PIEU COMPOSITE

Abstract

 Pieu (1) comprenant une portion supérieure (10) reliée à une portion inférieure (20) par une portion centrale (30) tubulaire dont la section (33) présente un diamètre central extérieur (D₃₄) et un diamètre central intérieur (D₃₅),
- la portion supérieure (10) un premier logement (14) tronconique débouchant dans le logement central (31),
- la portion supérieure (10) comprend un cerclage (17) dont un diamètre extérieur est sensiblement égal ou inférieur au diamètre central extérieur (D₃₄); et
Pieu composite

Description

DOMAINE DE L'INVENTION

[0001] La présente invention concerne le domaine des pieux pour fondations d'ouvrage de génie civil ou de bâtiments et plus particulièrement les pieux battus en Béton Fibré à Ultra-hautes Performances (BFUP).

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

[0002] Lors de la réalisation des fondations pour les ouvrages de génie civil, comme des passerelles de franchissement, ou de bâtiments, il est connu de battre ou de forer des pieux ou des micropieux afin de pouvoir s'appuyer sur un sol par effet de pointe ou par frottement.

[0003] Les pieux peuvent être en bois, en métal ou en béton armé, et comprennent généralement en leur portion inférieure une pointe en métal. La portion supérieure du pieu comprend généralement une protection en métal pour que le bois ou le béton ne s'écrase pas sous les coups de l'engin de battage. Le pieu est généralement tubulaire et la portion centrale s'étendant entre la portion inférieure et la portion supérieure comprend un logement cylindrique dans lequel peut être coulé du béton après battage du pieu. Des armatures peuvent, si besoin, également être introduites dans le logement cylindrique.

[0004] Généralement, un pieu composite est obtenu par l'assemblage d'un premier pieu sur un deuxième pieu. La portion inférieure du premier pieu est alors engagée dans la portion supérieure du deuxième pieu qui est au moins partiellement enfoncé dans le sol et un cordon de soudure est réalisé pour garantir une liaison et un bon alignement des pieux. La mise en oeuvre d'un tel cordon de soudure est délicate sur site et longue. Enfin, les pieux étant généralement battus dans des sols humides, la durabilité du cordon de soudure, et donc l'intégrité du pieu, est aléatoire. En effet, une rupture du cordon de soudure par exemple sous l'effet de la corrosion, peut amener à un désalignement relatif du premier et du deuxième pieu amenant à une réduction importante des charges pouvant être appliquées sur le pieu composite, à une décompression locale du sol, voire une rupture du pieu.

[0005] Il existe également des pieux composites dont la liaison entre les pieux est assurée mécaniquement, par exemple par vissage. Il est nécessaire alors de manipuler le premier pieu de manière à faire coïncider les perçages ce qui peut s'avérer particulièrement délicat lorsque les pieux ont des dimensions importantes. Enfin, il est nécessaire de prévoir des dispositifs assurant que la liaison est bien stable dans le temps, de tels dispositifs ont une durabilité relative ou un coût important.

OBJET DE L'INVENTION

[0006] L'invention a pour objet d'améliorer la fiabilité d'un pieu en béton battu et/ou d'en faciliter la mise en oeuvre.

RESUME DE L'INVENTION

[0007] A cet effet, on prévoit un pieu en matériau comportant du ciment, comprenant une portion supérieure reliée à une portion inférieure par une portion centrale tubulaire définissant un logement central. La portion centrale comprend au moins un tronçon en forme de cylindre d'axe longitudinal dont une section présente un diamètre central extérieur et un diamètre central intérieur. La portion supérieure comporte une première paroi délimitée par une première surface intérieure et une première surface extérieure. La portion inférieure comporte une deuxième paroi délimitée par une deuxième surface intérieure et une deuxième surface extérieure. La première paroi délimite un premier logement tronconique débouchant dans le logement central, un premier cercle de grande base du premier logement possède un premier grand diamètre et un premier cercle de petite base du premier logement possède un premier petit diamètre. La deuxième surface extérieure délimite une partie tronconique tubulaire débouchant dans le logement central, un deuxième cercle de grande base de la partie tronconique possède un deuxième grand diamètre et un deuxième cercle de petite base de la partie tronconique possède un deuxième petit diamètre. La portion supérieure comprend un cerclage dont la surface intérieure s'étend autour de la première surface extérieure et un diamètre extérieur du cerclage est sensiblement égal ou inférieur au diamètre central extérieur. Le deuxième grand diamètre est supérieur au premier grand diamètre et/ou le deuxième petit diamètre est supérieur au premier petit diamètre. Le premier petit diamètre et/ou le deuxième petit diamètre étant inférieur au diamètre central intérieur.

[0008] On obtient ainsi un pieu tubulaire léger, dont la géométrie interne permet d'aisément bloquer deux pieux qui seraient montés l'un sur l'autre en phase chantier. En effet, la présence d'un cerclage couplé à la différence de diamètres entre la portion conique et le logement conique permet un assemblage rapide des deux pieux l'un sur l'autre en phase chantier. Le cerclage maintien une tension radiale au niveau de la jonction du pieu ce qui bloque les deux pieux longitudinalement. Enfin, la géométrie tubulaire du pieu le rend léger, aisément manipulable et permet de couler du béton à l'intérieur. Le changement de section au niveau de la jonction de deux pieux et qui est créé par le rapport particulier entre le premier petit diamètre, le deuxième petit diamètre et le diamètre central intérieur permet de créer un verrou une fois que le béton dans le logement central a pris. Le blocage obtenu par la conception du pieu composite de l'invention est suffisant lors des opérations de battage. Le verrouillage obtenu grâce à la géométrie interne du pieu composite est suffisant une fois le pieu dans le sol, indépendamment de l'oxydation du cerclage.

[0009] On obtient un pieu particulièrement léger et résistant lorsque le matériau comportant du ciment est du Béton Fibré Ultra Haute Performance.

[0010] Une compression optimale du matériau comportant de ciment est obtenue lorsque la différence entre le premier grand diamètre et le deuxième grand diamètre est comprise entre 0.1 et 0.5 millimètres, et est préférentiellement égale à 0.3 millimètres.

[0011] Il est possible d'injecter les sols lorsque le pieu comprend au moins un canal s'étendant selon une direction sensiblement radiale, le canal reliant le logement central et une surface extérieure du pieu.

[0012] Le verrouillage d'un pieu sur l'autre est particulièrement performant lorsque le cerclage est en métal, et avantageusement en acier à Haute limite Elastique.

[0013] Une réalisation économique est obtenue lorsque le cerclage est en forme de cylindre droit.

[0014] L'invention concerne également un pieu composite comprenant au moins un premier et un deuxième pieu précédemment décrits dans lequel la portion inférieure du deuxième pieu est engagée dans la portion supérieure du premier pieu. Le pieu composite est particulièrement durable lorsque le logement central est rempli de béton.

[0015] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de l'invention.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

[0016] Il sera fait référence aux figures annexées, parmi lesquelles :

• la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un pieu selon l'invention ;
• la figure 2 est une vue schématique d'une section du pieu du pieu selon l'invention ;
• la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une portion supérieure du pieu du pieu selon l'invention ;
• la figure 4 est une vue schématique en perspective du logement de la portion supérieure du pieu selon l'invention ;
• la figure 5 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'une portion inférieure du pieu du pieu selon l'invention ;
• la figure 6 est une vue schématique en perspective d'une portion tronconique de la portion inférieure du pieu selon l'invention ;
• la figure 7 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une portion inférieure d'un pieu composite selon l'invention ;
• la figure 8 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une portion centrale d'un pieu composite selon l'invention ;
• la figure 9 est une vue schématique en coupe longitudinale de détail d'une portion inférieure d'un pieu composite selon l'invention ;
• la figure 10 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un pieu composite selon l'invention ;
• les figures 11.a à 11.e sont des représentations schématiques des étapes de mise en oeuvre d'un pieu composite selon l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

[0017] En référence aux figures 1 à 9, le pieu selon l'invention, et généralement désigné 1, possède une forme sensiblement cylindrique et est en Béton Fibré à Ultra-hautes Performances (BFUP). Le pieu 1 comprend une portion supérieure 10 reliée à une portion inférieure 20 par une portion centrale 30 tubulaire définissant un logement central 31. La portion centrale 30 comprend un tronçon 32 en forme de cylindre droit d'axe longitudinal Oy. Le tronçon 32 possède une section 33 qui présente un diamètre central extérieur D₃₄ (ici de trois cent cinquante millimètres) et un diamètre central intérieur D₃₅.

[0018] Comme visible en figure 3, la portion supérieure 10 comporte une première paroi 11 délimitée par une première surface intérieure 12 et une première surface extérieure 13. La première paroi 11 délimite un premier logement 14 tronconique droit débouchant dans le logement central 31. Le premier logement 14 tronconique, représenté en figure 4, est défini par un premier cercle de grande base 15 qui possède un premier grand diamètre D₁₅ et un premier cercle de petite base 16 du premier logement qui possède un premier petit diamètre D₁₆. Le premier cercle de grande base 15 et le premier cercle de petite base 16 sont, ici, compris dans des plans P₁₅ et P₁₆ perpendiculaires à l'axe longitudinal Oy.

[0019] Un cerclage 17 en acier de type S355J2N (selon la norme NF EN 10113) s'étend autour de la première paroi 11. Le cerclage 17 est en forme de cylindre droit d'axe longitudinal Oy et possède une surface intérieure 17.1 qui s'étend autour de la première surface extérieure 13, et est préférentiellement au contact de la première surface extérieure 13. Le cerclage 17 comprend également une surface extérieure 17.2 dont un diamètre extérieur D_17.2 est sensiblement égal au diamètre central extérieur D₃₄.

[0020] Comme visible en figure 5, la portion inférieure 20 comporte une deuxième paroi 21 délimitée par une deuxième surface intérieure 22 et une deuxième surface extérieure 23. La deuxième surface extérieure 23 délimite une partie tronconique tubulaire 24 débouchant dans le logement central 31. La partie tronconique 24, représentée en figure 6, est définie par un deuxième cercle de grande base 25 qui possède un deuxième grand diamètre D₂₅ et un deuxième cercle de petite base 26 qui possède un deuxième petit diamètre D₂₆.

[0021] Selon l'invention, le deuxième grand diamètre D₂₅ est supérieur au premier grand diamètre D₁₅ d'une différence de grand diamètre D et le deuxième petit diamètre D₂₆ est supérieur au premier petit diamètre D₁₆ d'une différence de petit diamètre d.

[0022] La différence de grand diamètre D est idéalement comprise entre 0.1 et 0.5 millimètres et préférentiellement égale à 0.3 millimètres.

[0023] La différence de petit diamètre d est idéalement comprise entre 0.1 et 0.5 millimètres et préférentiellement égale à 0.3 millimètres.

[0024] Selon l'invention encore, le premier petit diamètre D₁₆ est inférieur au diamètre central intérieur D₃₅ et le deuxième petit diamètre D₂₆ est inférieur au diamètre central intérieur D₃₅.

[0025] Un tel pieu peut être obtenu par usinage intérieur d'une préforme en BFUP ou par des procédés de moulage à noyau dont la forme est modifiable connus de l'homme du métier.

[0026] Avantageusement, la portion centrale 30 du pieu 1 comprend une première série 2 de six canaux 2.1 à 2.6 qui s'étendent selon une direction sensiblement radiale reliant le logement central 31 et une surface extérieure 3 du pieu 1. La première série 2 de six canaux 2.1 à 2.6 est située à proximité de la portion supérieure 10 du pieu 1. Une deuxième série 4 de six canaux 4.1 à 4.6, une troisième série 5 de six canaux 5.1 à 5.6 et une quatrième série 6 de six canaux 6.1 à 6.6 similaires à la première série 2 sont régulièrement implantées sur la portion centrale 30 entre la portion supérieure 10 et la portion inférieure 20 du pieu 1. Les canaux 2.1-2.6, 4.1-4.6, 5.1-5.6 et 6.1-6.6 peuvent être réalisés lors du moulage du pieu 1 ou percés après fabrication du pieu 1.

[0027] La mise en oeuvre de l'invention va être décrite en en application au battage d'un pieu composite 100 comprenant un premier pieu 1 et un deuxième pieu 51, identique au pieu 1. Les éléments identiques ou similaires à ceux décrits ci-dessus porteront une référence identique augmentée d'une cinquantaine lorsqu'ils concernent le deuxième pieu 50.

[0028] En référence aux figures 7 à 10, la portion inférieure 20 du premier pieu 1 est introduite dans un logement 40 d'une pointe 41 en métal. Le pieu 1 est ensuite battu à l'aide d'un mouton (non représenté) et s'enfonce dans le sol 45. Une fois que le pieu 1 est suffisamment enfoncé dans le sol 45, la portion inférieure 70 d'un pieu 51 est présentée face à la portion supérieure 10 du premier pieu 1 de manière à ce que la partie tronconique 74 du deuxième pieu coopère avec le logement tronconique 14 du premier pieu 1. Les géométries tronconiques de la partie tronconique 74 et du logement 14 facilitent l'approche et le positionnement relatif des pieux 1 et 51.

[0029] Comme visible en figure 9, la différence entre le deuxième grand diamètre D₇₅ de la partie tronconique 74 du deuxième pieu 51 et le premier grand diamètre D₁₅ du logement 14 du premier pieu 1 ainsi que la différence de diamètre entre le deuxième petit diamètre D₇₆ de la partie tronconique 74 du deuxième pieu 51 et le premier petit diamètre D₁₆ du logement 14 du premier pieu 1 maintient la portion inférieure 70 du deuxième pieu 51 à distance de la portion supérieure 10 du premier pieu 1. Dès le premier impact du mouton sur la portion supérieure 60 du deuxième pieu 51, la portion tronconique 74 du deuxième pieu 51 s'enfonce dans le logement 14 et vient mettre en compression le BFUP de la première paroi 11 du premier pieu 1 ainsi que le BFUP de la deuxième paroi 21 du deuxième pieu 51. Le cerclage 17 du premier pieu 1 reprend ces efforts radiaux et, en empêchant le cisaillement de la première paroi 11, réalise une précontrainte de jonction entre la première paroi 11 du premier pieu 1 et la deuxième paroi 71 du deuxième pieu 51.

[0030] Le battage du pieu composite 100 se poursuit jusqu'à ce que la portion supérieure 60 du deuxième pieu 50 soit à la hauteur du sol fini (figure 10). Le fait que le diamètre extérieur D_17.2 du cerclage 17 du premier pieu 1 soit sensiblement égal au diamètre central extérieur D₈₅ du premier pieu 1 évite une décompression du sol localisée le long du deuxième pieu 51. Un effet similaire est obtenu lorsque le diamètre extérieur D_17.2 du cerclage 17 du premier pieu 1 est sensiblement inférieur au diamètre central extérieur D₃₅ du premier pieu 1.

[0031] L'intérieur du pieu composite 100 est ensuite coulé à l'aide d'un flexible d'injection 46 muni d'un obturateur inférieur 46.1 et d'un obturateur supérieur 46.2 selon une technique connue de l'homme du métier sous le nom de fracturation des sols-ou claquage des pieux-et qui est représentée à titre indicatif aux figures 11.a à 11.e. Le volume de béton qui s'étend entre le logement central 31 du premier pieu 1 et le logement central 81 du deuxième pieu 51 comprend une portion 47, ici sensiblement en forme de sablier, qui assure un verrouillage relatif du premier pieu 1 et du deuxième pieu 2. En effet, le fait que le premier petit diamètre D₁₆ du premier pieu 1 soit inférieur au diamètre central intérieur D₃₅ du premier pieu crée une réduction de section de la portion 47 qui, une fois que le béton coulé dans le logement central 31 a pris, interdit un déplacement relatif longitudinal ou transversal du premier pieu 1 et du deuxième pieu 51. Une réduction de section similaire, mais symétrique, a lieu en raison du fait que le deuxième petit diamètre D₇₆ du deuxième pieu 51 soit inférieur au diamètre central intérieur D₈₅ du deuxième pieu 51. Ce verrou de béton peut avantageusement être renforcé par l'introduction d'une ou plusieurs barres ou torons de ferraillage, ce qui améliore grandement la résistance de la portion 47 à la traction selon l'axe longitudinal Oy.

[0032] On obtient ainsi un pieu composite 100 dont les éléments le composant sont facilement transportables. Le positionnement relatif des premier et deuxième pieux 1 et 51 du pieu composite 100 et le maintien de leur jonction est rapide et fiable en raison notamment de la précontrainte du béton au niveau du joint. Enfin, le verrou de béton armé entre le premier pieu 1 et le deuxième pieu 51 est protégé par du BFUP, ce qui améliore fortement la durabilité et la fiabilité de la jonction indépendamment de la tenue dans le temps du cerclage métallique.

[0033] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention tel que défini par les revendications.

[0034] En particulier,

• bien qu'ici l'invention soit décrite en lien avec la fabrication d'un pieu de 350 mm de diamètre extérieur, l'invention s'applique également à la fabrication de pieux de diamètre différent, préférentiellement compris entre 120 et 350 millimètres mais également des diamètres inférieurs à 120 millimètres ou supérieurs à 350 millimètres ;
• bien qu'ici la portion centrale comprenne un tronçon en forme de cylindre droit, l'invention s'applique également à une portion centrale comprenant plus d'un tronçon en forme de cylindre droit ;
• bien qu'ici le pieu soit en BFUP, l'invention s'applique également à d'autres matériaux comportant du ciment comme par exemple du béton standard ou du mortier ;
• le pieu peut avoir d'autres formes, intérieures et/ou extérieures, que celles décrites ;
• bien qu'ici le pieu comprenne quatre séries de six canaux de liaison radiaux reliant le logement central et une surface extérieure du pieu l'invention s'applique également à un nombre différents de canaux, comme par exemple entre un et cinq ou plus de six canaux. Ces canaux peuvent également s'étendre dans des directions qui ne sont pas radiales, tant que l'extrémité distale de ces canaux débouche sur une surface extérieure du pieu.
• bien qu'ici le cerclage soit en acier S355J2N, l'invention s'applique également à d'autres types de cerclage comme par exemple un cerclage en fibre minérale comme le carbone ou le kevlar, ou en d'autres types d'acier à Haute Limite élastique (dit HLE) dont la limite élastique est supérieure ou égale à trois cent cinquante-cinq Newtons par millimètres carrés , des aciers doux alliés ou non, éventuellement inoxydable, ou des métaux non ferreux ;
• bien qu'ici le diamètre extérieur de la surface extérieure du cerclage soit sensiblement égal au diamètre central extérieur de la portion centrale, l'invention s'applique également à un cerclage dont le diamètre extérieur de la surface extérieure est sensiblement inférieur au diamètre central extérieur de la portion centrale ;
• bien qu'ici le deuxième grand diamètre de la partie tronconique soit supérieur au premier grand diamètre du logement tronconique et le deuxième petit diamètre soit supérieur au premier petit diamètre, l'invention s'applique également à une partie tronconique dont seul le deuxième grand diamètre de la partie tronconique est supérieur au premier grand diamètre du logement tronconique ou une partie tronconique dont seul le deuxième petit diamètre est supérieur au premier petit diamètre ;
• bien qu'ici le pieu composite comprenne un premier et un deuxième pieu, l'invention s'applique également à un pieu composite comprenant plus de deux pieux ;
• bien qu'ici le premier cercle de grande base, le premier cercle de petite base, le deuxième cercle de grande base et le deuxième cercle de petite base définissant le premier logement tronconique et la partie tronconique soient compris dans des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal, l'invention s'applique également à d'autres types de logement tronconique et de première partie tronconique dans lesquels le premier cercle de grande base et/ou le premier cercle de petite base et/ou le deuxième cercle de grande base et/ou le deuxième cercle de petite base sont compris dans des plans ayant une orientation quelconque par rapport à l'axe longitudinal ;
• bien qu'ici la portion centrale comprenne au moins un tronçon en forme de cylindre droit, l'invention s'applique également à d'autres types de forme de cylindre comme par exemple un cylindre dont la courbe de base est ovale, polygonale ou quelconque.

Revendications

1. Pieu (1) en matériau comportant du ciment, comprenant une portion supérieure (10) reliée à une portion inférieure (20) par une portion centrale (30) tubulaire définissant un logement central (31), la portion centrale (30) comprend au moins un tronçon en forme de cylindre d'axe longitudinal dont une section (33) présente un diamètre central extérieur (D₃₄) et un diamètre central intérieur (D₃₅), dans lequel :

- la portion supérieure (10) comporte une première paroi (11) délimitée par une première surface intérieure (12) et une première surface extérieure (13),

- la portion inférieure (20) comporte une deuxième paroi (21) délimitée par une deuxième surface intérieure (22) et une deuxième surface extérieure (23);

- la première paroi (11) délimite un premier logement (14) tronconique débouchant dans le logement central (31), un premier cercle de grande base (15) du premier logement (14) possède un premier grand diamètre (D₁₅) et un premier cercle de petite base (16) du premier logement (14) possède un premier petit diamètre (D₁₆);

- la deuxième surface extérieure (23) délimite une partie tronconique (24) tubulaire débouchant dans le logement central (31), un deuxième cercle de grande base (25) de la partie tronconique (24) possède un deuxième grand diamètre (D₂₅) et un deuxième cercle de petite base (26) de la partie tronconique (24) possède un deuxième petit diamètre (D₂₆);

- la portion supérieure (10) comprend un cerclage (17) dont la surface intérieure (17.1) s'étend autour de la première surface extérieure (13);

dans lequel,

- un diamètre extérieur (D_17.2) du cerclage (17) est sensiblement égal ou inférieur au diamètre central extérieur (D₃₄) ; et

- le deuxième grand diamètre (D₂₅) est supérieur au premier grand diamètre (D₁₅) et/ou le deuxième petit diamètre (D₂₆) est supérieur au premier petit diamètre (D₁₆) ;

- le premier petit diamètre (D₁₆) et/ou le deuxième petit diamètre (D₂₆) étant inférieur au diamètre central intérieur (D₃₅).

2. Pieu (1) selon la revendication 1, dans lequel le matériau comportant du ciment est du Béton Fibré Ultra Haute Performance.

3. Pieu (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la différence entre le premier grand diamètre (D₁₅) et le deuxième grand diamètre (D₂₅) est comprise entre 0.1 et 0.5 millimètres, et est préférentiellement égale à 0.3 millimètres.

4. Pieu (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le pieu (1) comprend au moins un canal (2.1-2.6 ; 4.1-4.6 ; 5.1-5.6 ; 6.1-6.6) s'étendant selon une direction sensiblement radiale, le canal (2.1-2.6 ; 4.1-4.6 ; 5.1-5.6 ; 6.1-6.6) reliant le logement central (31) et une surface extérieure (3) du pieu (1).

5. Pieu (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le cerclage (17) est en métal.

6. Pieu (1) selon la revendication 5, dans lequel le cerclage (17) est en acier à Haute limite Elastique.

7. Pieu (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le cerclage (17) est en forme de cylindre droit.

8. Pieu composite (100) comprenant au moins un premier et un deuxième pieu (1 ; 51) selon l'une des revendications précédentes dans lequel la portion inférieure (70) du deuxième pieu (51) est engagée dans la portion supérieure (10) du premier pieu (1).

9. Pieu composite (100) selon la revendication 8, dans lequel le logement central (31) est rempli de béton.

Dessins