Conformément à la norme NF P94- 262 (1), les essais de pieux par impact dynamique peuvent être réalisés dans le cadre d’essais de contrôle, préalables ou de conformité, ou servir à la vérification
de la portance d’une fondation profonde (méthode de calcul à partir d’essais de pieux).
En collaboration avec Éfinor Mécanique et Process, Jassans-Riottier (Ain), Sarl Coulon Pieux Battus a développé un banc d’essai de chargement dynamique compact, modulaire et sécurisé, contrôlé par Apave et certifié CE.

CONCEPTION INDUSTRIELLE

Le nouveau banc d’essai est un dispositif de manutention et de guidage, destiné à produire l’impact dynamique dans l’axe du pieu. Il est considéré comme engin de levage selon l’arrêté du 1er mars 2004 relatif aux vérifications des appareils et accessoires de levage.
L’ensemble est composé de deux structures mécano-soudées, d’un palan électrique à chaîne et d’une charge variable de 2 ou 4 t, selon les besoins de l’essai. Une fois assemblées, les deux cages,
inférieure et supérieure, permettent une hauteur de chute variable jusqu’à plus de 2 m. Un crochet de largage électro-aimanté conçu spécialement dans le cadre du projet autorise un déclenchement semi-automatique et sécurisé des essais à bonne distance. Selon XP P 94-152 (2) et NF EN ISO
22477-4 (3), il convient que la masse tombante soit choisie de sorte à être supérieure à 2 % de la résistance statique à la compression calculée du pieu. L’énergie développée doit permettre de
mobiliser le tassement adéquat de la base du pieu sous chargement dynamique en un seul coup ou en plusieurs cycles de coups. Dans le cas d’essais à la rupture, la force générée doit être suffisante pour atteindre la résistance ultime à la compression sans dépasser la limite élastique des éléments constitutifs du pieu. La masse tombante nouvellement mise en service permet ainsi de mesurer une résistance statique à la compression de 100 t pour une masse seule de 2 t et jusqu’à 200 t lorsque cette dernière est doublée. Les deux masses de 2 t peuvent être facilement assemblées sur chantier à l’aide de 4 boulons, et sont guidées par des glissières métalliques.

EXIGENCES LOGISTIQUES

Initialement, le nouveau banc d’essai a été développé pour les pieux battus avec refoulement du sol type BE (battu enrobé classe 4 catégorie 10) et surtout type BAF (battu acier fermé, classe 4 catégorie 12). La norme NF EN 12699 (4) autorise en effet les essais de chargement dynamique pour cette classe de pieux. À l’instar de l’essai de chargement statique en traction pour les micropieux (portance par mobilisation du frottement latéral), l’essai par impact dynamique constitue une solution économique pour les pieux de pointe battus au refus et ancrés dans un substratum rocheux. Le dispositif est néanmoins opérationnel pour tous les types de pieux jusqu’à un diamètre maximal
de 800 mm. Chaque élément est équipé d’anneaux de levage et de passages de fourches et pèse seul entre 1,5 et 2,1 t. La manutention est assurée par chariot ou en aérien au moyen de matériel de chantier courant : chariot télescopique, chariot élévateur, grue à tour, pelle hydraulique, grue auxiliaire sur camion. Selon la capacité de levage du matériel, les éléments peuvent être déplacés séparément,
en sous-ensembles (masses assemblées seules, cage inférieure avec masses sécurisées), voire dans leur intégralité (poids total 7,5 t, hauteur hors tout 4,6 m).
La conception par éléments modulaires et compacts – en plus de faciliter le chargement et le déchargement, le montage et le démontage, ainsi que les déplacements entre pieux d’essais – simplifie la mobilité du nouveau banc d’essai. L’ensemble est transportable par semi-remorque bâché, camion-plateau ou camion-grue, et ne nécessite que 6,8 m de longueur de plancher.

MISE EN CONFORMITÉ CE

La sécurité du personnel et de l’équipement a exigé une mise en conformité CE, accompagnée en phase conception par Apave et finalisée par Éfinor Mécanique et Process sous forme d’une notice d’instruction selon la directive Machines 2006/42/CE.
En accord avec NF EN ISO 1200 (5), une analyse de risque préalable vise à déterminer
les limites de la machine, identifier tous les phénomènes dangereux, estimer, évaluer et réduire les risques. La matrice de risques permet d’évaluer la gravité et la probabilité de chaque situation
et de définir, en conséquence de l’appréciation du risque, les mesures de protection à mettre en place en incorporant les recommandations Apave.
En particulier, cette évaluation a conduit à l’asservissement entre l’ouverture de la porte et le maintien en sécurité de la masse tombante. La porte est équipée d’une gâche électrique, active uniquement
lorsque le dispositif est sous tension et lorsque l’interrupteur de position détecte la position ouverte du crochet de largage électro-aimanté. Hors tension et/ou crochet fermé, la porte reste verrouillée. Après largage, la perte d’information de l’interrupteur de position lance une temporisation avant de rétablir l’alimentation de la gâche électrique : la porte est déverrouillée après 15 s.
L’accessibilité extérieure est sécurisée par une plateforme périphérique en caillebotis métallique anti-dérapant et des échelles à crinolines (risque de chute). Les cages, inférieure et supérieure, sont revêtues de grillage afin d’empêcher au maximum l’accès à l’intérieur de la machine (risque humain d’écrasement et de sectionnement). La cage inférieure est doublée de panneaux polycarbonate dans le but de prévenir tout éclat de matière à l’impact (risque de contusion et lésion).
La stabilité du dispositif est assurée par des indicateurs de devers et des béquilles de réglage d’assiette. Avant sa mise sur le marché, le nouveau banc d’essai a fait l’objet d’un examen d’adéquation, d’une épreuve statique à 1,25 CMU (6) et d’épreuve dynamique à 1,1 CMU (vérifications
de mise en service des appareils et accessoires de levage au sens de la directive Machines 2006/42/CE). Enfin, mentionnons la gestion sécurisée à distance du palan électrique à chaîne et du crochet de largage électro-aimanté par le moyen d’un boîtier de commande à rallonge (5 m). La manoeuvre du palan et la fonction de largage sont possibles uniquement porte fermée. La fonction
de largage nécessite en outre le commutateur à clé sur « on » et une pression sur le bouton maintenue 5 s, laquelle déclenche une alerte sonore de largage imminent.

ESSAI PAR IMPACT DYNAMIQUE

Le nouveau banc d’essai est adapté aux essais de chargement dynamique type Simbat ou Capwap. La tête de pieu est dégagée sur une hauteur équivalente à au moins deux diamètres. Les 2 transducteurs de déformation (jauges de contrainte) et les 2 transducteurs d’accélération (accéléromètres) sont montés en paires diamétralement opposées dans un même plan horizontal. Ils
doivent se situer à au moins 2 diamètres sous le sommet du pieu. Un réglet vertical est fixé sur le pieu.
L’instrumentation est connectée à la centrale d’acquisition. Plusieurs impacts successifs sont réalisés avec une énergie croissante. Quand l’enfoncement mesuré est compris entre 3 et 5 mm, et que les courbes de réflexion et les paramètres associés sont satisfaisants, l’essai est arrêté.
Dans un procédé itératif, la vitesse (obtenue en intégrant dans le temps la valeur de l’accélération mesurée par les deux accéléromètres) multipliée par l’impédance Z (7) donne une force. Cette force ainsi déterminée est comparée avec la force mesurée (obtenue de la déformation mesurée et de
la rigidité axiale du pieu), et permet de recalculer la résistance opposée par le sol lors de l’enfoncement du pieu et donc d’estimer sa portance. Le nouveau banc d’essai dynamique CE permettra de tirer pleinement profit des avantages des essais de chargement dynamique. Sa conception le rend extrêmement mobile et autorise une utilisation économique en termes de
productivité, de logistique et de réserve de capacités. Mais surtout, le dispositif certifié CE garantit une utilisation autonome et sécurisée par le personnel de chantier. Le premier exemplaire a été mis en service au printemps 2021 après 2 années de développement. Nous remercions toutes les personnes qui ont contribué à cette réussite.

Jérôme Coulon
Gérant Sarl Coulon Pieux Battus