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Résumé :
Présenté en sept chapitres ce mémoire concerne les techniques de reprise en sous œuvre des fondations, en particulier la technique de micropieu.
Dans le premier chapitre on présentera la façon d’établir un diagnostique de l’état des fondations et une description des quelques techniques couramment utilisée pour la reprise en sous œuvre des fondations.
Le second chapitre présentera les caractéristiques des micropieux, leurs méthodes de réalisation et leurs liaisons avec la structure.
Le comportement des micropieux et leurs calculs sont abordés dans les troisième, quatrième et cinquième chapitres pour le micropieu isolé, on traite le comportement sous chargement vertical et horizontal.
Une présentation du comportement sous charge vertical et horizontal des groupes des micropieux est donnée dans le sixième chapitre.
Le septième chapitre est consacré à une présentation des résultats des essais sur des réseaux de micropieux pour analyser leur comportement en charge.
Introduction :
Dans le monde de la construction nous rencontrons des cas où la structure a subis des dommages dus à une mauvaise conception des fondations. En effet une mauvaise évaluation du sol entraine un mauvais choix du système de fondation.
Le but de ce mémoire est d’« observer »les techniques de « réparation » des fondations, pour réussir à mieux conseiller le client au moment de la conception initiale, mais aussi au moment de choisir la solution pour la réhabilitation. Parmi les techniques de reprise en sous œuvre des fondations, on a développé celle des micropieux.
La technique des micropieux a été utilisée initialement en Italie dès les années 50 par Lizzi sous l’appellation de « palli radice » ou pieux racines qui sont des pieux forés de petits diamètres scellés au terrain par un mortier. Par la suite, sont apparus des micropieux injectés sous forte pression qui ont permis d’obtenir des portances plus élevées.
Pendant longtemps, cette technique n’a été employée que dans la reprise en sous œuvre de bâtiments ou d’ouvrages : la légèreté et le faible encombrement des matériels utilisés s’adaptaient particulièrement bien aux conditions d’intervention.
Par la suite, le domaine d’application de cette technique s’est élargi aux fondations d’ouvrages neufs dans certains cas de terrains difficiles ou contenant des obstacles durs divers tels que : anciennes fondations, blocs, couche dure, etc., qu’il serait très onéreux de traverser en forage de grande section. Elle peut également être adaptée pour des ouvrages transmettant des efforts alternés de traction-compression.
Les micropieux représentent un type de fondation profonde qui se caractérise, en particulier, par un diamètre relativement faible (25cm ou moins).
Une caractéristique importante des micropieux est qu’ils sont généralement utilisés en grand nombre et placés assez proches les uns des autres en groupe (inclusions verticales) ou en réseau (inclusions inclinées). Le dimensionnement de ces structures nécessite alors la prise en compte des effets d’interaction entre les inclusions, appelés de manière générique « effets de groupe »(ou de réseau).
Ces effets sont dus aux interactions entre les micropieux ainsi qu’à l’évolution des caractéristiques de la zone du sol entourant le micropieu lors des phases d’installation des inclusions adjacentes (modification de densité, des états de contraintes) et du chargement du groupe.
Il semble important d’analyser la technique de micropieux sous le regard des travaux de recherche du projet national FOREVER, opération du Réseau génie civil et urbain, dont l’objectif a été de promouvoir l’utilisation des micropieux, notamment en groupes et réseaux, en établissant des bases expérimentales et théoriques adaptées à leurs spécificités.
1 CHAPITRE 1
1.1 Réhabilitation des fondations
Quelles que soient la nature et l’époque de la construction, avant toute chose, il est essentiel d’effectuer un diagnostic aussi précis que possible sur l’état des fondations de l’ouvrage considéré.
La plupart des travaux qui viennent affecter les fondations des ouvrages existants comportent toujours un risque de légers mouvements du bâtiment, surtout si c’est l’aggravation de tassements différentiels qui justifie l’intervention. Un étaiement s’avère souvent nécessaire, et le suivi constant de l’évolution des fissures est obligatoire.
1.1.1 Diagnostic
Il doit être réalisé dans tous les cas et plus particulièrement :
- Lorsque dans la structure du bâti on rencontre des désordres tels que l’apparition de fissures, des phénomènes de tassements différentiels,
- Lorsque l’on désire intervenir au niveau du sous-sol de l’immeuble : en effet, à l’heure actuelle pour obtenir la délivrance du permis de construire, il est de plus en plus imposé par la municipalité que des emplacements de stationnement soient réalisés en
infrastructure, - Dans le cas d’alourdissement de la structure (remplacement de planchers, changement de destination de l’ouvrage bureau-logement et réciproquement).
Evaluation des caractéristiques de la structure de l’immeuble et de son environnement Il faudra effectuer un examen tout d’abord visuel de l’immeuble. Il pourra consister à vérifier la structure de l’immeuble :
- Type de construction (bois, maçonnerie, métallique, béton armé …),
- Repérage de la structure des sous-sols éventuels (caves…), présence de voûtes en maçonnerie, planchers métalliques, bois…,
- Nature et état des matériaux constituant « l’infrastructure ».
L’examen de « l’environnement » de l’immeuble peut également apporter des renseignements précieux sur les travaux à réaliser :
- Caractéristiques du terrain (zone excavée, remblayée…),
- Etat des réseaux,
- Etat des constructions voisines,
- Travaux récents réalisés dans le voisinage,
- Présence d’eau dans le sol.
Pathologie visible de la structure
On vérifiera :
- La présence et l’état de la déformation des structures (flèche exagérée dans les planchers…),
- Présence de lézardes sur les murs porteurs et les cloisons,
- Si possible on cherchera à connaître la date d’apparition des désordres voire même de leur aggravation.
Dans le cas de la présence de fissures au niveau de la structure, on suivra leur évolution par la mise en place de témoins.
Examen des fondations et du terrain
Ce type d’investigation indispensable doit être réalisé par des professionnels car la plus grande prudence doit être de mise afin de ne pas provoquer de désordres dans le bâti.
Nous pourrons ausculter :
- Le ou les systèmes de fondation en vérifiant leur constitution ainsi que leur état ; leur dimensionnement en s’assurant qu’il sera compatible avec les charges à reprendre ;
- La constitution du terrain (épaisseur et résistance des diverses couches), le niveau de la nappe phréatique ainsi que les éventuelles venues d’eaux et leurs causes.
1.1.2 Les techniques les plus utilisées
Nous allons voir maintenant différentes techniques à mettre en œuvre quand les fondations de l’ouvrage à réhabiliter ne sont pas capables de reprendre l’ensemble des charges qui leur sont ou leur seront appliquées :
Lorsque l’on a affaire à un système de fondations superficielles et si l’on n’a pas à modifier de manière conséquente l’infrastructure du bâtiment, les techniques de reprise en sous- œuvre sont envisageables. Il faudra toutefois s’être assuré que nous ne sommes pas non plus en présence de difficultés majeures, à savoir :
- Nappe phréatique très importante qu’il serait risqué de rabattre,
- Terrains de mauvaises tenue dont le soutènement provisoire durant les opérations de reprise en sous œuvre serait risqué tant pour les différents intervenants (sécurité du chantier) que pour l’immeuble à conforter, voire même les immeubles avoisinants.
Technique des panneaux alternés
En prenant en compte le phénomène du comportement des matériaux, « l’effet de voûte » qui se créé dans une maçonnerie au dessus d’un vide de faible portée, on exécute des puits alternés permettant d’accéder aux couches de terrains capables de reprendre le poids de la structure. Figure 1-1
Ensuite on réalise un tronçon de semelle de fondation sur lequel on effectue un panneau soit en maçonnerie, soit encore en béton armé en attachant un soin particulier à la liaison avec les anciens éléments de fondation. A ce sujet, et parmi les différentes possibilités qui nous sont offertes, nous pourrons retenir la mise en œuvre de mortier à retrait compensé.
Le tronçon adjacent ne sera entrepris que lorsque le premier tronçon sera apte à reprendre les efforts pour lesquels il est destiné.
Technique des puits et longrines
Elle est similaire à la précédente. On exécute des puits à chacun des angles du bâtiment concerné ainsi qu’à chacun des points dits « singuliers » et éventuellement à des points intermédiaires.
On relie ensuite chacune des têtes de puits par une longrine en béton armé sur laquelle viendra ensuite reposer la fondation existante de l’ouvrage concerné.
Pieux et micropieux
Systèmes de micropieux
Les micropieux permettent de transmettre jusqu’au niveau de « bon sol » la descente de charge lorsque les ouvrages sont fondés sur des sols qui ne sont pas capables de reprendre les charges qui leur sont transmises (charges existantes ou charges nouvelles dans le cas de redistribution des immeubles).
Attention :
Le système de fondations existantes (semelles, longrines…) des ouvrages considérés devra être capable de transmettre les charges au bon sol par l’intermédiaire des micropieux.
Dans le cas contraire, préalablement à la réalisation de ces micropieux, les fondations superficielles devront être confortées.
Cette solution qui fait intervenir du matériel bien spécifique (matériel de forage), sera retenue lorsque l’étude de sol aura démontré que le « bon sol » est à une profondeur telle que la réalisation de puits deviendrait totalement inadaptée.
Remarque :
Il faudra être très vigilant pour ne pas provoquer para la suite des tassements différentiels de l’ouvrage concerné. En particulier lorsque la mise en œuvre de micropieux n’intéressera qu’une partie de l’ouvrage à reprendre (il n’est jamais bon d’avoir plusieurs niveaux différents de fondations pour un même ouvrage).
Pieux enfoncés par vérins
On enfonce des éléments en béton armé à force par tronçons successifs, le premier élément présentant une forme pointue, renforcée afin de faciliter la pénétration dans le sol. Les éléments suivants se placent par emboîtement. Notons que ce système ne nécessite pas la mise en œuvre d’un matériel important et peut de ce fait être utilisé sur des chantiers réduits.
Il ne cause ni bruit, ni vibration, ni choc : qualités particulièrement appréciées en site urbain.
Il supprime également tout risque de décompression du sol et les vérins permettent de connaître les forces mobilisées.
