Effets des anomalies géométriques et matérielles sur le comportement statique des pieux coulés en place

(fre) Les tests de performance étant plus coûteux que les tests d’intégrité, il est économiquement intéressant de pouvoir déterminer la performance d’un pieu défectueux à partir de la géométrie et de la position des anomalies pouvant se former dans celui-ci. L’objectif de ce mémoire est d’étudier l’impact des anomalies géométriques et matérielles sur la performance du pieu. Pour nous aider dans notre travail, nous avons d’abord défini une anomalie, les différents types existants, la manière dont celles-ci peuvent se former et les différents tests d’intégrité permettant de les détecter. H.G. Poulos avait déjà étudié le comportement des pieux défectueux en 1995, sans expliquer son raisonnement en détails. Nous avons souhaité reproduire son modèle en développant une approche modélisant le pieu par une série de ressorts. Nous avons été plus loin dans la réflexion en analysant la forme, la position et l’empreinte de l’anomalie ainsi que la présence possible d’un effet de base supplémentaire au droit de l’anomalie géométrique. Pour se rapprocher du comportement réel du pieu, un modèle Plaxis 2D est créé sur base des hypothèses de K. Petek, C.W. Felice et R.D. Holtz de 2002. Trois cas sont étudiés : le sol et le béton ont un comportement élastique linéaire ; le sol a un comportement Mohr-Coulomb et le béton en comportement élastique linéaire ; le sol et béton ont un comportement Mohr-Coulomb. Les résultats obtenus pour le premier cas suivant l’approche en éléments finis coïncident avec l’approche ressorts. Pour les deux autres cas, les conclusions tirées des résultats sont les mêmes que le premier cas mais l’allure des résultats est différente. Une striction du fût diminuera la rigidité de la tête de pieu tandis qu’une extension l’augmentera. Une anomalie proche de la tête de pieu réduira davantage la rigidité que si elle était formée en profondeur. Une empreinte plus grande diminue la rigidité en cas de striction mais l’augmente avec une extension. Une anomalie de forme rectangulaire est néfaste, la forme triangulaire est la moins pénalisante et l’ellipse se situe entre les deux.

(eng) The performance tests being less cost efficient than the integrity test, it becomes financially interesting to evaluate the performance of a defective pile knowing its geometry and the position of the anomalies that may occur. The goal of this thesis is to analyze the impact of the geometrical and material anomalies on the performance of the pile. To help us achieve our goal, we have first defined the anomaly then the different existing types, how they form and the different integrity test to figure out their position. H.G. Poulos had already study the behavior of defective piles in 1995 without explaining his method in detail. Our will was to reproduce his model developing an approach representing the pile using a series of springs. Going further into our reflection we decided to analyze the shape, position, footprint of the anomaly and the chance of a supplementary base emerging into the anomaly. To get as close to the real behavior of the pile, we created a Plaxis 2D model based on assumptions made by K. Petek, C.W. Felice et R.D. Holtz in 2002. Three cases have been studied : the soil and concrete having a linear elastic behavior; the soil having a Mohr-Coulomb behavior and the concrete having a linear elastic behavior; the soil and the concrete having a Mohr-Coulomb behavior. The results obtained for the first case in FEM correlated with the approach representing the pile using a series of springs. For the two other cases, the conclusions are the same as the first case but the results’ look are different. A necking of the shaft will lower the rigidity of the head of the pile whereas a bulge increase the rigidity. The highest the anomaly forms on the pile the more it will lower the rigidity of the pile. If the anomaly has a bigger footprint, the rigidity will increase in case of a bulge whereas it will decrease in case of a necking. An anomaly of a rectangular shape has the biggest effect on the pile behavior and the triangular shaped anomaly affects the pile behavior the less. The elliptical shaped anomaly lays in between in term of effect caused to the pile.