EP0317458B1 - Procédé et dispositif pour mettre en oeuvre une fondation en créant un massif constitué par le sol lui-même - Google Patents

Procédé et dispositif pour mettre en oeuvre une fondation en créant un massif constitué par le sol lui-même Download PDF

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EP0317458B1
EP0317458B1 EP88430029A EP88430029A EP0317458B1 EP 0317458 B1 EP0317458 B1 EP 0317458B1 EP 88430029 A EP88430029 A EP 88430029A EP 88430029 A EP88430029 A EP 88430029A EP 0317458 B1 EP0317458 B1 EP 0317458B1
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EP
European Patent Office
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anchoring
slab
ground
tie rod
anchor
Prior art date
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EP88430029A
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German (de)
English (en)
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EP0317458A1 (fr
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André Martin
Pierre Habib
Minh Phong Luong
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Castola Charles-Alain
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/50—Anchored foundations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/28—Stressing the soil or the foundation structure while forming foundations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/74—Means for anchoring structural elements or bulkheads
    • E02D5/80—Ground anchors
    • E02D5/803—Ground anchors with pivotable anchoring members

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for implementing a foundation by creating a solid mass formed by the soil itself.
  • the technical sector of the invention is that of foundations for works made on the surface, such as electricity pylons, antennas or other similar works.
  • the tensile force In the case of a bed embedded in the ground, the tensile force must remain less than the sum of the following data: weight of the bed, weight of the earth above the bed, resulting on the bed of the lateral friction forces , sucking on the massif. It is noted in the case of an embedded solid that a major drawback, the rupture of the concrete solid, can occur if the following eventuality occurs: tensile force on the concrete greater than the weight of the foundation but less than the conjugation of the lateral friction and suction forces.
  • the objective to be achieved is to create foundations by creating a solid mass made up of the soil itself.
  • a loaded foundation induces a settlement of ground.
  • a system comprising anchoring means comprising at least one anchoring line extending towards the surface of the ground to extend beyond this surface, which anchoring line is passed through a reserved opening in a slab bearing on the ground, which anchoring line is connected to means for its tensioning under the effect of a traction exerted on the slab in the direction of the anchoring point .
  • anchoring means comprising at least one anchoring line extending towards the surface of the ground to extend beyond this surface, which anchoring line is passed through a reserved opening in a slab bearing on the ground, which anchoring line is connected to means for its tensioning under the effect of a traction exerted on the slab in the direction of the anchoring point .
  • the anchoring means consist of an anchor comprising a rigid body comprising at least one end for attacking the ground and another end comprising an anvil on which a driving force is applied by threshing, which anchor further comprises a fin articulated around an axis transverse to said body and having a limited angle of movement of the order of 45 °, at least one anchoring line connected to said body at at least one point located between said leading end and the center of gravity of the anchor body, said articulated fin being located opposite the leading end and whose pivot axis is offset from the median plane of the body of the anchor in which the plane is located the threshing axis.
  • the anchor line is constituted by at least one tie connected to a fixing member pivoting about a transverse axis located in said median plane of the body of the anchor, which tie is rigid and is constituted by a rod or a tube comprising connection means for being able to align several tie rods as a function of the depth of insertion of the anchor into the ground, so that the last tie rod extends beyond the level of the ground to allow the tensioning of the anchor line.
  • the aligned tie rods which constitute the anchor line, have their axis located substantially in the median plane of the body of the anchor and are located substantially at the center of the anvil. .
  • the anvil is struck by means of open or closed cross-section profiles which surround the anchor line and which extend above the ground surface to be subjected to the action of threshing means.
  • the slab has, on its upper face, a metal plate having an orifice located at the right of the orifice of the slab, which is of a diameter greater than that of the slab to allow adjustments on two axes x / y.
  • the means for tensioning the anchoring line consist of a frame bearing on said metal plate of the slab and comprising a conical housing whose generatrices of the wall converge towards the anchoring means at a point located on the axis of the tie rods constituting the anchor line whose last tie rod, which crosses the slab, extends into said conical housing and is threaded at its end to cooperate with a locking nut acting on corners placed in the conical housing and around the two tie rods by means of a ring inserted between the corners and the locking nut.
  • the periphery of the tie rod coming into contact with the locking corners is ridged or has micro-threads to increase the anchoring of the corners on the tie rod,
  • Said conical housing is reserved in a movable part, guided in the vertical direction on said frame, which movable part is supported on elastic means which surround the tie rod and which are inserted between said movable part and the bottom of the frame.
  • the means for tensioning the anchoring line consist of a beam to which is fixed the last tie which crosses the slab and the metal plate, which beam is located above the slab and the plate and is subjected to the action of at least two jacks located on either side of the tie rod and resting on the metal plate which covers the slab,
  • Said beam comprises, in its middle, a ring comprising a conical orifice whose generatrices of the wall converge on the side of the anchoring point on a point situated on the axis of the tie rod and the fixing of the tie rod to the beam is carried out by locking corners distributed around the tie rod and arranged in the annular space existing between the tie rod and the conical orifice.
  • the metal plate which covers the slab has a boss comprising a conical orifice coaxial with the orifice of the slab and whose generatrices of its wall converge on the side of the anchoring point on a point located on the axis of the tie rod and the support in tension of the anchoring line is obtained by locking wedges distributed around the tie rod and arranged in the annular space existing between the tie rod and the conical orifice of said boss so as to cancel the pressure of the fluid of the hydraulic circuit leading to said cylinders.
  • the periphery of the tie rod areas brought into contact with the locking corners is ridged or has micro-threads to increase anchoring the corners on the tie rod.
  • a predetermined holding point is placed at a certain depth in the ground.
  • This holding point constitutes an anchor on which, from the surface, it is taken up again by means of a steel plate covering a concrete slab, or else by a steel plate or simply a concrete slab.
  • the soil mass located below the slab, after stressing, has different mechanical characteristics from those existing before stressing. It is from these new mechanical characteristics that the strength of the massif as a foundation is determined.
  • a vertical tension is exerted downwards on a plate (or slab) placed on the ground.
  • This tension is obtained by the stiffening of an anchor line fixed by one of its ends to a deep anchor point to benefit from the underground effect of the ground stop and at its other end for example by tightening a bolt on the last element of the tie rod which constitutes said anchor line and which crosses the plate (or slab) placed on the surface.
  • the underground effect of the floor stop can be obtained either by, for example, a plate-shaped anchor or by the articulated element anchoring device having a bent shape, which has been the subject of a patent application. French registered under No 84 07281.
  • the junction between the underground floor stop device and the surface plate is made by means of tie rods constituted by a cable, a rod or a tube (or sets of rods or tubes) sized for the required force.
  • the recovery of the force on the tie is done by means of a system of claw corners or other equivalent means to avoid slippage.
  • the surface plate is dimensioned in such a way that an evaluation and a direct control of the soil stress can be obtained during the tensioning of the tie rod.
  • the plate or the plate and the concrete slab
  • the plate is made so that its surface is a multiple or an integer sub-multiple of the square meter.
  • the underground anchor is installed by threshing.
  • the stress recovery rod or tube is integral with the underground anchor.
  • the anchoring line consisting of a cable, a rod or a tube (or sets of rods and tubes) is put in place by means of false pile drivers constituted by tubes or profiles, in U for example, during threshing, at the same time as anchoring.
  • false pile drivers constituted by tubes or profiles, in U for example, during threshing.
  • the rod or tube (or string of tubes or tubes) that connects the underground anchor to the plate (and / or the surface slab) is gripped by the means described above by tightening the bolt or by other means comprising cylinders with pneumatic or hydraulic operation until the service force imposed by the structure produced is obtained. area.
  • Elastic means such as springs or Belleville washers for example can be incorporated on the surface at the upper end of the head tie to compensate or take up the forces.
  • the method according to the invention offers the advantage of being able to predetermine the holding capacity of the mass of land under stress and of improving it by stiffening more or less the surface plate (and / or slab) at its point. underground anchor. Indeed, throughout the threshing, knowing the master-couple at the sinking of the underground anchoring system, that is to say the contours of the cross sections to the axis of movement of the anchor line , we can, by knowing the threshing energy at each strike, determine the bearing capacity of the ground at each level of the anchoring. Furthermore, the surface plate (and / or slab) pulled towards the ground by the stiffening of the anchor line makes it possible, thanks to its compaction, to assess the stress of the ground on the surface. These two possibilities combined make it possible to correctly identify the possibilities of holding pre-stressed soil masses.
  • the anchor 1 ( Figures 2 and 3) which is used in the device according to the invention is for example of the type of that described in patent application FR-A-2 464 120. It is specified there that other similar anchoring means can find their application for the implementation of the method according to the invention.
  • Such an anchor 1 comprises a rigid body comprising a conical or pyramidal part 1a1, the lower part of which ends with a leading end of the ground 1a2.
  • Its upper part 1a3 is of a circular or square cross section and comprises an anvil 1a4 intended to be struck by driving forces obtained by threshing and by means of tubular elements or by U-shaped profiles 2, which surround an anchor line 3 fixed to a pivoting part 4 around an axis transverse to the anchor 1.
  • the pivot axis 4a of the part 4 is located between the end 1a2 and the center of gravity of the anchor and in the plane of symmetry of the body 1a.
  • the anchor 1 Opposite the leading end of the ground 1a2, the anchor 1 comprises an articulated element 5 forming a kind of fin, which is pivotally mounted on the body la around an axis 5a transverse to the anchor and offset with respect to the plane of symmetry of the body la in which the pivot axis 4a of the part 4 is also located.
  • the articulated element 5 is designed to have a limited angular movement of the order of 45 °.
  • the anchor 1 comprises a plate 6 projecting symmetrically with respect to the body la (FIG. 2) and comprising a rectangular part 6a, extending approximately from the axis pivot 5a of the articulated element 5 to the pivot axis 4a of the part 4, the cross section of the anchor at this location constituting the master torque of the anchor.
  • the plate 6 is extended towards the leading end of the ground 1a2 by a symmetrical profiled part 6b to promote the penetration of the anchor into the ground, which part 6b is delimited by a series of edges 6b1 / 6b2 / 6b3 / 6b4 which converge at different angles on the axis of symmetry XX1 of the anchor.
  • the plate 6 is stiffened by gussets 7/8 fixed on either side of the plate 6 forming deflectors and which converge on the axis of symmetry of the anchor XX1 to promote the penetration of the anchor into the ground .
  • the anchor line 3 In the insertion position of the anchor 1, the anchor line 3 is located in the axis XX1 of the anchor 1.
  • the anchor line and the intermediate threshing elements 2, or false threshing piles are substantially coaxial when these are formed by tubes.
  • FIG. 1 of the drawing represents the anchoring of a pylon foot 9, which rests on the ground by means of a reinforced concrete slab 10, covered with a plate for example of steel 11, which slab and plate 10/11 are crossed by the anchor line 3.
  • tie rods for example in the form of tubes 3a / 3b connected by a connection sleeve 12.
  • FIG. 4 represents, on a larger scale, a pylon foot 9 and the means for tensioning the anchoring line to put the soil in prestress.
  • the slab 10 has an orifice 10a, located to the right of an orifice 11a, of larger diameter, and reserved in the plate 11 which covers the upper face of the slab and to which plate is fixed the pylon foot 9.
  • the difference the diameter of the orifices 10a / 11a allows adjustments to be made in X / Y of the plate 11 relative to the slab 10.
  • Said pylon is in an inclined position and is constituted by a tubular element and has a manhole 9a to access the interior.
  • the upper end of the tube 3b is passed through the holes 10a / 11a and extends inside the pylon foot 9 through a device for tensioning the anchor line.
  • This device consists of a frame 13 bearing on the metal plate 11 and comprising a movable part 14 itself comprising a conical housing 15 in which the tube 3 has passed.
  • the generatrices of the wall of said housing converge towards the anchor 1 at a point located on the axis of the anchor line 3.
  • the movable part 14 is supported on elastic means 15, for example Belleville washers, inserted between said movable part 14 and the bottom of the frame 13.
  • the upper end 3b1 of the tube 3b is threaded and cooperates with a nut 17.
  • a nut 17 In the conical housing 15 are arranged locking corners 18 distributed around the tube 3b, for example three in number and arranged at 120 °.
  • a ring 19 disposed between the nut 17 and the corners 18 is connected to the latter by means of studs or other similar members 20.
  • the tensioning of the anchor line 3 and correlatively, the prestressing of the ground is obtained by screwing the nut 17.
  • the anchor pivots around the axis 4a, the fin 5 around the axis 5a until it comes to rest at the ground stop in a position substantially parallel to the ground as shown in the drawing in FIG. 1.
  • the periphery of the area of the tie formed by the tube 3b brought into contact with the locking corners is striated or has micro-threads to increase the anchoring of the corners in said tie,
  • the prestressing of the ground is obtained by tightening more or less the nut 17 as has been previously exposed.
  • These means consist of a beam 21 comprising in its middle a ring 22 comprising a conical orifice 22a whose generatrices of the wall converge towards the anchoring point on a point located on the axis of the tie rod 3b.
  • the tie rod 3b is fixed to the beam 21 by locking corners 23, for example three in number and arranged at 120 °, distributed around the tie rod and arranged in the annular space existing between the tie rod 3b and the conical orifice 22a.
  • the metal plate 11, which covers the slab 10 has a boss 24 comprising a conical orifice 24a coaxial with the orifice 10a of the slab and whose generatrices of its wall converge towards the anchoring point on a point located on the axis of the tube 3b.
  • the tensioning of the anchor line is for example obtained by means of two cylinders 25/26, for example single acting and hydraulically operated.
  • the tensioning of the anchoring line 3 is obtained for example by three locking corners 27 distributed at 120 ° around the tube 3b and arranged in the annular space existing between the tube and the conical orifice 24a.
  • the periphery of the zones of the tubes 3b brought into contact with the locking corners 23/27 is striated or includes micro-threads for increase the anchoring of the corners in the tube. Also, the parts of the corners 18/23/27, brought into contact with the tubes can be serrated to further increase the embedding of the corners at the periphery of the tube.
  • the method and the device according to the invention and, among other applications, can be used to stiffen clays or marls saturated or supersaturated with water, or even to produce stable foundations in sand deserts.
  • the rigid elements may be replaced by suitable cables.

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Description

  • La présente invention a pour objet un procédé et un système pour mettre en oeuvre une fondation en créant un massif constitué par le sol lui-même.
  • Le secteur technique de l'invention est celui des fondations pour des ouvrages réalisés en surface, tels que les pylônes électriques, des antennes ou autres ouvrages similaires.
  • Actuellement de tels ouvrages sont ancrés dans le sol dans des fondations généralement réalisées aux moyens de massifs en béton, en béton armé ou en béton précontraint. Un autre moyen de mettre en oeuvre de telles fondations est de réaliser des points d'ancrage au moyen de pieux ou de groupes de pieux battus.
  • Les types de fondations utilisées industriellement reposent sur les bases suivantes :
    • soit réaliser des fondations d'un poids important, un bloc de béton par exemple, encastré ou dans le sol. L'effort à la traction sur ce type de massif dans le cas d'un massif non encastré doit rester inférieur au poids de la fondation si l'on veut que cette dernière conserve son efficacité.
  • Dans le cas d'un massif encastré dans le sol, l'effort à la traction doit rester inférieur à la somme des données suivantes : poids du massif, poids des terres au-dessus du massif, résultante sur le massif des forces de frottement latérales, succion sur le massif. On constate dans le cas d'un massif encastré qu'un inconvénient majeur, la rupture du massif de béton, peut se produire si l'éventualité suivante se présente : effort de traction sur le béton supérieur au poids de la fondation mais inférieur à la conjugaison des forces de frottement latérales et de succion.
  • Par ailleurs un massif poids doit travailler dans son tiers central, si un tassement différentiel se produit, il peut y avoir basculement du massif.
    • Soit placer des pieux battus ou forés,
       Dans de telles fondations, les risques de tassements différentiels sont très minimes voire inexistants, cependant de telles fondations résistent mal aux efforts latéraux (cycliques ou non) pour lesquels les risques de déchaussement restent certains.
  • On connaît un procédé pour la réalisation de fondations d'ouvrages maritimes décrit dans le brevet FR.A 1 063 854 selon lequel on dispose sur le fond marin destiné à recevoir la fondation de l'ouvrage un revêtement de béton que l'on ancre dans le sol au moyen de lignes d'ancrage sur lesquelles on exerce une tension pour appliquer l'ouvrage sur le sol selon une pression unitaire au moins égale aux sous pressions hydrostatiques et créer une pression d'application du revêtement sur le fond, supérieur à la pression hydrostatique de la colonne d'eau chargeant normalement ce revêtement.
  • L'objectif à atteindre est de réaliser des fondations en créant un massif constitué par le sol lui-même.
  • Une fondation chargée induit un tassement de terrain.
  • Si les charges de services de l'ouvrage réalisé en surface, impliquent des efforts de traction, le comportement de la fondation pose un problème de tenue eu égard à la mauvaise, sinon inexistante résistance à la traction du sol.
  • L'objectif de la présente invention est atteint par le procédé pour mettre en oeuvre une fondation en créant un massif constitué par le sol lui-même selon lequel :
    • on réalise au moins un point d'ancrage profond relié à une ligne d'ancrage s'étendant vers la surface du sol pour se prolonger au-delà de cette surface,
    • on place en surface une dalle comportant au moins une ouverture pour le passage de ladite ligne d'ancrage,
    • et on exerce une traction sur la dalle dans la direction du point d'ancrage par mise en tension de la ligne d'ancrage par des moyens prenant appui sur ladite dalle, caractérisé en ce que :
    • on enfonce dans le sol par battage un moyen d'ancrage selon la ligne d'ancrage susceptible de pivoter d'une position sensiblement verticale d'enfoncement à une position sensiblement parallèle au sol,
    • on fait pivoter ledit moyen d'ancrage en exerçant une traction sur la dalle, de façon à obtenir un effet souterrain de butée de sol procuré par ledit moyen d'ancrage, et on poursuit cette traction pour précontraindre le sol jusqu'à obtenir la force de service nécessaire au maintien de l'ouvrage à réaliser en surface.
  • Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise un système comprenant des moyens d'ancrage comportant au moins une ligne d'ancrage s'étendant vers la surface du sol pour se prolonger au-delà de cette surface, laquelle ligne d'ancrage est passée dans un orifice réservé dans une dalle en appui sur le sol, laquelle ligne d'ancrage est reliée à des moyens pour sa mise en tension sous l'effet d'une traction exercée sur la dalle dans la direction du point d'ancrage. Un tel système est connu du brevet FR-A-1 063 854.
  • Selon l'invention, dans un tel système, les moyens d'ancrage sont constitués par une ancre comprenant un corps rigide comportant au moins une extrémité d'attaque du sol et une autre extrémité comportant une enclume sur laquelle on applique une force d'enfoncement par battage, laquelle ancre comporte en outre un aileron articulé autour d'un axe transversal audit corps et ayant un angle de débattement limité de l'ordre de 45°, au moins une ligne d'ancrage reliée audit corps à au moins un point situé entre ladite extrémité d'attaque et le centre de gravité du corps de l'ancre, ledit aileron articulé étant situé à l'opposé de l'extrémité d'attaque et dont l'axe de pivotement est décalé par rapport au plan médian du corps de l'ancre dans lequel plan se situe l'axe de battage. La ligne d'ancrage est constituée par au moins un tirant relié à un organe de fixation pivotant autour d'un axe transversal situé dans ledit plan médian du corps de l'ancre, lequel tirant est rigide et est constitué par une tige ou un tube comportant des moyens de raccordement pour pouvoir aligner plusieurs tirants en fonction de la profondeur d'enfoncement de l'ancre dans le sol, de telle sorte que le dernier tirant s'étende au-delà du niveau du sol pour permettre la mise en tension de la ligne d'ancrage.
  • En position d'enfoncement de l'ancre dans le sol, les tirants alignés, qui constituent la ligne d'ancrage, ont leur axe situé sensiblement dans le plan médian du corps de l'ancre et se situent sensiblement au centre de l'enclume.
  • Pour enfoncer l'ancre dans le sol, l'enclume est frappée par l'intermédiaire de profilés à section droite ouverte ou fermée qui entourent la ligne d'ancrage et qui se prolongent au-dessus de la surface du sol pour être soumis à l'action des moyens de battage.
  • De préférence, la dalle comporte, sur sa face supérieure, une plaque métallique comportant un orifice situé au droit de l'orifice de la dalle, lequel est d'un diamètre supérieur à celui de la dalle pour permettre des réglages sur deux axes x/y.
  • Selon un mode de réalisation, les moyens pour la mise en tension de la ligne d'ancrage se composent d'un bâti en appui sur ladite plaque métallique de la dalle et comprenant un logement conique dont les génératrices de la paroi convergent vers les moyens d'ancrage sur un point situé sur l'axe des tirants constituant la ligne d'ancrage dont le dernier tirant, qui traverse la dalle, se prolonge dans ledit logement conique et est fileté à son extrémité pour coopérer avec un écrou de blocage agissant sur des coins placés dans le logement conique et autour des deux tirants par l'intermédiaire d'une bague insérée entre les coins et l'écrou de blocage.
  • La périphérie du tirant mise au contact des coins de blocage est striée ou comporte des micro-filetages pour accroître l'ancrage des coins sur le tirant,
  • Ledit logement conique est réservé dans une pièce mobile, guidée dans le sens vertical sur ledit bâti, laquelle pièce mobile est en appui sur des moyens élastiques qui entourent le tirant et qui sont insérés entre ladite pièce mobile et le fond du bâti.
  • Selon un autre mode de réalisation, les moyens pour la mise en tension de la ligne d'ancrage se composent d'une poutre à laquelle est fixé le dernier tirant qui traverse la dalle et la plaque métallique, laquelle poutre est située au-dessus de la dalle et de la plaque et est soumise à l'action d'au moins deux vérins situés de part et d'autre du tirant et en appui sur la plaque métallique qui recouvre la dalle,
  • Ladite poutre comporte, en son milieu, une bague comportant un orifice conique dont les génératrices de la paroi convergent du côté du point d'ancrage sur un point situé sur l'axe du tirant et la fixation du tirant à la poutre est réalisée par des coins de blocage répartis autour du tirant et disposés dans l'espace annulaire existant entre le tirant et l'orifice conique.
  • La plaque métallique qui recouvre la dalle comporte un bossage comportant un orifice conique coaxial à l'orifice de la dalle et dont les génératrices de sa paroi convergent du côté du point d'ancrage sur un point situé sur l'axe du tirant et le maintien en tension de la ligne d'ancrage est obtenu par des coins de blocage répartis autour du tirant et disposés dans l'espace annulaire existant entre le tirant et l'orifice conique dudit bossage de manière à annuler la pression du fluide du circuit hydraulique aboutissant auxdits vérins.
  • La périphérie des zones du tirant mises au contact des coins de blocage est striée ou comporte des micro-filetages pour accroître l'ancrage des coins sur le tirant.
  • Le principe de la précontrainte permet de décaler les efforts de services des ouvrages realisés en surface vers les compressions et de s'y maintenir pour ne travailler que dans le domaine des compressions stables.
  • Dans une fondation réalisée par un massif de sol précontraint, un point de tenue prédéterminé est placé à une certaine profondeur dans le sol. Ce point de tenue constitue un ancrage sur lequel, à partir de la surface, on vient se reprendre par l'intermédiaire d'une plaque en acier recouvrant une dalle de béton, ou bien par une plaque en acier ou simplement une dalle de béton.
  • Le massif de sol situé au-dessous de la dalle, après mise en contrainte, possède des caractéristiques mécaniques différentes de celles existant avant la mise en contrainte. C'est à partir de ces nouvelles caractéristiques mécaniques que la tenue du massif en tant que fondation est déterminée.
  • Sous la dalle en appui sur le sol par raidissement, sur l'ancrage, un réseau d'isocontraintes se répartit dans le sol affectant une partie du terrain avoisinant. Le volume, dont le poids des terres concernées par ces isocontraintes, est de ce fait bien supérieur à celui directement recouvert par la dalle et ainsi est capable de constituer un massif.
  • Pour la tenue des fondations, les inconvénients précédemment cités et inhérents à l'utilisation de massifs de béton encastrés ou non et aux pieux ou groupes de pieux enfoncés dans le sol, disparaissent pour la mise en oeuvre des fondations précontraintes en raison :
    • de la suppression du tassement différentiel, la notion d'effort à supporter dans le tiers central disparaît, le travail se faisant dans l'axe de la fondation;
    • de la suppression du risque de déchaussement du massif sollicité par des charges latérales si l'on considère l'importance du massif mobilisé par les isocontraintes.
  • Les avantages ci-avant mentionnés s'expliquent par le fait que le comportement mécanique du sol peut être contrôlé et modulé par un raidissement plus ou moins important du sol sur un point d'ancrage profond, pour rester toujours en deça des limites du fluage du sol, des moyens mécaniques élastiques mis en place en surface permettront toujours de reprendre la variation des efforts mis en jeu.
  • Selon le procédé pour réaliser un massif de sol précontraint, on exerce une tension verticale vers le bas sur une plaque (ou dalle) posée sur le sol. Cette tension s'obtient par le raidissement d'une ligne d'ancrage fixée par une de ses extrémités à un point d'ancrage profond pour bénéficier de l'effet souterrain de la butée de sol et à son autre extrémité par exemple par le serrage d'un boulon sur le dernier élément du tirant qui constitue ladite ligne d'ancrage et qui traverse la plaque (ou la dalle) placée en surface.
  • L'effet souterrain de la butée de sol peut être obtenue soit par exemple par une ancre en forme de plaque ou encore par le dispositif d'ancrage à élément articulé ayant une forme coudée, qui a fait l'objet d'un dépôt de brevet français enregistré sous le No 84 07281.
  • La jonction entre le dispositif de butée de sol souterrain et la plaque de surface se fait au moyen de tirants constitués par un câble, une tige ou un tube (ou des trains de tiges ou de tubes) dimensionnés pour l'effort requis. La reprise de l'effort sur le tirant se fait au moyen d'un système de coins à griffes ou autres moyens équivalents pour éviter les glissements.
  • Dans le but d'améliorer les performances antiglissantes du dispositif de blocage, on peut prévoir par exemple des microfiletages sur le dernier tirant émergeant de la dalle en appui sur le sol dans la zone de contact avec les coins.
  • Selon l'invention, la plaque de surface est dimensionnée de telle façon que l'on puisse obtenir une évaluation et un contrôle direct de la contrainte du sol au cours de la mise en tension du tirant. Pour obtenir cette évaluation, la plaque (ou la plaque et la dalle de béton) est réalisée de telle sorte que sa surface soit un multiple ou un sous-multiple entier du mètre carré.
  • L'ancrage souterrain est mis en place par battage.
  • La tige ou le tube de reprise à l'effort de contrainte est solidaire de l'ancrage souterrain.
  • La ligne d'ancrage, constituée par un câble, une tige ou un tube (ou des trains de tiges et de tubes) est mise en place au moyen de faux pieux de battage constitués par des tubes ou des profilés, en U par exemple, au cours du battage, eu même temps que l'ancrage. Une fois l'ancrage souterrain positionné à la profondeur requise, les faux pieux de battage sont retirés. La tige ou le tube (ou le train de tiges ou de tubes) qui relie l'ancrage souterrain à la plaque (et/ou la dalle) de surface est saisie par les moyens décrits ci-dessus par serrage du boulon ou par d'autres moyens comportant des vérins à fonctionnements pneumatique ou hydraulique jusqu'à l'obtention de la force de service imposée par l'ouvrage réalisé en surface. Des moyens élastiques, tels que que des ressorts ou des rondelles Belleville par exemple peuvent être incorporés en surface à l'extrémité supérieure du tirant de tête pour compenser ou reprendre les efforts.
  • Le procédé selon l'invention offre l'avantage de pouvoir prédéterminer la capacité de tenue du massif de terrain mis en contrainte et d'améliorer celle-ci en raidissant plus ou moins la plaque (et/ou la dalle) de surface sur son point d'ancrage souterrain. En effet, tout au long du battage, en connaissant le maître-couple à l'enfoncement du système d'ancrage souterrain, c'est-à-dire les contours des sections transversales à l'axe du mouvement de la ligne d'ancrage, on peut, en connaissant l'énergie de battage à chaque frappe, déterminer la portance du sol à chaque niveau d'enfoncement de l'ancre. Par ailleurs, la plaque (et/ou la dalle) de surface tirée vers le sol par le raidissement de la ligne d'ancrage permet, grâce à son tassement, d'évaluer la contrainte du sol en surface. Ces deux possibilités conjuguées permettent de cerner correctement les possibilités de tenue des massifs de sol précontraints.
  • La description suivante se réfère aux dessins annexés qui illustrent, sans aucun caractère limitatif, des exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre de massifs de sol précontraints.
    • La figure 1 est une vue en coup schématique d'un dispositif d'ancrage d'un pied de pylone électrique.
    • La figure 2 est une vue en élévation d'une ancre utilisée dans le dispositif de la figure 1.
    • La figure 3 est une vue de l'ancre de la figure 2 suivant la flèche F.
    • La figure 4 est une vue en élévation coupe à plus grande échelle d'un pied de pylone de la figure 1 illustrant un exemple de moyens pour la mise en tension de la ligne d'ancrage.
    • La figure 5 est une vue en élévation coupe d'un autre exemple de moyens pour la mise en tension de la ligne d'ancrage.
  • L'ancre 1 (figures 2 et 3) qui est utilisée dans le dispositif selon l'invention est par exemple du type de celle décrite dans la demande de brevet FR-A-2 464 120. On précise là que d'autres moyens d'ancrage similaires peuvent trouver leur application pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
  • Une telle ancre 1 comporte un corps rigide la comportant une partie conique ou pyramidale 1a₁ dont la partie inférieure se termine par une extrémité d'attaque du sol 1a₂. Sa partie supérieure 1a₃ est d'une section droite circulaire ou carrée et comporte une enclume 1a₄ destinée à être frappée par des forces d'enfoncement obtenues par battage et par l'intermédiaire d'éléments tubulaires ou par des profilés en U 2, qui entourent une ligne d'ancrage 3 fixée à une pièce pivotante 4 autour d'un axe transversal à l'ancre 1.
  • L'axe de pivotement 4a de la pièce 4 est situé entre l'extrémité 1a₂ et le centre de gravité de l'ancre et dans le plan de symétrie du corps 1a.
  • A l'opposé de l'extrémité d'attaque du sol 1a₂, l'ancre 1 comporte un élément articulé 5 formant une sorte d'aileron , lequel est monté pivotant sur le corps la autour d'un axe 5a transversal à l'ancre et décalé par rapport au plan de symétrie du corps la dans lequel est également situé l'axe de pivotement 4a de la pièce 4. L'élément articulé 5 est conçu pour avoir un débattement angulaire limité de l'ordre de 45°.
  • Dans le plan où est situé ledit axe d'articulation de la pièce 4, l'ancre 1 comporte une plaque 6 débordant symétriquement par rapport au corps la (figure 2) et comportant une partie rectangulaire 6a, s'étendant approximativement de l'axe de pivotement 5a de l'élément articulé 5 jusqu'à l'axe de pivotement 4a de la pièce 4, la section transversale de l'ancre à cet endroit constituant le maîtrecouple de l'ancre. La plaque 6 se prolonge vers l'extrémité d'attaque du sol 1a₂ par une partie profilée symétrique 6b pour favoriser la pénétration de l'ancre dans le sol, laquelle partie 6b est délimitée par une suite de bords 6b₁/6b₂/6b₃/6b₄ qui convergent suivant des angles différents sur l'axe de symétrie XX₁ de l'ancre.
  • La plaque 6 est raidie par des goussets 7/8 fixés de part et d'autre de la plaque 6 formant des déflecteurs et qui convergent sur l'axe de symétrie de l'ancre XX₁ pour favoriser la pénétration de l'ancre dans le sol.
  • Dans la position d'enfoncement de l'ancre 1, la ligne d'ancrage 3 est située dans l'axe XX₁ de l'ancre 1.
  • Dans cette position, la ligne d'ancrage et les éléments intermédiaires de battage 2, ou faux pieux de battage, sont sensiblement coaxiaux lorsque ceux-ci sont constitués par des tubes.
  • On se reporte maintenant à la figure 1 du dessin qui représente l'ancrage d'un pied de pylone 9, lequel repose sur le sol par l'intermédiaire d'une dalle en béton armé 10, recouverte d'une plaque par exemple en acier 11, lesquelles dalle et plaque 10/11 sont traversées par la ligne d'ancrage 3.
  • Celle-ci est constituée de tirants par exemple sous la forme de tubes 3a/3b raccordés par un manchon de raccordement 12.
  • La figure 4 représente, à plus grande échelle, un pied de pylone 9 et les moyens de mise en tension de la ligne d'ancrage pour mettre le sol en précontrainte.
  • La dalle 10 comporte un orifice 10a, situé au droit d'un orifice 11a, de plus grand diamètre, et réservé dans la plaque 11 qui recouvre la face supérieure de la dalle et à laquelle plaque est fixé le pied de pylone 9. La différence de diamètre des orifices 10a/11a permet de procéder à des réglages en X/Y de la plaque 11 par rapport à la dalle 10. Ledit pylone est dans une position inclinée et est constitué par un élément tubulaire et comporte un trou d'homme 9a pour accéder à l'intérieur.
  • L'extrémité supérieure du tube 3b est passée à travers les orifices 10a/11a et se prolonge à l'intérieur du pied de pylone 9 à travers un dispositif de mise en tension de la ligne d'ancrage. Ce dispositif se compose d'un bâti 13 en appui sur la plaque métallique 11 et comportant une pièce mobile 14 comportant elle-même un logement conique 15 dans lequel est passé le tube 3. Les génératrices de la paroi dudit logement convergent vers l'ancre 1 sur un point situé sur l'axe de la ligne d'ancrage 3. La pièce mobile 14 est en appui sur des moyens élastiques 15, par exemple des rondelles Belleville, insérées entre ladite pièce mobile 14 et le fond du bâti 13.
  • L'extrémité supérieure 3b₁ du tube 3b est filetée et coopère avec un écrou 17. Dans le logement conique 15 sont disposés des coins de blocage 18 répartis autour du tube 3b, par exemple au nombre de trois et disposés à 120°. Une bague 19 disposée entre l'écrou 17 et les coins 18 est reliée à ceux-ci au moyen de goujons ou autres organes similaires 20.
  • La mise en tension de la ligne d'ancrage 3 et corrélativement la mise en précontrainte du sol est obtenue en vissant l'écrou 17. Lors de la mise en tension de la ligne d'ancrage 3, l'ancre pivote autour de l'axe 4a, l'aileron 5 autour de l'axe 5a jusqu'à ce qu'elle s'immobilise en butée de sol dans une position sensiblement parallèle au sol tel que cela est représenté sur le dessin de la figure 1.
  • La périphérie de la zone du tirant constitué par le tube 3b mise au contact des coins de blocage est striée ou comporte des micro-filetages pour accroître l'ancrage des coins dans ledit tirant,
  • La précontrainte du sol est obtenue en serrant plus ou moins l'écrou 17 tel que cela a été précédemment exposé.
  • Un autre mode d'exécution des moyens pour la mise en tension de la ligne d'ancrage 3 est représenté à la figure 5 du dessin.
  • Ces moyens se composent d'une poutre 21 comportant en son milieu une bague 22 comportant un orifice conique 22a dont les génératrices de la paroi convergent vers le point d'ancrage sur un point situé sur l'axe du tirant 3b. La fixation du tirant 3b à la poutre 21 est réalisée par des coins de blocage 23 par exemple au nombre de trois et disposés à 120°, répartis autour du tirant et disposés dans l'espace annulaire existant entre le tirant 3b et l'orifice conique 22a.
  • Selon ce mode de réalisation, la plaque métallique 11, qui recouvre la dalle 10 comporte un bossage 24 comportant un orifice conique 24a coaxial à l'orifice 10a de la dalle et dont les génératrices de sa paroi convergent vers le point d'ancrage sur un point situé sur l'axe du tube 3b.
  • La mise en tension de la ligne d'ancrage est par exemple obtenue au moyen de deux vérins 25/26, par exemple à simple effet et à fonctionnement hydraulique. Le maintien en tension de la ligne d'ancrage 3 est obtenu par exemple par trois coins de blocage 27 répartis à 120° autour du tube 3b et disposés dans l'espace annulaire existant entre le tube et l'orifice conique 24a.
  • Après que les coins de blocage ont été enfoncés et ancrés dans le tube 3b, on réduit la pression dans le circuit hydraulique jusqu'à annulation de la pression de service.
  • Comme pour le dispositif décrit en référence à la figure 4, la périphérie des zones des tubes 3b mises au contact des coins de blocage 23/27 est striée ou comporte des micro-filetages pour accroître l'ancrage des coins dans le tube. Egalement, les parties des coins 18/23/27, mises au contact des tubes peuvent être dentelées pour encore accroître l'encastrement des coins à la périphérie du tube.
  • Le procédé et le dispositif selon l'invention et entre autre application, peuvent être mis en oeuvre pour raidir des argiles ou marnes saturés ou sursaturés d'eau ou encore pour réaliser des fondations stables dans les déserts de sable.
  • On notera qu'en ce qui concerne la ligne d'ancrage 3, les éléments rigides (tirants, tubes ou autres) pourront être remplacés par des câbles appropriés.

Claims (12)

  1. Procédé pour mettre en oeuvre une fondation en créant un massif constitué par le sol lui-même selon lequel :
    - on réalise au moins un point d'ancrage profond relié à une ligne d'ancrage s'étendant vers la surface du sol pour se prolonger au-delà de cette surface,
    - on place en surface une dalle comportant au moins une ouverture pour le passage de ladite ligne d'ancrage,
    - et on exerce une traction sur la dalle dans la direction du point d'ancrage par mise en tension de la ligne d'ancrage par des moyens prenant appui sur ladite dalle, caractérisé en ce que
    - on enfonce dans le sol par battage un moyen d'ancrage selon la ligne d'ancrage susceptible de pivoter d'une position sensiblement verticale d'enfoncement à une position sensiblement parallèle au sol,
    - on fait pivoter ledit moyen d'ancrage en exerçant une traction sur la dalle, de façon à obtenir un effet souterrain de butée de sol procuré par ledit moyen d'ancrage,
    - et on poursuit cette traction pour précontraindre le sol jusqu'à obtenir la force de service nécessaire au maintien de l'ouvrage à réaliser en surface.
  2. Système pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 comprenant des moyens d'ancrage (1) comportant au moins une ligne d'ancrage (3) s'étendant vers la surface du sol pour se prolonger au-delà de cette surface, laquelle ligne d'ancrage est passée dans un orifice (10a) réservé dans une dalle (10) en appui sur le sol, laquelle ligne d'ancrage (3) est reliée à des moyens pour sa mise en tension, sous l'effet d'une traction exercée sur la dalle (10) dans la direction du point d'ancrage, caractérisé en ce que lesdits moyens d'ancrage sont constitués par une ancre (1) comprenant un corps rigide (1a) comportant au moins une extrémité d'attaque du sol (1a₂) et une autre extrémité comportant une enclume (1a₄) sur laquelle on applique une force d'enfoncement par battage, laquelle ancre (1) comporte en outre un aileron (5) articulé autour d'un axe transversal (5a) audit corps (1a) et ayant un angle de débattement limité de l'ordre de 45°, au moins une ligne d'ancrage (3) reliée audit corps (1a) à au moins un point (4) situé entre ladite extrémité d'attaque (1a₂) et le centre de gravité du corps de l'ancre, ledit aileron articulé (5) étant situé à l'opposé de l'extrémité d'attaque (1a₂) et dont l'axe de pivotement (5a) est décalé par rapport au plan médian du corps de l'ancre (1) dans lequel plan se situe l'axe de battage, et en ce que la ligne d'ancrage (3) est constituée par au moins un tirant (3a/3b) relié à un organe de fixation (4) pivotant autour d'un axe transversal (4a), situé dans ledit plan médian du corps de l'ancre, lequel tirant (3a/3b) est rigide et est constitué par une tige ou un tube comportant des moyens de raccordement pour pouvoir aligner plusieurs tirants en fonction de la profondeur d'enfoncement de l'ancre (1) dans le sol, de telle sorte que le dernier tirant (3b) s'étende au-delà du niveau du sol pour permettre la mise en tension de la ligne d'ancrage (3).
  3. Système selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'en position d'enfoncement de l'ancre (1) dans le sol, les tirants (3a/3b) alignés qui constituent la ligne d'ancrage (3) ont leur axe situé sensiblement dans le plan médian du corps de l'ancre (1) et se situent sensiblement au centre de l'enclume (1a₄).
  4. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enclume (1 à 4) est frappée par l'intermédiaire de profilés (2) à section droite ouverte ou fermée qui entourent la ligne d'ancrage (3) et qui se prolongent au-dessus de la surface du sol pour être soumis à l'action des moyens de battage.
  5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la dalle (10) comporte, sur sa face supérieure, une plaque métallique (11) comportant un orifice (11a) situé au droit de l'orifice de la dalle, lequel est d'un diamètre supérieur à celui (10a) de la dalle pour permettre des réglages suivant deux axes (x/y).
  6. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour la mise en tension de la ligne d'ancrage (3) se composent d'un bâti (13) en appui sur ladite plaque métallique (11) de la dalle (10) et comprenant un logement conique (15) dont les génératrices de la paroi convergent vers les moyens d'ancrage (1) sur un point situé sur l'axe des tirants constituant la ligne d'ancrage (3) dont le dernier tirant (3b) qui traverse la dalle (10) se prolonge dans ledit logement conique (15) et est fileté à son extrémité (3b₁) pour coopérer avec un écrou de blocage (17) agissant sur des coins (18) placés dans le logement conique (15) et autour du tirant (3b) par l'intermédiaire d'une bague (19) insérée entre les coins et l'écrou de blocage.
  7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la périphérie du tirant (3b) mise au contact des coins de blocage (18) est striée ou comporte des micro-filetages pour accroître l'ancrage des coins (18) sur le tirant (3b).
  8. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que le logement conique (15) est réservé dans une pièce mobile (14), guidée dans le sens vertical sur ledit bâti (13), laquelle pièce mobile (14) est en appui sur des moyens élastiques (16) qui entourent le tirant (3b) et qui sont insérés entre ladite pièce mobile (14) et le fond du bâti (13.
  9. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens pour la mise en tension de la ligne d'ancrage (3) se composent d'une poutre (21) à laquelle est fixé le dernier tirant (3b) qui traverse la dalle (10) et la plaque métallique (11), laquelle poutre (21) est située au-dessus de la dalle (10) et de la plaque (11) et est soumise à l'action d'au moins deux vérins (25/26) situés de part et d'autre du tirant (3b) et en appui sur la plaque métallique (11) qui recouvre la dalle (10).
  10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite poutre (21) comporte en son milieu une bague (22) comportant un orifice conique (22a) dont les génératrices de la paroi convergent du côté du point d'ancrage sur un point situé sur l'axe du tirant (3b) et en ce que la fixation dudit tirant à la poutre (21) est réalisée par des coins de blocage (23) répartis autour du tirant (3b) et disposés dans l'espace annulaire existant entre le tirant (3b) et l'orifice conique (22a).
  11. Système selon l'une quelconque des revendications 6 ou 10, caractérisé en ce que la plaque métallique (11) qui recouvre la dalle(10) comporte un bossage (24) comportant un orifice conique (24a) coaxial à l'orifice (10a) de la dalle (10) et dont les génératrices de sa paroi convergent du côté du point d'ancrage sur un point situé sur l'axe du tirant (3b) et en ce que le maintien en tension de la ligne d'ancrage (3) est obtenu par des coins de blocage répartis autour du tirant (3b) et l'orifice conique (24a) dudit bossage (24) de manière à annuler la pression du fluide du circuit hydraulique aboutissant auxdits vérins.
  12. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la périphérie des zones du tirant (3b) mises au contact des coins de blocage (18/23/27) est striée ou comporte des micro-filetages pour accroître l'ancrage des coins sur le tirant (3b).
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