dimanche 19 mars 2017

Compte rendu TP MDS ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE (DPT) génie civil PDF

Compte rendu TP MDS ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE (DPT) génie civil PDF   

Un autre essai important dans notre domaine est L'ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE (DPT), aujourd'hui on a un Compte rendu de TP MDS ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE (DPT) génie civil PDF.


ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE en génie civil

Compte rendu TP MDS ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE (DPT) génie civil PDF

TP ESSAI DE PENETRATION
 DYNAMIQUE


Introduction :
  L’idée de la pénétration dynamique d’une tige munie d’un cône dans le sol est bien ancienne. Cet essai a été initialement conçu pour apprécier qualitativement la densité des sols pulvérulents dont il est quasi-impossible d’en extraire des échantillons intacts.
D’autres sources indiquent que cet essai dérive de la technique de mise en œuvre des pilotis en bois pour la construction des cités aquatiques, depuis l’aube de l’histoire humaine.
 La première expérience conne d’essai de pénétration dynamique remonte au XVIIème siècle en Allemagne. Depuis, plusieurs générations du pénétromètre dynamique se sont succédées avec une amélioration sensible apportée à l’appareil de base.
             L’essai DPT est  le plus simple et le moins coûteux des essais in-situ, se qui explique qu’il est le plus utilisé. Outre la reconnaissance géotechnique du terrain, l’essai de pénétration dynamique est un outil de calcul des fondations, bien qu’il connaît dans ce domaine moins de succès que d’autres essais tels que le pressiomètre et le pénétromètre statique.


1-BUT DE ce TP MDS : 
Le pénétromètre dynamique est un modèle réduit d’une fondation profonde battue dans le sol. C’est un essai facile de mise en œuvre et rapide, donc peu coûteux, qui peut être utilisé pour définir les points suivants, au cours de la reconnaissance :

  1. L’homogénéité du site (comparaison des courbes de battage)
  2. La cote du substratum (contrôle des refus absolus). 
  3. Le refus présumé de fondations battues (pieux, chemises métalliques, palplanches, pal pieux…).
  4. L’estimation de la force portante de fondations profondes et au cours de l’exécution, le contrôle de la force portante obtenue au cours de battage.
  5.      Les deux premiers points montrent qu’on est en présence d’un essai de reconnaissance que l’on ne doit, eu égard à sa fidélité, utiliser que pour avoir une idée qualitative de la succession des couches.
  6.       Il serait illusoire de vouloir tirer de cet essai des renseignements géotechniques quantitatifs.
  7. Les deux autres points montrent que cet essai permet un dimensionnement approché des fondations profondes proprement dites (Battage de pieux) ou une évaluation du procédé d’exécution utilisé (réalisation d’un batardeau de palplanches) dans certains terrains.
  8. Enfin, l’application sur chantier d’une formule de battage permet en vue des refus (enfoncements moyens, par coup de mouton, calculés en général sur 10 coups) mesurés, de prendre la décision d’arrête le battage, une fois la résistance cherchée est obtenue.

Ces formules de battage doivent être utilisées avec coefficient de réduction important.

3- CHAMP D’APPLICATION de ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE:
 L’essai peut se faire pour le balayage du terrain en phase de reconnaissance préliminaire permet par la suite d’orienter la reconnaissance détaillée (nombre et position des sondages…).
        Cet essai est aussi utilisé pour l’analyse qualitative d’un terrain (location d’un substratum, mise en évidence des cavités…), comme il est utilisé pour l’étude d(un modeste projet de fondations où l’investigation géotechnique est pour des raisons économiques limitée.
         Le DPT s’est élargi et il est actuellement courant de réaliser des campagnes d’essai de pénétration dynamique pour :
Définir un site en phase de reconnaissance et déterminer ainsi son aptitude de recevoir une construction donnée.
Définir le toit d’un substratum compact (rocheux).
Définir l’homogénéité spatiale du terrain par recoupement des différents sondages pénétromètriques.
Etudier les sites où il est impossible de réaliser des massifs de réaction( site aquatique, sol tourbeux, terrains encombrés…), ce qui présente un avantage important par rapport à l’essai de pénétration statique CPT.
Etudier la pénétrabilité des pieux et des rideaux de palplanches.
Caractériser la résistance des sols raides et compacts (refus de pénétration statique)
Etudier les dépôts alluvionnaires ou graveleux où l’éboulement ou la présence des gros cailloux rendent délicats les autres essais in-situ.


4-Materiels:

  •  - Tamis d’une mailles 400 μm
  •  - Palette en caoutchouc 
  •  - Mortier et pilon
  •  - Bol de porcelaine
  •  - Spatule
  •  - Balance 
  •  - Pénétromètre à cône



5-PRINCIPE DE L’ESSAI DE PENETRATION DYNAMIQUE:
 L’essai consiste à battre un train de tiges finissant par une pointe conique dans le sol, à l’aide d’un mouton de masse M  tombant d’une hauteur H et de mesurer le nombre de coups nécessaire Nd pour faire pénétrer la pointe sur une hauteur  h. L’essai est en général rapide, le comportement du sol est donc non drainé notamment dans le cas des sols fins saturés.
Le paramètre Nd en soi même, n’a aucune signification du fait qu’il varie notamment avec l’intensité de l’énergie de battage, le rapport entre la masse du mouton et celle battue (enclume + tige + point…), le diamètre de la pointe et son débordement. Il importe alors de calculer d’une manière conventionnelle une résistance dynamique qd à la pénétration selon les formules de battage qu’on verra ci-après.

6-CARACTERISTIQUE PRINCIPAUX:
Le chargement du sol est instantané.
Le seul paramètre que l’on peut mesurer à l’aide des appareils courants est la résistance dynamique (soit de pointe, soit de l’ensemble du train de tubes, suivant les appareils calculés grâce à une formule de Battage en fonction de la profondeur permet de tracer une courbe de Battage.
L’interprétation des résultats se fait habituellement à l’aide d’un graphique sur lequel, on a noté le nombre de coups nécessaires pour enfoncer la pointe de 10, 20 ou 30 cm en fonction de la profondeur atteinte.
L’analyse des diagrammes de pénétromètre est surtout utilisée pour :
Apprécier la compacité des sols pulvérulents.
Apprécier l’homogénéité d’un site, déceler l’hétérogénéité, positionner les couches dures.
Envisager de battre les pieux et les palplanches et quelle sera la cote approximative de leur refus à puissance de battage donnée
Estimer à partir des formules de battage la force portant des fondations

L’essai de pénétration dynamique ne doit jamais être utilisé seul au cours de la reconnaissance.
Une reconnaissance extensive d’un site pourra être menée à partir de cet essai à condition d’effectuer un étalonnage correct sur des forages de reconnaissance voisins ou d’autres essais in-situ, en particuliers les sondages pressiométriques.

6-NORMALISATION DE L’ESSAI:
La normalisation de l’essai ouvrira des grandes perspectives de recherche sur cet essai simple mais pouvant jouer un rôle pas moins important que celui d’autres essais in-situ, et permettra désormais de comparer les résultats d’études sur un appareil unifié.
On reporte ci-dessous l’essentiel du projet de norme mondiale concernant l’appareillage standard ainsi que la procédure normalisée de l’essai :
1- Il existe quatre type d’essai DPT selon la taille du cône et l’énergie de battage :
L’essai DPL ou pénétration dynamique légère
L’essai DPM ou pénétration dynamique moyenne
L’essai DPH ou pénétration dynamique lourde
L’essai DPSH ou pénétration dynamique super lourde
2- La géométrie du cône fait intervenir un angle au sommet de 90°.
3- La résistance en pointe est définie par le nombre de coups de battage nécessaire pour un enfoncement donné de la pointe. L’énergie de battage est le produit du poids M . g du mouton fois la hauteur H de chute.
4- L’essai DPT est recommandé pour une investigation dans un massif pulvérulent. En interprétant l’essai dans un sol cohérent ou à grand profondeur, une prudence est requise en cas de mobilisation significative du frottement latéral avec les tiges.
5- L’essai DPT peut être utilisé pour l’appréciation qualitative des caractéristique du sol telles que la densité relative, la compressibilité, la résistance au cisaillement et la consistance. Il est recommandé que l’interprétation de l’essai pour un calculde la capacité portante des fondations est à limiter principalement aux sols pulvérulents.
6- La cadence du battage est de 15 à 30 coups par minute. La résistance dynamique des sols pulvérulents dépend peu de cette cadence. On peut alors augmenter la cadence jusqu’à 60 coups par minute.
7- A partir du nombre de coups mesuré, on calcule la résistance dynamique en pointe par :
   qd =  M.g.H       M
            Sp . v      M+M’
Avec :
M’ : Masse totale des tiges, du guide et de l’enclume
M : Masse du mouton
H : Hauteur de chute du mouton
Sp : Aire de la section droite du cône
g : Accélération de la gravité terrestre (10 m/s2)
v : Pénétration pour un coup (v= h/ Nd  , h ≈ 10 cm est l’enfoncement de la pointe)
8 – On peut limiter la mobilisation du frottement latéral par une injection de la boue de forage à partir du cône, dans l’espace annulaire entre les tiges et la paroi du forge, ou en injectant un tubage de revêtement.

7-LES SOLES INTERESSES PAR L’ESSAI:
Le caractère simple de l’essai laisse à penser qu’il peut être réalisé dans n’importe quel terrain. Il faut noter que le battage d’une pointe dans un sol fin saturé se traduit par une forte résistance dynamique en pointe, due à l’absorption de presque la totalité de l’énergie de battage  par l’eau interstitielle, ce qui fausse complètement l’interprétation de l’essai en donnant des valeurs fortement surestimées de la résistance en pointe. Il est ainsi recommandé d’orienter l’utilisation de l’essai DPT vers les milieu perméables ou les milieux peu perméables non saturés.
L’arrêt de l’essai se fait ; selon les normes françaises, lorsque la profondeur fixée a été atteinte ou l’enfoncement sous 100 coups est inférieur ou égal à 20 cm ou lorsque le rebond du mouton est supérieur à 5 cm.

Les résultats de l’essai de pénétration dynamique  sont en général reportés sur un graphique artimétrique ou semi-logarithmique sous forme de la variation de la résistance en pointe qd en fonction de la profondeur, en précisant la formule utilisée pour le calcul de qd à partir de Nd  soit sous forme de la variation du nombre de coups Nd pour un enfoncement de 10 cm, en fonction de la profondeur, en indiquant pour cas les caractéristiques du matériel utilisé.

REMARQUE:
 l’essai  DPT est largement utilisé relativement aux autres essais in-situ à cause de sa facilité de réalisation, de sa simplicité et ainsi sa capacité de couvrir une large gamme de sols étudiés. Les appareils le plus utilisés par les laboratoires géotechniques sont le BORRO-B2 et le SERMES. Le premier est généralement caractérisé par :
Masse du mouton = 63.5 kg
Hauteur de chute = 50 cm
Enfoncement de référence = 20 cm
Diamètre des tiges = 45/32 mm
Diamètre du cône = 45 mm
Cet appareil est couramment décrit, dans les rapports de sol, comme étant lourd alors que la consultation du tableau récapitulant les caractéristiques des appareils universellement normalisés, montre que le BORRO est caractérisé par une hauteur de chute plus petite que celle de l’appareil super-lourd DPSH et un mouton plus lourd que celui de l’appareil lourd DPH. Cet écart par rapport à la normalisation limite l’intérêt technique de cet essai, dans la mesure où il ne permet pas l’exploitation d’éventuelles méthodes d’analyse et de calcul géotechnique à partir de l’essai DPT qui peut se développer à l’avenir.
Enfin, la formule des Hollandais est systématiquement appliquée alors qu’il sera vu ultérieurement que celle-ci est limitée et peut dans certains cas donner une surestimation dangereuse de la résistance dynamique qd.


CONCLUSION:

L’enfoncement dynamique d’une pointe conique dans un massif du sol est un problème d’interaction sol/structure assez complexe vu la multitude des paramètres géométriques et géotechniques rentrant en jeu. En outre, l’analyse de comportement dynamique du sol en grandes déformations est en cours en stade de recherche et il est alors dans l’état actuel de nos connaissances, d’espérer aboutir une solution satisfaisante du problème.
        En pratique l’interprétation  des résultats de l’essai DPT s’effectue par calcul d’une résistance dynamique qd  en pointe, à partir du nombre de coups Nd.
        Cependant il existe une diversité de formules de battage approchant la résistance dynamique de la pointe.
        Les formules de battages utilisés en pratique se basent sur le bilan énergétique dans le système mouton – appareil - sol, pour en déduire d’une manière simplifiée la résistance dynamique.      


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