Protection Physique et Chimique des produits Vissés

Les pieux vissés avec protection physique 

On peut isoler le fer du milieu corrosif en le recouvrant d'une pellicule de peinture ou d’une gaine plastique. Il s’agit d’un premier niveau de protection contre la rouille. Le métal est protégé selon l’épaisseur de la couche de peinture et tant que cette couche est présente. Cette méthode est simple, rapide et économique. Mais le pieu pendant sa fabrication, son transport et son vissage dans le sol est soumis a des chocs et frottements qui peuvent occasionner des rayures. Dès lors que l’acier n’est plus recouvert, la corrosion s’amorce.

Les pieux vissés avec protection Chimique (passive)

La couche protectrice peut être apporter par réaction chimique: la pièce de fer est plongée dans un bain chaud de phosphate de zinc provoquant la formation d'une couche de phosphate de fer imperméable En cas d'éraflure du métal protecteur, le fer est mis en contact avec le milieu corrosif : on réalise alors une pile de corrosion dans laquelle c'est le métal le plus électropositif qui s'oxyde, c'est-à-dire le zinc. Cet accident n'entraîne donc pas la corrosion du fer. Exemples : *voir annexe technique galvanisation et électro-zingage. 

Pieu vissé équipé d’un dispositif d’anode passive (sacrificielle)

Pieux vissés avec protection électro -chimique (a courant imposé)

Cette solution est plus couteuse mais envisageable facilement a plus grande échelle. Le fer est relié électriquement à du zinc par exemple On a ainsi réalisé une pile de corrosion dans laquelle le fer est la cathode, siège d'une réaction de réduction : 2 H2O(l) + 2 e− = H2(g)  + 2 H0 (aq) le zinc est l'anode, siège d'une réaction d'oxydation :  Zn(s) = Zn2+(aq) + 2 e− .On constate qu'il y a consommation de l'anode en zinc. La vitesse de corrosion du zinc peut être déterminée grâce au diagramme d'Evans. Bien entendu, la protection du fer cesse lorsque l'anode en zinc est entièrement consommée. Certains pieux vissés sont par exemple utilisés pour protéger des cuves en acier enterrées ou immergées.

(Pieu 2.pdf )

Crane - Supporting Steel Structure

Guide de design - Crane supporting steel structures (second edition)

Voici la première version d'une feuille excel (version1.pdf) permettant de vérifier une section de poutre de pont roulant. Le document utilisé est un guide de design de l'institut Canadien de l'acier.

Ce fichier excel permet de vérifier selon le code (norme sur les ponts roulants et s16-01) la section d'une poutre de pont roulant sur deux appuis. l'analyse de la fatigue sera effectuée dans un second fichier excel.

Devis technique pour Pieux vissés

Voici un exemple de devis technique pour des produits vissés utilisés au Canada. La note générale reprend les généralités sur les normes , les conventions sur les matériaux employés, les méthodes d'installation de chantier, les valeurs de conception ainsi que l'équipement et les procédures de test. 

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DEVIS TECHNIQUE TYPE – PIEUX VISSÉS

1.1 PORTÉE DE L’OUVRAGE - GÉNÉRALITÉS

Les travaux couverts par cette section consistent à fournir les pieux et les accessoires connexes et à foncer le pieu par rotation avec tout l’équipement de construction nécessaire à l’implantation. L’expertise ainsi que la supervision requise pour la mise en place des pieux dans le sol et les essais de chargement font partie intégrante de ce devis.

Le terme pieu comprend le module de pointe et les extensions. Le socle d’appui fait partie des accessoires connexes.

Les pieux utilisés pour ce projet devront résister à des efforts en service en compression et latéraux indiqués sur les plans. Le facteur de sécurité géotechnique minimal doit être de 2. La pondération calculée selon les critères de calcul aux états limites doit être d’au moins 1,4.

Avant de commencer les travaux, l’Entrepreneur général doit soumettre à l’Ingénieur du projet, les dessins d’ateliers provenant du Manufacturier, signés et scellés par un Ingénieur membre de l’Ordre des Ingénieurs du Québec.

Pour les pieux : le profilé tubulaire aura une épaisseur de paroi minimale de 9 mm et les hélices auront une épaisseur d’au moins 13 mm. Toutes les pièces seront galvanisées par immersion à chaud selon la norme ACNOR G164-M. Préparer les surfaces conformément aux exigences du SSPC-SP6 si nécessaire.

L’entreprise manufacturière de pieux vissés doit être certifiée en vertu de la norme CSA W47.1 Dans les divisions 2 ou 3 pour les travaux de soudage d’ailette sur pieux vissés. W47.1

Les pieux et tous les accessoires connexes fournis par le Manufacturier doivent être composés d’acier neuf et conformes aux normes de conception ACNOR W59-M pour le soudage des pièces et ASTM A325 pour les boulons, les écrous et les rondelles en acier ainsi que CSA-G40.21-M en ce qui concerne l’acier du fût et des hélices du pieu.

1.2 ÉQUIPEMENT

L’enfoncement du pieu devra se faire à l’aide d’un moteur rotatif étalonné dont le couple de serrage contrôlé. L’entrepreneur responsable des installations devra fournir le rapport d’étalonnage de chaque moteur rotatif utilisé pour l’enfoncement des pieux. L’étalonnage doit avoir été exécuté par une firme reconnue, sous la supervision d’un Ingénieur membre de l’Ordre des Ingénieurs du Québec et dans les douze derniers mois. Le rapport d’étalonnage doit être joint d’une charte indiquant clairement le rapport : « pression hydraulique – couple de serrage » et doit être signé par un Ingénieur membre de l’Ordre des Ingénieurs du Québec.

L’unité d’installation doit avoir un poids net d’au moins 3 tonnes et devra être munie d’un indicateur de pression hydraulique accessible à tout moment par le Maître d’oeuvre.

1.3 PROTECTION DES LIEUX ET TRAVAUX PRÉPARATIFS

L’entrepreneur général est responsable de rendre les lieux de travail accessibles et sécuritaires, de l’obtention des permis nécessaires ainsi que de la localisation des services souterrains et/ou aériens contre tous dommages causés par l’installateur durant les opérations de vissage.

L’entrepreneur général devra effectuer la localisation de chaque pieu et fournir leur élévation finale requise.

1.4 INSTALLATION

Lors de l’enfoncement, une pression minimum doit être appliquée sur la tête et dans l’axe des pieux. Durant l’installation, vérifier continuellement la verticalité des pieux selon l’angle de l’installation afin d’éviter des efforts de flexion le long du tube.

L’augmentation de la valeur du couple de serrage doit être graduelle dans les 2 derniers pieds. 

L’Installateur doit s’assurer que le pieu soit bien installé dans la couche de sol requise et qu’elle soit homogène.

L’hélice supérieure du pieu doit avoir une profondeur minimale de 1,6 mètre sous le niveau du sol (ou selon le Code National du Bâtiment, en fonction de la région).

Si un pieu doit être dévissé partiellement ou complètement, l’installateur doit s’assurer que l’emplacement final de la pointe soit dans le matériel non remanié.

1.5 SUPERVISION

L’entrepreneur en pieu est responsable de tenir un carnet de fonçage pour chaque pieu Le carnet de pieu doit être remis au maître d’oeuvre scellé et signé par un membre de l’ordre des ingénieurs du Québec. Le carnet qui contiendra les informations suivantes :

-Le type d’équipement utilisé.

-Le numéro et le type de pieu.

-La profondeur de fonçage.

-Le couple d’enfoncement final atteint.

-Un croquis de localisation de chaque pieu installé

Si les conditions du sol diffèrent de celles indiquées dans le rapport géotechnique, l’Entrepreneur doit aviser immédiatement le Maître d’oeuvre et attendre ses instructions avant de poursuivre les travaux.

1.6 RÉPARATION ET/OU REMPLACEMENT DE PIEUX

L’Ingénieur en charge du projet a le droit de refuser tout pieu qui ne respecte pas les limites à l’intérieur des tolérances permises ainsi qu’un pieu qui aurait été endommagé lors de son vissage.

Un pieu qui n’est pas conforme sera retiré du sol pour l’enfoncer de nouveau ou être remplacé par un pieu qui répondra aux exigences requises.

1.7 ESSAI DE CHARGEMENT

Fournir la main-d’oeuvre, les équipements, les matériaux et les instruments de mesure requis pour les essais de chargement.

Chaque essai est de type destructif, il devra être effectué sur un pieu de même calibre que les pieux du projet et dans les mêmes conditions géotechniques, mais sera enfoncé uniquement pour les fins de l’essai. Le pieu sera retiré du sol après que l’essai aura été complété. L’emplacement choisi pour chaque essai devra être coordonné avec l’ingénieur du projet.

Effectuer un essai de chargement statique en compression pour chaque tranche de 50 pieux, conforme à la norme ASTM D 1143. Appliquer une charge d’au moins deux (2) fois la capacité admissible requise du pieu. Les essais dynamiques ne sont pas acceptés.

Le résultat d’un essai est considéré satisfaisant lorsque le tassement net à deux (2) fois la charge de service est inférieur a 25mm Le tassement net exclut le raccourcissement élastique du pieu.

Produire un rapport signé et scellé par un Ingénieur membre de l’Ordre des Ingénieurs du Québec, incluant un résumé des mesures prises durant l’essai, la capacité admissible du pieu et le facteur de sécurité.

Capacité latérale des pieux Vissés

La résistance d’un pieu soumis latéralement dépend de sa rigidité propre mais également de l’élasticité du sol environnant. Lorsqu’on applique une force en « tête » du pieu, une déformation se produit. Elle est la combinaison de la déformation élastique de l’acier et de la déformation du sol (principalement en surface).

Lorsqu’un pieu est vissé dans le sol, l’hélice découpe des « tranches de sol » au fur et à mesure de la descente du pieu. On dit que le sol est remanié. La capacité d’un sol remanié est connu pour être variable voir nul dans le cas des argiles. Elle est difficile à estimer sans une analyse faite en laboratoire sur des échantillons de sol prélevés.

Dans le cas d’un sol remanié, la participation du sol ne sera pas pris en compte latéralement. Il est évident que cette décision est très conservatrice car cela revient à dire qu’un pieu vissé même ayant remanié le sol se comporte comme une colonne non retenue latéralement sur toute sa hauteur. La modélisation d’une retenue latérale change complètement les résultats du calcul alors que faire ? Et bien je pense qu’en réalité cela dépend des facteurs suivants :

-          La qualité de l’ancrage du pieu et sa profondeur

-          Le diamètre du pieu et celui de l’hélice (faible ou fort)

-          La nature du sol (argile ou pas)

-          Les conditions de sol en surface comme en profondeur

-          Les conditions de drainage du sol

-          Les déformations tolérables en tête 

-          Le mode de fixation du pieu a la structure (appuis rotule ou non)    

Dans tous les cas, il est souhaitable de faire un test de validation du déplacement du pieu en tête afin de satisfaire aux exigences du projet. Certaines études ont montré qu’il n’y avait pas de lien direct évident entre les déformations du pieu et les différentes données. Cependant il existe une relation expérimentale de base (utilisation prudente).

Détail de Fondation typique

Il existe beaucoup de détails de fondations selon la configuration du sol et du site, selon les charges envisagées sur le bâtiment et selon la stratégie d'isolation. Le détail que l'on retrouve dans la majorité des plans de fondation est celui-ci. A noter que le muret est 1'-0'' plus haut que le niveau de la dalle de garage mais cela peut être montré différemment .

    Détail typique de fondation  (structure de Petits Bâtiments)

Au niveau des entrées (portes de garage par exemple), la dalle est rendu solidaire de la fondation sur toute la largeur d'ouverture afin d'éviter des tassements importants dus aux charges ponctuelles, camions et autres véhicules.

Détail typique fondation (Entrée de garage)

les Conférences du 3ème Colloque québecois de l'acier

Commentaires personnels concernant la journée de formation.

Lors du 3 ème colloque Québécois sur l'acier, nous avons eu l'occasion de nous former a peu de frais en participant a 6 conférences au choix sur les thèmes aussi variés qu'intéressants. La journée nous a permis d'étudier certains projets de centres sportifs , des projets industriels, diverse mises a jour des codes de conception de structure, divers exemples de produits de l'industrie. A mentionner une étude intéressante sur la conception para sismique, les assemblages ductiles, et les dernières modification de la norme dans ce domaine.

A la demande de la foule en délire, voici quelques renseignements complémentaires.
Voici finalement après des mois le lien vers les pdf des conférences :
http://quebec.cisc-icca.ca/ressources/colloque11.asp


Liste des conférences :

S1 L'histoire de quatres centres sportifs Québecois
S2 Pont caissons courbe A640/15 Laval et Willis Avenue Bridge, NY
S3 Terminal Canaport , NB du modèle 3D a la réalisation
S4 Table ronde sur les modes d'emplois assemblage
S5 Nouveautés de la norme CSA S16-09
S6 Modifications au CNBC 2010 et survol du nouveau Handbook