descente de charge,
Vérifier le tassement d’un pieu isolé et le tassement d’un groupe de pieux,
Déterminer le ferraillage pour les plans d’exécutions.
Ressortir un devis estimatif et quantitatif du coût de l’étude.
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VIII. Résultats attendus
Les résultats attendus à l’issue du projet de construction du pont de Katako sont les
suivants :
Le cadre de vie et la qualité des espaces publics sont améliorés ;
Les commerces sont rendus accessibles ;
La circulation à vélo et la marche à pied sont favorisées ;
Le trafic automobile généré par les habitants est stabilisé ;
L’ensemble des fonctions économiques supérieures indispensables au maintien
d’un rang international sont accueillies au cœur de la capitale ;
Les infrastructures de transport contribuant directement à l’attractivité
internationale sont améliorées ;
L’ancrage territorial et urbain des pôles de compétitivité est réussi ;
L’image architecturale de Niamey est développée en renforçant l’identification de
ses différents territoires suivant leur vocation ;
Le tissu urbain et le tissu économique sont développés ;
La qualité du paysage urbain et la préservation d’espaces de nature en cœur de ville
sont privilégiées ;
La capacité de trafic des carrefours concernés est augmentée ;
Un partage rationnel et une évacuation efficiente des flux de trafic sont assurés ;
Les possibilités de circulation et d’échanges dans la ville de Niamey sont
renforcées ;
Le temps pour les usagers est économisé ;
La sécurité routière et la protection des usagers les plus vulnérables sont renforcées
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CHAPITRE 2 : GENERALITES SUR LES FONDATIONS
I. Définition
On appelle fondation, la partie d’un ouvrage reposant sur un terrain d’assise auquel sont
transmises toutes les charges permanentes et variables par cet ouvrage.il existe deux
grands modes de transmission des charges des constructions aux couches de sols sous-
jacentes : par la fondation superficielle et par la fondation profonde. La distinction entre
ces deux types de fondations se fait généralement en adoptant les critères prescrits dans
le fascicule 62 titre 5 ci-dessous :
Si < 4, nous sommes dans le cas des fondations superficielles.
Si ≥ 10, Ici on est dans le cas des fondations profondes.
Avec : D : profondeur de la base de la fondation par rapport au terrain naturel.
B : largeur ou diamètre de la fondation.
Lorsque 4 ≤ ≤ 10 les fondations seront dites semi-profondes ;dans ce cas le
comportement sera intermédiaire entre celui des fondations superficielles et celui de
fondations profondes.
II. Fondation superficielle
On appelle « fondations superficielles » toutes les fondations dont l’encastrement, D
dans le sol de la fondation n’excède pas quatre (4) à ou cinq (5) fois la largeur, B de la
semelle ou du radier (ou le plus petit côté).
Elles sont considérées comme des ouvrages simples et d’exécution facile. Néanmoins,
de très nombreux travaux leur ont été consacrés depuis près d’un siècle pour établir,
valider et améliorer leurs méthodes de calcul, car les paramètres à prendre en compte
sont varié et ces calculs mettent en jeu nombre de facettes du comportement mécanique
des sols.
Parmi les fondations superficielles on distingue : voir figure 4.
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Figure 4: type de fondations superficielle
Les radiers ou dallage qui sont de grandes dimensions occupant la totalité de
la surface de la structure telle que l’épaisseur H est comprise entre 0.40 et 0.80.
Ils s’imposent :
- si la résistance du sol est faible
- si les ouvrages transmettent des charges importantes conduisant à des
semelles dont la surface est voisine de la moitié de celle de la
construction.
Semelles filantes qui sont des fondations de très grande longueur par rapport à
leur largeur et supportant mur paroi. Dans la pratique, on peut considérer qu’une
semelle rectangulaire est une semelle filante dès que le rapport L/B atteint ou
ne dépasse la valeur 10 a la rigueur 5
L étant la longueur de la semelle et B, sa largeur.
Semelles isolées, de sections carrées, rectangulaire ou circulaire et supportant
des charges ponctuelles.
III. Fondations profondes
III.1 Introduction
Les fondations « profondes » sont celles qui permettent de reporter les charges dues à
l’ouvrage qu’elles supportent sur des couches situées à des profondeurs variant de
quelques dizaines de mètres. Lorsque les charges apportées par un ouvrage sont élevées
et que les couches superficielles sont très compressibles (vase, tourbes, argiles moles
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etc.) on envisage des fondations profondes (pieux) ou semi profondes (puits) afin
d’atteindre des couches résistantes en profondeur. Une fondation est dite profonde
lorsque le rapport D/B ≥ 10
Un pieu est une fondation élancée qui reporte les charges de la structure sur des couches
de terrain de caractéristiques mécaniques suffisantes pour éviter la rupture du sol et
limiter les déplacements à des valeurs très faibles. Il comprend principalement trois
parties à savoir : la tête qui reçoit directement les charges de la superstructure par
l’intermédiaire parfois d’une semelle de liaison, la pointe qui assure la transmission de
charge entre la base du pieu et le sol et le fût compris entre la tête et la pointe qui est le
siège de la transmission des efforts latéraux. La profondeur d’ancrage h est la
profondeur de la fondation dans la couche porteuse.
D’un point de vue mécanique on distingue la profondeur D du pieu, de la hauteur
d’encastrement équivalente De définie à partir des résultats des essais de sols en place.
Cette valeur de De tient en compte de la différence entre les caractéristiques
mécaniques, couche d’ancrage et celles des sols de couverture traversés par le pieu (voir
figure 5)
Figure 5 : Définitions de la hauteur d’encastrement géométrique D et
mécanique De
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Dans cette partie, Il est aussi important de parler du mode de travail et l’intersection
avec le sol environnant qui conduisent à l’introduction de la notion de Profondeur
critique (Dc). L’expérience montre que, dans un sol homogène, la charge limite pointe
Qpu augmente avec la profondeur D jusqu’à une profondeur dite critique Dc au-delà de
laquelle elle reste presque quasi-constante figure (1). Cette profondeur dépend du type
d sol, de la résistance et du diamètre B du pieu. On pose Dc = * B , Ménard propose
les valeurs du paramètre indiquées dans le tableau 1 et la figure 6 notion de
profondeur critique.
Tableau 1: Valeurs de λ en fonction du sol et de la forme de la fondation.
Nature du sol
λ
Fondation
Circulaire ou carrée Filante
Argile - Limon 2 3
Argile raide - Marne -Limon
compact - Sable compressible5 6
Sable et Gravier 8 9
Sable et Gravier très compact 10 11
Figure 6 : profondeur critique dc et résistance de pointe Qpu
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III.2 Classification des pieux suivant le mode d’exécutionLes pieux sont des pièces longues cylindriques, coniques ou prismatiques-les matériaux
employés (bois, béton, ou précontraint, acier) et les dimensions (longueur et section)
des pieux sont déterminés d’après la nature des couches du terrain ; par contre, la nature
des pieux (pieux préfabriqués ou exécutés sur place) est déterminée d’après les
conditions économiques et pratiques.
III.2.1 Pieux préfabriqués
Cette catégorie reprend bien sûr tous les pieux qui sont fabriqué avant d’être amené sur
place. On peut en distinguer de trois natures différentes.
Pieux en bois : probablement la plus vieille méthode de renforcement des
fondations. Pour des longueurs d’ancrage ne dépassant pas 12m.
Pieux métalliques : profilés en H ou tubes cylindriques. Les longueurs usinées
vont de 12 à 21 m. Pour une même longueur de pieu, les pieux métalliques sont
plus coûteux que le pieux béton, mais ils ont une plus grande capacité de reprise
de charge pour un poids donné, ce qui peut réduire les coûts de mise en œuvre.
Pieux en béton : utilisables pour une grande gamme de charge qui dépend de
la géométrie du pieu, de la résistance en compression du béton et des armatures.
Le béton a l’avantage d’être utilisable dans les sols corrosifs. On les utilise sans
raccord jusqu’à 15 m dans le cas de pieux en béton armé, jusqu’à 40m dans le
cas des pieux en béton précontraints et à des profondeurs supérieures pour des
pieux avec des raccords.
Une fois arrivé sur site, tous ces pieux sont mis en place par battage. Ce dernier consiste
à enfoncer le pieu dans le sol par l’action d’une masse tombante, appelée mouton.
III.2.2 Pieux réalisés sur site :
Cette catégorie reprend tous les pieux qui sont fabriqué sur le site même. Ils sont
directement moulés dans le sol. Les méthodes de fabrication et de mise en place de ces
pieux sont nombreuses. Certains procédés sont même bien particuliers à la société qui
s’occupe du chantier.
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III.2.3 Pieux battus ou fores :
A tube battu :
Ce procédé consiste au battage par mouton d’un tube bouchonné jusqu’à une cote
prédéterminée. Le ferraillage et le bétonnage gravitaire se fait à l’abri du tube. Le tube
est ensuite extrait du sol. Ce procédé se fait par refoulement du sol sans déblais.
Forés simple :
Ce procédé n’utilise pas de soutènement de parois. Il ne s’applique donc que dans les
sols suffisamment cohérents. Un forage est exécuté dans le sol par des moyens
mécaniques et ensuite rempli par du béton et des armatures. La section du forage est
circulaire. Grâce à un outillage spécial, il est possible de foré des puits de 1.5 à 2 mètres
de diamètre jusqu’ à une profondeur de 30 mètres. Ces pieux sont réservés aux charges
exceptionnelles.
III.2.4 Pieux forés avec boue
Le procédé des pieux forés à la tarière creuse se caractérise par le forage du sol à l’aide
d’une tarière jusqu’à la profondeur souhaitée, puis par l’injection du béton sous
pression par l’axe de l’outil tout en remontant celui-ci. La cage d’armature est mise en
place par vibreur.
Figure 7: Méthode de réalisation des pieux forés sous boue du pont de Katako
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III.2.5 Puits
Fondations creusées à la main, exigeant la présence d’homme au fond du forage. Les
parois du forage sont soutenues par un blindage. Le forage est bétonné à sec et le
blindage éventuellement récupère.
III.2.6 Barrettes
Les barrettes ou parois moulées sont un procédé commode pour constituer des
fondations profondes relativement massives, ou à grand linéaire. Elles trouvent leur
application préférentielle lorsqu’il s’agit de retenir des terres, soit que l’on excave
effectivement et qu’elles jouent alors un rôle mixte de soutènement et porteur, soit
qu’elles permettent de résister par leur forme et leur grande surface latérale, à la poussée
et aux efforts horizontaux. Elles sont soumises aux mêmes sujétions que les pieux
moulés et leur control est délicat, mais c’est sans aucun doute un procédé souple et
efficace.
III.3 Classification des pieux suivant le mode le monde de fonctionnement
Les pieux agissent sur le sol par :
Effet de pointe : reposant sur une couche très dure.
Effet de frottement latéral (pieux flottant) : transmettent essentiellement leurs
charges par frottement latéral et ne reposant pas sur une couche résistante.
Effet de pointe et frottement latéral (pieux flottant à la base) : frottement latérale
à la partie inferieur du fut qui doit s’ajouter à la résistance de pointe (figure 8)
Figure 8: Classification suivant le mode de fonctionnement
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CHAPITRE 3 : RECONNAISSANCE DES SOLS : SONDAGEGEOTECHNIQUE
I. Reconnaissance des sols
La conception d'une fondation, d'un barrage en terre, ou d'un mur de soutènement ne
peut pas être faite d'une manière intelligente et satisfaisante sans pour autant que le
concepteur ait une idée précise et raisonnable des propriétés physiques du sol.
L'ensemble des investigations au laboratoire et sur le chantier nécessaire pour obtenir
cette information essentielle constitue la reconnaissance des sols.
Tout constructeur doit, dans son propre intérêt, prendre en compte la nature du sous-sol
pour adapter son projet en conséquence, définir le système de fondation de l'ouvrage
avec le meilleur rapport sécurité/coût et se garantir contre les effets de la réalisation des
travaux sur les constructions voisines. La responsabilité des problèmes liés au sol est
transférée à un spécialiste, le géotechnicien, dont la mission porte sur les points
suivants :
Les terrassements : faisabilité, réemploi des matériaux, tenue des talus et
parois des fouilles,
L’hydrogéologie : influence d'une nappe aquifère sur la réalisation des travaux
et sur la conception de l'ouvrage (drainage, cuvelage d'un sous-sol), agressivité
de l'eau vis-à-vis des bétons ;
Les fondations : définitions des types de fondations à envisager et contraintes
admissibles à retenir, évaluation des terrassements prévisibles ;
L’incidence sur l’environnement : stabilité des pentes et des constructions
voisines, nuisances liées aux travaux (compactage dynamique et rabattement
de nappe, injection, etc.) ;
Les risques naturels : détection de cavités naturelles ou anthropiques, stabilité
générale du site, sismicité.
Le géotechnicien doit avoir une approche à la fois naturaliste et technique des
problèmes. Pour mener à bien sa mission, sa première tâche, lorsqu'on lui laisse
l'initiative, est de définir le programme de la reconnaissance. Cette dernière devra être
complète, bien pensée et adaptée à la fois au site et à l'ouvrage. Elle doit permettre en
particulier de définir :
La géologie locale détaillée,
Les caractéristiques physiques et mécaniques des sols (voire même
chimiques),
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Le régime hydrogéologique,
Ne pas se limiter obligatoirement à l'emprise du projet, mais être
éventuellement étendue à son voisinage, ce que l’on appelle « le site
géotechnique » ou encore le périmètre géotechnique de protection.
Les campagnes d’investigations doivent passer par l’ensemble des phases d’un projet
depuis les enquêtes préliminaires en passant par le stade de l'avant-projet sommaire
(APS), stade de l'avant-projet détaillé (APD) et du projet.
I.1 Enquêtes préliminaires :
Elles portent sur :
La visite des lieux avec examen des ouvrages voisins,
L’étude des cartes topographiques, géologiques et éventuellement des
photographies aériennes,
La consultation des documents relatifs aux risques naturels, cartes des carrières,
Plan d'Exposition aux Risques naturels, cartes sismiques, etc.).
L’utilisation de banques de données.
I.2 Stade de l'avant-projet sommaire (APS) :
L’aspect qualitatif de reconnaissance est privilégié. Des moyens d’investigation peu
onéreux sont bien adaptés à l’étude de l'hétérogénéité du site : géophysique, sondage
au pénétromètre dynamique, etc. Les sondages pour la réalisation d'essais mécaniques
sont effectués un nombre réduit et à ce stade les sondages carottés sont absents. Cette
reconnaissance doit :
Conduire aux systèmes de choix de fondations, à l'exclusion de tout
pré dimensionnement. La communication des données quantitatives ne peut
être qu'indicative et doit obligatoirement faire l'objet de vérifications
ultérieures ;
Mettre en évidence tous les problèmes particuliers que risque de poser la
réalisation du projet ;
Permettre de dresser un programme précis de la reconnaissance définitive.
I.3 Stade de l'avant-projet détaillé (APD) :
Cette reconnaissance permet au géotechnicien de répondre à tous les points figurants
dans sa mission et son contenu dépend des résultats de la première étude. Dans la
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pratique, pour les ouvrages d’importance modeste et sur des sites homogènes,
les deux phases d'étude sont souvent confondues.
Le tableau 2 donne une idée générale des opérations de reconnaissance du sol
nécessaires à chaque stade d’étude du projet d’un ouvrage d’art.
Tableau 2: Méthode type de reconnaissance du sol
Avant-projet Sommaire (APS) Avant-projet détaillé (APD) Dossier d’Appel Offre (DAO)
Principe des fondationsprouvables.
Pré-dimensionnement Confirmation dudimensionnement et dumode d’exécution.
Indication sur les niveauxd’appui.
Principe d’exécution
Estimation sommaire Estimation précise des fondations
Enquête locale(précédents)
Poursuite de l’enquête locale(débit, affouillement)
Cartes géologiques(éventuellement)
Résultats de l’enquête préalable.
Reconnaissancegéographique du tracé
Coupe géotechnique détaillée dutracé
Battage de pieux oupalplanche d’essai
Eventuellement foragesd’identification géologique a
Essais géotechniques en place Etude de perméabilitédes sols ,du débit des
Essais géophysiques dedégrossissage(localisation du
substratum) Reconnaissance normale
Qualitative
A base des essais en place ; si lesphénomènes en jeu sont bien pris encompte par les essais en place, s’entenir la
Enquête préalable
Si les phénomènes semblent devoirêtre de grande ampleur recouvrir à lareconnaissance spécifique (essaispéciaux, essai de laboratoire suréchantillons intacts, essai insu).
Reconnaissance spécifique.
Stades du projet
Réconnaissances
Renseignement recherché Recommandations pour
l’exécutions
Source d’informationRésultats de la reconnaissance
normale.
Exploitation des essais
Moyen
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II. Sondage géotechnique
Les sondages sont des techniques d’exploration des propriétés physique de sol tels que :
L’identification et la qualification des sols en vue du dimensionnement des
fondations profondes ;
La qualification et la quantification des matériaux de chaussée et de remblai
incorporés aux ouvrages.
Pour la réalisation de l’ouvrage ‘’ Pont de Katako’’, deux types de sondage ont été réalisé :
sondage pressiomètrique et sondage carotté plus standard pénétration test. Les différentes
étapes à élaborer pour la réalisation de ces sondages sont définies dans l ’annexe 3.
Pour ce qui est de formations géologiques, les sondages réalisés au droit du futur ouvrage
ont permis de reconnaitre les formations détaillées suivantes :
Sables supérieurs : Cette couche très lâche est présente en surface, jusqu’à 2 m de
profondeur. Ses caractéristiques mécaniques sont très faibles (module
pressiomètrique de 4 MPa et pression limite de 0,3 MPa).
Sables : Cette couche est constituée de sables peu argileux fins en tête et de sable
argileux moyens à graveleux ensuite. La base de cette couche est constituée
d’oolithes argileux moyennement denses. Ses caractéristiques mécaniques sont
hétérogènes et globalement moyennes avec une pression limite moyenne de 0,7
MPa et un module pressiomètrique moyen de 17 MPA.
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CHAPITRE 4 : CONCEPTION ET ETUDE D’EXECUTION DE LAFONDATION
I. Conception
I.1 Données géotechniques du site
Dans le cadre de notre projet deux types de sondage ont été effectué, il s’agit :
Des sondages pressiomètrique (essai au pressiomètrique de Ménard) ;
Des sondages carottés plus standard pénétration test (essai de pénétration standard
ou normalisé).
Il a été réalisé deux essais pressiomètrique (SP5 et SP6) qui nous ont permis d’obtenir des
informations précises sur la nature et la qualité des sols. Les sondages ont été réalisés à
tous les mètres jusqu’à la profondeur de 36m.
Pour ce qui est de l’essai de pénétration standard, deux sondage carotté (SC2 et SC3) de
20m de profondeur a été effectué. Ces sondages ont permis d’obtenir une description
détaillée de la lithologie du terrain et la profondeur de la nappe. En effet ce sondage a révélé
la présence d’une nappe phréatique à partir de 6.3 m de profondeur.
La figure qui suit présente la localisation des points de sondages pour le pont de Katako.
Figure 9 :Localisation des points de sondages géotechnique
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Le tableau 3 présente les différents sondages pressiomètrique et les sondages carottés plus
standard pénétration test.
Tableau 3: Sondages pressiomètrique et essais carottés de l'ouvrage Katako.
N° Localisation Type d’essai Désignation Profondeur (m)
5
Katako
Sondage
pressiomètrique
SP5 36
6 SP6 36
2
Katako Sondage Carotté + SPT
SC2 20
3 SC3 20
NB : les numéros de sondages ont été pris exactement comme présentées dans le dossier
de l’étude géotechnique de conception phase avant-projet Mission G2 Pro et correspondant
au dossier N°16001GEO.
I.2 Choix du type de fondation
Le type des fondations dépend de trois facteurs :
La contrainte de compression admissible sur le sol ;
Les risques d’affouillements dans le cas d’ouvrage en site aquatique ;
Les phénomènes de tassements qui doivent être compatibles avec l’intégrité des
superstructures.
Le type de fondations employées varie en fonction de la proximité ou de l’éloignement du
bon sol par rapport au terrain naturel. Généralement on distingue principalement deux types
de fondations : Fondations superficielles sur semelles et Fondations profondes sur pieux.
Cependant seuls les fondations profondes sont adaptées pour des ouvrages de grandes
envergures tel que le pont. D’après le rapport géotechnique le sol se trouve à une
profondeur importante qui nous amené à écarter le choix de la fondation superficielle.
Alors, nous procèderons par une analyse multicritère pour le choix de type de fondations
profondes prescrit dans le document FOND 72 extrait du fascicules 1-4
Le tableau 4 décrit les avantages et inconvénients de différent type des pieux.
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Tableau 4: Avantages et inconvénients de type des pieux.
Type de pieux Avantages Inconvénients
Pieux préfabriquésen béton armé mis
en place parrefoulement du
terrain
-Courbe de battage-béton et armatures soignés etcontrôlables-possibilité de mise en œuvre partiellepar lançage ;-dimension des pieux assez petits pouravoir des semelles économiques ;-taux de travail supérieur à celui despieux coulés en place ;-possibilité de bulbes préfabriqués-la qualité du béton des pieux peut êtrecontrôlée avant l’insertion dans le sol ;-la stabilité dans les sols compressibles ;
- exige une appréciation assez sure de lalongueur nécessaire, sinon complicationsassez gênantes (entures difficiles etdemandant un certain délai dedurcissement) ;-délai de durcissement, nécessité d’une airede manutention et stockage.-difficultés de manutention pour des pieuxdépassant 20 à 25 mètres de longueur ;-cout de déplacement du matériel croissantvite avec la longueur nécessitant alorsamorti sur un nombre de pieux suffisant ;-puissance de pénétration limitée ;-risques de dégradation au battage ;
Pieux, puits forésexécutés en place
-prélèvement d’échantillon remaniés-adaptation de longueur facile (ni enture,ni pertes) ;-pas de risque pour les ouvrages voisins(pas de vibrations) sauf en cas detrépannage ;-peut traverser ou pénétrer en terrain-durtrépannage ;-dans les cas rares de bétonnage à sec, ilest théoriquement possible de constituerdes bases élargies-pas d’aire de préfabrication.
-problèmes et aléas de bétonnage(convenance de la plasticité du béton prêt àl’emploi après transport, délavage,pollution, discontinuités de bétonnage…)-Aléas croissants à mesure que le diamètreest plus grand (difficulté de curage en pied,durée du bétonnage, lourdeur des cagesd’armatures…).-difficulté d’armer fortement ;-risque de mauvais enrobage desarmatures ;-béton peu compact (et taux de travaillimité) si coulage sous l’eau ;
Pieux métalliques( pieu façonné àl’avance ou pieumixte ,palpieu)
-courbe de battage-sans sabot : pénétration facile ; peu derisque pour les ouvrages voisins ;-manipulation facile (peu fragile)-résistance à la flexion élevée ;-entures faciles ;-limitation du frottement négatif-peut être facilement intégré à un rideaude palplanches ( pal-pieux) pour lerigidifier
-risques de corrosion, remèdes : protectioncathodique, métallisation, peinture-frottement latéral unitaire faible-nécessité de curer pour les pieux ouverts sil’on veut bétonner à l’intérieur ;-avec sabot : vibrations ne pénètre pas dansle rocher ;-fragilité des soudures au battage.
Pieux H (profilémétallique)
-résistance élevée à la compression et àla flexion ;-capacité de pénétration élevée ;-peu d’influence sur les pieux ououvrages voisins au cours du battage(non refoulement) ;-courbe de battage-manipulation et stockage faciles ;-limitation du frottement négatif ;Inclinaison importante possible danscertaines limites de longueur.
-frottement latéral unitaire moins élevé ;-surface de base très faible (risque depoinçonnement) ;-risque de corrosion ; remèdes : protectioncathodique, métallisation, peinture, aciers spéciaux ;-fragilité des soudures ;-dans les vases, risque de flambement nonnégligeable si l’élancement est grand.
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Barrettes etParois moulées
En plus des propriétés des pieux etpuits forés exécutés en place :-formes variées à l’infini (pas besoind’incliner) ;-pas de risque pour les ouvragesvoisins (sauf décompactionséventuelle et éboulements si pertesde boue ou surcharge de boueinsuffisante).-emprise au sol faible ;-grande souplesse d’exécution pourla longueur des plots des paroismoulées (suivant les terrains et lessurcharges, de 2 à 8 mètres).
En plus des propriétés des pieux et puitsforés exécutés en place :-problèmes et aléas de bétonnage ;-aléas croissants à mesure que lalongueur des plots est plus grande(durée du bétonnage, lourdeur de lacage d’armature) ;-problème des joints entre plots-risque de mauvais enrobage desarmatures ;-danger de mauvaise qualité de la boue-frottement latéral assez faible ;-pertes de boue et éboulement si cavitésimportantes ;
Selon les analyses multicritères, les conditions géotechniques du site signalées dans le
rapport géotechnique, compte tenu des contraintes et des énormes progrès technologiques
réalisé au cours de ces dernières années par les entreprises spécialisées, les pieux forés sont
le type de pieux les mieux appropriés pour notre projet. Alors nous adopterons des
fondations profondes sur pieux forés.
I.3 Choix de la méthode de dimensionnement des du pont de Katako
Le choix d’une méthode pour le dimensionnement des fondations constitue une phase
fondamentale et cruciale pour un projet de construction d’ouvrage d’art. Le bon choix
d’une méthode se justifie et s’impose au-delà même d’une simple technique, car il y va
d’un abaissement coût de l’ouvrage, le temps d’exécution et la sécurité vis-à-vis de la
stabilité générale de l’ouvrage. Dans le cas de notre projet deux méthodes s’offrent à nous
: la méthode pressiomètrique et la méthode de pénétration standard. Nous procèderons à
une analyse comparative afin de choisir la méthode de calcul la plus adéquate.
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Tableau 5 : Avantages et inconvénients de méthode pressiomètrique et méthodede pénétration standard
Méthodes Avantages inconvénients
Méthode
pressiomètrique
Traduction du comportement réeldu sol.
Détermination descaractéristiques mécaniques dessols.
Prédiction des tassements du sol. L’essai s’effectue sans difficulté de
mise en place et s'exécute avec untemps appréciable.
Ne permet pas d’obtenir defaçon correcte lescaractéristiques classiques decisaillement.
La sonde pressiomètriquepeut se buter et compromettrel’essai
Méthode de
pénétration
standard
Possibilité de prélever deséchantillons plus ou moins intacts.
Évaluation qualitative du degré decompacité et de la stratification.
Facilité de la mise en œuvre.
L’essai SPT est fortementaffecté par les conditions deforage et d'échantillonnage.
L’essai ne s’applique qu’auxsols dont la dimension desplus gros éléments nedépasse pas 20mm
L’essai SPT est très sensibleau mode de mise en œuvre
Des études faites par différents chercheurs notamment Maurice CASSAN sur le domaine
d’utilisation des méthodes ont conduit aux résultats suivants
Tableau 6: Choix du type d'essai en fonction de la nature du terrain pour le calcul des pieux
Type de sol
Désignations
Méthodes
Pressiomètrique Pénétration standard
Argiles molles Recommandée Proscrite
Argiles raides et marnes Recommandée Recommandée
Sables Recommandée Proscrite
Graviers Recommandée Proscrite
Type d’élément Pieux Recommandée Proscrite
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I.4 Pré-dimensionnement des fondations sur pieux du pont de Katako
Puisque on a opté pour des fondations profondes, les dimensions de la semelle dépendront
directement du diamètre des pieux, du nombre de rangées et celui de files. Nous avons
utilisé le document PP73 extrait du SETRA pour les semelles de liaisons (piles et culées),
et le fascicule 62 titre pour les pieux.
Le tableau 7 présente les résultats récapitulatifs.
Tableau 7: Récapitulatifs des résultats de pré-dimensionnement
NB : tous les détails des calculs sont présentés dans L’annexe 1.
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II. Étude d’exécutionDans cette partie du présent mémoire nous allons dimensionner nos pieux à partir de la
méthode pressiomètrique. Cette dernière est la méthode la plus utilisée de nos jours et
donne de bons résultats quel que soit la nature du sol.
Pour atteindre nos objectifs nous procèderons à une étude géotechnique qui consiste à
déterminer la capacité portante dont le principe repose sur la mobilisation, d’une part, de
la réaction offerte par le sol sur la pointe du pieux et, d’autre part, d’un frottement latéral
le long du fut du pieu. Ce qui nous amène à déterminer la charge admissible Qadm (charge
à laquelle les pieux supporteront la charge de l’ouvrage) et la profondeur optimale.
II.1 Descente des charges au niveau des fondations
A. Généralités :
Le calcul d’un pont, comme de toute autre construction, a pour objet de vérifier que le
dimensionnement adopté lui confère le niveau (initial) de fiabilité requis compte tenu de la
qualité exigée des matériaux qui seront utilisés et du niveau de contrôle prévu lors de son
exécution.
Pour le dimensionnement des fondations dans notre cas, on considère que les pieux ne
reprennent que les efforts verticaux.
Le présent travail sera axé sur la descente de charges en vue d’avoir une idée globale sur
les différentes charges arrivant sur nos pieux, c’est-à-dire les charges permanentes et les
charges d’exploitations. Les tableaux qui suivent récapitules les charges permanentes et
l’exploitations. Tous les détails seront donnés dans l’annexe 2.
Tableau 8: Récapitulatif des charges permanentes
Désignation Charge permanente en G KN
Tablier 205.244
Culée C0 2502.016
Pile P1 4274.990
Culée C2 2502.016
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Tableau 9: Récapitulatif des charges d’exploitations.
Désignation des Charges Charge d’exploitation Q en (KN)
Pile P1
A(L) 1806.948
Bc 299.900
Bc-Niger 330.040
Bt 363.200
Br 113.600
qtr 32.400
Mc120 3664.620
FAL 89.500
FBc 300.000
FBc-Niger 420.000
Culées (C0 = C2)
A(L) 903.474
Bc 299.900
Bc-Niger 330.040
Bt 363.200
Br 113.600
qtr 16.200
Mc120 1832.310
FAL 44.960
FBc 300.000
FBc-Niger 420.000
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II.2 Combinaisons des charges
A. Combinaison des charges vis-à-vis des états limites ultimes (ELU)
L’Etats Limites Ultimes (ELU) correspond à atteindre du maximum de la capacité de
l’ouvrage avant dépassement par perte d’équilibre statique, rupture des sections par
déformation excessive ou instabilité de forme. Ils ont pour objet d’assurer que la probabilité
de ruine de l’ouvrage est acceptable. Ici, nous effectuerons les combinaisons suivantes :
Combinaison Fondamentales
1.125× S { . + . + + + + + +∑ . }: actions permanentes défavorables ;
: actions permanentes favorables ;
: actions des pressions statiques de l’eau ;
: actions éventuelles de frottement négatif ;
: actions éventuelles de poussées latérales ;
: actions hydrodynamiques ;
: valeur caractéristique variable de base ;
: valeur caractéristique variable d’accompagnement ;
: 1 si l’action Gw est favorable, 1.05 dans le cas contraire ;
: le cas le défavorables est égal à 1 ou 1.2 ;
: le cas le défavorables est égal à1 ou 0.6 ;
: le cas le défavorables est égal à 0.9 ou 1.2 ;
: le cas général nous 1.33
Combinaison Accidentelles
S { + + + + + + + + ∑ }Avec : valeur nominale de l’action accidentelle ;
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: valeur fréquente d’une action variable Ql ;
: valeur quasi permanente d’une autre action Qik.
Combinaison vis-à-vis des états-limites de stabilité d’ensemble.
1.125 S { . + . + + + ∑ . }1.126
B. Combinaison des charges vis-à-vis de l’états limites de services (ELS)L’Etats Limites de Services est lié aux conditions normales d’exploitation et de durabilité
et correspond au-delà aux phénomènes suivants : ouverture excessive des fissures,
compression excessives du béton, déformation excessive des éléments porteurs, perte
d’étanchéité etc. Ils ont pour objet de s’assurer qu’un seuil de déplacement jugé critique
est acceptable. Dans ce cas, nous effectuerons les combinaisons suivantes :
Combinaisons rares
S { + + + + + + + ∑ }.
Combinaisons fréquentes
S { + + + + + + + ∑ } Combinaisons quasi-permanentes
S { + + + + + + ∑ }NB : Les charges pour nos différentes combinaisons se résume dans le tableau 9. Tous les
détails seront donnés dans l’annexe 2
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Tableau 10: Récapitulatif des charges pour les combinaisons
charges pour les combinaisons a l'ELU et l'ELS de fondations profondes définiepar le fascicule 62 TITRE V
Désignations FormulesValeurs retenues
Pile Culée Unité
actions permanentes défavorables 4274.990 2502.016 KN
actions permanentes favorables 205.244 205.244 KN
actions des pressions statiques de l’eau 706.80 706.80 KN
actions éventuelles de frottement négatif 250.93 250.93KN
actions éventuelles de poussées latérales 128 128 KN
actions hydrodynamiques / / KN
Ainsi nous obtenons les résultats dans les tableaux qui suivent :
Tableau 11: Récapitulatif des charges obtenues après combinaisons pour la pile
CHARGES OBTENUES APRES COMBINAISONS POUR LA PILE ( KN )
ELU
Combinaison fondamentales 25214,7986
Combinaison accidentelles 18733,7038
Combinaison vis-à-vis des états-limites de stabilité d’ensemble 19991,8132
ELS
Combinaisons rares 17934,092
Combinaisons fréquentes 18006,780
Combinaisons quasi-permanentes 17570,892
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Tableau 12 Récapitulatif des charges obtenues après combinaisons pour uneculée
charges obtenus après combinaisons pour la culée ( KN )
ELU
Combinaison fondamentales 21303,1275
Combinaison accidentelles 16012,5413
Combinaison vis-à-vis des états-limites de stabilité d’ensemble 16862,4763
ELS
Combinaisons rares 16211,7184
Combinaisons fréquentes 16284,406
Combinaisons quasi-permanentes 15848,5184
III. Vérification de la résistance aux états limites
La vérification consiste à déterminer la profondeur d’ancrage du pieu, profondeur à
laquelle voir la résistance du sol permet aux pieux de supporter l’ouvrage. Après
combinaisons, nous prenons la valeur la plus défavorable qui nous servira du calcul de
vérification. Nous avons établi un fichier Excel pour déterminer la profondeur d’ancrage.
Le principe de calcul se de vérifier par itérations si la charge axiale de calcul reste égale ou
inférieure à la charge maximum de l’élément de la fondation.
Tous les détails de calculs sont présentés dans l’annexe 2 :
NB : Nous retenons la profondeur d’ancrage Panc = 16 m pour les pieux sous pile et 14 m
pour les pieux sous la culée (5 pieux sous chaque semelle de liaison). Le tableau 12 donne
les combinaisons ELU et ELS à la profondeur retenue.
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Tableau 13 : vérification de la charge Q à ELU et ELS
Combinaisons de charges
Q en
(KN)
Pile Culée
QmaxQcal Vérification
Qmax> Qcal
Qmax Qcal Vérification
Qmax> Qcal
ELUFondamentales 30551.36 25214,7986 23352.04 21303.13
Accidentelles 35643.24 25214,7986 28721.84 21303.13
ELSRares 26197.46 25214,7986 20934.01 21303.13
Quasi-permanente 20583.66 25214,7986 17270.57 21303.13
IV. Vérification aux tassements :
Le tassement d’un pieu isolé sous les charges usuelles (combinaisons quasi permanentes,
ou même rares) est en général faible et ne constitue pas un paramètre de calcul déterminant
pour la plupart des structures de génie civil. Dans certains cas de groupes de pieux, il peut
être, par contre, impératif de prévoir le tassement, et une estimation fiable suppose, bien
souvent, que l’on soit déjà en mesure d’estimer correctement le tassement d’un pieu isolé.
Le tassement en tête d’un pieu isolé peut être calculé de manière plus précise si l’on connait
les lois de mobilisation du frottement en fonction du déplacement vertical du pieu en
chaque section de de celui-ci, ainsi que la loi de mobilisation de l’effort de pointe q en
fonction du déplacement vertical Sp de celle-ci (méthode des fonctions de transfert de
charge).
Le recours aux méthodes de fonctions de transfert de charge nécessite l’utilisation de
l’ordinateur afin de résoudre l’équation d’équilibre sous chaque palier de chargement. Cela
est dû aux non-linéarités introduites par les lois de mobilisation ou à leur hétérogénéité
traduisant l’hétérogénéité du sol. La méthode des différences finies ou la méthode des
matrices-transferts permettent alors d’utiliser la solution analytique dans chaque couche
homogène du système sol-pieu.
De nombreuses études théoriques en milieu linéaire élastique isotrope ont été menées dans
le but de prévoir le tassement des pieux dans de tels milieux et des abaques sont disponibles.
Les pieux sous nos éléments étant groupés, nous allons procéder au calcul du groupe de
pieu par la méthode des groupes de pieux.
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IV.1 Calcul du tassement d’un pieu isolé.Le tassement d’un pieu isolé sous les charges usuelles (combinaisons quasi permanentes,
ou même rares) est en général faible et ne constitue pas un paramètre de calcul déterminant
pour la plupart des structures de génie civil.
L’interprétation des résultats de l’ensemble des essais de chargement en vraie grandeur
effectués par les Laboratoires des Ponts et Chaussées montre que le tassement en tête des
pieux n’excède que très rarement le centimètre, sous une charge de référence égale à 0,7Qc
et ce, pour une gamme de pieux dont la longueur de fiche varie de 6 à 45 m et dont le
diamètre B est compris entre 0,30 et 1,50 m. Ces résultats permettent de proposer les règles
simples suivantes pour estimer, dans les cas courants, le tassement sous la charge de
référence 0,7Qc. Nous rappelons que l’essai pressiomètrique SP6 donne les pressions
limites les plus défavorables à la profondeur de pieux retenues, alors nous calculons la
charge de fluage Qc à partir des données de SP6.
Pour les pieux forés : Sref = 0,006 B (avec des valeurs extrêmes de 0,003 et 0,010B) ;
On a:= + . = , + ,. = 7074.07 → 0.7 = 0.7 × 7074.07 =4951.849Sref = 0.006× 800 = 4.2 mm
Ces tassements sont admissibles car inférieurs à 50 mm
Une méthode plus rigoureuse due à Maurice CASSAN sous les hypothèses d’une charge
unitaire sur un sol homogène de module pressiomètrique EM estime le tassement d’un pieu
isolé a :
= 4 × 1 × 1 + . . ( . ). . . ( . )Avec :
B : diamètre du pieu (=80 cm) ;
Eb : module d’élasticité du béton : Eb=14000 MPa=140000 bars.λ = 4.5 × E ( bars): λ = 4.5 × 7030 = 31635 bars (EM module pressiomètrique)
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a = 4B × 4.17 × 10 . EmEb = 480 × 4.17 × 10 × 7030140000 = 1,04697. 10 cmD est la fiche du pieu D = 1600 cm.
S = 4π × 180 × 1 + 316351,04697. 10 × 80 × 140000 × t (1,04697. 10 × 1600)31635 × 80 × 140000 × t . (1,04697. 10 × 1600) = 0.003734S1 = 0.003734 cm
Qc= 5221.61 on a alors :
é = 0,003734 × 5221.61 = 19.49 mm
Tassement admissible car é est inférieur à 50 mm
IV.2 Calcul du tassement du groupe des pieux
Le tassement d’un groupe de pieux peut être déterminé par la « méthode classique ». Cette
méthode se base sur l’hypothèse d’un comportement élastique du sol et sur le fait que la
semelle de liaison ne surcharge pas le sol.
Si s (1) est le tassement du pieu isolé sous charge unitaire et Q la charge sur chaque pieu,
le tassement du groupe est :
S = S( ) × Q 1 + α = S é × Q 1 + αα : coefficient d’interaction pour l’espacement Sj
La détermination de ce tassement se résume donc à trouver les différents coefficients
d’interaction. Ce coefficient dépend de :
Position de la base des pieux, dans notre cas les pieux sont sur un substratum
rigide ;
De la rigidité relative sol-pieu K=Kp/Ks, Kp et Ks sont respectivement les
modules d’élasticité des pieux et du sol.
K = E3(1 − 2v) = 21000 MPa3(1 − 2 × 0.2) = 11666.67 MPa
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K = E3(1 − 2v) = 170 MPa3(1 − 2 × 0.45) = 566.67 MPa= = 20.6⁄ Du rapport B/S entre le diamètre et l’espacement des pieux ;
Du rapport D/B et du coefficient de poisson v.
L’abaque ci-dessous nous donne approximativement les valeurs du coefficient
d’interaction pour l’emplacement sj.
Pour le tassement du groupe on a donc :
= é × + ∑ = = 18.49 × (1 + 2 × 0.38 + 0.25 + 0.19 + 0.08 + 0.07) = . mm
Ces tassements sont admissibles pour les chargements considérés.
Figure 10 : Coefficient de proximité pour un pieu ancré dans un substratumrigide.
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V. Dimensionnement des pieux et semelles de liaisons
Le dimensionnement en béton armé consiste à déterminer les sections d’armatures à
disposer dans les éléments de la structure. Dans cette partie nous déterminerons le
ferraillage de la semelle de la semelle de liaison ainsi que pour les pieux.
Hypothèses générale de calculs :
b.2) Règlements et instructions :
Les règles et instructions utilisés sont les suivants :
Règles BAEL 91 révisées 99 : Le calcul du ferraillage sera conforme aux règles
techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé
suivant la méthode des états limites ;
FASCICULE N° 62 TITRE V : règles techniques de conception et de calcul des
fondations des ouvrages de génie civil.
b.1) Caractéristiques des matériaux :
Nous avons comme données les caractéristiques :
Béton :
La résistance du béton à 28 jours d’âges à la compression Fc28=30 MPa.
Coefficient du béton =1.5 dans le cas général.
Dosage minimum du béton : 400kg/m3.
Module d’élasticité du béton : Eb=14000 MPa
Aciers :
La résistance de l’acier Fe = 500 MPa.
Module d’élasticité Es = 210 000 MPa.
Coefficient du béton =1.15 dans le cas général
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V.1 Calcul de sections d’armatures des semelles de liaisons
Pour le dimensionnement de la semelle de liaison, nous allons utiliser la méthode des
bielles prescrit dans le B.A.E.L 91-99 MODIFIE Cette dernière permet de calculer les
semelles de fondation recevant une charge centrée, avec une relation uniforme du sol ou
des réactions égales de chacun des pieux, dans l’hypothèse où les centres de ceux-ci sont
disposés aux sommets d’un polygone régulier et où l’axe du l’axe du pied droit passe par
le centre. Les semelles liaisons pour les fondations seront considérées rigides.
Le schéma qui suit, est un schéma type pour le calcul de l’effort de tranchant.
Figure 11 : schéma type de dimensionnement de la semelle
L’équilibre statique doit être assurée :∑ / A = 0 ⇒ × − − × = 0 D’où = × ( )×Le calcul étant mené à ELU , les aciers travaillent à = et donc la section d’aciernécessaire As est telle que :× ≥ ≥ ( − )8 × ×Les semelles de l’ouvrage de Katako étant des semelles isolées, nous déterminons lessections d’armatures suivant la nappe inferieure et la nappe supérieure :
Nappe inferieure // B :( ) = 8 × ( − )× ∶ .
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Nappe supérieure // A :( ) = 8 × ( − )× ∶ .Les aciers de répartition sont les aciers longitudinaux de la fondation, leur est égale au
maximum à As/4. L’espacement maxi entre les armatures transversales ou de répartition
est de 30cm.
Le tableau qui suit présente le récapitulatif des armatures des semelles de liaisons.
Tableau 14 : Récapitulatif de sections d’armatures
Désignation
VALEURS DE CALCULS
UnitésCulée C0 Pile P1 Culée C1
Charge G 2,151 3,924 2,151 MN
Charge Q en kN 1,832 3,664 1,832 MN
Charge P en (MN) 5,654 10,794 5,654 MN
Armatures Nappe
inferieure
Ax (cm² )
calculs 18.58 93.01 18.58 Cm²
Choix 6 HA20 12HA32 6HA20 Cm²
Espacement 20 20 20 cm
Armatures Nappe
Supérieure
Ay (cm² )
calculs 11.50 21.96 11.50 Cm²
Choix 6HA16 7HA20 12HA20 Cm²
Espacement 20 20 20 Cm²
Contrainte de
compression= ×× ² × ² 8,186 15,630 8,186 MPa
Vérification de la bielle :
sous les pieux
oui oui oui Vérifier
Contrainte de cisaillement : 1.26 2.41 1.26 MPa
Vérification du cisaillement : oui oui oui Vérifier
NB : Le plan de ferraillage de la semelle de liaison sous la pile et sous la culée sera
fourni dans l’annexe 5
< , ×= , ××< , ×
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V.2 Calcul de sections d’armatures des pieux (pile et culée) et dispositions
constructives
V.2.1 Calcul de sections d’armatures.
Les pieux forés destinés aux fondations des ouvrages d’art sont en général armés sur toute
leur hauteur. Le ferraillage doit donc être préfabriqué en usine ou sur le chantier et
descendu ensuite dans le forage. L'ensemble des armatures constituant le ferraillage ainsi
préfabriqué porte le nom de cage d'armatures.
En partie courante, la cage d'armatures d'un pieu est constituée de barres longitudinales,
disposées suivant les génératrices d'un cylindre, autour desquelles sont enroulées et fixées
rigidement des armatures transversales.
Les armatures longitudinales ont pour rôle de résister, dans chaque section du pieu, aux
moments fléchissant calculés ou parasites. Quant aux armatures transversales, ils jouent
trois rôles suivants :
Maintenir les armatures longitudinales en s'opposant au flambement de celles-ci.
Résister à l'effort tranchant.
S'opposer à l'ouverture des fissures longitudinales qui pourraient apparaître dans
le béton.
Dans de notre projet les pieux sont calculés en compression simple, ils ne reçoivent que
l’effort normale de compression (charge verticale). Tous les calculs ont été effectués à
l’aide d’un fichier Excel (ANNEXE 2). Le tableau 15 présente le récapitulatif de sections
d’aciers.
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Tableau 15 : Récapitulatif des sections d’aciers pour les pieux
Désignation
valeurs de calculs
Culée C0 Pile P1 Culée C1
Section théorique d'armature (cm2) 28,37 66,64 28,37
Section maximale d' armature (cm2) 502 ,4 502,4 502,4
Section minimale d'armatures (cm2) 20,10 20,10 20,10
On s'appuie sur le ferraillage minimal donnée par le fascicule 62-titre V. = 50 ²pour des diamètres de pieux inférieurs à 1 m. On prendra pour ferraillage minimal 12HA25
Armatures
Longitudinales
(Cm2)
Choix (cm2) 58,92 58,92 58,92
Diamètre (mm) 25 25 25
Espacement 30 30 30
Armatures
transversales
(Cm2)
Diamètre (mm) 14 14 14
Espacement st (cm) 30 30 30
NB : Le plan de ferraillage du pieu sera fourni dans l’annexe 5
V.2.2 Les armatures et les dispositifs particuliers
Outre les armatures longitudinales et transversales, il existe d’autres types d’armatures et
dispositifs qui ont des rôles importants dans la bonne mise en œuvre des pieux.
Cerces de montage : ils ont pour rôles de faciliter la préfabrication de la cage,
respecter le diamètre terminé de celle-ci et répartir convenablement les
armatures longitudinales, ces cerces doivent être rigides pour cela leur diamètre
est important par exemple pour nos pieux (φ=800mm) on préconise des
diamètres de φ = 20 mm ou 14 mm leur espacement varie entre 20 et 30 cm
environ.
Cales en béton ou en plastique : pour assurer l'enrobage des armatures de la
cage et le centrage de celle-ci, on utilise des cales, de forme circulaire, qui
peuvent être en ciment ou en matière plastique.
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Panier : A la partie inférieure de la cage, il était habituel de retourner les
armatures longitudinales vers le centre de la section du pieu de façon à
constituer un « panier ». Il permet d’éviter le poinçonnement du fond de forage
par les armatures longitudinales, il empêche au tube plongeur de toucher le fond
du forage. Il semble maintenant préférable de n'admettre qu'une légère courbure
des armatures vers l'intérieur de la cage.
Armatures de levage : ces armatures ont pour rôle de faciliter le levage de la cage
d’armatures pour la poser éventuellement dans le forage. Il est nécessaire souvent de
renforcer le ferraillage au niveau ou ces armatures seront placées.
V.3 Réalisation des pieux du pont de Katako
Sur cet ouvrage, il y a 15 pieux de 16m et de diamètre 80mm à réaliser. Ce sont des pieux
de types foré boue sans refoulement du sol à la mise en place. Ce type de forage est
exécuté dans le sol par des moyens mécaniques tels que benne, tarière, carotteuse.
Pour soutenir la paroi, on injecte une boue bentonitique.
La boue bentonitique est un mélange de bentonite, d’eau et d’additifs.
La bentonite est un argile montmorillonite avec une limite liquide très élevée. Ainsi
lorsqu’une grande quantité d’eau lui est ajouté, le mélange garde une grande stabilité.
Dans cette partie, je vais décrire l’exécution de ce type de pieu, les tests à réaliser pour
s’assurer de la qualité des pieux et les écueils à éviter.
Liste matériel
Deux foreuses Benne à boue 3 pompes 2 buckets Tractopelle Grue Mobile Un camion plateau Un groupe électrogène 8 tubes plongeurs Une benne à béton Une virole Poste à souder Une chaise + un support de coulage
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Le forage
Le forage est fait par une entreprise sous-traitante. Elle est se compose d’une équipe de
cinq de personnes, à cela s’ajoute les manœuvres embauchés en fonction des besoins. Il
dispose de deux machines pour réaliser le nombre de pieux voulu dans les délais fixés par
le contrat les liants à SOGEA SATOM.
Etapes de réalisation d’un forage
Avant de forer, on fait appel à l’équipe de topographie pour implanter les axes des
pieux.
Positionnement de la foreuse, on fore sur deux mètres et on insère la virole
On réceptionne la position de la virole avec la mission de contrôle et l’équipe de
topographie, puis on prend le niveau TN pour déterminer la profondeur de la
foration.
On fore jusqu’à atteindre la profondeur fixée
On réceptionne de nouveau le forage
Durant le forage, on injecte de la boue bentonitique pour rigidifier les parois et Vérifier
la nature du Sol (En excavant le sol par forage, on prend des échantillons pour le
laboratoire en vue de valider les résultats des essais géotechniques Figure 12.)
Le Bucket (tête deforage)
La virole
Figure 12:Forage du premier pieu
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Les armatures
La réalisation du ferraillage des pieux est la première partie, à exécuter. Ces cages
d’armatures ont été réalisées à partir des plans de ferraillage validés par la mission de
contrôle.
Les différents éléments composants les cages d’armatures :
Acier HA 14, HA 16, HA 25
Des tubes d’auscultation soniques sont introduits et scellés dans la cage d’armature
(Figure 13). Un des tubes est plus grand que les deux autres en vue d’injection des
coulis de ciment en fin d’exécution des pieux. Ces tubes sont introduits dans le 1er
cage. Pour les cages d’éléments annexés, les tubes sont, soient introduit
ultérieurement (au moment de l’introduction des cages d’aciers dans le trou des
pieux, soient scellés aussi en même. L’important est d’avoir la concordance entre
les tubes des différents éléments
Figure 13: Tube d’auscultation sonique introduit et scellé à la cage d’armature.
Conception des cages d’armatures
Dans un premier temps, il faut réaliser les hélices. Pour cela, on utilise un plot dans
lequel on insère l’acier de 12m et ensuite les ouvriers exercent une pression sur
l’acier en tournant autour du plot afin de lui donner la forme d’hélices. Ces cerces
serviront à maintenir les filants entre eux.
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Puis on à l’aide la cintreuse, on va donner la forme que l’on souhaite aux aciers qui
serviront à maintenir les tubes d’auscultations et celui de carottage.
Ensuite au niveau de l’atelier, on va effectuer l’assemblage de tous ces éléments.
Les cages sont trop longues pour être transporté par un plateau, alors elles sont
réalisées en deux parties. Elles sont ensuite transportées à Katako.
Enfin les deux parties des cages sont assemblées avant d’être insérer dans le forage
prévu pour celles-ci à l’aide d’une PPM et d’une tractopelle.
On y ajoute les cales béton (acier ou plastique de 15 cm de diamètre généralement)
pour avoir l’enrobage souhaité afin de protéger notre ferraillage des attaques du
milieu extérieur voir (Figure N°14). On soude une cerce en tête de pieux pour
maintenir la cage après l’introduction de celle-ci dans le but d’obtenir l’épaisseur
d’enrobage en pied de pieux.
Lorsque la cage est finie, il faut la réceptionner avec la mission de contrôle avant de la
positionner dans le forage.
Figure 14:Cale d’enrobage introduite dans les aciers.
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48
Le coulage
Après avoir inséré la cage d’armature dans la foration et s’être assuré qu’elle est bien
bloquée, on peut mettre en place les éléments nécessaires pour le coulage.
On pose un support sur la virole, sur celui-ci on vient poser la chaise dans laquelle
on va insérer les tubes plongeurs.
On creuse un trou que l’on recouvre d’une bâche pour l’évacuation de la boue et on
dispose une pompe pour récupérer cette boue afin de la réutiliser.
Les tubes plongeurs font deux mètres l’unité et sont assemblés par quatre au sol
avant d’être insérer dans le pieu à l’aide de la grue mobile.
Lorsque les tubes sont dans le pieu, on positionne à la benne à béton qui joue le
rôle d’entonnoir lors du coulage.
On place un couvercle au niveau du trou de coulage de la benne à béton.
On commande le béton avec un dosage de 400kg/m3, une fois que l’on est prêt
A l’arrivée du béton, on contrôle l’affaissement du béton (entre 18 et 21)
Lorsque la mission de contrôle valide la plasticité sur béton, on peut commencer le
coulage
A la fin du coulage, on retire tous les éléments cités précédemment, on dessoude
les cales de maintien de la cage d’armatures et on retire la virole
On coule une dernière fois du béton
Figure 15 : Cages d'armatures non assemblées Figure 16 : Levé de la cage
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49
Point de vigilance
Lors de la réalisation d’un ouvrage, il y a certains aspects auxquels il faut porter une
attention particulière pour assurer sa qualité.
L’implantation de la virole est la base de l’ouvrage, sa position doit être conforme
avec les côtes indiquées sur les plans. En cas de mauvaise implantation, on s’expose
à des différences au niveau de la répartition des charges et un ouvrage instable.
Il faut respecter la longueur du pieu pour s’assurer que l’on a bien la longueur
d’ancrage souhaitée. Ainsi on stabilise le pieu au niveau du bon sol.
Le recépage
A la tête des pieux, le béton est généralement mélangé avec des impuretés et notamment
la bentonite (figure 18). De plus, pour effectuer une semelle de liaison et avoir un
ferraillage attente, on enlève le béton à la tête des pieux : c’est l’opération de recépage
: Généralement, on utilise un marteau piqueur (figure 19).
Figure 15: Coulage du premier pieu
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Les essais de contrôle : Auscultation
Pieu Φ = 0,8 mTubes 50/60
Tubes 102/114
figure 16: pieux avant recepage
Figure 17:Opération de recepage des pieux fores
Figure 18 :principe d’auscultation sonique
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Figure 19: auscultation sonique des pieux fores
Pour vérifier l’intégré et la compacité des pieux, on effectue l’essai d’auscultation de
pieux. On introduit deux sondes en parallèle (sur une poulie pour avoir la même
profondeur). Un est émetteur des ondes et la deuxième est réceptrice. S’il y a des défauts,
la vitesse de la propagation du son augmente indiquant des anomalies.
VI. Estimation du coût des travaux
Cette étude a pour but d’évaluer financièrement le coût de la fondation du pont de Katako.
Le coût unitaire d’exécution d’un pieu sera en fonction de sa longueur. Le tableau qui suit
présente l’estimation du coût de l’étude. Tous les détails de sous-section A200 et A300
seront présentés dans l’annexe 2.
Désignation des travauxMontant (FCFA)
Sous total Section A200 : FONDATION PROFONDE 309 898 069
Sous total Section A300 : SEMELLE 31 698 717
ARRETE LE PRESENT DEVIS A LA SOMME DE: = 403 084 207 Francs CFA Toutestaxes comprises
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52
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS
Les différentes études menées dans le présent mémoire ont pour objectif de dimensionner
la fondation du pont de Katako. Vu l’importance que revêtent les fondations sur pieux, une
attention particulière doit être accordées à leur dimensionnement et leur mise en œuvre. A
cet effet, une phase importante pour la réussite d’un projet de fondation est le choix adéquat
d’une méthode de dimensionnement. Ceci dépend de plusieurs aspects à savoir
principalement, l’aspect technique, l’aspect coût, et temps d’exécution.
Au terme de notre étude nous avons obtenus des semelles de liaisons identiques (pile-culé)
de 11.4 m de longueur ;1.6 m de largueur et 1 m d’épaisseur qui seront ferraillés de :
Armatures inférieures de type 6 HA20 sous les culées (C0 et C1), 12 HA32 sous la pile P1
et des Armatures supérieures 6 HA12 sous les culées (C0 et C1), 7 HA14 sous la pile.
Quant aux pieux, nous avons retenu 5 (disposé en une file) de profondeur 14 m sous les
culées, et 16 m sous les piles. Le ferraillage des pieux sera également sur toute leur
longueur : armatures longitudinales de type 12 HA25 et des armatures transversales HA16.
En dehors des armature longitudinale et transversale d’un pieu ; s’ajoute d’autre type
d’armature pour l’exécution du ferraillage d’un pieu comme par exemple les armatures de
levage. Des tubes d’auscultations métalliques (3× 50/60 mm),ont été placés dans chaque
cage d’armature suivant toute la longueur du pieu pour vérifier l’homogénéité du béton
coulé.
D’une manière générale ce document, bien que très sommaire, pourrait servir de base pour
le dimensionnement de pieux à l’aide la méthode pressiomètrique pour les ingénieurs
débutants. Il convient donc de le compléter en faisant par exemple le dimensionnement
avec d’autre méthodes (méthode STP, méthode statique, méthode pénétrométrique), qui
permettrons de faire une étude comparative tant sur le plan financier que sur le plan
d’exécution.
A la suite de cette étude et au vu des difficultés rencontrées, nous faisons les
recommandations suivantes :
Vue l’importance du dimensionnement de la fondation, il est nécessaire de
renforcer le niveau informatique pour permettre aux étudiants d’élaborer des
programmes de calcul de capacité portante par exemple.
Le volume horaire des cours de route et ouvrage d’art devrait être revu à la hausse.
La méthode de suivi de stagiaire doit être améliorée.
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53
BIBLIOGRAPHIE[1] Roger FRANK, Edition Techniques de l’Ingénieur (2003) : Calcul des fondations
profondes Pages 34 – 35 ;
[2] CALGARO, J.A. (2000), Projet et construction des ponts-Généralités, Fondations,
Appuis, Ouvrages courants, Presses de l’école nationale des ponts et chaussées ; Pages 263-
320 ;
[3] Ministère de l’équipement et du logement, et Ministère de l’économie et des finances
(1981), Fascicule n°61 Titre II du CCTG : Programmes de charges et épreuves des ponts
routes Texte officiel ;
[4] Ministère de l’équipement, des transports (1993), Fascicule n°62 Titre V du CCTG :
Règles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de génie civil ;
[5] Direction des routes et de la circulation routière, 1978, Les pieux forés, recueil de règles
de l’art. Pages 56-71 ;
[6] Ministère de l’équipement, des transports et du logement (juillet 1997), FOND72,
Fascicule n° 4 : conception et choix du type de fondation.
[7] Les essais in situ en Mécanique des sols par Maurice CASSAN (1966)
[8] SETRA (1977), Calcul complémentaire ferraillage type (PP73) : Appuis des tabliers,
Dossier pilote
[9] JEAN Perchât, Jean Roux Pratique BAEL 91, cours avec des exercices corrigés,deuxième Edition, Pages 88 – 98
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ANNEXESListe des annexes
ANNEXE 1 : Pré-dimensionnement........................................................ 555
ANNEXE 2 : Etude d’execution ............................................................... 68
ANNEXE 3 : Sondage geotechnique......................................................... 99
ANNEXE 4 : Plan de ferraillage de la semelle sous la culée et sous la pile
ANNEXE 5 : Plan de ferraillage du pieu ......................................................
ANNEXE 6 : Coupe transversale sur piédroit centrale................................
ANNEXE 7 : Coupe transversale sur la culée ..............................................
ANNEXE 8 : Coupe longitudinale................................................................
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ANNEXE 1 : PRE-DIMENSIONNEMENT
I. Pré-dimensionnement des fondations sur pieux
Pour les pieux forés exécutés sur place, le diamètre peut aller de 600 mm jusqu’à 2500mm.
Puisque on a opté pour des fondations profondes, les dimensions de la semelle dépendront
directement du diamètre des pieux, du nombre de rangées et celui de files.
I.1 Diamètre des pieux :
Le choix du diamètre des pieux est primordial, étant donné que la largeur de la semelle, est
sensiblement proportionnelle et que le coût de cette dernière croit assez vite avec ces
dimensions. D’une manière générale, le choix d’un grand diamètre est meilleur que celui
d’un foret de petits pieux parce que les pieux de grands diamètres sont facilement
maniables lors l’exécution.
La longueur des pieux aura une influence non négligeable sur le diamètre puisque les pieux
doivent présenter une certaine rigidité, surtout s’ils risquent d’être soumis à des efforts
assez importants, en première approximation, pour les pieux forés le diamètre pouvait aller
jusqu’à 2,5m, mais il ne faut pas descendre en dessous d’un diamètre minimal de 0,60m
car la qualité du béton de périphérie est inférieure à celle du béton central.
Partant de l’hypothèse ci-dessus on retient :
Soit Φ le diamètre des pieux ; on a : 600 mm ≤ Φ ≤ 2500 mm
On prend : Φ 800 mm
I.2 Dimensions de la semelle :
Les dimensions de la semelle nous permettent de déterminer les nombres de file de pieux
qui est lié au schéma mécanique de résistance. Il convient d’éviter un nombre impair de
files qui conduit à disposer une dans l’axe de l’appui, cette file risque d’être plus chargée
que les autres, ce qui la conduit à suivre le phénomène de tassement.
Choix de l’entraxe des pieux :
Un espacement trop grand entre pieux influence de manière non négligeable le volume de
la semelle de répartition. Cependant, un espacement trop faible présent des inconvénients
majeurs tant à l’exécution (remontée ou rupture de pieux voisins au battage), c’est
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pourquoi, il est communément admis que l’entraxe des pieux varie de 2,5 à 3∅ pour éviter
l’effet de groupe. L’entraxe variant entre 2.5 à 3∅.
On retiendra comme valeur de l’entraxe entre les pieux : 3 Φ = 3×0.8 =2.4 m.
Hauteur (épaisseur) de la semelle :
L’épaisseur de la semelle est en fonction de l’entraxe entre les pieux. Elle est donnée par
la formule : ℎ ≥ ,Avec
D : entraxe entre la file de pieux.
On trouve : ℎ ≥ 0.96On prendra : hs = 1 m
Longueur de la semelle :
La longueur Ls de la semelle est donnée par la formule suivante := ( − ) × ∗ + ×n : étant le nombre de rangées.
Généralement, on a : l*= 3Φ. Ainsi, on a := ( − ) ×On a n = 4 donc Ls = 11.2 m
On prend Ls = 11.4 m
Largeur de la semelle :
La largeur minimale à prendre en considération pour la semelle est donnée par la formule
suivante := ( − 1) × ∗ + 2 = (3 − 1) ×Avec l*=3×Φ.
N étant le nombre de files de pieux, on a N = 1.
Donc B = 1.6 m.
Nombre des pieux :
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Le choix du nombre des pieux résulte d’une optimisation globale de la fondation, tant sur
le plan mécanique que sur le plan économique. En règle générale, il est préférable nombre
limité de pieux de fort diamètre plutôt qu’une forêt de petits pieux.
L’espacement optimal entre pieux est de 3∅ ; afin de permettre une application optimale
par la méthode des bielles comprimées, en fonction de l’inclinaison des bielles, qui dépend
elle-même du diamètre des pieux et de leur espacement.
La largeur retenue pour ce présent mémoire est : Ls étant à 11.4 m et entraxe d =2.4 m.
Nous prenons 5 pieux disposés ci-dessous :
Figure 1 : vue en plan de la semelle de liaison sous la culée.
Le tableau 20 ci-dessous récapitule les principales dimensions de la semelle pour les
piles et les culées. Dans le cas de notre projet les semelles des piles et des culées ont les
mêmes dimensions.
Tableau 1 : dimensions de la semelle sous les piles et culées
Semelles des piles et culées
Longueur (m) Largeur (m) Epaisseur (m)
11 ;4 1 ;6 1
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Schéma des fondations :
II. Calcul de capacité portance des fondations
II.1 Calcul de capacité portance d’un pieu à partir de l’essaipressiomètrique
L’étude de la résistance limite d’un pieu isolé soumis à une charge verticale centrée
consiste à déterminer la valeur de la résistance limite de pointe Qpu dans la couche
d’ancrage et les valeurs du frottement latéral limite Qfu dans chacune des couches
traversées par le pieu.
Figure 2 : Dimensions des semelles sous piles et culées
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Figure 3 : Comportement général d’un pieu isolé soumis à une charge verticale.
II.1.1 Charge limite de pointe Qpu
Calcul de la contrainte de rupture sous pointe :
La contrainte limite de pointe est donnée par :
qpu = Kp × Ple*
Kp : coefficient de portance dépend du type de sol et du mode de mise en œuvre d’un pieu.
Ple* : pression limite nette équivalente.
Pression limite nette équivalente :
La pression limite nette équivalente Ple* est calculée par l’expression :
∗ = + ∗( ).Avec
- a : max ( ; 0.50 m); Dans notre cas B = 0.8 m, donc : a = 0.5 m
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60
- h : désigne la hauteur de l’élément de fondation contenue dans la formation
porteuse. D’après les recommandations du rapport géotechnique, h = 3Φ, soit donc :
h = 2.4 m
- b: min (a, h) = 0.5 m
- D : profondeur de la fondation ; ici nous partons à l’hypothèse que D = 21 Φ =16.8
m nous prenons D = 17 m
Les sols sont classés en trois catégories selon leur nature et leur pression limite Pl. Pour les
sols de caractéristiques intermédiaires, il est recommandé d’interpoler. La valeur de Kp,
coefficient de portance, est fixée par le tableau 2 (fascicule 62 titre V) en fonction de la
nature du sol, de pression limite et du mode de mise en œuvre du pieu.
Tableau 2 : valeurs des coefficients de portance Kp
Nature des terrains
Pl
(MPa)
Eléments mis
en œuvre sans
refoulement
Eléments mis
en œuvre sans
refoulement
Argile, Limons
A Mou < 0,7 1,1 1,4
B Ferme 1,2 – 2,0 1,2 1,5
C Dure (Argile) > 2,5 1,3 1,6
Sables, Graves
A Lâche < 0,5 1,0 4,2
B Moyennement compact 1,0 – 2,0 1,1 3,7
C dense > 2,5 1,2 3,2
Craies
A molles < 0,7 1,1 1,6
B Altérées 1,0 – 2,5 1,4 2,2
C denses > 3,0 1,8 2,6
Marnes ; Marno-
calcaires
A Tendres 1,5 – 4,0 / /
B compactes > 4,5 1,8 2,6
Roches A Altérées 2,5 – 4,0 1 ,1 à 1,8 1,8 à 3,2
B Fracturées > 4,5 / /
Pour un pieu foré boue mis en place sans refoulement dans la roche le coefficient Kp variede 1.1 à 1.8, nous retiendrons de manière conservatrice un coefficient de 1.1.
La figure 4 présente la courbe de calcul de pression limite équivalente
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61
Figure 4 : schéma de principe du calcul de la pression limite équivalente
Deux (2) essais pressiomètrique (SP5 et SP6) ont été effectués au cours des études, donc
nous allons déterminer avec la pression limite équivalente pour chacun.
Tableau 3 : Pression limite nette équivalente pour SP5 et SP6
Essais pressiomètrique D (m ) Ple* (MPa)
SP5 17 3.75
SP6 17 3.28
Hauteur d’encastrement équivalente De :
C’est un paramètre conventionnel de calcul destiné à tenir compte du fait que les
caractéristiques mécaniques des sols de couverture sont généralement plus faibles que celle
du sol porteur :
De = ∗ ∫ ∗( ).d : épaisseur des couches de très mauvaises caractéristiques en surface dont on ne désire
pas tenir compte dans le calcul de l’encastrement.
Ple* : Pression limite équivalente.
Les résultats obtenus pour les différents essais sont récapitulés dans le tableau 4 :
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62
Tableau 4 : hauteur d’encastrement équivalente pour chaque SP5 et SP6
Essais pressiomètrique D (m ) d (m ) Ple* (MPa) De (m)
SP5 17 0.35 3.75 1.15
SP6 17 0.30 3.28 1.11
Conclusion :
D’après ce qui précède, on obtient la contrainte limite sous la pointe correspondant aux
différents sondages. Les résultats sont récapitulés dans le tableau 5 :
Tableau 5 : contraintes limites sous la pointe au niveau de chaque Sandage
Essais pressiomètrique Kp Ple* (kPa) qpu (kPa) Qpu (KN)
SP5 1.1 375 412.5 207.09
SP6 1.1 328 360.8 181.27
Avec
Qpu charge limite de pointe définie par : Qpu= A × qpu = A × Kp× ∗A : aire de la section droite du pieu A =
×= 0.5024 m2
II.1.2 Charge limite de frottement latéral Qsu
La charge limite mobilisable par frottement latéral Qsu sous toute la hauteur h concernée
du fût du pieu est donnée par la formule :
Qsu = P× ∫Avec :
- P : le périmètre du pieu avec P = × Φ = 2.512 m
- h : la partie où s’exerce le frottement ;
- qsi : le frottement latéral unitaire limite
Des corrélations ont été établies entre la pression limite Ple* du sol et le frottement latéral
unitaire limite qf. La méthode générale consiste à choisir, en fonction de la nature du sol et
du type de pieu, une courbe représentant une relation particulière entre qsi et Ple*.
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Les lois qsi =f(Ple) sont données par les courbes Q1 à Q7 de la figure 5 et le choix de la
courbe à considérer est donné par le tableau 6. Les expressions mathématiques de ces
courbes sont données par le fascicules 62 titre 5.
Conformément au fascicule 62 titre 5 pour un pieu de type foré boue la roche, Nous utilise
la courbe Q6 pour la détermination de frottement.
Tableau 6 : choix des abaques pour la détermination de qs
(1) Réalésage et rainurage en fin de forage.
(2) Pieux de grandes longueurs (supérieure à 30m).
(3) Forage à sec, tube non louvoyé.
(4) Dans le cas des craies, le frottement latéral peut être très faible pour certains types de
pieux.
(5) Sans tubage ni virole foncé perdu (parois rugueuses).
(6) Injection sélective et répétitive à faible débit.
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64
Figure 5 : courbe de frottement latérale qs
La lecture sur la courbe Q6 nous a permis de déterminer le frottement latérale qs en fonction
de Ple* de l’essai pressiomètrique SP5 et SP6 à la profondeur 17m résumés ans le tableau
7.
Tableau 7 : frottement latéral limite global
Essais pressiomètrique profondeur (m ) Ple* (kPa) Courbe qsi (kPa)
SP5 17 375 Q6 260
SP6 17 328 Q6 245
Soit finalement les valeurs du Qsu :
Tableau 8 : valeurs du Qsu
Essais pressiomètrique Profondeur (m ) Périmètre (m) qsi (kPa) Qsu (KN)
SP5 17 2.512 260 11103.04
SP6 17 2.512 245 10462.48
III.Charge ultime brute d’un pieu
III.1 Charge ultime brute d’un pieu à ELU
La charge limite ultime Qult à ELU fait en principe intervenir deux termes, La charge limite
mobilisable par frottement latéral Qsu et La charge limite de pointe Qpu d’un pieu isolé. Elle
est donnée par la formule suivante :
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65
Qult = Qpu + Qsu
Le tableau 9 récapitule les résultats des calculs effectués pour les essais pressiomètrique
(SP5 et SP6à=).
Tableau 9 : charge limite ultime à ELU au niveau de chaque Sandage
Essais pressiomètrique Qpu Qsu (KN) Qult (KN)
SP5 207.09 11103.04 11310.13
SP6 181.27 10462.48 10643.75
IV.1 Charge ultime brute d’un pieu à ELS
La charge limite ultime Qult à ELS fait intervenir, Les charges de fluage en compression Qc
et en traction Qtc d’un élément de fondation profonde sont évalués, à défaut d’essai en place
à partir de la charge limite mobilisable par frottement latéral Qsu et de la charge limite de
pointe Qpu donnée par la formule suivante :
= 0.5×Qpu + 0.7×Qsu
A l’ELS selon le fascicule 62 titre 5, la charge de fluage Qc est résumé dans le tableau quisuit :
Charge de fluage en compression Charge de fluage entraction
Pieux forés = 0.5 + 0.7 Q = 0.7QPieux battus = 0.7 + 0.7
Le tableau 10 récapitule les résultats des calculs effectués pour les essais pressiomètrique
à ELS
Tableau 10 : charge limite ultime à ELS au niveau de chaque Sandage
Essais pressiomètrique Qpu Qsu (KN) (KN)
SP5 207.09 11103.04 8430.825
SP6 181.27 10462.48 7937.495
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66
IV. Calcul de la capacité portante admissible des groupes de pieux
Les paramètres de résistance déterminés ci-haut, sont ceux d’un pieu isolé. Dans la
pratique, les pieux sont la plupart du temps, en groupe. La charge limite du groupe de Qult
, peut être diffèrent de la somme des charges limites d’un pieu. On définit ainsi un
coefficient d’efficacité Ce du groupe de n pieux par le rapport :
= ×Avec :
Qult : Charge limite ultime brute d’un pieu.
n : nombre de pieux.
Pour le calcul du coefficient d’efficacité, nous allons utiliser une formule empirique
suivant.
Formule de Converse Labarre :
La Formule de Converse Labarre suppose que tous les pieux identique et verticaux. Elle
tient compte uniquement des paramètres dimensionnels du groupe, excepté la longueur des
pieux.
= − / × ( − − )Avec :
B : diamètre des pieux ; m : nombre de rangées du groupe de pieux ;
d : entraxe des pieux ; n : nombre de pieux par rangées.
AN : π/2 en degré
= 1 − arctan 0.82.490 × ( 2 − 11 − 15 )= .La capacité portant du groupe de pieux est donnée par :
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= × ×Tableau 11 : capacité portant du groupe de pieux à ELU et ELS (SP5 et SP6)
Valeurs
désignations
QG à ELU
( KN )
QG à ELS
( KN)
SP5 47502.546 35409.465
SP6 43942.416 33734.354
La vérification consiste à comparer la charge calcul (ELU et ELS) avec le Qmax.
Lorsque Qcal est inférieure à Qmax (charge admissible) le résultat est bon.
Les valeurs des charges admissibles sont données dans le tableau ci-dessous
Tableau 12 valeurs des charges admissibles
Etats limites Combinaisons Traction Qmin Compression Qmax
E.L.U
Fondamentales −1.40 1.40Accidentelles −1.30 1.20
E.L.S
Rares −1.40 1.10Quasi-permanentes 0( ) 1.40
(1) D’après le fascicule 62, les pieux ne sont pas conçus pour travailler en tractionde façon permanente. Cependant, ce type de fonctionnement est admis pour lesmicropieux.
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68
ANNEXE 2 : ETUDE D’EXECUTIONI. Descente des charges au niveau des fondations
A. Généralités :
Le calcul d’un pont, comme de toute autre construction, a pour objet de vérifier que le
dimensionnement adopté lui confère le niveau (initial) de fiabilité requis compte tenu de la
qualité exigée des matériaux qui seront utilisés et du niveau de contrôle prévu lors de son
exécution.
Pour le dimensionnement des fondations, on considère que les pieux ne reprennent que les
efforts verticaux.
Le présent travail sera axé sur la descente de charges en vue d’avoir une idée globale sur
les différentes charges arrivant sur nos pieux, c’est-à-dire les charges permanentes et les
charges d’exploitations.
B. Évaluation des actions permanente
Les actions sont généralement de deux (2) sortes, les actions permanentes et les actions
variables, cette partie sera donc consacrée à l’évaluation des différentes actions arrivant sur
l’Ouvrage.
b.2) Charges permanentes reprises par le tablier
Le poids propre des constructions :
Il s’agit dans cette partie de déterminer le poids propre de la structure constituant le tablier,
dans le cas du présent projet il s’agit d’une dalle en béton Armé de 18 m de long, large de
9.8 m, d’épaisseur 0.7 m et de poids volumique 25 KN/m3. Le poids propre de la dalle est
calculé comme suit :PP = 9.8 × 0.70 × 25 = 171.5 KN/ml= . / Le poids des équipements fixes :
Les équipements choisis dans le cas du présent projet sont :
Une couche de roulement en Béton Bitumineux de 8 mm d’épaisseur avec un poids
volumique de 24 KN/m3 ;
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La couche d’étanchéité mince à base d’asphalte de 30 mm d’épaisseur et ayant un
poids volumique de 24 KN/m3;
Des barrières de type BN4 dont la charge est estimée à 0.65 KN/ml ;
Des longrines en béton Armé de largeur 0.60 m d’épaisseur 0.30 m et ayant un
poids volumique de 25 KN/m3 ;
Des longrines sur le T.P.C en béton Armé de largeur 0.60 m d’épaisseur 0.30 m et
ayant un poids volumique de 25 KN/m3 ;
Des corniches préfabriquées de charge estimée à 0.50 KN/ml de dimensions 0.265
×0.630 ;
Des candélabres placés tout le long du projet avec un espacement de 20 m avec un
poids de 400 kg, dans le cas du présent projet ils sont supposés être quatre (4) sur
l’ouvrage.
Le tableau 13 présente un récapitulatif des différentes actions permanentes appliquées àl’ouvrage :
TABLEAU 13 : RECAPITULATIF DES ACTIONS PERMANENTES
Désignation
PoidsVolumique(KN/m3)
Épaisseurmoyenne
(m)
ChargeSurfacique(KN/m2)
Largeur(m)
Charge(KN/ml)
Poids Propre des constructions 25 0.70 17.50 9.8 171.50
Étanchéité multicouche 24 0.030 7.20 8.60 6.192
Couche de roulement 24 0.080 1.92 8.60 16.512
Barrières de type BN4 / / / / 0.65
Longrines BN4 25 0.30 7.50 0.60 4.50
Corniche / / / / 0.50
Longrines T.P.C 25 0.30 7.50 0.60 4.50
Candélabres / / / / 0.89
TOTAL Charges Permanentes 205.244
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b.2) Charge permanentes reprises par la pile p1
Le tablier de l’ouvrage a deux travée, une longueur de 36 m (soit 18 m par travée), on
considère que la pile reprend une partie de part et d’autre des deux travées.
La charge permanente reprise par la pile P1 est donnée par la relation :
GPile = Gperm× L+ Gpp avec :
Gperm : charge permanente du tablier
L : longueur de la travée L=18 m ;
Gpp : le poids propre de la pile (Gpp= S× × )S : surface de la pile est égale 15.32 m2
e : épaisseur de la pile est égale 0.6 m
: le poids volumique est égal à25 KN/m3
AN : GPile = 205.244 × 18 + (15.32× 25 × 0.6)= 3924.19 KN
GPile = 3924.19 KN
b.3) Charge permanentes reprises par les culées
Notre ouvrage comporte deux culée identique C0 et C1, de largeur 3.45 m, longueur 9.8 m
et d’épaisseur 0.6 m. on considère que la culée reprend que la moitié de la charge de la
travée
La charge permanente reprise par la pile P1 est donnée par la relation :
Gculée = Gperm× + Gpc avec
Gperm : charge permanente du tablier
L : longueur de la travée L=18 m ;
Gpc : le poids propre de la pile (Gpp= S× × )S : surface de la culée est égale 20.286 m2
e : épaisseur de la culée est égale 0.6 m
: le poids volumique est égal à25 KN/m3
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AN : Gculée = 205.244 × + (20.286× 25 × 0.6)= 2151.216 KN Gculée = 2151.216 KN
b.4) Charge permanentes reprises par les pieux
Pour la semelle de la pile P1
Avant le coulage de la semelle le béton de propriété a été effectué de dimensions : (L =14
m ; l =2 m et e = 0.1 m). Les semelles ayant les mêmes dimensions (longueur L =11.4,
largeur l = 1.6 et l’épaisseur e = 1 m).
La charge permanente reprise par la semelle la pile P1 est donnée par la relation :
G1 = Gpile+ Gsemelle + Gbp avec
Gpile : charge permanente de la Pile
Gsemelle: le poids propre de la semelle (Gsemelle= S1 × × 1)Gbp : le poids propre du béton de propriété (Gbt= S2 × × 2)S1 : surface de la semelle est égale 18.72 m2
S2 : surface du béton de propriété est égale 28 m2
e1 : épaisseur de la semelle est égale 1 m
e2 : épaisseur du béton de propriété culée est égale 0.1 m
: le poids volumique est égal à25 KN/m3
AN : G1 = 3924.19 + (18.72× 25 × 0.6) + (28 × 25 × 0.1)= 4274.99 KN
G1 = 4274.99 KN
Pour la semelle de la culée :
Nous rappellerons que nos culées (C0 et C2) ont les mêmes dimensions, la charge transmise
à la semelle par C0 sera la même que celle de C2.
La charge permanente reprise par la semelle la G0 est donnée par la relation :
G0 = Gculée+ Gsemelle + Gbp avec
Gculée : charge permanente de la culée
Gsemelle: le poids propre de la semelle (Gsemelle= S1 × × 1)
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Gbp : le poids propre du béton de propriété (Gbt= S2 × × 2)S1 : surface de la semelle est égale 18.72 m2
S2 : surface du béton de propriété est égale 28 m2
e1 : épaisseur de la semelle est égale 1 m
e2 : épaisseur du béton de propriété culée est égale 0.1 m
: le poids volumique est égal à 25 KN/m3
AN : G0 = 2151.216 + (18.72× 25 × 0.6) + (28 × 25 × 0.1)= 2502.016 KN
G0 = G2 = 2502.016 KN
Le tableau qui suit présente le récapitulatif des charges permanentes.
Tableau 14 : Récapitulatif des charges permanentes
Désignation Charge permanente en G KN
Culée C0 2502.016
Pile P1 4274.990
Culée C2 2502.016
C. Évaluation des actions variables :
Elles sont définies par le fascicule 61 titre 2 du C.P.C et concerne les charges et effets
suivants :
Les charges d’exploitation sans caractères particuliers ou charges routières
normales ;
Les charges d’exploitation à caractères particuliers ;
Les effets du vent ;
Les actions de la température ;
Les actions climatiques ;
Les actions en cours d’exécution.
Les charges routières normales :
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Elles regroupent l’ensemble des systèmes de chargements routiers définies par le Fascicule
61 titre 2 du C.P.C et sont constituées du :
Système A ;
Système B comprenant les charges de type Bc, Bt, Br et Bc-Niger.
Efforts de freinage de type A et Bc
Dans la suite nous développerons chacun de ces chargements, mais néanmoins il nous
faudra définir certaines notions qui seront utiles pour la suite du projet.- Largeur roulable (Lr) : c’est la largeur du tablier comprise entre dispositifs de
retenue, s’il y’en a ou bordures. Elle comprend donc la chaussée proprement dite et
les sur largeurs éventuelles, telles que les bandes d’arrêt d’urgence (BAU), Bandes
dérasées (BD) etc…
Dans le cas du présent projet, la largeur roulable est : Lr = 4.00 m- Largeur Chargeable Lch : la largeur chargeable se déduit à partir de la largeur
roulable :
En enlevant une bande de 0.50 m le long de chaque dispositif de retenue (glissière
ou barrière) lorsqu’il en existe ; cependant si une chaussée est encadrée par deux
(2) bordures, la largeur chargeable est confondue avec la largeur roulable et si elle
est bordée d’un côté par un dispositif de retenue, de l’autre par une bordure, c’est
une bande de 0.50 m qui sera soustraite.= − × .Avec : Lch : largeur chargeable en (m) et n : nombre de dispositifs de retenue et n ≤ 2AN :Lch = 4 − (2 × 0.5) Lch = 3.00 m- Nombre de voies Nv : par convention le nombre de voies de circulation Nv des
chaussées est tel que :N = Entier = Entier = 1 N = 1 Voie- Largeur d’une voie (V) : la largeur d’une voie de circulation V est donnée par :
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74
V = = V = 3.00 mClasse des ponts : les ponts sont classés en trois (3) classes selon leur largeur roulable Lr
et leur destination. En se référant à la classification du Fascicule 61 Titre 2, nous
remarquons que le pont du projet est un pont de 1ère classe car ayant une largeur roulable
supérieure à 7.00 m.
Tableau 15 : Classification selon le Fascicule 61 Titre 2 du CPC
Désignation Caractéristiques
Classe de pont Pont de 1ère Classe
Nombre de Voie Nv Nv = 2 voies séparées chacune par un TPC
Largeur Roulable Lr Lr = 4.00 m
Largeur Chargeable Lch Lch = 3.00 m
c.1) Le système A :
Le système de chargement A se compose de charges uniformément réparties d’intensité
variable suivant une longueur surchargée et qui correspondent à une ou plusieurs files de
véhicules à l’arrêt sur le pont. Pour les ponts comportant des portées unitaires atteignant au
plus 200 m, la chaussée supporte une charge uniforme dont l’intensité est égale au produit
de la valeur AL par des coefficients a1 et a2 qui sont en fonction de la classe du pont donnés
ci-après.
Tableau 16 : Coefficient de dégressivité transversale a1 et a2
La valeur de AL est donnée par la formule suivante :
= . + + /
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75
Ou L est la longueur chargée ou portée du pont dans le cas de travée indépendante
considérée ici.
A = 2.30 + 36018 + 12 = 14.30 KN/mLa valeur de AL obtenue sera multipliée par des coefficients de corrections a1 et a2, les
valeurs du coefficient a1 étant présentées dans le tableau 3 ci-dessus il est alors égal à 1
pour une voie chargée et 1 pour deux voies chargées ; partant de là le coefficient A1 est
calculé comme suit :A = a × A = 1.00 × 14.30 = 14.30 KN/mA = a × A etant inferieure à (400 − 0,2 × ) alors :
Par la suite, la charge A1 est multipliée par un coefficient a2 qui est donnée par : a =Avec :
V : la largeur d’une voie ; V= 3.00 m en ce qui concerne le présent projet ;
V0 est fonction de la classe du pont et est égale à : 3.50 m pour les ponts de 1ère
classe, 3.00 m pour les ponts de 2ème classe et 2.75 m pour les ponts de 3ème classe.
Le pont concerné par ce projet étant de 1ère classe alors V0 = 3.50 m.
a = 3.503.00 = 1.17a = 1.17La charge A2 à appliquer uniformément sur toute la largeur de chaussée des voies
considérées est alors : A = a × AAN : A(L) = 50.193 KN/m ∶ pour une voie chargéeA(L) = 100.386 KN/m ∶ pour deux voies chargéesPour notre dimensionnement nous utiliserons le cas le plus défavorable (2 voies chargé).
La charge due au système de charge A est donnée par la formule :
QA(L) = A × Ltr avec :
A(L) : charge AL pour deux chargées ;
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Ltr : largeur de la travée
c.1.1) Charge due au système de charge a pour la pile P1.
Nous considérons que la pile reprend une partie de part et d’autre des deux travées.
QA(L) =100.386× = 1806.948 KN
QA(L) =1806.948 KN
c.1.2) Charge due au système de charge a pour les culées.
Nous considérons que la culée reprend la moitié de charge d’une travée.
QA(L) =100.386× = 903.474 KN
QA(L) = 903.474 KN
c.2) Le système B :
Le système B comprend trois (3) sous-systèmes dont les effets pour chaque élément des
ponts sont examinés indépendamment :
Le système Bc composé de camions types ;
Le système Br composé d’une roue isolée ;
Le système Bt composé de groupes de deux (2) essieux.
Dans la suite, il sera présenté une description de chaque type de système avant de passer
aux différents calculs.
Les charges du système B sont affectées par un coefficient de majoration dynamique
applicable aux trois (3) Système Bc, Bt et Br donné par l’expression :
= + .+ . + .+Avec :
L : longueur de la travée étudiée ;
G : Poids total de ladite travée ;
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77
S : Poids total maximal des essieux du Système B (Bc ou Bt) disposé sur cette
travée.
NB : il sera ajouté en plus des trois (3) types de charges précitées ci-dessus, un autre type
de charge connu sous le nom de Bc Niger dont la configuration et le calcul seront présentées
dans les parties qui suivent.
c.2.1) Le système BC :
Le sous-système Bc se compose de camions de poids individuel égal à 300 KN. On dispose
autant de files de deux camions au maximum que de voies de circulation, il est affecté un
coefficient de pondération bc (dégressivité transversale).
Le sous-système Bc est représenté sur les figures ci-dessous :
Figure 6 : Disposition de deux camions dans le sens longitudinal (Système Bc)
Figure 7 : Disposition de deux camions dans le sens transversal (Sous système
Bc).
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Figure 8 : vu en plan (Sous système Bc).
Transversalement on 2 voies ce qui implique 2 files longitudinalement (2camions max)
alors La charge maximale du système Bc est : S = 300 × 4 = 1200 KNLa détermination du coefficient bc se fait en fonction de la classe du pont et du nombre de
voies chargées, les différentes valeurs du coefficient bc sont présentées dans le tableau qui
suit :
Tableau 17 : Valeurs du coefficient bc
Dans le cas du présent projet, le pont est de première classe avec deux files donc le
coefficient bc est respectivement égal à 1.20 pour une file et 1.10 pour deux (2) files.
Le poids maximal S des essieux du système Bc se calcul alors comme suit :S = S × bAN ∶ S = 1200 × 1.10 = 1320 KNLe coefficient de majoration dynamique du sous-système Bc se calcul alors comme suit :
= + .+ . + .+Avec :
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79
L : longueur de la travée étudiée, L = 18 m
G : Poids total de ladite travée, G = 205.244 × 18 = 3694.392 KN
S : Poids total maximal des essieux du Système Bc, S = 1320 KN.δbc = 1.136Alors nous obtiendrons les charges engendrées par le système Bc affecté par le coefficient
bc tout en considérant le cas le plus défavorables (essieu arrière) :
- Une voie chargée Bc = 1× 120 × 1.20 × 1.136 =163.58 KN
- Deux voies chargées Bc = 2× 120 × 1.1 × 1.136 =299.90 KN
QBc =299.90 KN
c.2.2) Le système Bc-Niger :
Dans beaucoup de pays francophones, Le système de charge en vigueur et celui fixé le
fascicule 61 titre 2, à l’exception qu’au charge de type B a été ajoutée d’une charge Bc-
Niger de 42 tonnes, comportant 4 essieux suite à des compagnes de pesage qui ont montré
que les charge Bc autorisées étaient souvent dépassées.
La configuration du système Bc Niger est présentée par la figure ci-dessous :
Figure 9 : Dispositions de camions sous système Bc Niger
La charge maximale du système Bc Niger est : S = 420 × 4 = 1680 KN.La détermination du coefficient bc se fait en fonction de la classe du pont et du nombre de
voies chargées, les différentes valeurs du coefficient bc sont présentées dans le tableau qui
suit :
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80
Tableau 18 : Valeur du coefficient bc-Niger
Dans le cas du présent projet, le pont est de première classe avec deux files donc le
coefficient bc Niger est respectivement égal à 1.20 pour une file et 1.10 pour deux files.
Le poids maximal S des essieux du système Bc Niger se calcul alors comme suit :S = S × bS = 1680 × 1.10 = 1848 KNLe coefficient de majoration dynamique du sous-système Bc est donnée par la formule :
= + .+ . + .+Avec :
L : longueur de la travée étudiée, L = 18 m
G : Poids total de ladite travée, G = 205.244 × 18 = 3694.392 KN
S : Poids total maximal des essieux du Système Bc Niger S = 1848 KN.
Le coefficient de majoration dynamique du sous-système Bcδbc Niger = 1.154Alors nous obtiendrons les charges engendrées par le système Bc-Niger affecté par le
coefficient bc tout en considérant le cas le plus défavorables (essieu arrière) :
- Une voie chargée Bc = 1× 130 × 1.20 × 1.154 =180.024 KN
- Deux voies chargées Bc = 2× 130 × 1.1 × 1.154 =330.04KN
QBc-Niger =330.04 KN
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81
c.2.3) Le système Bt :
Un tandem du système Bt comporte deux essieux tous les deux à roues simples munies de
pneumatique et répondant aux caractéristiques suivants :
Masse portée par chaque essieu : 160 KN
Distance des deux essieux : 1.35 m
Distance d’axe en axe des deux roues d’un essieu : 2 m
Il est bon de noté que le nombre de camions est limité à deux dans le sens transversal, et la
charge Bt sera affecté d’un coefficient de pondération bt égal à 1 pour les ponts de première
classe (comme dans notre cas).
La figure ci-dessous présente la disposition système :
Figure 10 : Disposition sous système Bt
Le poids total maximal S des essieux du système Bt est alors égal à : S = S × bAN ∶ S = 320 × 4 × 1 = 1280 KNLe poids total de la travée G = 3694.392 KN, le coefficient de majoration dynamique du
système Bt donnée par le calcul est égal : δbc = 1.135- Un (1) tandem Bt = 1× 160 × 1 × 1.135 =181.60 KN
- Deux (2) tandems Bt = 2× 120 × 1 × 1.135 =363.20 KN
QBt =363.20 KN
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82
c.2.4) Le système Br :
Le sous-système Br se compose d’une roue isolée transmettant un effort de 100 KN à
travers une surface d’impact rectangulaire de 0.60×0.30 m (la dimension 0.60
perpendiculaire à l’axe de déplacements des véhicules, représente la surface au sol de roues
jumelées), il est représenté par la figure qui suit :
Figure 11 : Configuration sous-système Br
Le coefficient de majoration dynamique système Br et le même que celui du Bc alors :δ = δ = 1.136Br = 100 × 1.136 = 113.60 KNQBr =113.60 KN
c.3) Les charges routières à caractères particuliers : Mc120
Dans le cadre de ce projet le système de charge à prendre en compte est MC120 qui un
système de charge militaire. Un véhicule de type Mc 120 comporte deux (2) chenilles et
répond aux caractéristiques suivantes :
Masse totale 110 t ;
Longueur d’une chenille 6.10 m ;
Largeur d’une chenille 1.00 m ;
Distance d’axe en axe des deux chenilles 3.30 m.
Le coefficient de majoration dynamique du sous-système Bc est donnée par la formule :
= + .+ . + .+Avec :
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83
L : longueur de la travée étudiée, L = 18 m
G : Poids total de ladite travée, G = 205.244 × 18 = 3694.392 KN
S : Le rectangle d’impact de chaque chenille est S = 1100 KN.
Le coefficient de majoration dynamique du système Mc120 : δMc120 = 1.129La charge engendrée par le système Mc120 est : P = 1100 × 1.129 = 1241.90 KN= . /La charge dues au système de charge A est donnée par la formule :
QMc120 = Mc120 × Ltr
Avec :
Mc120 : charge du système Mc120 ;
Ltr : largeur de la travée
c.3.1) Charge due au système de charge Mc120 pour la pile P1
Nous considérons que la pile reprend une partie de part et d’autre des deux travées.
QMc120 = 203.590× = 3664.62 KN
QMc120= 3664.62 KN
c.3.2) Charge due au système de charge Mc120 pour les culées
Nous considérons que la culée reprend la moitié de charge d’une travée.
QMc120 =203.59 × = 1832.31 KN
QMc120 = 1832.31 KN
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Figure 12 : Disposition convoi Mc 120
c.4) Surcharge de trottoir :
On applique sur le trottoir une charge uniforme de 150 Kg/m2, la largeur du trottoir est de
0.60 m ; le tableau qui suit présente les différentes charges dans le cas d’un (1) trottoir
chargé d’une part et deux (2) trottoirs chargés :
- Un trottoir chargée qr = 1. 5 × 0.6 =0.90 KN/ml
- Deux trottoir chargées qr = 2 × 1.5 × 0.6 = 1.80 KN/ml
En considérant le cas le plus défavorable la charge dues au système de charge A est donnée
par la formule :
Qqr = qr × Ltr
Avec :
A(L) : charge AL pour deux chargées ;
Ltr : largeur de la travée
c.4.1) Charge du trottoir pour la pile P1
Nous considérons que la pile reprend une partie de part et d’autre des deux travées.
Qqtr =1.8× = KN
Qqtr = 32.4 KN
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c.4.2) Charge du trottoir pour les culées (C0 et C1)
Nous considérons que la culée reprend la moitié de charge d’une travée.
Qqtr =1.8 × = 16.2 KN
Qqtr = 16.2 KN
c.5) Effort de freinage.
Les charges de types A, Bc et Bc-Niger sont susceptibles de développer des réactions de
freinage.
c.5.1) Effort de freinage pour la charge AL
En ce qui concerne la charge AL, l’effort de freinage correspondant est donnée par la
formule :
FAL = . × × × QAL
Avec :
QAL : charge d’exploitation due au système A est égale à 1806.948 KN
Ltr : longueur de la travée est égale à 18 m
Lch : longueur chargeable est égale à 3 m
Application de la charge FAL pour la pile P1 :
On considère que la pile reprend une partie de part et d’autre des deux travées.
FAL = . × × × 1806.948 = 89.50 KN
QFpile = FAL = 89.50 KN
Application de la charge FAL pour la culée C0 et C1
On considère que la culée reprend la moitié de charge de la travée.
FAL = . × × × 903.474 = 44.96 KN
QFculée = FAL = 44.96 KN
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86
c.5.2) Effort de freinage pour les charge Bc et Bc-Niger
En ce qui concerne la charge Bc et Bc-Niger, un seul camion est supposé freiner. L’effet
développé est gal à son poids c’est-à-dire :
QFBc = FBc = 300 KN
QFBc-Niger = FBc-Niger = 420 KN
NB : Ces valeurs ne sont multipliées ni par le coefficient bc, ni par le coefficient de
majoration dynamique.
II. Combinaison des charges
A. Combinaison des charges vis-à-vis des états limites ultimes
Combinaisons fondamentales
Combinaisons accidentelles
Combinaisons vis-à-vis des états-limites de stabilité d’ensemble
B.Combinaison des charges vis-à-vis de l’états limites de services (ELS)
Combinaisons rares
Combinaisons fréquentes
Combinaisons quasi-permanentes
C. Déterminations des charges pour les différentes combinaison
illustrées ci-dessus
Calcul de la charge due aux pressions statiques de l’eau GW
La profondeur de la nappe étant à 6.50 m nous considérons que l’eau se trouve juste à la
profondeur de la nappe.
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Figure 13 : Ancrage du pieu dans le sol
La pression de l’eau est donnée par la relation suivante :
= = × ×Avec :
: masse volumique de l’eau égale à 1000 kg/m3
g : l’accélération de la pesanteur est égale 9.81 m2/s dans le cas général.
he : hauteur de l’eau est égale à 9.5 m dans notre cas.
AN : P = 1000 × 9.5 × 9.81 = 93195 Pa = 0.93 MPa =9.3 daN/cm2
P = 9.3 daN/cm2
Alors charge due aux pressions statiques de l’eau est donnée par la relation := × ×Avec :
P : pression statique due à l’eau en daN/cm2
he : hauteur de l’eau en cm
b : la base du pieu en cm
AN : = 9.3 × 950 × 80 = 70680 daN = 706.80 KN= . .
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88
Calcul de la charge éventuelle due au frottement négatif
La charge éventuelle due au frottement négatif est donnée par :
= = × ( ) × ( ) × ( )Avec :
h : hauteur de l’élément de fondation sur laquelle agit le frottement négatif
P : périmètre du pieu
K(z) : le rapport entre la contrainte horizontale effective et σ (z)tgδ(z) : coefficient dont le frottement dont la valeur dépend de la nature du contact sol-
paroi donnée dans le tableau ci-dessous en fonction de nature de sol :
Tableau 19 :du coefficient ( )Nature du sol
Type de pieu
Foré tube Foré Battu
Tourbe, argile et limon mous 0.10 0.15 0.20
Argile et limon fermes à durs 0.15 0.20 0.30
Sables et graves très lâches 1.35 0.35 0.35
Sables et graves lâches à peu compacts 0.45 0.45 0.45
Sables moyennement compacts à compacts 0.5 à 1 0.5 à 1 0.5 à 1
A partir des sondages pressiomètrique réalisés au droit de l’ouvrage (SP5 et SP6), on
détermine les valeurs des paramètres caractéristiques des 4 couches rencontrées qui nous
permettrons de calculer le frottement négatif de nos pieux. Ces valeurs sont présentées
dans le tableau ci-dessous
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89
Tableau 20 : Synthèse des couches retenues
Couches
Cote
du toit
(m)
cote de
la base
(m)
Epaisseur de
la couche∆ (m)(KN/m3)
Em
(Mpa)ktgδ(z)
Sables sup 205 203 2 20 4 0.33 0,45
Sables 203 196,5 6,5 20 17 0.50 0,45
Argiles sableuses 196,5 191,5 5 20 6 0.50 0.20
R. décomposée sup 191,5 186 5,5 20 78 0.67 -
R. décomposée inf 186 - - 20 37 0.67 -
Pour avoir une valeur plus précise pour le calcul de frottement négatif, on va tenir compte
du phénomène d’accrochage qui consiste à déterminer la valeur σ (z) en découpant le sol
à des tranches horizontales et en effectuant le calcul successivement pour chaque tranche,
du haut vers le bas tout en considérant σ (zi) comme étant la contrainte verticale au
contact du fut du pieu au sommet de la tranche i d’épaisseur ∆ .
Pour déterminer σ (zi) suivant ∆ , trois types de relations ont été établis :
= 10.5 + 25 . ∶ . ≤ 0.150= 0.385 − . ∶ 0.150 ≤ . ≤ 0.385= 0 ∶ . ≤ 0.385
Dans cette partie nous considérons le point critique (Pcr ) se coïncide à la moitié du pieu,
donc nous procèderons à évaluation des σ (zj) suivant la moitié du profondeur d’un pieu
(8 m). Dans l’intervalle 0 m à 8 m . ≤ 0.385 ce qui nous conduisent à la
condition : = 0 implique à son tour :
σ = σ (zj) + ∆ × σAvecσ : la contrainte verticale en tête de la tranche j+1σ (zj) ∶ La contrainte verticale d’une tranche j
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90
σ (z) : La contrainte verticale au sommet « non perturbée »∆ : épaisseur de la tranche
Tableau 21 : Calcul des contraintes dans le sol
Profondeur(m)
Naturede sol
.(KN/m3)
σ (zj)KN/m3)
∆(m)
σ σ(KN/m3)
0Sablessup
0.45 20 40 2 10 601
2
3
Sables 0.45 20 160 6 0.33 161.98
4
5
6
7
8
AN : h = Pcr = 8 m
= × . ( ) × + . ( ) ×= × 0.8 . ( ) × + . ( ) ×= × 0.8 (0.45 × 60 + 0.45 × 161.98 ) = 250.93
= Fn = 250.93 KN
Calcul de la charge éventuelle de poussées latérales :
On considère que la poussée de terre due aux surcharges vaut 10 KN/m2 alors :
= × ×Avec :
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91
P : la charge de la poussée de terre ;
h : la profondeur du pieu ;
b : la base su pieu
AN : = × × .=
III. Vérification de la résistance aux états limites
Consiste à déterminer la profondeur d’ancrage à partir de calcul itératif qui permet devérifier la condition suivante : si la charge axiale de calcul reste égale ou inférieure à lacharge maximum de l’élément de la fondation.
Tableau 22 : Détermination de la profondeur d’ancrage pour la pile(SP5).
profondeur(m)
la contraintelimite de
pointe Qpu(kN)
Charge limitede frottementlatéral Q su
(kN)
capacitéultime brute
Qult (kN)
Qmax (kN) 1pieu
Qmax (kN) 5pieux
Qcal (ELU)(kN)
verificationQmax>Qcal
1 214,88 37,70 133,83 95,59 401,50 25214,7986 NON VERIFIER2 329,24 75,40 217,40 155,28 652,19 25214,7986 NON VERIFIER3 782,88 188,50 523,39 373,85 1570,17 25214,7986 NON VERIFIER4 757,75 382,02 646,29 461,63 1938,87 25214,7986 NON VERIFIER
4,2 713,33 422,23 652,22 465,87 1956,67 25214,7986 NON VERIFIER5 740,16 502,65 721,94 515,67 2165,81 25214,7986 NON VERIFIER
5,5 1130,97 552,92 952,53 680,38 2857,59 25214,7986 NON VERIFIER6 1096,16 150,80 653,64 466,89 1960,92 25214,7986 NON VERIFIER7 623,42 598,16 730,42 521,73 2191,26 25214,7986 NON VERIFIER8 750,59 1206,37 1219,75 871,25 3659,26 25214,7986 NON VERIFIER9 825,23 723,82 919,29 656,64 2757,88 25214,7986 NON VERIFIER
9,5 447,87 1169,93 1042,88 744,92 3128,65 25214,7986 NON VERIFIER10 554,93 1256,64 1157,11 826,51 3471,33 25214,7986 NON VERIFIER11 631,84 1354,65 1264,18 902,98 3792,53 25214,7986 NON VERIFIER12 921,37 1477,81 1495,15 1067,96 4485,44 25214,7986 NON VERIFIER13 1323,99 1600,96 1782,67 1273,33 5348,00 25214,7986 NON VERIFIER
13,5 1728,13 1696,46 2051,59 1465,42 6154,76 25214,7986 NON VERIFIER14 1989,13 8796,46 7152,09 5108,63 21456,26 25214,7986 NON VERIFIER15 2026,45 9613,27 7742,52 5530,37 23227,55 25214,7986 NON VERIFIER16 2073,45 10656,28 8496,12 6068,66 25488,37 25214,7986 VERIFIER17 2073,45 11108,67 8812,80 6294,85 26438,39 25214,7986 VERIFIER18 1813,58 11535,93 8981,94 6415,67 26945,82 25214,7986 VERIFIER19 1570,29 11460,53 8807,52 6291,08 26422,55 25214,7986 VERIFIER20 1405,80 11309,73 8619,71 6156,94 25859,14 25214,7986 VERIFIER21 1170,81 12139,11 9082,78 6487,70 27248,35 25214,7986 VERIFIER22 1170,81 13270,09 9874,47 7053,19 29623,40 25214,7986 VERIFIER23 690,46 13295,22 9651,88 6894,20 28955,65 25214,7986 VERIFIER24 1342,21 12124,03 9157,93 6541,38 27473,79 25214,7986 VERIFIER
24,5 1376,77 13608,12 10214,07 7295,77 30642,22 25214,7986 VERIFIER25 1480,44 14137,17 10636,24 7597,31 31908,72 25214,7986 VERIFIER26 1673,97 15552,14 11723,48 8373,92 35170,44 25214,7986 VERIFIER27 1826,02 17439,61 13120,74 9371,95 39362,21 25214,7986 VERIFIER28 2016,78 18437,38 13914,55 9938,97 41743,66 25214,7986 VERIFIER29 2177,12 20043,36 15118,91 10799,22 45356,74 25214,7986 VERIFIER30 2265,59 20734,51 15646,95 11176,40 46940,86 25214,7986 VERIFIER31 2264,21 21425,66 16130,07 11521,48 48390,20 25214,7986 VERIFIER32 2219,98 18497,70 14058,38 10041,70 42175,13 25214,7986 VERIFIER33 1116,90 21729,77 15769,29 11263,78 47307,86 25214,7986 VERIFIER
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92
Tableau 23 : Détermination de la profondeur d’ancrage pour la culée (SP5)
profondeur(m)
la contraintelimite de
pointe Qpu(kN)
Charge limitede frottementlatéral Q su
(kN)
capacitéultime brute
Qult (kN)
Qmax (kN) 1pieu
QGmax(kN) 5pieux
Qcal (ELU)(kN)
verificationQmax>Qcal
1 214,88 37,70 133,83 95,6 401,50 21303,1275 NON VERIFIER2 329,24 75,40 217,40 155,3 652,19 21303,1275 NON VERIFIER3 782,88 188,50 523,39 373,8 1570,17 21303,1275 NON VERIFIER4 757,75 382,02 646,29 461,6 1938,87 21303,1275 NON VERIFIER
4,2 713,33 422,23 652,22 465,9 1956,67 21303,1275 NON VERIFIER5 740,16 502,65 721,94 515,7 2165,81 21303,1275 NON VERIFIER
5,5 1130,97 552,92 952,53 680,4 2857,59 21303,1275 NON VERIFIER6 1096,16 150,80 653,64 466,9 1960,92 21303,1275 NON VERIFIER7 623,42 598,16 730,42 521,7 2191,26 21303,1275 NON VERIFIER8 750,59 1206,37 1219,75 871,3 3659,26 21303,1275 NON VERIFIER9 825,23 723,82 919,29 656,6 2757,88 21303,1275 NON VERIFIER
9,5 447,87 1169,93 1042,88 744,9 3128,65 21303,1275 NON VERIFIER10 554,93 1256,64 1157,11 826,5 3471,33 21303,1275 NON VERIFIER11 631,84 1354,65 1264,18 903,0 3792,53 21303,1275 NON VERIFIER12 921,37 1477,81 1495,15 1068,0 4485,44 21303,1275 NON VERIFIER13 1323,99 1600,96 1782,67 1273,3 5348,00 21303,1275 NON VERIFIER
13,5 1728,13 1696,46 2051,59 1465,4 6154,76 21303,1275 NON VERIFIER14 1989,13 7740,88 7152,09 5108,6 21456,26 21303,1275 VERIFIER15 2026,45 8482,30 7742,52 5530,4 23227,55 21303,1275 VERIFIER16 2073,45 10053,10 8073,89 5767,1 24221,68 21303,1275 VERIFIER17 2073,45 10040,53 8065,10 5760,8 24195,29 21303,1275 VERIFIER18 1813,58 10404,95 8190,26 5850,2 24570,77 21303,1275 VERIFIER19 1570,29 11412,78 8774,09 6267,2 26322,27 21303,1275 VERIFIER20 1405,80 10254,16 7880,81 5629,2 23642,43 21303,1275 VERIFIER21 1170,81 10872,42 8196,10 5854,4 24588,30 21303,1275 VERIFIER22 1170,81 11058,41 8326,29 5947,3 24978,87 21303,1275 VERIFIER23 690,46 11561,06 8437,97 6027,1 25313,92 21303,1275 VERIFIER24 1342,21 12124,03 9157,93 6541,4 27473,79 21303,1275 VERIFIER
24,5 1376,77 13608,12 10214,07 7295,8 30642,22 21303,1275 VERIFIER25 1480,44 14137,17 10636,24 7597,3 31908,72 21303,1275 VERIFIER26 1673,97 15552,14 11723,48 8373,9 35170,44 21303,1275 VERIFIER27 1826,02 17439,61 13120,74 9372,0 39362,21 21303,1275 VERIFIER28 2016,78 18437,38 13914,55 9939,0 41743,66 21303,1275 VERIFIER29 2177,12 20043,36 15118,91 10799,2 45356,74 21303,1275 VERIFIER30 2265,59 20734,51 15646,95 11176,4 46940,86 21303,1275 VERIFIER31 2264,21 21425,66 16130,07 11521,5 48390,20 21303,1275 VERIFIER32 2219,98 18497,70 14058,38 10041,7 42175,13 21303,1275 VERIFIER33 1116,90 21729,77 15769,29 11263,8 47307,86 21303,1275 VERIFIER
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93
Tableau 24: Détermination de la profondeur d’ancrage pour la pile(SP6).
profondeur(m)
la contraintelimite de
pointe Qpu(kN)
Charge limitede frottementlatéral Q su
(kN)
capacitéultime brute
Qult réel(kN)
Qmax (kN) 1pieu
QGmax (kN) 5pieux
Qcal (ELU)(kN)
verificationQmax>Qcal
1 273,95 75,40 53,28 53,9 226,19 25214,80 NON VERIFIER2 287,77 100,53 71,37 71,8 301,59 25214,80 NON VERIFIER3 276,46 150,80 107,06 107,7 452,39 25214,80 NON VERIFIER4 301,59 301,59 213,12 215,4 904,78 25214,80 NON VERIFIER
4,2 405,08 369,45 260,72 263,9 1108,35 25214,80 NON VERIFIER5 399,61 276,46 196,02 197,5 829,38 25214,80 NON VERIFIER
5,5 404,64 304,11 215,62 217,2 912,32 25214,80 NON VERIFIER6 525,27 678,58 478,01 484,7 2035,75 25214,80 NON VERIFIER7 579,18 1055,58 742,40 754,0 3166,73 25214,80 NON VERIFIER8 644,15 1507,96 1059,58 1077,1 4523,89 25214,80 NON VERIFIER9 557,07 859,54 606,18 614,0 2578,62 25214,80 NON VERIFIER
9,5 331,75 1432,57 1007,55 1023,3 4297,70 25214,80 NON VERIFIER10 500,64 2010,62 1412,43 1436,2 6031,86 25214,80 NON VERIFIER11 487,07 552,92 392,54 394,9 1658,76 25214,80 NON VERIFIER12 666,52 2111,15 1483,81 1508,0 6333,45 25214,80 NON VERIFIER13 889,70 1960,35 1378,75 1400,3 5881,06 25214,80 NON VERIFIER
13,5 1257,64 3223,27 2263,04 2302,3 9669,82 25214,80 NON VERIFIER14 1459,71 7740,88 5425,62 5529,2 23222,65 25214,80 NON VERIFIER15 1527,44 7728,32 5417,32 5520,2 23184,95 25214,80 NON VERIFIER16 1816,34 9248,85 6482,19 6606,3 27746,55 25214,80 VERIFIER17 1816,34 9826,90 6887,33 7019,2 29480,71 25214,80 VERIFIER18 1899,28 10404,95 7292,47 7432,1 31214,86 25214,80 VERIFIER19 2023,69 12415,57 8700,40 8868,3 37246,72 25214,80 VERIFIER20 2131,51 12566,37 8806,46 8976,0 37699,11 25214,80 VERIFIER21 2049,95 13194,69 9246,78 9424,8 39584,07 25214,80 VERIFIER22 2031,98 13823,01 9687,11 9873,6 41469,02 25214,80 VERIFIER23 924,07 14451,33 10127,43 10322,4 43353,98 25214,80 VERIFIER24 1978,07 14476,46 10145,52 10340,3 43429,38 25214,80 VERIFIER
24,5 2040,28 14778,05 10356,89 10555,8 44334,16 25214,80 VERIFIER25 1809,43 15079,64 10568,25 10771,2 45238,93 25214,80 VERIFIER26 1679,50 16663,01 11677,11 11902,1 49989,02 25214,80 VERIFIER27 1803,90 14928,85 10463,69 10663,5 44786,54 25214,80 VERIFIER28 1785,93 15481,77 10851,24 11058,4 46445,31 25214,80 VERIFIER29 1837,08 18950,09 13279,56 13535,8 56850,26 25214,80 VERIFIER30 1888,22 19603,54 13737,48 14002,5 58810,61 25214,80 VERIFIER31 1784,55 17919,64 12559,25 12799,7 53758,93 25214,80 VERIFIER32 1720,96 18497,70 12964,39 13212,6 55493,09 25214,80 VERIFIER33 859,79 19905,13 13950,09 14218,0 59715,39 25214,80 VERIFIER
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Tableau 25: Détermination de la profondeur d’ancrage pour la culée (SP6)
profondeur(m)
la contraintelimite de
pointe Qpu(kN)
Charge limitede frottementlatéral Q su
(kN)
capacitéultime brute
Qult (kN)
Qmax (kN) 1pieu
QGmax(kN) 5pieux
Qcal (ELU)(kN)
verificationQmax>Qcal
1 273,95 75,40 349,35 53,9 226,19 21303,13 NON VERIFIER2 287,77 100,53 388,30 71,8 301,59 21303,13 NON VERIFIER3 276,46 150,80 427,26 107,7 452,39 21303,13 NON VERIFIER4 301,59 301,59 603,19 215,4 904,78 21303,13 NON VERIFIER
4,2 405,08 369,45 774,53 263,9 1108,35 21303,13 NON VERIFIER5 399,61 276,46 676,07 197,5 829,38 21303,13 NON VERIFIER
5,5 404,64 304,11 708,74 217,2 912,32 21303,13 NON VERIFIER6 525,27 678,58 1203,86 484,7 2035,75 21303,13 NON VERIFIER7 579,18 1055,58 1634,76 754,0 3166,73 21303,13 NON VERIFIER8 644,15 1507,96 2152,12 1077,1 4523,89 21303,13 NON VERIFIER9 557,07 859,54 1416,61 614,0 2578,62 21303,13 NON VERIFIER
9,5 331,75 1432,57 1764,32 1023,3 4297,70 21303,13 NON VERIFIER10 500,64 2010,62 2511,26 1436,2 6031,86 21303,13 NON VERIFIER11 487,07 552,92 1039,99 394,9 1658,76 21303,13 NON VERIFIER12 666,52 2111,15 2777,67 1508,0 6333,45 21303,13 NON VERIFIER13 889,70 1960,35 2850,05 1400,3 5881,06 21303,13 NON VERIFIER
13,5 1257,64 3223,27 4480,92 2302,3 9669,82 21303,13 NON VERIFIER14 1459,71 7740,88 9200,59 5529,2 23222,65 21303,13 VERIFIER15 1527,44 7728,32 9255,76 5520,2 23184,95 21303,13 VERIFIER16 1816,34 9248,85 11065,19 6606,3 27746,55 21303,13 VERIFIER17 1816,34 9826,90 11643,25 7019,2 29480,71 21303,13 VERIFIER18 1899,28 10404,95 12304,24 7432,1 31214,86 21303,13 VERIFIER19 2023,69 12415,57 14439,26 8868,3 37246,72 21303,13 VERIFIER20 2131,51 12566,37 14697,88 8976,0 37699,11 21303,13 VERIFIER21 2049,95 13194,69 15244,64 9424,8 39584,07 21303,13 VERIFIER22 2031,98 13823,01 15854,99 9873,6 41469,02 21303,13 VERIFIER23 924,07 14451,33 15375,39 10322,4 43353,98 21303,13 VERIFIER24 1978,07 14476,46 16454,53 10340,3 43429,38 21303,13 VERIFIER
24,5 2040,28 14778,05 16818,33 10555,8 44334,16 21303,13 VERIFIER25 1809,43 15079,64 16889,08 10771,2 45238,93 21303,13 VERIFIER26 1679,50 16663,01 18342,50 11902,1 49989,02 21303,13 VERIFIER27 1803,90 14928,85 16732,75 10663,5 44786,54 21303,13 VERIFIER28 1785,93 15481,77 17267,70 11058,4 46445,31 21303,13 VERIFIER29 1837,08 18950,09 20787,16 13535,8 56850,26 21303,13 VERIFIER30 1888,22 19603,54 21491,76 14002,5 58810,61 21303,13 VERIFIER31 1784,55 17919,64 19704,19 12799,7 53758,93 21303,13 VERIFIER32 1720,96 18497,70 20218,66 13212,6 55493,09 21303,13 VERIFIER33 859,79 19905,13 20764,92 14218,0 59715,39 21303,13 VERIFIER
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IV. Calcul de sections d’armatures des pieux (pile et culée)
Le tableau 26 présente les récapitulatifs des calculs effectués pour la détermination des
sections d’aciers des pieux.
Tableau 26 : Données et caractéristiques du béton & Acier du pieu
Données et caractéristiques du Béton & Acier du pieu
Désignations FormulesValeurs
Pile Culée Unité
Diamètre du pieu 800 800 mm
Hauteur utile des aciers tendus 0,72 0,72 m
Hauteur du pieu h 1614 m
Longueur de flambement 11,2 9,8 m
Résistance du béton à la compression à 28jours d'âge
30 30 Mpa
Résistance conventionnelle du béton 25 25 MPa
Nuance de l'acier Fe500 500 500 MPa
le coefficient Ɵ Ɵ 1 1 /Résistance de calcul du béton à l'ELU 17,00 17,00 MPa
Résistance de calcul de l'acier à l'ELU 434,78 434,78 MPa
Moins de la moitié de charge estappliquée à 90jours
K1 1
= 0,7 × ℎ
= 0,85 ××=
= 0,9 ×
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96
Tableau 27 : fiche de calcul des sections d’aciers pour les pieux
Pile Culée Unité
Périmetre de la section 5,024 5,024 m
Effort de compression à l'ELU 3,384 1,839 MN
Aire de la section 10048,000 10048,000 cm²
Elancement 56 49 MN
oui oui Vérifier
Coefficient d'elancement Si 0,48 0,61 /
Aire de la section-2cm péripherique 0,188 0,080 m²
Rayon de giration 0,2 0,2 MN
Le béton equilibre 3,551 1,511 MN
Les aciers equilibre -1,932 -0,389 MN
oui ouiLe béton estsurabondant
à caluler
Section théorique d'armature 66,64 28,37 cm²
Section maximale d' armature 502,4 502,4 cm²
Section minimale d'armatures (CNF)
de périmètre20,10 20,10 cm²
OUI OUI Vérifier
choix d'une section commerciale Lire dans le tableau des aciers 58,92 58,92 cm²
Diamètre des armature longitudinales 25,00 25,00 mm
Espacement des aciers longitudinales St 30,00 30,00 cm
Armatures transversales : cerces 8,33 8,33 mm
Diamètre des armature transversale :cerces
14,00 14,00 mm
Espacement des aciers transversales 30,00 30,00 cm
Contrôle : 0
Contrôle :
D'après le fascicule 62-titre V : les pieux ayant pour armatures longitudinale HA25, il est recommandéde choisir des armatures tranversales comprises entre 12-16
Calcul de la section d'acierB.A.E.L 91 révisée 99
On s'appuie sur le ferraillage minimal donnée par le fascicule 62-titre V. pour desdiamètres de pieux inférieurs à 1 m. On prendra pour ferraillage minimal 12HA25
Designations FormulesValeurs
Contrôle : Elancement 70
=1,35× + , ×B =2× × ²2× ×
≤ é ≤ ?
= (0,01× + , × )
=
= ×> ∶ = , × ( )²< ∶ = ,+ , ( )²
é = ( - ×, × )( )
= %= ² /, ×
≤
= ×,= × × −<
= ²
=Φ
≤ × ; + ;
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V. Estimation du coût des travaux
Tableau 28 : Estimation du cout des travaux (pieux-semelles de liaisons)
Prix Désignation des travaux Unités QuantitéPrix
unitaire.Montant
Total
0 FONDATION PROFONDES
A201 Mise en station des pieux sous la pile U 5 312 912 1 564 560
A202 Mise en station des pieux sous les culées U 10 282 912 2 829 120
A202 forage des pieux de diamètre 800 mm ml 327 333 773 109 143 771
A203 tube d'auscultation de diamètre 50/60 ml 654 20 526 13 424 004
A204 tube d'auscultation de diamètre 102/114 ml 327 20 526 6 712 002
A205 recepage des pieux de diamètre 800 mm U 15 98 307 1 474 605
A206 Essai des pieux U 15 285 584 4 283 760
Gaines récupérables ép=10mm ml 60 250 330 150 19 800
A207 Bétonnage des pieux m3 164,4 590 818 97 130 479
A208 Ferraillage des pieux sous la pile Kg 8 768 2 217 19 438 656
A209 Ferraillage des pieux sous les culées Kg 17 536 2 217 38 877 312
Sous total Section A200 : FONDATION PROFONDES 309 898 069
0 SEMELLE
A301 béton de propriété C150 dosé à 150 kg de ciment m3 74,4 157 159 11 692 629
A302 béton de semelle dosé à 350 kg/m3 m3 41,04 235 086 9 647 929
A303 ferraillage des semelles Kg 4924,8 1 742 8 579 001
A304 coffrage des semelles m2 60 27 083 1 624 980
A305 badigéonnage des parements enterrés m2 66 2 336 154 176
Sous total Section A300 : SEMELLE 31 698 717
TOTAL HTVA 341 596 786
TVA A 18% 61 487 421
TOTAL TTC 403 084 207
ARRETE LE PRESENT DEVIS A LA SOMME DE: = 403 084 207 Francs CFA Toutestaxes comprises
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Figure 14 Devis estimatif des pieux et semelles du pont de Katako
0%1%
32%
4%2%0%1%
4%28%
6%
11%
3% 3% 3%0%0%
DEVIS ESTIMATIF DES PIEUX ET SEMELLES DU PONT DEKATAKO
Mise en station des pieux sous la pile
Mise en station des pieux sous les culées
forage des pieux de diametre 800 mm
tube d'auscultation de diametre 50/60
tube d'auscultation de diametre 102/114
recepage des pieux de diametre 800 mm
Essai des pieux
Gaines récupérables ép=10mm
Bétonnage des pieux
Ferraillage des pieux sous la pile
Ferraillage des pieux sous les culées
béton de propriété C150 dosé à 150 kg deciment
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ANNEXE 3 : SONDAGE GEOTECHNIQUE
I. Sondage géotechnique
I.1 Essai au pressiomètrique de Ménard.
Introduction
L’essai pressiomètrique a été mis au point en 1955 par Louis Ménard, c’est actuellement
l’outil de base utilisé pour le dimensionnement des fondations. Cet essai fait l’objet de la
norme NF P94-110 (en version 1997). Il est le seul essai fournissant à la fois un critère de
rupture et un critère de déformabilité du sol.
L’essai pressiomètrique est un essai de chargement du terrain in situ. Il consiste à gonfler
dans le sol une sonde cylindrique, dilatable radialement, placée dans un forage préalable.
Les contraintes dans le sol sont uniformes et l’essai est réalisé rapidement.
Principe de l’essai
L’essai pressiomètrique est un essai de chargement. Le dispositif de chargement peut être
descendu dans un forage et donner ainsi des indications sur le sol à toute profondeur.
Les essais sont toujours effectués systématiquement mètre par mètre, de manière à suivre
avec précision les variations de résistance du terrain avec la profondeur. Les mesures sont
ainsi pratiquement continues permettent d’obtenir des renseignements complets sur les
différentes couches.
But de l’essai
Le but de l’essai est de déterminer la capacité portante d’un sol et son tassement sous une
fondation donnée, et ce tirant trois caractéristiques fondamentales et qui sont :
- Le module pressiomètrique EM qui définit le comportement pseudo-élastique du
sol. Il intervient dans le calcul de tassement
- La pression limite PL qui caractérise la résistance de rupture du sol.
- La pression de fluage PF qui définit la limite entre le comportement pseudo-
élastique l’état plastique.
Exécution de l’essai :
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- La sonde est mise en place soit par réalisation d’un forage à l’aide d’outils adaptés
au sol, soit par fonçage ou battage de la sonde pressiomètrique, protégée par un tube
lanterné, jusqu’à la profondeur désirée.
- La réalisation du forage pressiomètrique dépend de la nature du sol, de son état et
de la présence éventuelle d’une nappe d’eau. Le tableau 26 récapitule les
recommandations de la forme norme française concernant la mise en place de la
sonde pressiomètrique.
Tableau 29 : Mode d’installation de la sonde en fonction du nature du sol.
Nature du sol Mode d’installation
Argile molle et vases Forage par tarière avec injection de boue
Argile moyennement compacte Forage par tarière à sec avec injection de boue de forage, ou
par outil désagrégateur avec injection de boue
Argile compacte et marne raide Forage par tarière à sec, carottage ou par outil désagrégateur
Limon : -Au-dessus de la nappe
-Sous la nappe
-Forage par tarière à sec.
-Forage par tarière avec boue de forage.
Sable lâche : -Au-dessus de la nappe
-Sous la nappe
-Forage par tarière à sec avec injection de la boue.
-Forage par tarière avec injection de la boue.
Sable moyennement dense ou dense Forage par tarière à sec ou avec injection de la boue, battage
de la sonde par roto percussion.
Gravier, galets…. Battage de la sonde par roto percussion
Roche : - Altérée
-Saine
- Forage par tarière à sec ou par injection de boue de forage,
ou par outil désagrégateur avec injection de boue, ou battage
de la sonde par roto percussion.
- Forage par carottage ou par outil désagrégateur avec boue de
forage injectée, ou battage de la sonde par roto percussion.
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- Le chargement se fait par paliers de pression, chacun durant 60 secondes, il est par
contre recommandé de maintenir la durée du palier 2 minutes.
- L’essai continu jusqu’à atteindre la pression limite.
- Certaines corrections sont à faire sur la pression Pr lue sur le manomètre et le
volume Vr dans la sonde, pour tenir compte de la surcharge apportée par la pression
hydrostatique de l’eau surtout lorsque la sonde se trouve à des profondeurs
importantes, et la compressibilité de la sonde.
- La résistance propre de la sonde (inertie de la sonde) est obtenue en gonflant la
sonde placée à l’air libre à côté du forage.
- La constante de dilatation a, de l’appareillage et des tubulures, exprimée en
cm3/MPa traduit la déformabilité propre de l’appareillage et des tubulures. Elle est
déterminée en gonflant la sonde sous forte pression après l’avoir placée dans un
tube en acier parfaitement indéformable.
Pour un volume V, mesurée, la pression réelle appliquée au sol à la profondeur H est :
P = Pr – Pe + (H+h0)× w
Et le volume de la sonde après correction est :
V=Vr - a × Pr
Où : Pr = pression mesurée au manomètre.
Pe = pression correspondant au volume Vr sur chaque courbe de résistance propre de
la sonde.
H et h0 sont définis sur la figure 15.
P = pression corrigée : c’est la contrainte radiale totale appliquée au sol.
V = volume corrigé.
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Figure 15 : Résultats bruts (nettes) des mesures.
Remarque :
- Il est souhaitable d’effectuer des mises en pression toutes les 1 ou 1.5 m.
- Cet essai est un essai rapide (10minutes) qui donne des efforts à court
terme.
Résultats de l’essai :
Les résultats se traduisent par une courbe pressiomètrique qui présente l’allure des courbes
de chargement. Elle se décompose en trois partie (voir figure16)
- Phase de compactage : P< P0
Elle correspond à la mise en contact de la sonde sur les parois du forage. La mise en
pression de la sonde ré-comprime le terrain, et la pression nulle au début de l’essai atteint
P0 pression latérale du sol au repos. Dans cette partie de la courbe, l’accroissement du
volume de la sonde est plus grand que l’augmentation de la pression.
- Phase pseudo-élastique : 0 < P < PF
Dans cette partie, la relation volume pression est linéaire (une partie quasi rectiligne). La
pression continue d’augmenter pour atteindre une valeur Pf définie comme une pression
de fluage. Elle peut être représentée par le module pressiomètrique Ménard EM défini par
la formule : EM = K.∆∆
K est un coefficient qui dépend du type de sonde utilisée et de la valeur du volume moyen,
Vm de la plage pseudo-élastique.
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103
- Phase plastique PF < P < PL :
Pour une pression supérieure à la Pf, la courbe devient de plus en plus redressée tendant
vers une asymptote verticale d’abscisse Pl appelée « pression limite ». Elle correspond aux
déformations plastique du terrain. Et par convention elle est définie comme étant la
pression nécessaire pour doubler le volume de la cavité.
Figure 16 : Résultats corrigés d’une courbe pressiomètrique.
Remarque :
La courbe de fluage traduit les variations de volume mesurées entre 30 et 60 secondes
pour chaque palier de pression. Cette courbe à l’allure indiquée sur la figure 16 et permet
de définir la pression de fluage.
Caractéristique technologiques des appareils et durée des essais
a) Technologie
Les appareils pressiomètrique sont brevetés, et restent la propriété de l’inventeur (technique
Louis Ménard-91-LONGJUMEAU). Les caractéristiques principales des sondes sont
reportées dans le tableau (ci-dessus). Le pressiomètre type E, le plus anciens, convient pour
les problèmes courants sous certaines réserves quant aux fondations sur pieux. Il est
remplacé progressivement par le pressiomètre type G plus résistant qui permet d’atteindre
des pressions supérieurs (80 bars) et peut être utilisé dans le rocher. Plusieurs diamètres
sont utilisables, mais le volume à vide est toujours le même pour tous les appareils. Le
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tableau 27 extrait du document FOND 72 fascicule 1-4 donne les caractéristiques
principales des sondes.
Tableau 30 : Caractéristiques principales des sondes.
Appareil Type E Type G Pour la mise en œuvre
dans un tube fendu
Tube fendu
V (cm3) 593 593 593 Sans objet
Diamètre (mm) 60 ou 63 60 ou 63 44 Int. 47
Ext 60 ou 63
Longueur de la cellule
centrale (cm)
21 / / Fentes 100
Pression maximale en Bar 30 100 30 Sans objet
En plus de la sonde proprement dite, l’appareillage pressiomètrique comporte un contrôleur
pression-volume et des circuits de raccordement en tube de rilsan. L’habillage des sondes
(membrane et gaine) ainsi que la portée des manomètres devrons être adaptés aux
performances du terrain.
b) Durée d’essai
Chaque essai stand art dure une dizaine de minutes. En fonction de la durée du fonçage
direct de la sonde ou de l’avant-trou, les moyennes de longueurs testées par jour et par
équipe (2 à 3 agents) sont de :
- 7 m/jour dans des terrains peu compacts (vibrofonçage forage à la tarière, avec
ou sans boue bentonite).
- 5m/jour dans des terrains compacts (forage rotatif, battage d’un carottier).
Appareillage
Le pressiomètre MENARD est constitué de trois élément principaux (figure ci-dessous).
- Le contrôleur pression/volume (CPV) placé en surface (figure 17)
- La sonde pressiomètrique placée dans le forage (figure 18)
- Les tubulaires de liaison (en eau et gaz).
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Figure 17 : CPV et Sondes
Figure 18 : Dispositif typique pour l’essai pressiomètrique
1) Essai au pénétration standard ou normalise (STP).
L’essai de pénétration dynamique le plus ancien et le plus pratiqué est l’essai de pénétration
standard ou essai de pénétration au carottier (norme ASTM D 1586 ou norme NF P 94-
116). Cet essai présent l’avantage de permettre à la fois de prélever des échantillons
remaniés indicatifs des couches traversées et d’avoir une mesure de la résistance du sol.
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Principe et réalisation de l’essai
Cet essai consiste à battre dans le sol, au fond d’un forage, un carottier ou tube fendu ayant
les caractéristiques et les dimensions suivantes :
- Longueur totale : 813mm
- Longueur de l’échantillon : 457mm
- Diamètre extérieur : 51mm
- Diamètre intérieur trousse coupante : 35mm
- Diamètre intérieur du tube tendu : 38mm
- Poids total : 70N
Il est battu sous énergie constante avec un mouton en chute libre de 635N et une hauteur
de chute de 75mm.
D’une manière générale l’essai s’exécute de la façon suivante :
Après avoir nettoyé très soigneusement le fond du forage, on descend en place
le carottier et on le bat de 15 cm afin d’éliminer la zone superficielle remaniée ;
On poursuit ensuite le battage en comptant le nombre N1 coups de mouton
pour enfoncer le carottier de 15 cm, puis le nombre N2 pour enfoncer de 15
autres. Le paramètre mesuré que l’on appelle l’indice de pénétration standard
est :
N = N1 + N2 ; coups/0.30 mètres est appelé résistance à la pénétration.
Cette façon de procéder, en deux (2) phases, permet une meilleure connaissance du sol. En
effet, on peut avoir N=22 avec N1=11 et N2=11 ou N1=3 et N2=19. Dans le premier cas on
à faire à un terrain homogène et dans le second cas, on se trouve en présence de deux
couche différentes.
Lorsque le terrain devient trop résistant et la pénétration trop difficile, on arrête l’essai pour
un nombre déterminé de coups et l’on indique l’enfoncement correspondant à ce nombre
de coups. De plus on définit le refus comme une pénétration inférieure à 15 cm pour 50
coups. Pour s’assurer que l’on n’est pas à l’interface de deux couches de sol, on
recommande de noter les nombres de coups de mouton nécessaires au battage 15 cm et de
vérifier qu’ils ne sont pas trop différents. Le nombre N sera la différence (N2 – N1) des
nombres de coups nécessaires à l’enfoncement de 45 cm et de 15 cm.
Correction pour tenir compte de la présence éventuelle de la nappe :
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107
N = 0.5 N’+ 7.5
À arrondir l’entier inferieur.la correction pour les faibles profondeurs est donnée par la
relation :
N = N’ +
Avec :
- N’: la valeur mesurée à la profondeur D exprimée en mètres.
- : densité apparente du sol en t/m3 (ou ′ déjaugée, sous la nappe ). : sera limité supérieurement à 18 t/m3.
Remarque :
Une fois l’essai terminé, le tube de prélèvement est remonté à la surface et ouvert pourexamen (appréciation de la nature du sol testée).
La figure ci-dessous présente un schéma de l’appareil STP
Figure 19 : Schéma de principe de STP
2x6-HA14U de fermeture002
2x6-HA20nappe inf et sup 2éme lit001
2x3-HA12 e=200filants 005
2x6-HA12 e=200mmU de fermeture 006
2x28-HA12 e=400mmépingles 1er lit 004
56-HA12 e=200mmcadres 1er lit 003
voir de ferraillagedu pieu
.......
3-HA10 e=100mmU de fermeture031
030 2-HA10 e=100mmU de fermeture
4x2-HA12 e=100mmU de fermeture
4x2-HA20 e=100mmatts nappe ext 1er lit008
009
0313-HA10U de fermeture
0302-HA10U de fermeture
SEMELLE DE LIAISON PIEDROIT C0 ET C2
Etude technique des fondations du pont de Katako à Niamey/Niger dans le cadre de la réalisation
de l' échangeur Diori.Niamey/Niger
Mémoire de fin d'études 2016-2017Fondation 2ie - Master génie civil
Date :
1/25
02/06/2017
Annexe 4.1 : Plan de ferraillage de la semelle de liaison piedroit C0 et C2
Mme Marie Thérèse GOMIS, Mr ISSOUFOU Tamboura ,Et Mr. OUMAROU Bachirou
Dessiné par : HAROUNA MANE Abdou
Echelle Encadreurs :
Etude technique des fondations du pont de Katako à Niamey/Niger dans le cadre de la réalisation
de l' échangeur Diori.Niamey/Niger
Mémoire de fin d'études 2016-2017Fondation 2ie - Master génie civil
Date :
1/25
02/06/2017
Annexe 4.2 : Plan de ferraillage de la semelle de liaison piedroit central
Mme Marie Thérèse GOMIS, Mr ISSOUFOU Tamboura ,Et Mr. OUMAROU Bachirou
Dessiné par : HAROUNA MANE Abdou
Echelle Encadreurs :
3x TUBES D'AUSCULTATION ETANCHE Ø 50/60Descendus jusqu'à la base de la cage d'armature
3x TUBE D'AUSCULTATION ETANCHE Ø 50/60Descendus jusqu'à la base de la cage d'armature
Etude technique des fondations du pont de Katako à niamey/niger dans le cadre de la réalisation de l' échangeur
Diori.Niamey/Niger
Mémoire de fin d' études 2016-2017FONDATION 2iE - Master genie civl
DATE :
1/25
02/06/2017
Annexe 5 : Plan de ferraillage du pieu
Mme Marie Thérèse GOMIS , Mr ISSOUFOU Tamboura ,
Et Mr. OUMAROU Bachirou
Dessiné par : HAROUNA MANE Abdou
ECHELLE
4-DX16
aciers soudées levade
8-HA16 e=2000 mm
cerces
54-HA14 e=300 mm
cerces
12 HA25
PLAN DE
FERRAILLAGE
D'UN PIEU
PIEUX
COUPE 1-1