La fondation de la maison est l’un des éléments les plus complexes et les plus coûteux de sa conception. En même temps, le processus de création est très long - dans la plupart des cas, il s’agit d’une étape contraignante de la construction. Malheureusement, il n'est pas rare que des développeurs peu scrupuleux violent délibérément les technologies et les normes afin de compléter les fondations le plus rapidement possible et de passer aux étapes suivantes du travail. Souvent, ce sont les clients eux-mêmes qui les poussent, qui pensent que rien ne s'est passé depuis trop longtemps sur le chantier. Une précipitation excessive à ce stade conduit au fait que bientôt les habitants de la nouvelle maison ont des problèmes - les fondations s'affaissent et, en conséquence, toute la structure commence à s'effondrer lentement.
Un terrain d'entente est-il possible ici? Est-il possible de monter rapidement une base solide et fiable? Il s'avère peut-être. Dans ce cas, les pieux vissés viennent à la rescousse. Créer une fondation sur des pieux vissés ne nécessite pas seulement un ou deux mois, mais seulement quelques jours.
Pourquoi ces piles ne sont-elles toujours pas utilisées partout? Pourquoi les nouvelles maisons ne poussent-elles pas aussi vite que les champignons après la pluie? Pour répondre à ces questions, vous devez connaître non seulement les avantages, mais également les inconvénients des pieux vissés pour la fondation, afin de vous faire une idée des limites de leur application. N'oubliez pas que la fondation est une question très responsable et que, lors du choix d'une solution de conception, vous devez vous fier principalement à vos propres connaissances, et non aux assurances publicitaires des fabricants, aux promesses des constructeurs ou aux exemples de voisins et de connaissances.
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L'histoire de l'apparition des pieux vissés
L'histoire des piles à vis remonte à près de deux siècles. Le talentueux ingénieur irlandais Alexander Mitchell a fait un coup dans le domaine de la construction de fondations sur pieux. En 1833, il fit breveter le «Mitchell Screw Piles», qui pourrait être installé dans des sols en mouvement, tels que le fond sableux d'un étang ou le sable boueux.
Le phare de Maplin Sand, construit à l’embouchure de la Tamise en 1838, a été le premier grand bâtiment érigé sur de telles échasses. Ses fondations étaient constituées de neuf pieux avec des pointes de vis de 120 cm de diamètre, tordues dans le sol sur une profondeur d'environ 7 mètres. Dans les années suivantes, plusieurs autres phares ont été construits sous la direction de Mitchell dans toute l'Angleterre. Certains d'entre eux sont restés inchangés à ce jour.
Plus de 150 phares en Amérique du Nord, un brise-lames à Portland, un viaduc et des ponts à Bombay, une voie ferrée à Baroda, une jetée à Madras et de nombreux autres objets importants ont été construits au milieu du XIXe siècle à l'aide de pieux Mitchell.
En Russie, les piles de vis n'ont été découvertes que dans la seconde moitié du 19e siècle. Les ingénieurs russes ont rapidement compris tous les avantages de cette invention, en particulier dans le pergélisol des régions septentrionales du pays ou dans les sols faibles et inondés des territoires côtiers. Très vite, les pieux vissés ont commencé à être largement utilisés dans la construction d'ouvrages d'art à des fins militaires (le support vis-à-vis pour la construction à grande vitesse de fondations de ponts démontables est utilisé jusqu'à présent par nos militaires), et plus tard en génie civil.
Les pieux vissés en acier sont activement utilisés dans le monde entier. Ils ont recours à leur aide là où une grande rapidité de construction des fondations est nécessaire: lors de l’installation de divers types de supports, de la mise en place de stations de pompage et de forage, de la pose de canalisations, de la construction de camps temporaires pour les travailleurs, etc. Ces produits sont les plus demandés par les sociétés pétrolières et gazières, les constructeurs militaires et industriels et les entreprises effectuant des travaux de restauration. Les organisations de construction impliquées dans la construction de bâtiments résidentiels figurent sur cette liste, mais sont loin d'être en position de tête.Bien sûr, les fondations sur pieux vissés pour les bâtiments résidentiels sont construites, mais dans la plupart des cas, il est question de construire dans des zones difficiles d'accès ou avec des sols difficiles, de réparer les fondations problématiques d'anciens bâtiments résidentiels et de réparer des bâtiments sur les pentes.
Conception et caractéristiques des pieux vissés
Quels sont les pieux vissés qui ont si rapidement gagné en popularité chez les constructeurs du monde entier? Quelles sont les variétés qui existent? À quelles caractéristiques des pieux à vis devriez-vous faire attention en premier lieu?
Un pieu vissé se compose d'un tronc et d'une lame située à son extrémité. Grâce à ce dernier, ce type de pieu est enfoui dans le sol par vissage, pas colmatage.
1. Le tuyau. 2. La tête qui est attachée au sommet de la pile. 3. Lame en forme de spirale. 4. Revêtement anticorrosion. 5. Trou technologique pour le réglage de la tige.
Il existe plusieurs variétés de pieux à vis en acier. Le choix en faveur d'un type particulier repose sur une analyse des caractéristiques du sol dans cette zone et de la charge estimée sur la fondation. Souvent, même sur un site, différents types de pieux sont utilisés, ce qui vous permet de répartir la charge de manière uniforme.
Type à pointe de vis
Les pointes des pieux vissés servant à faciliter leur immersion dans le sol peuvent être soudées ou coulées.
Tas de vis avec pointe soudée.
Les pointes de fonte sont nettement plus chères et leur utilisation n'est justifiée que dans le cas de travaux sur des sols particulièrement denses, y compris le pergélisol, et contenant également de grandes inclusions d'origine naturelle ou technogénique. La pointe de fonte durable lors du vissage des pieux détruit facilement les obstacles sur son passage et ne se déforme pas en même temps.
Cast pile pile.
Nombre de pales
Par le nombre de lames, les pieux vissés sont divisés en une ou plusieurs lames (le nombre de lames sur un tronc peut dans certains cas atteindre six pièces). Les premiers sont destinés exclusivement aux sols denses à faible mobilité.
Pieu à lame unique.
Les deuxièmes sont plus universelles, bien que leur objectif principal soit les sols meubles à faible capacité portante, car les pieux à plusieurs pales résistent mieux à divers types de charges - traction ou, au contraire, pression et horizontale. Il est possible d’obtenir une efficacité maximale des pieux multi-lames en sélectionnant correctement le nombre de lames, leur distance optimale, leur inclinaison et leur angle.
Tas de vis à deux lames.
Taille de la lame
De par la taille des pales, les pieux vissés sont divisés en larges lames (le diamètre des pales est au moins une fois et demie le diamètre du tronc) et en lames étroites. Grâce à la surface de roulement accrue, les pieux à larges lames sont très efficaces dans les sols meubles.
Pieux vissés à lames larges.
Les lames à lames étroites ont leur propre spécialisation - sol particulièrement dense ou très gelé (il est impossible de "visser" un pieu à larges lames dans un tel sol en raison du risque considérablement accru de rupture ou de déformation des pales). Le diamètre des pales d'un pieu de vissage selon la norme internationale ICC AC358 (Critères d'acceptation des fondations hélicoïdales) peut varier de 200 à 350 mm.
Pieux à vis à lame étroite.
L'épaisseur du métal d'un pieu
La caractéristique structurelle la plus importante d'un pieu de vis est l'épaisseur du métal à partir duquel les parois de son tronc sont faites. Le calcul de l'épaisseur requise est effectué en fonction non seulement de la charge estimée sur le pieu, mais également des conditions de son fonctionnement. Le fait est qu’une diminution de l’épaisseur de la paroi du pieu due aux processus de corrosion entraîne finalement une réduction de sa durée de vie. Selon la norme ICC AC358 susmentionnée, l’épaisseur de paroi minimale de l’arbre de pieu doit être de 8 mm dans un sol neutre et de 9,5 mm dans un sol à activité chimique accrue.
Bien entendu, les ingénieurs nationaux ont également compris l’importance d’un paramètre tel que l’épaisseur du métal utilisé pour fabriquer les pieux vissés. L'ouvrage de référence «Piles and pile foundation», publié en URSS en 1977, stipulait que le fût devait être constitué de tubes sans soudure fabriqués par laminage à chaud d'une épaisseur de paroi d'au moins 10 à 14 mm. Toutefois, dans la norme de construction russe SP 24.13330.2011 «Fondations sur pieux», un paramètre tel que l'épaisseur de la paroi de la tige d'un pieu vissé n'est pas pris en compte et n'est pas normalisé.
Nous ne ferons pas d'hypothèses sur les raisons pour lesquelles cela s'est produit, la conséquence est importante. De nombreux fabricants nationaux tirent parti de l'absence d'exigences strictes pour la construction de pieux en acier dans les normes russes et ignorent consciemment les normes internationales. Le désir de maximiser les profits entraîne une perte de qualité.
La plupart des pieux vissés produits dans notre pays ont une épaisseur de paroi ne dépassant pas 3-4 mm. Dans le même temps, ils sont constitués de tubes soudés à résistance réduite à la corrosion. Et la qualité du revêtement anticorrosion de protection est, en règle générale, souhaitable: elle déborde souvent déjà lors du transport de pieux.
Bien sûr, en Russie, ils sont capables de produire (et non seulement de savoir comment, mais aussi de produire!) Des piles dont la qualité répond à toutes les exigences de la norme internationale ICC AC358. Cependant, en raison de leur coût élevé, ils ne peuvent généralement pas faire face à la concurrence des pieux en béton armé classiques installés dans un puits pré-foré.
L'épaisseur du métal doit être prise en compte non seulement de l'arbre du pieu, mais également de ses pales. Lors de la construction d'objets temporaires ou légers, il est permis d'utiliser des pieux avec des lames d'une épaisseur inférieure à 5 mm. Lors de la construction de grandes structures conçues pour une utilisation à long terme, la norme internationale recommande l'utilisation de pieux d'une épaisseur de lame de 9,5 à 12,5 mm.
Revêtement de protection anti-corrosion
Pour réduire l’influence des processus de corrosion sur les caractéristiques de résistance des pieux en acier installés dans un sol agressif, augmentez non seulement l’épaisseur de ses parois, mais appliquez également un revêtement de protection supplémentaire. Les méthodes de protection anticorrosion des pieux en acier les plus couramment utilisées sont la galvanisation et l'application d'un revêtement spécial en polymère (polyuréthane, époxy, etc.). Selon ICC AC358, l’épaisseur de la couche de polymère de protection doit être d’au moins 400 microns.
Avantages de la fondation sur pieux vissés
Vitesse d'installation
La grande vitesse d'installation est peut-être l'avantage le plus important des pieux vissés, car ils accordent une grande importance au temps passé dans le secteur de la construction. La pile de vis est prête à être utilisée immédiatement après l'installation. Même le bétonnage du jeu interne du puits de pieu n'entraîne pas de temps mort sur le chantier: il n'est pas nécessaire d'attendre que le béton gagne en force, car la charge sur le pieu est principalement perçue par sa gaine en acier.
Faible bruit lors de l'installation de la fondation
Le faible bruit lors de l'installation est le principal avantage des pieux vissés par rapport aux pieux battus. Le processus d’enfoncement de ces derniers dans le sol s’accompagne non seulement de bruit, mais également de vibrations. Les vibrations au sol peuvent endommager diverses structures situées à proximité immédiate du chantier.
Prix bas
Le faible coût des fondations sur pieux vissés par rapport au coût de toutes sortes de fondations en béton armé est principalement dû à une réduction significative du volume de travail sur le terrain.
La capacité à supporter diverses charges de traction
Cette capacité est due à la présence de lames dans les pieux vissés. C'est grâce à ses pales que ces pieux peuvent être installés sur des plates-formes inégales (ce qui signifie qu'ils conviennent parfaitement aux bâtiments situés en pente) et à n'importe quel angle par rapport à la verticale.
Pas besoin de prendre une grande quantité de terre
Une petite quantité de terre déplacée lors de l'installation de pieux vissés vous permet de travailler à proximité des bâtiments existants.
Ils peuvent être utilisés dans diverses conditions.
La simplicité météo et climatique des pieux vissés s'exprime dans le fait qu'ils peuvent être utilisés dans une plage de température assez large, qu'ils ne craignent pas la crue des eaux souterraines et le gonflement du sol et qu'ils n'exigent donc pas un drainage obligatoire du site de construction.
Réutilisabilité
L'une des applications des pieux vissés est la construction de structures temporaires. Une fois qu'un tel bâtiment a terminé ses fonctions et a été démantelé, les pieux vissés peuvent être retirés du sol et réutilisés si nécessaire.
Il convient de noter que tous ces avantages ne sont possédés que par des pieux vissés de fabrication industrielle, dont la qualité est conforme aux critères de réception de la norme de construction internationale ICC AC358 Helical Foundation.
Inconvénients de la fondation sur pieux vissés
L'utilisation de pieux vissés présente un certain nombre de limitations que de nombreux fabricants tentent malheureusement de garder le silence. Dans les cas où les entreprises engagées dans l'installation de fondations vont facilement à la violation des normes technologiques, vous, en tant que client, devez au moins avoir une idée générale des cas dans lesquels il est indésirable ou totalement inacceptable d'utiliser des pieux vissés.
Incapacité à utiliser dans les zones d'activité sismique
La construction de bâtiments sur les fondations de pieux vissés n’est autorisée que dans les zones sans activité sismique modérée ou, à la limite, de celle-ci.
Incapacité à utiliser dans les sols provoquant une corrosion rapide des métaux
Les pieux en acier ne doivent pas être utilisés dans les sols de résistance électrique inférieure à 10 Ohm * m, dans les sols de pH inférieur à 5,5, ni dans les sols à forte teneur en composés organiques. La raison de ces limitations est le taux élevé de corrosion électrochimique de l'acier dans ces conditions. Le développeur responsable, qui n'est pas indifférent à la question de la durabilité de la construction en cours de construction, avant de prendre une décision quant à l'utilisation de pieux à vis en acier, est simplement tenu de déterminer toutes les caractéristiques nécessaires du sol sur ce chantier. S'il n'est pas possible de déterminer l'agressivité du sol, vous devez respecter les exigences adoptées pour les pieux installés dans des sols présentant une très forte activité de corrosion.
La pénétration de pieux dans le sol rocheux n'est pas autorisée.
Les décharges de laitier et les décharges pour les déchets de construction peuvent être attribués à la même catégorie de sols. Toute inclusion solide peut endommager les lames ou même l’arbre du pieu lors de son installation.
Il est recommandé d'éviter l'utilisation de pieux vissés sur des sols qui ne fournissent pas un soutien latéral suffisant.
Ceux-ci incluent, par exemple, la tourbe, les sables limoneux, etc. Si la nécessité d'installer de tels pieux dans un sol fluide persiste, il est nécessaire de les relier de manière fiable les uns aux autres ou de les approfondir sensiblement. Conformément aux exigences de la norme ICC AC358, un tas de vis dans les sols solides doit être enterré à au moins 1,5 m et dans les sols meubles, au moins à 3 m.
Nous en donnons un exemple: l'installation d'un pieu vissé de 2,5 m de long dans une zone recouverte d'une couche de tourbe située à une profondeur de 2 m est inacceptable, car dans ce cas, le pieu sera privé du support latéral nécessaire du sol.
Facteurs influant sur la durabilité des pieux vissés
La publicité assure que les fondations sur pieux vissés peuvent durer au moins un siècle. Est-ce vraiment le cas ou s'agit-il simplement d'un autre stratagème de marketing? La pratique montre que cela est tout à fait possible, car certains des phares érigés sous Mitchell sont toujours debout. Cependant, nous sommes plus intéressés par le sort de non pas d'un phare dans une Europe lointaine, mais d'une petite maison de campagne quelque part dans les banlieues, dans l'Oural ou sur les rives du Yenisei.Combien de temps va-t-il rester, étant érigé sur la fondation de pieux vissés faits non pas quelque part et une fois, mais ici et maintenant?
Sur la base de données expérimentales, la durée de vie utile de pieux à vis en acier dans des sols de résistance électrique différente a été estimée. Selon ces estimations, dans les sols faiblement corrosifs (schiste sec ou sable sec, par exemple), des piles de métal non galvanisé dureront au moins 300 ans et de métal revêtu d'un revêtement protecteur - 800 ans ou plus. Impressionnant, n'est ce pas? Cependant, il s'agit d'un sol idéal en termes de capacité (ou plutôt d'incapacité) à provoquer la corrosion du métal.
Pour comparaison, considérez une autre option limitante. Dans les sols à corrosivité très élevée (sol marin, limon, argile humide, tourbe), la durée de vie prévue moyenne d'un pieu en acier n'est que de 30 ans (si le pieu est en métal galvanisé, ce chiffre passera à 70-75 ans).
Une mise en garde importante devrait être faite. Au cours de tous ces calculs, il a été supposé que la pile avait été produite conformément à la norme ICC AC358 utilisée dans l’Ouest, c.-à-d. l'épaisseur des parois de son tronc est de 8 mm. Mais il est presque impossible de trouver des pieux vissés de tubes en acier laminés à chaud avec une telle épaisseur de paroi sur le marché russe. Combien de temps durera la "norme" de la production nationale dans un environnement agressif, c.-à-d. un pieu constitué d'un tuyau soudé d'une épaisseur de paroi de 3-4 mm est inconnu de tous, mais il est nettement inférieur à 30 (75) ans.
De tout ce qui précède, il s'ensuit que les 100 ans de fondation sur pieux vissés promis dans la publicité ne sont que des mots vides. Les piles peuvent durer beaucoup plus longtemps et beaucoup moins - tout dépend de la qualité des produits et des conditions de fonctionnement, ce qui n’est pas mentionné dans la publicité.
En général, la durée de vie des pieux vissés dépend de trois paramètres principaux:
- l'épaisseur de l'acier utilisé pour fabriquer le manche et les pales du pieu,
- épaisseur et qualité du revêtement de protection anti-corrosion,
- activité chimique du sol dans cette zone.
Sans connaître ces caractéristiques des pieux et des conditions de fonctionnement, on ne peut même pas présumer de leur durée de vie.
La pratique consistant à échauder les pieux vissés avec des faisceaux de canaux ou d'angles métalliques, répandue parmi nos constructeurs, contribue à réduire la durée de vie des pieux vissés. Bien entendu, la disposition de tels faisceaux entre pieux est justifiée lors de l'installation de la fondation dans le sol avec un faible soutien latéral. Cependant, la connexion de pieux en acier avec des ponts en matériau conducteur entraîne une accélération de la corrosion électrochimique du métal.
Afin d'éviter l'apparition de courants vagabonds contribuant à l'accélération des processus de corrosion, les pieux en acier ne devraient pas être reliés galvaniquement les uns aux autres, ni avec d'autres éléments de construction en acier. Pour relier les piles en un système unique, vous devez utiliser un feuillard en bois ou en métal, dont les éléments sont reliés aux piles au moyen de colliers isolés des piles avec un matériau diélectrique.
C'est en fait tout ce dont nous voulions vous parler aujourd'hui. Vous connaissez maintenant tous les avantages et les inconvénients des piles à vis et, nous l’espérons, nous avons compris l’idée principale que nous avons essayé de vous transmettre. Les pieux vissés sont un excellent choix pour créer une fondation, mais ils ne peuvent pas être utilisés toujours et pas partout. Seul un professionnel peut déterminer dans chaque cas si l'utilisation de pieux vissés est autorisée. Croyez-moi, le coût pour faire appel à un spécialiste est incroyablement inférieur au coût pour éliminer les erreurs commises lors de la conception et de la construction de la fondation.
