Sonnette (engin)

Une grue portant un engin de battage (sonnette ou mouton)

Une sonnette ou mouton est un engin de génie civil qui sert à enfoncer par battage les pieux, pilots ou palplanches, servant de fondations aux bâtiments ou ouvrages de génie civil^[1].

La sonnette porte un outil cylindrique massif appelé mouton qui par son poids enfonce le pieu. Par extension, une sonnette est souvent appelée mouton particulièrement lorsque l’énergie utilisée est le diesel où on parle alors de mouton-diesel.

On distingue les sonnettes manœuvrées à la main (sonnettes à tiraudes), les sonnettes à déclic et les sonnettes manœuvrées avec un treuil mécanique actionné par l'électricité, à la vapeur ou à l'essence.

Histoire

Cet outil est connu depuis la plus haute antiquité, de par son fonctionnement simple et évident, car il remplaçait les masses manuelles trop légères et inefficaces pour les gros travaux.

Son usage fut très tôt employé pour la pose des pilotis dans les terrains marécageux des cités lacustres ou lagunaires, afin de stabiliser le sol aux endroits destinés à la construction (radier pour maison, pont, aqueduc, écluse, port, etc..) ^[2].

Aujourd’hui, le mouton est toujours d’usage et sa technique a beaucoup évolué, principalement pour la pose de palplanches pour assurer l’étanchéité pendant la mise en œuvre des ouvrages maçonnés

Descriptif

Principe du battage avec un mouton

Une sonnette comprend, en général, un système de charpente, le plus léger possible relativement au poids du mouton pour lui offrir un point de suspension assez élevé, et enfin pour le guider, soit dans son ascension, soit dans sa chute et une poutre verticale servant de guide au pieu, appelée jumelle^[1]. Dans beaucoup de types de sonnettes, la jumelle peut s'incliner sur le châssis d'un angle pouvant aller jusque 25° et ce pour le battage de pieux inclinés^[3].

Les pieux en bois, généralement du chêne, éteint taillés en pointe, durcie au feu. Pour éviter l’éclatement du bois lors de l’impact, la tête du pieu était équipée d’un cerclage en acier ou coiffée d’un casque de battage qui était ensuite retiré et monté sur un autre pieu. En principe, le pieu est enfoncé jusqu’à trouver un terrain suffisamment dur pour que le mouton n’ait plus d’effet ; ce qu’on appelle un « pilotis à refus de mouton »^[2]

Sonnettes à tiraudes

Sonnette à tiraudes

On appelle ainsi celle où le mouton, attaché à un câble, et soutenu par une poulie placée au sommet d'un appareil de charpente, est alternativement élevé et abandonné à sa propre pesanteur au moyen de plusieurs hommes, dont chacun est appliqué à une corde, appelée tiraude, ces cordes se réunissant toutes au câble^[1].

Il s’agit du procédé le plus ancien permettant de battre des pieux en bois, déjà utilisé à l’époque romaine. L’analyse scientifique, et son amélioration qui en découlera, ne seront toutefois entreprise qu’au XVIII^e.

Pour un mouton d'un masse d’environ 300 kg et une hauteur de chute de 1 à 1,20 m, un homme devra fournir un effort de levage de 15 kg^[3]. Selon Joseph Mathieu Sganzin (1839) le nombre d'hommes pour le mouvoir doit être tel, que chacun n'ait que 14 à 15 kilogrammes à élever à la hauteur d'un mètre trois dixièmes par seconde^[4].

Sonnettes à déclic

Sonnette à déclic : 1=câble, 2=pince, 3=glissières, 4=masse, 5=casque de battage, 6=pieu

Les sonnettes à déclic permettent de manipuler un mouton bien plus lourd qu’avec une sonnette à tiraudes, de l’ordre de 500 à 1.000 kg. Les hommes peuvent être remplacés par des chevaux ou un moteur^[1].

Un treuil à engrenage fait élever le mouton jusqu'à une certaine hauteur, puis une détente le lâche alors pour le laisser tomber librement, et ainsi de suite^[1]; La hauteur de chute pouvant atteindre 3 m^[3].

Sonnettes mécaniques

Les sonnettes de base manoeuvrées au treuil mécanique, actionné à l'électricité, à la vapeur, à l'essence portent un mouton de 1.500 à 2.000 kg et dont la hauteur de chute est de 1 à 2 m. Ce système est naturellement plus rapide et on atteint 50 à 100 coups par minute^[3].

Sonnette à simple effet

Les sonnettes à vapeur modernes sont basées sur le système de la machine à vapeur. Le mouton est, en fait, un cylindre mobile qui, sous faction de la vapeur, se meut sur la tige du piston. Le poids de ce mouton peut atteindre 10 t; hauteur de chute : toujours 1 à 2 m^[3].

Sonnette à double effet

Le double effet ou trépideur, consiste toujours à l’emploi d’un vérin pour actionner la masse sauf que celle-ci est toujours solidaire du vérin (plus d’emploi de déclic à sonnette). Le vérin pneumatique ou hydraulique pousse violemment la masse vers le bas puis la remonte, continuant ainsi un va-et-vient rapide. Le choc sur le pieu est fonction aussi bien de la masse que de la vitesse de descente et de la pression du vérin.

Le poids du mouton est de 1.000 kg environ. Le nombre de coups est beaucoup plus élevé : 250 à 1.000 coups par minute. Avec ce type de sonnette, le pieu est toujours en état de vibration. En effet, la fréquence de battage est trop rapide pour que le terrain puisse absorber un choc avant que le suivant se produise^[3].

Vibrateur

Un vibrateur industriel est un système mécanique, générant des vibrations soit à l'aide de mécanisme rotatif, linéaire ou électromagnétique. Ce type de mouton, suspendu à l’élingue d’une grue, fait appel au système de vibrofonçage basé sur l’action de vibrations engendrées par des masselottes excentrées tournant à grande vitesse sur un axe. Ces vibrations sont transmises à l’objet en contact, et pas celui-ci au sol même. Ce système à effet direct sur la nature du terrain permet, non seulement d’enfoncer les objets (palplanche, tube, etc..), mais également de les retirer du sol une fois le travail accompli. De plus, le mouton vibrateur à l’avantage d’être relativement silencieux par rapport aux autres systèmes.

Références

1. ↑ ^{a, b, c, d et e} J. A. Borgnis (1823) p 248
2. ↑ ^{a et b} Pieux battus sur planete-tp.com/. Consulté le 26 avril 2010
3. ↑ ^{a, b, c, d, e et f} Carl Nachtergal (1988) p 167
4. ↑ Joseph Mathieu Sganzin (1839) p 163

Voir aussi

Liens internes

• Palplanche
• Vibrateur et vibrofonçage
• Génie civil

Bibliographie

• J. A. Borgnis, Traité complet de mécanique appliquée aux arts de mécanique], Paris, Bachelier, 1823 
• Joseph Mathieu Sganzin, Programme ou résumé des leçons d'un cours de construction, Bruxelles, Hauman et Cie, 1839 
• Carl Nachtergal, Agenda du bâtiment: à l'usage des ingénieurs, architectes, dessinateurs, Bruxelles, de Boeck – Wesmael, 1988 (ISBN 2-8041-1085-0)