Descentes de charges sur pieux, tolérances d'exécution et rigidités d'appuis

La relation entre le gros œuvre et les fondations spéciales s’appuie en grande partie sur la DDC qui, au‑delà d’un simple listing, peut jouer un véritable rôle structurant dans la conception du projet et dans la définition de l’interface entre les lots.

Lorsqu’elle est avantageusement complétée d’informations telles que les modalités de traitement des tolérances d’exécution et les rigidités à considérer en tête de chaque pieu, la DDC devient un élément clé — relayé par le CCTP — pour clarifier la frontière entre les lots et sécuriser la conception.

Cet article propose un éclairage particulier sur ces aspects géométriques, mécaniques et contractuels parfois confus, et montre l’intérêt de les documenter dès l’amont.

 

 

Les tolérances d’exécution des pieux

 

En France, les normes d’exécution des pieux autorisent par défaut des tolérances de réalisation relativement favorables aux entreprises de fondations spéciales :

• La NF EN 1536, qui concerne les pieux forés, prévoit :
  • 10cm en implantation
  • 2cm/ml en inclinaison
• la NF EN 12699, qui concerne les pieux vissés, prévoit quant-à elle :
  • 10cm en implantation
  • 4cm/ml en inclinaison
• la NF P94-262 informative, propose par défaut, lorsque la technologie n’est pas figée,
  • 15cm en implantation
  • 3cml/ml en inclinaison

De plus, ces tolérances sont applicables depuis la plateforme de travail exploitée par la machine à pieux. Par conséquent, l’écart d’inclinaison peut majorer l’écart d'implantation, lorsque les pieux sont réalisés avant terrassements définitifs, depuis une plateforme haute.

 

 

 

On peut rencontrer cette configuration de plateforme haute lors de la réalisation des parois de soutènement (pieux sécants, tangents, distants, fiches de parois berlinoises ou parisiennes…), ou plus généralement si des contraintes d’accès, de phasage, ou de délai ne permettent pas à la machine à pieux de descendre en fond de fouille.

 

 

Les plans de structure de maîtrise d’oeuvre

 

Les écarts d’implantation et d’inclinaison font partie de la réalité chantier ; les considérer dès la conception contribue à la robustesse de l’ouvrage.

D’un point de vue géométrique, identifier les cotes bloquées du dessin et transmettre à l’architecte les bons gabarits et marges dimensionnelles nécessaires, garantira la conformité de l’ouvrage, dès lors que les pieux, eux-mêmes, sont conformes.

Des plans structure dessinés aux cotes nominales, en dehors de toute analyse de l’effet des tolérances, peuvent conduire à des situations problématiques en phase chantier : pieux hors limite de propriété, dimensions intérieures d’ouvrage non réglementaires (profondeur de place de parking, largeur de voie,…), les anticiper réduit ce risque.

Ces écarts peuvent de surcroît être aggravés par les déformations sous charge des fondations spéciales, atteignant parfois plusieurs cm en phase de service (déplacement en tête d’un pieu, déformation de tête ou de ventre d’une paroi…).

En particulier, l’altimétrie, évoquée précédemment, de la future plateforme de travail des entreprises de pieux, fait partie des hypothèses fondamentales que le bureau d’études structures gagne à connaître et tracer pour assurer sa mission de conception et la rédaction des documents de consultation.

 

 

Les documents particuliers du marché

 

Sévérisation des tolérances d’exécution

 

Les clauses particulières du marché de fondations spéciales peuvent, lorsque nécessaire, préciser des tolérances normatives plus serrées que celles précédemment citées, dans des limites raisonnables (NF P94-262 R.1(2) et R.3(5)).

 

« Responsabilisation » du lot fondations spéciales

 

Les clauses particulières du marché peuvent également prévoir d'affecter aux pieux la reprise des effets liés à leurs tolérances d’implantation et d’inclinaison.

Le bureau d’études traduit alors ce choix de conception dans la descente de charge ELU fournie au bureau d’études de fondations spéciales.

NB : Les effets des imperfections géométriques sont à priori ignorés à l’ELS, conformément à  la P94-262 R.1.(5) , et plus généralement à l’EC2 §5.2 2(P) et §5.2(3).

Il est difficile et risqué d'établir des généralités, mais en dehors des pieux de petit diamètre, il est parfois plus simple d’assigner aux pieux, la reprise des effets de leurs tolérances :

• les pieux à charge centrée sont dimensionnés de façon axisymétrique et peuvent plus simplement être aptes à la reprise les tolérances possibles dans toutes les directions et sens,
• ils sont souvent dimensionnés par l’ELS en diamètre et présentent ainsi de la « marge » à l’ELU
• l’effet des efforts horizontaux et moments en tête sur les pieux reste localisé et se dissipe après quelques mètres de profondeur

De leur côté, les structures portées sont le plus souvent dimensionnées à l’ELU et rarement axisymétriques. L’intégration des tolérances de pieux dans toutes les directions et sens possibles peut s'avérer plus coûteuse au global pour le projet.

 

 

Dans la descente de charges, plutôt que de précalculer directement les effets des imperfections, une formulation à l’aide de relations comme illustré ci-dessus ( M=0,1N…), ou une mention générique, clarifie les hypothèses et évite que le bureau d’études de fondations spéciales intègre des concomitances non physiques dans le dimensionnement des pieux (par exemple {N_min et M=0,1N_max} ) ou inversement que certaines directions des imperfections soient oubliées.

Ce choix de conception, assignant aux pieux la reprise des effets de leurs tolérances, gagne également à être spécifié en toutes les lettres dans les pièces écrites des lot gros œuvre et fondations spéciales, afin d’éviter que l’hypothèse «  se perde » lors du chiffrage du lot GO et ultérieurement lors de l’établissement de la descentes de charge EXE.

 

 

Interface par défaut entre gros œuvre et fondations spéciales

 

Le paragraphe précédent mentionne une notion de « responsabilisation » du lot fondations spéciales.

En effet, en l’absence de précision sur le sujet dans la descente de charges et dans les pièces écrites, le bureau d’études structure de conception fait porter au lot gros œuvre, l’effet des erreurs d’implantation et d’inclinaison commises par le lot fondations spéciales, dans toutes les directions, sens, et amplitudes (jusqu’aux tolérances).

Sur le chantier, le lot fondations spéciales n’est jamais responsable de la conception structurelle de l’ensemble  du projet, et se raccroche à la descente de charges qui lui a été fournie et à ses tolérances d’exécution.

 

 

Variantes sur les diamètres de pieux et les hauteurs de plateforme

 

Lors de l’étude du dossier de consultation en vue de la réponse à un appel d’offres, les entreprises de fondations spéciales étudient la proposition technico-économique optimale pour réaliser les ouvrages prévus, en s’appuyant sur leur expérience, savoir faire, et méthodes propres de réalisation.

En particulier, elles cherchent souvent à optimiser le nombre et le diamètre des pieux par rapport à ceux prédimensionnés dans la mission G2 PRO d’ingénierie géotechnique. Pour ce faire elle s’appuient notamment sur des procédés géotechniques spécifiques leur permettant un taux de travail du béton des pieux supérieur aux normes.

Elles peuvent également proposer des altimétries de plateforme différentes du dossier de conception.

Enfin, selon leurs procédés, elles peuvent aussi s’engager sur des tolérances de réalisation inférieures à celles prévues dans les documents particuliers.

En fonction des différents éléments abordés précédemment, ces ajustements peuvent avoir des incidences importantes sur les autres lots; les recaler tôt avec le BET structure facilite l'analyse des offres et la cohérence globale.

 

 

La conception structurelle sur pieux

 

Des choix de conceptions cohérents

 

Dans le chapitre précédent, nous avons indiqué que c’est le bureau d’études structure de conception qui choisit les éléments devant reprendre l’effet des erreurs d’implantation et d’inclinaison des pieux. Notamment  :

• tacitement, c’est le lot gros œuvre qui est réputé calculé et chiffré pour reprendre l’effet de ces erreurs, tant qu’elles sont dans les tolérances.
• explicitement, il peut affecter aux pieux, la reprise de l’effet des erreurs d’inclinaison et implantation issue de leurs réalisations

De façon plus subtile, l’Eurocode 2 encourage l’établissement d’une analyse structurale reflètant dans la mesure du possible le comportement le plus probable de la structure modélisée. Des choix cohérents avec la rigidité relative pieu/structure aident à refléter le comportement le plus probable du système :

• exemple 1: si un pieu porte une poutre-voile béton, c’est cette poutre-voile qui se révèlera la plus apte à reprendre l'écart d’implantation du pieu dans son plan
• exemple 2: si la structure portée présente une rigidité négligeable vis-à-vis de celle du pieu, c’est le pieu qui devra cette fois être spécifié pour reprendre les effets possibles des tolérances d’implantation.
• exemple 3: si un pieu porte une longrine continue présentant une rigidité flexionnelle supérieure à celle du pieu, cette dernière aura un rôle d’encastrement partiel de la tête de pieu, qui déterminera la distribution de l’effet de l’erreur d’implantation entre le pieu et les 2 travées de la longrine, en fonction de leurs raideurs relatives

 

 

La descente de charges peut spécifier par familles les conditions limites en tête à prendre en compte sur les pieux (articulé, encastré partiellement ou parfaitement), les raideurs partielles, et les erreurs d’implantation et inclinaison à intégrer dans chaque direction.

Il reste toutefois possible d’adopter des dispositions sécuritaires, plus faciles à énoncer, mais qui généreront inévitablement des surdimensionnements, soit des pieux , soit de la structure portée.

En tout état de cause, une absence de spécification sur ce sujet dans les documents particuliers du marché doit être sciemment décidée par le bureau d’études. Les plans structures présentent alors un système porté effectivement capable de reprendre les erreurs d’implantation des pieux (ce qui n’est pas le cas de l’exemple 2 ci-dessus) et les pièces écrites du gros œuvre gagnent également à traduire noir sur blanc ce choix pour lever toute ambiguité.

 

Raideurs de pieux VS raideurs de structure, le modèle B-P

 

Nous venons d’évoquer l’éventualité d'une rigidité flexionnelle en tête de pieu, lorsque la structure portée s’oppose à la rotation de celle-ci, en présence d’un moment imposé.

La prise en compte de cette rigidité peut être est intéressante ou nécessaire pour optimiser les dimensionnements, diminuer les déplacements, ou retranscrire une rigidité translationnelle du bâtiment plus proche de la réalité (cas du séisme, voir EC8-5 §5.4.2(3)).

Pour implémenter ce comportement, la structure globale peut alors intégrer systématiquement les pieux sous forme de barres bloquées linéiquement par des raideurs de sol, ou bien sous forme d’appuis élastiques matriciels, tels que le documente le cahier technique  n°38 de l’AFPS de 2017 par exemple.

On peut aussi considérer qu’une rigidité flexionnelle en tête de pieu n’introduit pas la prise en compte de la rigidité intrinsèque du pieu, mais celle de la structure portée.

Cet sous cet angle de vue que nous abordons ici le sujet.

Pour ce faire, nous prenons l’exemple d’un modèle de bâtiment « B-P » élémentaire, constitué d’une poutre « B » bloquée par un pieu « P », ces deux éléments étant supposés élastiques linéaires.

Le bureau d’études B a la responsabilité du dimensionnement de B, tandis que le bureau d’étdues P a la responsabilité du dimensionnement de P. Les 2 acteurs procèdent interactivement à la modélisation de la structure.

Nous examinons 3 configurations successives de rigidité flexionnelle k_θ,B de la structure B : sous l’effet d’une action unique de type effort horizontal extérieur H_ext->B, appliqué à la structure B. D’un point de vue global :

 

 

• si k_θ,B=0, le pieu se comporte comme articulé en tête. La tête translate de y et tourne également de θ de façon couplée. L’inertie de la poutre étant nulle, le moment dans la poutre est nul, sa déformation suit celle imposée par la tête de pieu.

• si k_θ,B =3 E_B I_B / L_B est non nul, la poutre s’oppose cette fois à la rotation de la tête de pieu du fait de son inertie, et contraint ainsi le déplacement y et la rotation θ de la tête de pieu. Un moment M est généré dans la poutre qui se retourne dans la tête de pieu. Le pieu se comporte comme partiellement encastré en tête par k_θ,B.

• si k_θ,B = ∞ , la poutre est indéformable et translate simplement, imposant une rotation nulle à la tête de pieu. Le pieu se comporte comme parfaitement encastré en tête.

Dans le premier et le troisième cas,  le couplage entre y et θ disparaît. Du point de vue de  B , il suffit de renseigner, dans le modèle, une raideur horizontale k_y,P , pour représenter P fidèlement et obtenir une analyse structurale juste.

Dans ces deux cas extrêmes, le pieu P reste bien le même, mais la valeur de k_y,P change fortement. Ce qui impacte la valeur de k_y,P n’est pas la rigidité intrinsèque du pieu mais la rigdité k_θ,B de la structure portée B.

De son côté k_θ,B ne dépendant pas du pieu, B peut déterminer k_θ,B de façon autonome et le communiquer à P.

Ces remarques sont également valables pour le cas intermédiaire « k_θ,B quelconque ».

Ce cas intermédiaire est plus complexe à modéliser pour B. En effet, une déformation horizontale en tête de pieu entraînant nécessairement une rotation, le modèle de B  doit faire appel, non pas à des appuis élastiques usuels de la théorie des poutres, mais à une relation matricielle. Nous revenons sur ce point plus loin.

Poursuivons l’analyse en reprenant les trois configurations, cette fois sous l’effet d’une action unique de type moment de flexion extérieur M_ext->B appliqué à B (et non à P).

 

 

• le cas k_θ,B=0 ne peut se produire. En effet, si l’inertie de la poutre est nulle, B ne peut reprendre aucun moment et ne peut donc transmettre aucun moment en tête de pieu. Pour s’en convaincre, on peut aussi examiner le cas équivalent d’un effort ponctuel ascendant appliqué sur la travée.

• si k_θ,B = 3 E_B I_B / L_B est non nul, on retrouve un comportement similaire au  cas intermédiaire précédent.

• si k_θ,B = ∞ , la poutre étant indéformable, elle absorbe l’intégralité du moment appliqué sans tourner, le pieu ne voit rien , y = 0, θ = 0.

On retrouve bien les modélisations « point de vue B » et « point de vue P » précédentes. Par linéarité, l’approche est valable pour n’importer quel couple (H,M) de sollicitations.

 

Processus de modélisation interactif entre le bureau d’études B et le bureau d’études P

 

Etape 1 :  B évalue de façon autonome la rigidité de la structure k_θ,B

• soit k_θ,B = 0 , s’il considère que la structure est trop souple pour absorber un moment au droit de la liaison avec la tête de pieu
• soit k_θ,B = ∞, s’il considère la structure « inerte » en présence d’un moment (comme dans le cas d’une poutre voile exposé précédemment)
• soit k_θ,B est obtenu par un calcul élémentaire basé sur k_θ,B = 3 E_B I_B / L_B en intégrant toutes les barres adjacentes.
• soit k_θ,B est obtenu par simulation, en modélisant l’appui par une rotule et en notant la rotation sous l’effet d’un moment élémentaire appliqué au nœud. Alors, k_θ,B = M_imposé / θ_obtenu

• B fournit k_θ,B à P

 

Etape 2 : P intègre la condition limite k_θ,B  en tête de pieu et détermine les raideurs k_c,k_y et k_θ

• soit k_θ,B = 0 ou k_θ,B = ∞, P fait une simulation pour mesurer le déplacement horizontal sous un effort horizontal élémentaire en tête, et établit k_y,P = H_imposé/y_obtenu

• soit k_θ,B est quelconque. Dans ce cas , P fait 2 simulationspar exemple :
  • [H₁,0] conduit à [y₁,θ₁],
  • [0,M₂] conduit à [y_2,θ₂],

Ceci conduit à un système de 4 équations à 4 inconnues : k_y,k_θ,k_c1,k_c2 permettant de résoudre les 4 inconnues et vérifier que k_c1 = k_c2, que l’on peut noter k_c.

• P fournit k_y,P,k_θ,P,k_c,P à B

 

Etape 3 : B établit l’analyse structurale globale et obtient les réactions en tête de pieu

• soit k_θ,B = 0 ou k_θ,B = ∞,

• B fournit H_{B ->P}  à P,  par ailleurs M_B->P = 0

• soit k_θ,B est quelconque,

• B fournit [H_B->P, M_B->P] à P, ainsi que θ.

 

Etape 4 : P établit le dimensionnement des pieux :

• soit k_θ,B = 0 ou k_θ,B = ∞, P applique H_{B ->P}   en tête de son modèle de pieu

• soit k_θ,B est quelconque, P applique [H_{B->P ,} M_B->P +  k_θ,B .θ] en tête de pieu

En complément de ces efforts en provenance de l’analyse globale, sont également ajoutés les effets éventuels des imperfections d’inclinaison et d’implantation si celles-ci sont à charges de P.

Le terme  k_θ,B .θ correspond à la quotepart de moment qui passe dans la structure portée B, et qui passera également dans l'encastrement partiel en tête du modèle de pieu retenu.  Ce terme doit bien être ajouté pour obtenir une simulation juste.

• P fournit à B k_θ,B .θ : moment définitif que la structure portée devra reprendre de son côté.

 

Etape 5 :  B finalise le dimensionnement de la structure portée.

 

Intérêt de l’approche B-P

 

Une approche plus classique du sujet consiste :

• pour le bureau d’études B, à procéder à l’utilisation généralisée d’appuis matriciels pour représenter les pieux dans le modèle global,
• pour le bureau d’études P, à modéliser le pieu seul, supposé articulé en tête et soumis à H,M en tête transmis par B

Ceci peut être représenté comme ci-dessous :

 

Ce processus semble plus simple. Toutefois, si l’on examine les configurations précédentes :

Si k_θ,B = 0 ou k_θ,B = ∞,

• l’approche classique conduit à un appui matriciel dans le modèle global, et un échange sur k_y,P, k_θ,P, k_c,P entre B et P.
• l’approche B-P permet un simple modèle de ressort horizontal k_y,P dans le modèle global

Dans la pratique courante, lorsqu’une précision plus importante n’est pas requise, l’approche B-P permet ainsi d’intégrer de façon simple les raideurs flexionnelles les plus significatives du projet au droit de chaque pieu (les encastrements parfaits sous voiles par exemple), sans complication des modèles. Il suffit alors d’un échange entre B et P, traduit dans la DDC, pour statuer sur les directions bloquées.

Si des raideurs partielles k_θ,B doivent être intégrées,  les deux approches sont de complexité comparable,  l’approche B-P demandant simplement à B de transmettre {k_θ,B ,θ} à P, pour le dimensionnement de P.  Cependant, du point de vue de la précision du dimensionnement, l’approche B-P peut s’avérer intéressante :

Le modèle B est un modèle macroscopique élastique, linéaire, idéalisé, utilisant les lois de comportement "moyennes", dont l’objectif est de distribuer macroscopiquement les sollicitations dans les éléments, et les réactions dans les appuis.

Le modèle P est un modèle de dimensionnement qui intègre de la sécurité (lois de comportement "de design"), les effets résultant des imperfections géométriques d’implantation (e.N₂) et d’inclinaison (i.N₂) , qui prend en compte éventuellement les effets non linéaires dans le béton (fissuration, plastification des matériaux), la plastification du sol, et les effets de second ordre pouvant amplifier les sollicitations subies. 

Sous ces effets additionnels, la rigidité partielle de tête k_ϑ,B  apporte une contribution significative influant de façon importante les moments et tranchants le long du pieu.

Utiliser l’approche B-P permet au bureau d’études P un dimensionnement du pieu plus représentatif, et un bouclage vers le bureau d’études B qui peut recevoir « sa part » des « sollicitations de design » issues du dimensionnement du pieu.

 

Effet sur les pieux, des tolérances d’inclinaison des poteaux et murs

 

Les tolérances de réalisation des poteaux et murs sont beaucoup plus faibles que celles des pieux et moins impactantes, elles méritent toutefois d’être abordées ici.

La NF EN 13670 CN §10.4 spécifie précisément les toléances applicables, qui dépendent des configurations géométriques mais dont on peut retenir pour ordre de grandeur de : 0,5cm/ml en inclinaison et 1,5cm en implantation.

Nous nous intéressons plus précisément à l’effet d’une erreur d’inclinaison de poteau, illustré par la figure ci-dessous :

 

 

Deux cas peuvent se produire en pratique :

 

exemple 1 : poteau contreventé

 

Dans l’exemple 1, le poteau est dit « contreventé » au sens de l’eurocode 2, c’est-à-dire que le plancher haut est bloqué horizontalement « en aval » du poteau étudié, par exemple via un voile de contreventement  aligné dans la direction de l’effort.

Dans ce cas, l’inclinaison du poteau génère un effort horizontal +H dans le plancher haut faisant « diaphragme » buté dans le voile, qui réaxe l’effort N le long du poteau. L’effet opposé -H se produit ensuite en plancher bas et permet in fine la transmission de l’effort N à nouveau vertical dans le pieu.

Dans l’absolu, l’effort -H à reprendre par la tête de pieu. Cependant, selon la notion idéalisée de diaphragme, l’effort +H du plancher haut « redescend » à travers le voile de contreventement évoqué précedemment et aboutit également dans le plancher bas, venant équilibrer exactement l’effort -H.

Bien que la rigidité infinie du diaphragme soit parfois discutable, en règle générale on peut négliger les efforts horizontaux induits par l’inclinaison des poteaux et murs contreventés.

 

exemple 2 : poteau non contreventé

 

Dans l’exemple 2, il n’y a pas de voile de contreventement en aval ! C’est le poteau lui-même qui doit être autostable horizontalement en tête, l’eurocode 2 parle de «poteau non contreventé ». On pourrait également utiliser le terme de « poteau contreventant ».

Dans cette hypothèse, l’inclinaison du poteau ne génère pas un effort horizontal mais un moment de flexion qui accompagne l’effort normal à travers le poteau jusqu’au pieu. In fine, l’inclinaison est équivalente au droit du pieu à un excentrement de 0,005.h , qui s’ajoute à l’erreur d’implantation de 1,5cm.

Pour h=3m, on atteint 3cm d’excentrement, une valeur non négligeable vis-à-vis des 10cm d’excentrement d’un pieu, et pouvant être amplifiée par des effets de second ordre.

 

exemple 3 : poteaux en parallèle non contreventés

 

En réalité, un poteau non contreventé fonctionne rarement de façon isolée dans une structure. Supposer que les erreurs d’inclinaison seront systématiquement dans la même direction et le même sens sur tous les poteaux est une hypothèse rarement représentative.

Le diaphragme de plancher haut va en réalité soulager les poteaux les plus inclinés en s’appuyant sur les poteaux les moins inclinés.

L’EC2 §5.2(5) permet d’intégrer un abattement dans l’inclinaison à effectivement intégrer au calcul, via le coefficient α_m qui dépend du nombre m de poteaux : α_m = 0,87 pour 2 poteaux et tend vers 0,7 quand m tend vers l’infini. Une autre façon de prendre en compte cet effet est de conserver l’inclinaison maximale et d’intégrer un effort stabilisant R traduisant le concours du diaphragme (voir schéma ci-dessous).

 

 

Effet sur les pieux,… des tolérances d’inclinaison des pieux

 

Le rappel précédent sur les poteaux nous permet d’aborder plus directement les sollicitations induites par les tolérances d’inclinaison des pieux sur eux-mêmes.

Contrairement aux poteaux, les inclinaisons réelles des pieux, une fois réalisés, sont « invisibles » et difficilement mesurables : la seule façon de prendre en compte leurs effets est alors d'intégrer de façon préventive leurs tolérances possibles au moment du calcul.

Ces tolérances étant 4 à 6 fois plus importantes en ordre de grandeur que les tolérances de poteaux : leurs effets peuvent ne pas être négligeables, amplifier l’effet des autres défauts, et contribuer à l’apparition d’effets de second ordre.

De surcroît, contrairement à ce que l’on pourrait penser à première vue, un pieu bloqué en tête par une dalle portée n’est pas pour autant contreventé en tête : dans bien des cas, les pieux sont les seuls ouvrages pouvant transmettre l’effort horizontal global au sol.

Dans la configuration peu fréquente d’un dallage sur terre-plein en présence de pieux, l’effet de frottement du dallage sur le terrain peut contribuer à la butée des têtes de pieux, lorsque des joints secs sont réalisés, mais la résultante du frottement est rarement suffisante.

Bien que les têtes de pieux ne soient pas contreventées, on peut à nouveau considérer l’effet de diaphragme de la dalle portée, comme dans les cas des poteaux, pour abattre jusqu’à 30% l’inclinaison effective du pieu à prendre en compte au calcul, grâce à l’utilisation du coefficient α_m. 

L’illustration ci-après montre le cas d’un bâtiment sur pieu avec une infrastructure subissant une poussée dissymétrique, ou ϑ₀ est la tolérance d’inclinaison des pieux spécifiée dans les documents particuliers du marché, ou à défaut dans les normes d’exécution, et ϑ_i, l’inclinaison réduite qu’il est possible de prendre en prendre en compte pour le dimensionnement du pieu.

 

 

 

Ce propos dévoile une limite des règles « tacites » d’interface évoquées précédemment  entre gros œuvre et fondations spéciales :

si le bureau d’études structure n’intègre pas, dans sa descente de charges ELU,  l’effet de l’inclinaison des pieux sous la forme d’un effort horizontal additionnel en tête de chaque pieu de type H =  α_m .ϑ₀ .N, alors le bureau d’études de fondations spéciales supposera que c’est le lot gros œuvre qui doit reprendre l’effet résultant des inclinaisons de pieux.

Mais cette hypothèse est souvent peu réaliste selon la configuration, l’effort horizontal ne pouvant être transmis au sol que par les pieux.

 

Synthèse sous la forme d’un exemple

 

Nous proposons ici une synthèse des éléments abordés précédemment, sous la forme d’un exemple de dalle basse sur réseau de longrines et pieux, traité selon  2 stratégies différentes.

L’exemple et son traitement dans les 2 stratégies sont volontairement idéalisés.

 

Stratégie 1

 

 

Les têtes de pieux sont modélisées articulées en tête. Leurs dimensions, liaisons et ferraillages avec la structure portée ne sont pas prévus pour être encastrés vis-à-vis avec la structure portée.

Les erreurs d’implantation des pieux sont à charge de la structure portée, ce qui correspond aux règles d’interfaces applicables par défaut en l’absence d’informations contraires. Cependant le bureau d’études précise explicitement ce point dans les pièces, ainsi que les valeurs de ses hypothèses, afin d’éviter toute ambiguité.

Dans cette stratégie, un réseau de longrines bidirectionnelles rend l’hypothèse effectivement réalisable : les longrines permettent de reprendre les effets des erreurs d’implantation des pieux, dans toutes les directions et sens possibles, dans la limite des tolérances.

En ce qui concerne les tolérances d’inclinaison, le bureau d’études déroge aux règles « tacites » en précisant explicitement que les pieux devront être dimensionnés pour reprendre les sollicitations induites par les erreurs d’inclinaison, l’hypothèse inverse étant supposée non réalisable sur le projet.

 

Descente de charges sur fondations communiquée par le BET Structure au BET fondations spéciales et annexée aux pièces écrites des 2 lots gros œuvre et fondations spéciales

 

 

Spécifications incluses dans les pièces écrites des 2 lots gros œuvre et fondations spéciales

 

Les sollicitations induites par les erreurs d’implantation des pieux, dans la limite des tolérances, sont intégrées dans le dimensionnement de la structure portée, au titre du lot gros œuvre, dans toutes les directions et sens possibles de l’errreur.

Les sollicitations induites par les erreurs d’inclinaison des pieux , dans la limite des tolérances, sont intégrées dans le dimensionnement des pieux, au titre du lot fondations spéciales, dans toutes les directions et sens possibles de l’errreur.

Les tolérances d’exécution des pieux considérées au stade de l’appel d’offres sont ϑ₀ = 2cm/ml en inclinaison et e₀ = 10cm, et les pieux sont par ailleurs supposés réalisés après les terrassements (plateforme basse).

Toute modification de ces hypothèses doit être explicitement spécifiée à la remise d’offre.

 

Stratégie 2

 

 

La dalle est conçue sur 2 côtés, portée sur des longrines faisant également tête de pieu. Les longrines, les poutre voiles et les pieux présentent des rigidités qui sont adressées dans le modèle d’analyse structurale du BET et dans le modèle d’analyse structurale du bureau d’études de fondations spéciales.

La descente de charges fournit directement les hypothèses de rigidités considérées au droit de chaque pieu ainsi que les imperfections à intégrer dans le calcul des pieux. Les pièces écrites traduisent ces hypothèses dans les 2 lots.

 

Descente de charges sur fondations communiquée par le BET Structure au BET fondations spéciales et annexée aux pièces écrites des 2 lots gros œuvre et fondations spéciales

 

 

Spécifications incluses dans les pièces écrites des 2 lots gros œuvre et fondations spéciales

 

Les sollicitations induites par les erreurs d’implantation des pieux, dans la limite des tolérances, sont intégrées:

• soit dans le dimensionnement des pieux, au titre du lot fondations spéciales,
• soit dans le dimensionnement de la structure portée, au titre du lot gros œuvre
• soit pour partie dans chaque lot en présence de rigidités partielles.

La descente de charges fournie en annexe décrit les hypothèses à considérées au cas par cas dans les deux lots.

Les sollicitations induites par les erreurs d’inclinaison des pieux , dans la limite des tolérances, sont intégrées dans le dimensionnement des pieux, au titre du lot fondations spéciales.

Les tolérances d’exécution des pieux considérées au stade de l’appel d’offres sont ϑ₀ = 2cm/ml en inclinaison et e₀ = 10cm, et les pieux sont par ailleurs supposés réalisés après les terrassements (plateforme basse).

Toute modification de ces hypothèses doit être explicitement spécifiée à la remise d’offre.

Enfin, les rigidités en rotation de la structure portée ainsi que les rotations issues de l’analyse structurale sont indiquées dans la descente de charges.

 

 

Conclusion de cet article

 

Les tolérances d’exécution des pieux, les écarts d’inclinaison ou d’implantation et les niveaux de plateforme  ne sont pas des détails : ils influencent directement la géométrie d’un ouvrage, la logique de conception, le dimensionnement des structures, et la répartition des responsabilités entre lot Gros‑Œuvre et Fondations Spéciales.

Une descente de charges n’est donc pas un simple tableau de valeurs exportées, mais un véritable document de conception, qui fixe les hypothèses géométriques et mécaniques sur lesquelles se construit toute l’interface entre les deux lots. Avantageusement, la descente de charges peut également expliciter les hypothèses de rigidité flexionnelles supposées entre la structure et chaque pieu.

En explicitant les tolérances retenues, les conditions limites en tête, les effets associés (excentricités, rigidités relatives) et les choix de “responsabilisation”, le BET structure sécurise le projet, prévient les incohérences d’interprétation et garantit que chaque acteur intervient dans un cadre clair et maîtrisé.

À l’inverse, l’absence de précision peut conduire à une répartition implicite des effets moins pertinente. Dans un contexte où les variantes entreprises, les procédés spécifiques et les optimisations technico‑économiques sont la règle, la qualité de la DDC devient un enjeu clé pour préserver la cohérence structurelle, l’équilibre contractuel et la robustesse globale de l’ouvrage.