LU84037A1

LU84037A1 - FOUNDATION PILE

Info

Publication number: LU84037A1
Application number: LU84037A
Authority: LU
Inventors: Jean-Paul Scholtes
Original assignee: Arbed
Priority date: 1982-03-24
Filing date: 1982-03-24
Publication date: 1983-11-17
Also published as: NL8300760A; IT8320170A0; IT1160811B; BE896022A

Description

Pieux de fondation L’invention concerne des pieux de fondation, notamment des pieux flottants en acier, qui ne sont pas enfoncés jusqu'au sous-sol 5 rocheux. Dans ce cas la charge que le pieu peut supporter est déterminée essentiellement par la résistance à la pointe et par la friction que sa surface périphérique exerce sur le terrain de fondation.Foundation piles The invention relates to foundation piles, in particular floating steel piles, which are not sunk to the rocky subsoil 5. In this case, the load that the pile can support is essentially determined by the resistance at the tip and by the friction that its peripheral surface exerts on the foundation ground.

La résistance à la pointe ou la force de frottement varient selon la 10 nature du sol. Dans du gravier, le frottement est très faible alors que dans du limon la résistance à la pointe peut être négligeable.The tip resistance or the frictional force varies according to the nature of the soil. In gravel, the friction is very low while in silt the resistance to the point can be negligible.

Dans le cas idéal (p.ex. pour des pieux enfoncés jusqu'au sous-sol rocheux), la capacité de portance d'un pieu est déterminée par sa 15 section d'acier. Pour utiliser plus à fond la section transversale d'acier du pieu flottant, qui en général peut supporter des charges nettement plus grandes que la somme des forces de friction périphérique et de la résistance de pointe, on a déjà proposé certaines solutions. Ainsi pour augmenter la résistance de pointe, on prévoit 20 à la base d'un pieu en acier, ou à une certaine distance de celle-ci un volume soit en béton, soit en un autre matériau. On peut également mettre en place, sur des pieux en acier, des semelles. Pour augmenter la friction, une solution consiste à fixer, sur des pieux en acier, des éléments proéminents plus courts que les pieux, tels 25 des plaques, des profils T, en acier, béton ou autre matériau.In the ideal case (eg for piles driven to rocky subsoil), the bearing capacity of a pile is determined by its section of steel. To make fuller use of the steel cross section of the floating pile, which in general can support loads significantly greater than the sum of the peripheral friction forces and the peak resistance, we have already proposed certain solutions. Thus, to increase the peak resistance, a volume is provided at the base of a steel pile, or at a certain distance from it, either of concrete or of another material. One can also put in place, on steel piles, soles. To increase friction, one solution consists in fixing, on steel piles, protruding elements shorter than the piles, such as plates, T-profiles, in steel, concrete or other material.

Ces pièces sont situées de préférence au niveau du bord supérieur de la couche du sol présentant les propriétés de frottement les plus élevées.These parts are preferably located at the upper edge of the soil layer having the highest friction properties.

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Le brevet BE 659.745 décrit un pieu présentant des saillies à des niveaux différents, les saillies d'un niveau supérieur étant plus larges que celles d'un niveau inférieur. Ces saillies peuvent être des plaques inclinées, rendues solidaires des côtés latéraux du pieu 5 et au fur et à mesure qu'on enfonce celui-ci dans le sol, la terre se trouvant en dessous des saillies est soumise à une compression accrue.Patent BE 659,745 describes a stake having projections at different levels, the projections of an upper level being wider than those of a lower level. These protrusions can be inclined plates, made integral with the lateral sides of the pile 5 and as one pushes it into the ground, the earth being below the protrusions is subjected to increased compression.

La force de portance des pieux, qui ont été soumis aux artifices 10 précités, est évidemment sensiblement améliorée par rapport à des pieux plus simples. Pourtant la capacité maximale de charge, qui dépend toujours fortement de la nature du sous-sol, est encore bien inférieure à la capacité de résistance admissible du matériau * constituant le pieu. D'un autre côté les élargissements prévus sur 15 le pieu ainsi que les pièces fixées sur celui-ci ne s'éloignent que peu de la forme du pieu même. Ilsont des dimensions comparables au pieu auquel elles sont fixées et n'en augmentent les capacités de portance que dans des proportions modestes.The lift force of the piles, which have been subjected to the aforementioned devices, is obviously appreciably improved compared to simpler piles. However, the maximum load capacity, which always strongly depends on the nature of the subsoil, is still much lower than the admissible resistance capacity of the material * constituting the pile. On the other hand, the widenings provided on the pile as well as the parts fixed on it do not deviate much from the shape of the pile itself. They have dimensions comparable to the pile to which they are fixed and only increase the bearing capacities in modest proportions.

20 Le but que vise la présente invention, consiste à proposer un pieu destiné à être enfoncé dans le sol et présentant une grande capacité de portance, de façon telle que la charge maximale admissible soit déterminée en majeure partie par la capacité de charge du matériau utilisé et non par les conditions du sous-sol, de façon qu'il soit 25 possible de réaliser les fondations de constructions d'une manière plus économique.The object of the present invention is to provide a pile intended to be driven into the ground and having a large bearing capacity, so that the maximum permissible load is largely determined by the carrying capacity of the material used. and not by the conditions of the basement, so that it is possible to make the foundations of constructions in a more economical manner.

Ce but est atteint grâce à un pieu comportant une structure auxiliaire qui présente, en coupe perpendiculaire à l'axe du pieu, une 30 section au moins dix fois supérieure à celle du pieu.This object is achieved by means of a pile comprising an auxiliary structure which has, in section perpendicular to the axis of the pile, a cross section at least ten times greater than that of the pile.

Cette structure peut être de forme quelconque, soit pleine, soit creuse, mais pour des raisons d'efficacité et de rendement, il vaut mieux qu'on s'approche le plus possible de la forme ronde. Le 35 matériau utilisé est de préférence soit du béton, soit du bois, soit de l'acier.This structure can be of any shape, either solid or hollow, but for reasons of efficiency and yield, it is better to get as close as possible to the round shape. The material used is preferably either concrete, wood or steel.

- 3 - L'adoption d'une section transversale de dix fois supérieure à la section d'acier a été rendue possible par la connaissance du fait, que le maximum de la force d'impact lors du battage ne dure qu'en-5 viron une milliseconde. Pour des mises en charge aussi courtes,la limite élastique de l'acier atteint, voire dépasse, la limite de rupture mesurée à des vitesses de mise en charge conventionnelles. L'emploi de sections transversales nettement plus importantes que la section du pieu, entraîne des sollicitations dynamiques très impor-10 tantes lors du battage du pieu qui ne peuvent en fait être supportées par l'acier qu'à cause de l'explication sus-dite.- 3 - The adoption of a cross section ten times greater than the steel section was made possible by the knowledge that the maximum impact force during threshing only lasts for 5 about a millisecond. For such short loadings, the elastic limit of the steel reaches or even exceeds the rupture limit measured at conventional loading speeds. The use of cross sections significantly larger than the pile section, causes very significant dynamic stresses during the pile driving which can in fact only be supported by the steel because of the above explanation. said.

Les avantages du pieu selon l'invention consistent dans le fait que pour les sols prémentionnés, soit sa longueur est considérablement 15 réduite par rapport à de pieux normaux, soit sa capacité portante augmentée. Le résultat en est dans les deux cas une réduction du coût des fondations, soit par réduction du nombre de pieux, soit par réduction de leur longueur.The advantages of the pile according to the invention consist in the fact that for the above-mentioned soils, either its length is considerably reduced compared to normal piles, or its bearing capacity is increased. The result is in both cases a reduction in the cost of foundations, either by reducing the number of piles, or by reducing their length.

20 L'invention sera décrite plus en détail à l'aide de figures qui en montrent quelques exécutions préférentielles :The invention will be described in more detail with the aid of figures which show some preferred embodiments thereof:

La fig.l montre une vue de côté d'une poutrelle H munie d'une pièce cylindrique pleine.Fig.l shows a side view of a beam H provided with a solid cylindrical part.

25 La fig.2 montre le dispositif représenté en fig.l en coupe.Fig. 2 shows the device shown in fig. 1 in section.

La fig.3 montre une vue de côté d'un tube muni d'une pièce cylindrique creuse en acier.Fig.3 shows a side view of a tube fitted with a hollow cylindrical piece of steel.

La fig.4 montre le dispositif représenté en fig.3. en coupe.Fig.4 shows the device shown in Fig.3. sectional.

• La fig.5 montre une vue de côté d'une poutrelle H munie de plaques 30 auxiliaires.• Fig.5 shows a side view of a beam H provided with auxiliary plates 30.

La fig.6 montre le dispositif représenté en fig.5 en coupe.Fig.6 shows the device shown in Fig.5 in section.

Sur la figure 1 est représentée une poutrelle H 10 passant au milieu (voir fig.2) d'une pièce cylindrique pleine 11 en béton. Cette pièce 35 cylindrique peut être rendue solidaire du pieu soit à l'aide de barres ou clous métalliques 12 qui traversent le béton et la poutrelle 10 préalablement munie d'évidements, soit à l'aide d'une - 4 - plaque 13 métallique. Cette plaque peut être fixée à la poutrelle par soudage.Les barres, dont une seule a été tracée en pointillés sur la fig.2, sont agencées de préférence de sorte à traverser les deux ailes de la poutrelle. Cette forme d’exécution de l'invention 5 est particulièrement intéressante lorsque le sol présente une couche de gravier ou de sable ayant une résistance de pointe élevée. La hauteur du cylindre est déterminée dans ce cas, par des considérations théoriques sur les lignes de rupture. Les forces agissant sur la base du cylindre doivent en effet être transmises à la poutrelle 10 par l'intermédiaire des barres ou clous métalliques 12, ou à l'aide de la plaque 13.In Figure 1 is shown a beam H 10 passing in the middle (see fig.2) of a cylindrical solid part 11 of concrete. This cylindrical part 35 can be made integral with the pile either by means of metal bars or nails 12 which pass through the concrete and the beam 10 previously provided with recesses, or by means of a metal plate 13. This plate can be fixed to the beam by welding. The bars, only one of which has been drawn in dotted lines in fig. 2, are preferably arranged so as to pass through the two wings of the beam. This embodiment of invention 5 is particularly advantageous when the soil has a layer of gravel or sand having a high peak resistance. The height of the cylinder is determined in this case, by theoretical considerations on the breaking lines. The forces acting on the base of the cylinder must in fact be transmitted to the beam 10 by means of metal bars or nails 12, or by means of the plate 13.

On peut évidement employer conjointement des barres 12 et une plaque ’ 13. Au cours du battage, le cylindre 11 détruit la couche de terre 15 qu’il traverse et le trou qu'il laisse derrière lui peut être comblé par du remblai ou de béton.Bars 12 and a plate 13 can obviously be used together. During threshing, the cylinder 11 destroys the layer of soil 15 which it crosses and the hole which it leaves behind can be filled with backfill or concrete .

La fig.3 montre un pieu de fondation en acier sous forme de tube 30, qui comporte une pièce auxiliaire 31 également sous forme de tube. 20 Le diamètre de la pièce auxiliaire 31 est, de préférence, contrairement à ce qui est représenté sur la fig.3, nettement supérieur à celui de tube 30. Des plaques métalliques 32 fixent la pièce auxiliaire 31 rigidement au pieu par l'intermédiaire de soudures 33 (£ig.4). Ce genre de dispositif qui présente une section et une 25 surface latérale importante est particulièrement intéressant pour des terrains sablonneux, où le frottement latéral est tellement grand que le sol, emprisonné entre le pieu et le tube forme un » bouchon compact, de sorte que toute la section est considérée comme porteuse.Fig.3 shows a steel foundation pile in the form of a tube 30, which has an auxiliary part 31 also in the form of a tube. 20 The diameter of the auxiliary part 31 is preferably, contrary to what is shown in FIG. 3, significantly greater than that of the tube 30. Metal plates 32 fix the auxiliary part 31 rigidly to the pile by means of welds 33 (£ ig.4). This type of device which has a large cross-section and a lateral surface is particularly advantageous for sandy soils, where the lateral friction is so great that the soil, trapped between the pile and the tube forms a "compact plug, so that all the section is considered to be a carrier.

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La figure 5 montre une poutrelle H en acier 50 à laquelle des plaques 51 ont été fixées par soudage. Des plaques 52 parallèles à l'âme, respectivement aux ailes de la poutrelle peuvent être soudées perpendiculairement aux extrémités des plaques 51. Ces plaques 52 35 augmentent non seulement la surface latérale et la section de la structure auxiliaire, mais également la stabilité de l'ensemble. Cette structure auxiliaire apporte non seulement au pieu une augmen- - 5 - tation de la section, mais également et avant tout de la surface périDhérique, de sorte que ce dispositif est d'un emploi particulièrement intéressant dans du limon. Ces plaques peuvent également être constituées par du béton.FIG. 5 shows a steel H beam 50 to which plates 51 have been fixed by welding. Plates 52 parallel to the core, respectively to the wings of the beam can be welded perpendicularly to the ends of the plates 51. These plates 52 35 not only increase the lateral surface and the cross section of the auxiliary structure, but also the stability of the together. This auxiliary structure not only provides the pile with an increase in cross-section, but also and above all in the peripheral surface, so that this device is of particularly advantageous use in silt. These plates can also be made of concrete.

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La structure auxiliaire peut être fixée, selon la constitution des différentes couches du sol de fondation, à n'importe quelle hauteur du pieu. Elle peut même dépasser par le bas et descendre plus loin dans le sol que le pieu lui-même. Dans ce dernier cas, il faudra 10 prendre les précautions nécessaires pour éviter que le pieu ne sorte de la direction de battage choisie.The auxiliary structure can be fixed, according to the constitution of the different layers of the foundation soil, at any height of the pile. It can even protrude from below and descend further into the ground than the stake itself. In the latter case, the necessary precautions must be taken to prevent the pile from going out of the chosen direction of threshing.

D'après l'invention, il est possible, après l'étude des couches du terrain de fondation, de choisir l'importance de la modification de 15 la section droite du pieu, telle qu'elle développe le maximum de force portante en accord avec ses dimensions. Il est également possible, de choisir sur le chantier le genre de structure auxiliaire, ainsi que la profondeur à laquelle elle sera logée, pour avoir la stabilité exigée de l'ensemble.According to the invention, it is possible, after studying the layers of the foundation soil, to choose the extent of the modification of the cross section of the pile, such that it develops the maximum bearing power in accordance with its dimensions. It is also possible, to choose on the site the kind of auxiliary structure, as well as the depth at which it will be housed, to have the required stability of the whole.

Claims

1. Foundation pile, in particular floating steel pile in the form of an H-shaped tube or beam, which comprises, over part of its length, at least one auxiliary structure of any shape, characterized in that in section perpendicular to the axis of the pile, this structure has a section at least ten times greater than that of the pile.

2. A pile according to claim 1, characterized in that said structure is a solid cylinder, preferably of reinforced concrete.

3. A pile according to claim 1, characterized in that said structure is a hollow cylinder, preferably made of steel.

4. A pile according to claim 1, characterized in that said structure consists of at least two plates arranged radially-ment to the pile so that the surface included is at least ten times greater than that of the pile.

5. A pile according to claim 4, characterized in that said plates are made of steel.

6. A pile according to claim 4, characterized in that said plates are made of concrete. 25

7. Pile according to claims 1 or 4, characterized in that said structure consists of four rectangular metal plates, two adjacent plates being perpendicular, and whose sides opposite to those fixed to the pile have other »30 metal plates fixed perpendicularly to the first plates.

8. Pile according to claim 1, characterized in that said structure consists of cut beams. 35