Na 5204 [PDF]

Zitiervorschau

NA 5204

‫ﻣــﻮاﺻــﻔــﺔ ﺟــﺰاﺋــﺮﻳــﺔ‬ NORME ALGERIENNE

N° édition : 2 Date : 2006 ICS : 93.020

RECONNAISSANCE ET ESSAIS GÉOTECHNIQUES ESSAIS EN PLACE ESSAI DE PÉNÉTRATION DYNAMIQUE

Nombre de pages : 32

Edition et diffusion : ఔ 5, 7 Rue Abou Hamou Moussa- Alger Tél : 021 64.19.08 Fax : 021 64.17.61 E-mail : [email protected] Ventes@ ianor.org [email protected] Institut Algérien de Normalisation

NA 5204 AVANT PROPOS La présente norme annule et remplace la norme NA 5204 version 1992 et NA 5205 version 1992. Cette nouvelle version a été adoptée comme norme Algérienne par les membres du comité technique national n° 39: « Construction – Bâtiment » conformément à la résolution du procès-verbal de réunion n° 06 du 12/11/2006. Le contenu technique de la présente norme est équivalent à la ISO 22476-2 (2005). La liste des membres ayant participé à l’adoption de la présente norme est la suivante: NOM

PRENOM

ORGANISME

STATUT- CTN

Ouahiba

CGS

Président du comité

Saliha

IANOR

Secrétaire du comité

BENMEZAI

Yamina

STUCKY - ENHYD

Membre du comité

BELKAALOUL

A/Ghani

PHD

Membre du comité

HADJILA

Samir

LTPE - Sétif

Membre du comité

HENDEL

Belkacem

SOFAPE

Membre du comité

Riad

LTPE - Constantine

Membre du comité

TOUKAL

Farida

LCTP

Membre du comité

OUABRI

Lynda

CNERIB

Membre du comité

BOUCHEFA BELOUCHRANI

KHALFALLAH

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NA 5204 SOMMAIRE

1. Objet et domaine d’application …………………………………………………… 4 2. Termes et définitions ……………………………………………………………… 4 3. Appareillage ……………………………………………………………………….. 5 4. Procédure d’essai …………………………………………………………………. 7 5. Résultats d’essais ………………………………………………………………… 10 6. Rapport …………………………………………………………………………….. 10 Annexe A (informative) Feuille d’essai récapitulative pour les essais de pénétration dynamique …………………………………………………………….. 13 Annexe B (informative) Procès - verbal des valeurs mesurées et des résultats d’essai de pénétration dynamique ………………………………………………… 14 Annexe C (informative) Méthode recommandée pour mesurer l’énergie réelle

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Annexe D (informative) Influences de l’appareillage et des conditions géotechniques sur les résultats d’essai de pénétration dynamique …………… 18 Annexe E (Informative) Exploitation des résultats d’essai avec utilisation de la résistance dynamique en pointe ………………………………………………… 28

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NA 5204 1. Objet et domaine d’application La présente norme concerne la détermination in situ de la résistance des sols et des roches tendres à la pénétration dynamique d’une pointe conique. La pointe est battue au moyen d’un mouton de masse donnée tombant d’une hauteur donnée. La résistance à la pénétration est caractérisée par le nombre de coups nécessaires pour enfoncer la pointe conique à une profondeur fixée. Le nombre de coups, lors d’un battage de manière continue, est noté en fonction de la profondeur atteinte par la pointe, mais aucun échantillon n’est prélevé. Quatre procédures couvrent un large éventail d’énergie spécifique de battage par coup : • Essai au pénétromètre dynamique léger (DPL) : Essai effectué avec la masse la plus faible de la gamme des pénétromètres dynamiques ; • Essai au pénétromètre dynamique moyen (DPM) : Essai effectué avec la masse moyenne de la gamme des pénétromètres dynamiques ; • Essai au pénétromètre dynamique lourd (DPH) : Essai effectué avec la masse moyenne à très lourde de la gamme des pénétromètres dynamiques ; • Essai au pénétromètre dynamique ultra lourd (DPSH) : Essai effectué avec la masse la plus élevée de la gamme des pénétromètres dynamiques. Les résultats des essais de la présente norme conviennent particulièrement à la détermination qualitative d’un profil de terrain, couplée à des investigations directes (par exemple au prélèvement d’échantillons) ou comme comparaison relative à d’autres essais in situ. Ils peuvent également être utilisés pour déterminer des propriétés de résistance et de déformation des sols généralement sans cohésion, mais aussi des sols fins, et ce par des corrélations appropriées. Les résultats peuvent être également utilisés pour déterminer la profondeur des couches de terrain très denses, par exemple pour déterminer la longueur des pieux portant en pointe et pour détecter des terrains très lâches, remblayés présentant des cavités, ou des vides comblés.

2. Termes et définitions Pour les besoins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent. Sonde pénétrométrique Pointe conique et tiges de battage. Pénétromètre Sonde pénétrométrique et tout l’appareillage nécessaire pour enfoncer la sonde. Enclume ou tête de battage Partie du dispositif de battage frappée par le mouton et grâce à laquelle l’énergie provenant de la frappe du mouton est transmise aux tiges de battage. Martyre ; amortisseur Pièce placée au-dessus de l’enclume destinée à minimiser l’endommagement de l’appareillage. Mouton Partie du dispositif de battage qui est successivement soulevée et relâchée pour produire l’énergie nécessaire à la pénétration de la pointe. Hauteur de chute Chute libre du mouton après avoir été libéré.

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NA 5204 Dispositif de battage Ensemble constitué du mouton, de la tige-guide du mouton, de l’enclume et du système de relevage. Tiges de battage Tiges qui relient le dispositif de battage à la pointe conique. Pointe Sonde conique de dimensions normalisées utilisée pour mesurer la résistance à la pénétration (voir Figure 1). Énergie réelle ; énergie de battage Emeas Énergie résultant d’une mesure, transmise par le dispositif de battage à la tige de battage située sous l’enclume. Énergie théorique Etheor Énergie du dispositif de battage obtenue par calcul : Etheor = m × g × h

Où m g h

Est la masse du mouton ; Est l’accélération due à la pesanteur ; Est la hauteur de chute du mouton.

Rapport d’énergie Er Rapport entre l’énergie réelle Emeas et l’énergie théorique Etheor du mouton, exprimée en pourcentage. Valeurs Nxy Nombre de coups nécessaires pour enfoncer la pointe pénétrométrique sur une longueur fixée x, (exprimée en centimètres) par le pénétromètre dynamique de type y. Énergie nominale spécifique par coup En Valeur calculée par la formule : En = m × g × h/A = Etheor/A Où m g h A Etheor

Est la masse du mouton ; Est l’accélération due à la pesanteur ; Est la hauteur de chute du mouton ; Est l’aire nominale de la base de la partie conique (calculée en utilisant le diamètre D de la base du cône) ; Est l’énergie théorique.

3. Appareillage 3.1 Dispositif de battage Les dimensions et les masses des composants du dispositif de battage sont données dans le Tableau 1. Les exigences suivantes doivent être satisfaites : a) Le mouton doit être convenablement guidé pour mobiliser une résistance minimale pendant sa chute ;

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NA 5204 b) Le mécanisme de déclenchement automatique de la chute du mouton doit garantir une hauteur de chute libre constante, après que le mouton ait été libéré avec une vitesse initiale nulle, et il ne doit pas induire des mouvements parasites dans les tiges de battage ; c) Il est recommandé que la tête de battage en acier ou l’enclume soit fixée de manière rigide au sommet des tiges de battage. Une connexion lâche peut être adoptée ; d) Il est recommandé qu’un guide destiné à fournir un soutien vertical et latéral à la partie du train de tiges hors du sol fasse partie du dispositif de battage. Si un système pneumatique pour remonter le mouton est utilisé il doit être accompagné des documents d’inspection comme car l’énergie de battage n’est pas toujours garantie. 3.2 Enclume L’enclume doit être en acier à haute résistance. Un amortisseur ou un martyre peut être placé entre le mouton et l’enclume. 3.3 Pointe La pointe en acier doit avoir une partie terminale conique d’angle au sommet de 90°, prolongée par une partie cylindrique se raccordant aux tiges de battage comme représenté sur la Figure 1, avec les dimensions et tolérances précisées dans le Tableau 1. La pointe peut être perdue ou récupérée (fixe). Lorsqu’une pointe perdue est utilisée, l’extrémité de la tige de battage doit être ajustée sans jeu dans la pointe. Des spécifications alternatives pour la pointe sont données Figure 1. 3.4 Tiges de battage Les tiges doivent être en acier à haute résistance avec des caractéristiques appropriées de telle sorte qu’elles ne présentent ni déformation ni usure excessive à l’usage. Les tiges qui doivent être raccordées entre elles sans affleurement et qui doivent être rectilignes, peuvent présenter des méplats. Les déformations doivent pouvoir être corrigées. La flèche au milieu de chaque tige mesurée par rapport à une ligne droite passant par les extrémités de la tige ne doit pas dépasser 1 sur 1000, soit 1 mm par mètre. Les dimensions et la masse des tiges de battage sont données dans le Tableau 1. Des tiges creuses sont recommandées. 3.5 Dispositif de mesure du couple Le couple nécessaire pour tourner les tiges de battage est mesuré au moyen d’une clé dynamométrique ou d’un dispositif équivalent. L’appareil doit être capable de mesurer un couple d’au moins 200 Nm et être gradué avec des intervalles de 5 Nm au plus. Un capteur pour enregistrer le couple peut être utilisé. Les tiges de battage peuvent présenter des méplats destinés à la clé dynamométrique ou au dispositif de mesure. 3.6 Appareillage optionnel 3.6.1 Compteur du nombre de coups Un dispositif destiné à compter le nombre de coups du mouton en mesurant les impulsions mécaniques ou électriques peut être ajouté à l’ensemble de l’appareillage.

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NA 5204 3.6.2 Dispositif de mesure de la profondeur de pénétration La profondeur de pénétration est mesurée soit en comptant des graduations sur les tiges, soit par des capteurs enregistreurs. Dans ce cas, la résolution doit être inférieure à 1/100 de la longueur mesurée. 3.6.3 Système d’injection Le système d’injection comprend : • Des tiges creuses ; • Une extrémité pleine sur la tige inférieure lorsqu’une pointe perdue est utilisée ; • Une pompe à boue reliée à un dispositif fixé sous l’enclume et destinée à assurer le remplissage de l’espace annulaire situé entre le terrain et les tiges de battage et créé par la pointe de diamètre supérieur à celui des tiges de battage. Le débit de la pompe doit être tel que l’espace annulaire entre le terrain et les tiges de battage soit toujours rempli. Note 1 : Par exemple, la boue peut être un mélange de bentonite et d’eau dans un rapport massique entre les particules sèches et l’eau de 5 % à 10 %. Note 2 : L’écoulement de la boue vers la surface n’est pas obligatoire. La pression d’injection correspond à la pression hydrostatique due à la boue au niveau de la pointe après déduction des pertes de charge.

Une pompe manuelle peut être utilisée. 3.6.4 Appareil pour mesurer les dimensions de la pointe La mesure du diamètre et de la longueur de la pointe est effectuée au moyen d’un pied à coulisse au 1/10 de mm ou par un système équivalent. 3.6.5 Dispositif de contrôle de la déviation du train de tiges par rapport à la verticale Un système ou un guide de la partie des tiges hors sol est recommandé pour s’assurer et contrôler que les tiges de battage s’alignent verticalement.

4. Procédure d’essai 4.1 Contrôles et étalonnages de l’appareillage Avant chaque essai, un contrôle des dimensions doit être effectué pour s’assurer qu’elles se situent à l’intérieur de l’intervalle des valeurs fournies dans le Tableau 1. La rectitude des tiges doit être contrôlée sur chaque nouveau site et au plus tous les 20 essais de pénétration par site. Après chaque essai, un contrôle visuel de la rectitude des tiges doit être fait. Sur chaque site, il faut contrôler la fréquence des coups, la hauteur de chute, la résistance par frottement du mouton en chute libre, le bon état de l’enclume et de celui du mécanisme de libération du mouton, ce bon fonctionnement devant être assuré pour l’ensemble des séries d’essais. Il faut également contrôler le bon fonctionnement du système d’enregistrement si celui-ci est automatisé. La fidélité des instruments de mesure, - si cela est pertinent - doit être contrôlée après chaque détérioration, surcharge ou réparation et au moins une fois tous les six mois, sauf dans le cas

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NA 5204 où le fabricant préconise des intervalles d’inspection plus courts. Les pièces défectueuses doivent être remplacées. Les étalonnages doivent être conservés avec l’appareillage.

Figure 1 : Formes alternatives de pointe pour essais de pénétration dynamique (Pour L, D et dr voir Tableau 1) Pour contrôler les pénétromètres dynamiques pneumatiques, l’énergie de battage pour chaque impact (énergie réelle Emeas) doit être mesurée directement. Cette valeur une fois divisée par l’aire de la base du cône ne doit pas s’écarter de plus de 3 % de la valeur nominale spécifique par coup donnée dans le Tableau 1. L’énergie de battage par impact doit être contrôlée tous les six mois. Les pertes d’énergie se produisent par exemple à cause du frottement du mouton (perte de vitesse par rapport à celle d’une chute libre) ou à cause des pertes d’énergie dues à l’impact du mouton sur l’enclume. Par conséquent, il y a lieu pour chaque nouveau dispositif de battage de déterminer l’énergie réelle transmise aux tiges de battage. Note : Une méthode recommandée pour déterminer l’énergie réelle est fournie dans l’Annexe C.

4.2 Préparation de l’essai Généralement, l’essai de pénétration dynamique s’effectue depuis la surface du terrain. L’appareillage d’essai de pénétration dynamique doit être placé verticalement, et de manière qu’il n’y ait pas de déplacement durant l’essai. L’inclinaison du dispositif de battage et des tiges de battage ne doit pas s’écarter de plus de 2 % de la verticale. Si ce n’est pas le cas, l’essai de pénétration dynamique doit être arrêté. Dans les terrains difficiles, des écarts jusqu’à 5 % sont acceptables pour autant qu’ils soient notés.

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NA 5204 L’appareillage d’essai de pénétration dynamique installé sur remorque doit être monté de manière à ce que la course de la suspension ne puisse pas avoir d’influence sur l’essai. L’appareillage doit être installé suffisamment loin de bâtiments, pieux, puits, etc. afin d’être certain qu’ils n’influenceront pas les résultats des essais de pénétration dynamique. Lors d’essais de pénétration dynamique où les tiges sont libres et se déplacent latéralement, par exemple à partir d’un plan d’eau et dans des trous de forage, les tiges doivent être limitées dans leur déplacement par des supports à faible frottement espacés de 2 m au plus afin d’empêcher qu’elles ne flambent quand elles sont battues. 4.3 Déroulement des essais Les tiges de battage et la pointe doivent être enfoncées verticalement sans flexion exagérée de la partie des tiges qui dépassent du sol. Aucune charge ne doit être appliquée à l’enclume et aux tiges durant le levage du mouton. Les tiges doivent être enfoncées dans le terrain de manière continue. La fréquence des coups doit être maintenue entre 15 coups et 30 coups par minute. Toute interruption supérieure à 5 minutes doit être notée. Le couple maximal nécessaire pour faire tourner les tiges au moyen d’une clé dynamométrique ou d’un dispositif équivalent de mesure du couple doit être noté. Lors de battages difficiles, les tiges doivent être tournées de 1,5 tours après 50 coups pour resserrer les tiges. Afin de diminuer le frottement latéral, on peut injecter dans les tiges creuses de la boue de forage ou de l’eau à travers des orifices horizontaux ou dirigés vers le haut, situés à proximité de la pointe. Un tubage peut parfois être utilisé dans le même but. Le nombre de coups doit être noté tous les 100 mm de pénétration pour les DPL, DPM et DPH et tous les 100 mm ou 200 mm pour les DPSH-A et DPSH-B. Le nombre normal de coups se situe généralement pour N10 entre 3 et 50 dans le cas des pénétromètres DPL, DPM et DPH, et pour N20 entre 5 et 100 dans le cas des pénétromètres DPSH-A et DPSH-B. Pour des projets particuliers, ces valeurs peuvent être dépassées. Lorsque ces valeurs sont dépassées et que la résistance à la pénétration est faible, par exemple dans les argiles molles, la profondeur de pénétration par coup peut être notée. Dans les terrains durs ou les roches tendres, où la résistance à la pénétration est très élevée ou excède le nombre normal de coups, la pénétration pour un nombre de coups déterminé peut être notée comme alternative aux valeurs de N. En général, l’essai est arrêté si le nombre de coups est supérieur à deux fois les valeurs maximales données ci-dessus ou si la valeur maximale est dépassée constamment sur 1 m de pénétration. 4.4 Facteurs d’influence Des facteurs liés à l’appareillage ou conditions géotechniques peuvent avoir une influence sur le choix et l’utilisation de l’appareillage ainsi que sur les résultats d’essai. Note : Des exemples sont donnés dans l’Annexe D.

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NA 5204 4.5 Règles de sécurité Les règles de sécurité nationale doivent être observées, par exemple les règles concernant : • • •

L’appareillage pour la sécurité et la santé du personnel ; Le filtrage de l’air, si le travail s’effectue en atmosphère confinée ; La sécurité de l’appareillage.

5. Résultats d’essais Les résultats d’essai doivent être notés et exploités à partir des valeurs de N10 pour les DPL, DPM et DPH et N20 pour les DPSH-A et DPSH-B. Une autre possibilité d’exploitation des résultats d’essai est l’utilisation de la résistance dynamique de pointe (voir Annexe E). L’influence sur les valeurs notées Nxy tel que le frottement des tiges dû à l’adhérence du sol ou au flambage doit être prise en considération (voir par exemple l’Annexe D). En raison des pertes d’énergie lors de la chute du mouton, il est recommandé, dans le cas d’essais destinés à des évaluations quantitatives pour des projets, de déterminer par étalonnage l’énergie réelle Emeas transmise aux tiges de battage.

6. Rapport 6.1 Feuille d’essai 6.1.1 Généralités Pour un site donné, une feuille d’essai doit être établie. Cette feuille d’essai doit comporter, si cela est applicable : La coupe du sondage par exemple conforme à l’Annexe A ; Les valeurs mesurées et les résultats d’essai. Toutes les reconnaissances sur le terrain doivent être notées de manière à ce qu’une tierce personne puisse contrôler et comprendre les résultats. 6.1.2 Procès verbal des valeurs mesurées et résultats d’essai Sur le site, les informations suivantes doivent être notées pour chaque essai : a) Information générale : 1) Nom du donneur d’ordre ; 2) Nom de l’organisme effectuant l’essai ; 3) Numéro de dossier ; 4) Nom et localisation du site ; 5) Nom et signature de l’opérateur ayant réalisé l’essai ; b) Information sur l’emplacement de l’essai : 1) Date et numéro de l’essai ; 2) Croquis (à l’échelle ou non) avec report des reconnaissances directes (par exemple forages) ; 3) Repère le plus proche de l’essai de pénétration ; 4) Côte du terrain pour référence à un point fixe ; 5) Coordonnées x, y, z de l’essai de pénétration ; 10

NA 5204 6) Essai en site terrestre ou en site aquatique ; c) Information sur l’appareillage d’essai utilisé : 1) Type de pénétromètre dynamique (DPL, DPM, DPH, DPSH-A ou DPSH-B) ; 2) Fabricant, modèle et numéro de l’appareillage ; 3) Type de pointe (perdue ou fixe) ; 4) Type d’enclume (fixée de manière rigide ou non) ; 5) Utilisation de martyres ou d’amortisseurs. d) Information sur la procédure d’essai : 1) Conditions atmosphériques ; 2) Documentation concernant le contrôle et l’étalonnage de l’appareillage réalisé conformément à 5.1 ; 3) Valeurs notées lors de l’essai : - Valeurs N10/N20 pour chaque profondeur de l’extrémité de la pointe ; - Couple maximal à chaque profondeur où il est mesuré ; 4) Précautions particulières prises contre le frottement latéral des tiges (par exemple utilisation de tubage, de boue ou d’eau lors du battage) ; 5) Forage préalable le cas échéant ; 6) Fréquence des coups lors du battage ; 7) Niveau de la nappe ou de la nappe artésienne s’ils sont connus ; 8) Tous les évènements imprévus et les observations pendant l’opération (par exemple faible nombre de coups, pénétration sans coup, obstacles temporaires, dysfonctionnement de l’appareillage) ; 9) Observations sur la pointe fixe et/ou les tiges ; 10) Toutes les interruptions pendant l’essai et l’ajout de tige, ainsi que leurs durées ; 11) Raisons de l’arrêt prématuré de l’essai ; 12) Rebouchage du trou après le battage si cela est exigé. Note : Les Annexes A et B fournissent des exemples de feuille d’essai.

6.2 Rapport d’essai Afin de contrôler la qualité des données recueillies, le rapport d’essai doit contenir ce qui suit en complément des informations données en 7.1 : a) La feuille d’essai (l’original et/ou sous forme électronique) ; b) Une représentation graphique en fonction de la profondeur des valeurs suivantes : • Le nombre de coups noté pour faire pénétrer la pointe soit de 100 mm pour les DPL, DPM ou DPH soit de 100 mm ou 200 mm pour les DPSH-A et DPSH-B, sous forme d’un diagramme en escalier où est porté le nombre de coup sur l’axe horizontal et la profondeur sur l’axe vertical ; • Le couple maximal appliqué pour faire tourner les tiges à chaque niveau où il est mesuré (Nm) ; • Toutes les interruptions du battage qui dépassent 5 minutes ; c) Les corrections appliquées aux données fournies ; d) Toutes les restrictions sur les données (par exemple non pertinent, insuffisant, résultats d’essai incorrects ou défavorables) ; e) Les nom et signature de l’expert responsable. Les résultats d’essai doivent être fournis de telle manière que des tierces personnes soient capables de contrôler et de comprendre les résultats.

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NA 5204 Tableau 1 : Dimensions et masses pour les quatre types d’appareillage d’essai de pénétration dynamique

Appareillage de pénétration dynamique

Symbole

Unité

DPL (léger)

DPM (moyen)

DPSH (très lourd) DPH (lourd) DPSH-A

DPSH-B

Dispositif de battage masse du mouton neuf hauteur de chute

m

kg

10 ±0,1

30 ±0,3

50 ±0,5

63,5 ±0,5

63,5 ±0,5

h

mm

500 ±10

500 ±10

500 ±10

500 ±10

750 ±20

diamètre

d

mm

50 < d < Dha

50 < d < Dha

50 < d