Recherche & Développement

Projet National Asiri+ : Amélioration et renforcement des sols par inclusions rigides soumis à des chargements complexes

0.1

PINTO est partenaire du Projet National ASIRI+. Ce projet vise à étendre la technique de renforcement par inclusions rigides à des ouvrages soumis à des sollicitations complexes.

Le Projet ASIRI+ prévoit plusieurs axes de recherche comprenant la réalisation des essais en vraie grandeur et en laboratoire ainsi que benchmarks basés sur les résultats d’expérimentations, ce qui sera l’occasion pour PINTO de tester et améliorer nos pratiques actuelles en matière de modélisation numérique des inclusions rigides.

Thèse CIFRE – Dimensionnement et exécution de pieux énergétiques : Validation par essais in-situ et en laboratoire

Les pieux énergétiques représentent une solution alternative intéressante, face à l’accroissement des besoins mondiaux en énergie et à la réduction de l’utilisation des énergies fossiles. L’objectif principal de la thèse est d’identifier et de quantifier les principaux facteurs influençant le dimensionnement des pieux géothermiques, qui sont impactés par les changements de température des pieux lors de leur activité.

Pour ce faire, ce travail de thèse a été dressé en 3 campagnes expérimentales, dont deux à échelle réelle :

– Une première campagne à chargement thermomécanique contrôlé (Marne La Vallée)

– Une seconde campagne en conditions d’utilisation réelles sous une station d’épuration (Sept Sorts)

– Une troisième campagne à l’échelle du laboratoire grâce à une nouvelle machine de cisaillement direct d’interface permettant l’étude du comportement thermo mécanique des interfaces sol-structure.

Ces trois campagnes expérimentales ont pour but de quantifier l’effet de la température et des cycles de température sur le comportement des pieux énergétiques. Les premiers résultats expérimentaux de la campagne de Sept Sorts ont ensuite été simulés dans le code LAGAMINE via la méthode des éléments finis, afin d’adopter une approche complémentaire permettant de mieux appréhender la réponse thermomécanique de ce type de pieu lors de l’activation géothermique.

Recommandations pour la conception, le dimensionnement et la mise en œuvre des géostructures thermiques :

Les géostructures thermiques représente une source d’énergie propre et renouvelable qui peut être utilisée à la fois pour chauffer et refroidir les bâtiments et les infrastructures. En se basant sur le principe de la géothermie de surface, elle couple le rôle structurel primordial des géostructures avec les besoins en énergie.

PINTO a fait partie du groupe de travail conjoint du Comité Français de Mécanique des Sols et de Géotechnique et du Bureau Géotechnique de Syntec Ingénierie, dédié à la rédaction d’un guide des recommandations pour le dimensionnement et la mise en œuvre des géostructures thermiques.

Ces recommandations ont pour vocation d’apporter des éléments techniques généraux sur l’utilisation des géostructures thermiques et de fournir des recommandations pratiques à l’adresse des ingénieries et des entreprises en charge de concevoir et mettre en œuvre ces géostructures thermiques.

Thèse CIFRE – Etude expérimentale et numérique des transferts de charge dans un massif renforcé par inclusions rigides : application à des cas de chargements statiques et dynamiques :

La technique de renforcement par inclusions rigides constitue une réponse pertinente aux problèmes de sols compressibles. Elle consiste à transférer les charges de l’ouvrage renforcé vers une couche de sol résistante et peu compressible. Le transfert des charges se fait par la combinaison d’inclusions rigides traversant le sol compressible et d’un matelas intercalé entre le réseau d’inclusions rigides et l’ouvrage.

La technique de renforcement par inclusions rigides est adaptée pour des ouvrages de types :

– Remblais

– Dallages

– Zones industrielles

– Stations d’épuration

Ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension des phénomènes des transferts de charge dans les massifs renforcés par inclusions rigides.

Le comportement mécanique des sols pulvérulents et cohérents qui constituent le matelas de répartition a été caractérisé à l’aide d’essais en laboratoire. Des essais en centrifugeuse ont ensuite été réalisés afin de comprendre l’influence des caractéristiques mécaniques du matelas et la configuration géométrique d’un réseau d’inclusions rigides sur les mécanismes de transfert. Des approches numériques s’appuyant sur des calculs par éléments finis et par différences finies sont présentées. La modélisation numérique des essais en centrifugeuse fournit des informations sur le fonctionnement des inclusions rigides dans le cas du remblai et du dallage et permet de comprendre les mécanismes de transfert des charges avec des matelas de répartition constitués de matériaux pulvérulents et cohérents.

Les paramètres géométriques des inclusions rigides ainsi que les caractéristiques mécaniques du matelas de répartition sont étudiés. Le comportement dynamique des inclusions rigides est étudié. L’impédance verticale et horizontale d’un réseau d’inclusion rigide est analysée avec une étude paramétrique. Une analyse dynamique d’un réseau d’inclusions est présentée afin d’étudier l’influence des conditions d’ancrage en pied et liaison en tête sur le comportement dynamique.

Projet National Asiri : Amélioration et renforcement des sols par inclusions rigides

Ces recommandations régissent le comportement des ouvrages fondés sur inclusions rigides en détaillant, à la lumière des expérimentations et modélisations effectuées, les différents mécanismes d’interaction qui se développent entre le sol, les inclusions et le matelas de répartition.

Un volet important de ces recommandations est consacré à la conception, au dimensionnement et aux justifications de ces ouvrages. Les méthodes de dimensionnement qui sont exposées ont vocation à pouvoir être adaptées à la diversité des ouvrages, selon leur degré de complexité propre. Les règles de justifications sont également conformes aux exigences des Eurocodes et notamment l’Eurocode 7-1 consacré au calcul géotechnique.

Les règles de bonne exécution qui sont détaillées représentent la mise en valeur de l’expérience de tous les acteurs du projet de recherche ASIRI (Amélioration des Sols par Inclusions RIgides).

Le projet a regroupé plus de quarante partenaires du monde industriel ou universitaire et a servi de support à 9 thèses de doctorat, dont une au sein de l’Entreprise PINTO.