Test en conditions réelles du comportement statique d’un pieu soumis à des sollicitations thermo-mécaniques

Laloui, Lyesse and Steinmann, Gilbert and Vuillet, Laurent and Fromentin, Antoine and Pahud, Daniel (1999) Test en conditions réelles du comportement statique d’un pieu soumis à des sollicitations thermo-mécaniques. Project Report. UNSPECIFIED.

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Abstract

Le but de ce projet est de tester en conditions réelles (dimensions, charges, ...) le comportement statique d'un pieu échangeur et de son interface avec le terrain. Pour ce faire, un pieu (diamètre 880 mm, longueur 15 m) du bâtiment polyvalent du Quartier Nord de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a été équipé avec un circuit hydraulique pour pouvoir lui injecter de la chaleur (i.e. le pieu a été transformé en pieu échangeur à l'aide d'un module de chauffage spécial). Des capteurs de force, de déformation et de température ont été installés afin d'évaluer 1' effet des sollicitations thermo-mécaniques sur la statique du pieu. Après une phase de conception, instrumentation et réalisation du pieu échangeur, une série de sept tests de sollicitations thermo-mécaniques du pieu a été réalisée. Les températures appliquées au pieu ont varié de 15°C à 22°C. Les déformations ainsi que les températures ont été mesurées à différents niveaux du pieu et à différentes époques. Un enregistrement continu des mesures thermiques relatives au chauffage du pieu (températures, débit, puissances électrique et thermique) a également été réalisé. Des carottages soniques et un contrôle avec la méthode de réflexion ont été effectués pour déterminer le module d'élasticité du pieu et la qualité de son béton. A l'aide de ces mesures d'auscultation acoustique, il a été possible de dresser la distribution du module de rigidité le long du pieu à différentes températures. Enfin, une caractérisation du comportement thermo-mécanique du sol a été effectuée en laboratoire. L'objectif principal du projet de constituer une base de données expérimentales dans des conditions réelles de pieux échangeurs a complètement été atteint. Ainsi, on dispose maintenant d'informations dont l'analyse devrait permettre de répondre aux questions relatives à l'effet de la température sur le comportement du pieu. De cette première analyse des résultats, on retient que les variations thermiques induisent deux effets significatifs sur les pieux. Le premier est celui de l'augmentation de la mobilisation du frottement latéral due à la dilatation. Le second est celui d'un effort supplémentaire dans le pieu dû à la dilatation empêchée. Dans le cas du bâtiment analysé, il s'avère que la mobilisation de la résistance à l'interface sol-pieu est tout à fait significative et pourrait atteindre ses valeurs limites. L'estimation du coefficient d'hyperstaticité du pieu a permis de montrer qu'au fur et à mesure que le bâtiment se construisait, la valeur de ce coefficient diminuait, ce qui correspond à un empêchement progressif du pieu de se déplacer. Ceci se traduit directement par l'augmentation de la charge verticale d'origine thermique sur le pieu. Cette augmentation a été quantifiée dans le cas du Test 2. Elle correspond à une contrainte de compression relativement importante. Il est donc possible de conclure que les effets thermiques ont une réelle importance sur le comportement des fondations profondes et qu'il est donc important d'en tenir compte dans le dimensionnement. Ceci ne limite en rien la faisabilité de telles réalisations.

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