Le programme de recherche et développement SOLCYP s’est concrétisé par la définition de deux volets complémentaires : un projet – dit ANR SOLCYP – qui a obtenu un financement auprès de l’Agence nationale de la recherche et le label du Pôle génie civil écoconstruction, et un projet – dit PN SOLCYP – organisé sous forme de projet national avec le soutien financier du ministère du Développement durable (MEDDE). Le programme a été restreint au domaine des fondations sur pieux.
Le contenu scientifique et technique du projet ANR SOLCYP s’articule autour de cinq tâches :
Le rapport final ANR-SOLCYP de septembre 2013 synthétise les résultats obtenus.
Le projet national SOLCYP a été conduit en parallèle et en prolongement du programme ANR-SOLCYP sur la période 2009-2014. L’objectif essentiel du PN-SOLCYP était d’établir une base expérimentale de données d’essais de pieux à grande échelle pouvant servir de référence pour la validation des méthodologies développées dans le cadre du programme ANR-SOLCYP.
Essais de pieux sous chargement axial
Des essais in situ de pieux sous chargement axial ont été conduits sur deux sites expérimentaux. Le premier site est à Merville dans le nord de la France où se rencontre près de la surface la formation d’argile des Flandres. Il s’agit d’une argile plastique éocène, très fortement surconsolidée, et de consistance raide à très raide. Elle est de la même origine géologique que l’argile de Londres de l’autre côté de la Manche. Dix pieux ont été installés sur ce site en mars 2011 : quatre pieux tubulaires métalliques fermés à leur base, quatre pieux forés exécutés à la tarière creuse et deux pieux dits vissés. La longueur des pieux était de 13,5 m et les diamètres de respectivement 406 mm pour les pieux battus et 420 mm pour les pieux forés ou vissés. Les pieux étaient équipés d’extensomètres amovibles de type LCPC permettant la mesure des efforts axiaux tous les mètres. Durant les mois de mai et juin 2011, les pieux ont été soumis à des séries de chargements incluant des chargements statiques conventionnels (par incréments de charge maintenus une heure), des chargements statiques rapides (par incréments de charge maintenus trois minutes) et des chargements cycliques de périodes typiquement comprises entre 0,5 et 20 secondes. Ces derniers comprenaient des essais conduisant à la rupture après un nombre limité de cycles de grandes amplitudes et des essais à faible amplitude allant jusqu’à plusieurs milliers de cycles (N>10 000). Tous les modes de chargement ont été appliqués : tension, compression, répétés, alternés.
Le deuxième site était à Loon-Plage, près de Dunkerque où la formation de sables des Flandres est affleurante. Il s’agit de dépôts de sables fins d’origine post-glaciaire se trouvant dans un état essentiellement dense. L’Imperial College de Londres avait conduit dans les années 1990 des essais de chargements cycliques sur des pieux battus installés sur un site très proche, dans l’enceinte du Port de Dunkerque. La disponibilité des résultats au travers d’une collaboration SOLCYP-Imperial College a permis de réduire le nombre de pieux d’essais battus à deux. Au final, on a installé sur ce site en novembre 2011 deux pieux métalliques battus fermés à leur base de 13,5 m de long et 406 mm de diamètre et cinq pieux forés à la tarière creuse de 420 mm de diamètre et de longueurs 8 ou 10,5 m. Un programme de chargement similaire dans son esprit à celui de Merville leur a été appliqué en mars 2012. Un essai de mise en charge dynamique a été en outre mis en œuvre sur un pieu battu.
Les deux sites ont fait l’objet de reconnaissances géotechniques détaillées comportant de nombreux essais in situ (CPT, PMT) et carottages. Un programme important d’essais de laboratoire sur les carottes prélevées a permis de parfaitement caractériser les matériaux tant sous sollicitations monotones que cycliques.
Essais de pieux sous chargement horizontal
Des séries d’essais en macrogravité ont été conduites sur des matériaux de référence (sable de Fontainebleau et argile Speswhite dans la grande centrifugeuse de l’IFSTTAR à Nantes). L’objectif principal était d’établir des diagrammes de stabilité cyclique pour :
- différentes conditions de sols (sables denses et moyennement denses, argiles molles et raides) ;
- différentes méthodes d’installation : forage et battage ;
- différents modes de chargement : tension, compression, cyclique répété, cyclique alterné.
Des essais de pieux modèles ont été également réalisés dans des chambres d’étalonnage. Les essais fortement instrumentés conduits dans la grande chambre d’étalonnage du Laboratoire 3S-R de l’Université Grenoble-Alpes, menés en collaboration avec l’Imperial College de Londres, ont permis de recueillir des données de grande précision sur la mobilisation du frottement à l’interface pieu – sable et son évolution en cours de cyclage. La chambre d’étalonnage du Cermès (Navier) a été utilisée pour recueillir des données dans les argiles et dans les sables sous grand nombre de cycles.