Transcript Dimensionnement des fondations sur sols renforcés par colonnes

4ème Conférence Franco-Maghrébin en ingénierie
géotechnique . 13-15 novembre 2014
Dimensionnement des fondations sur sols
renforcés par colonnes flottantes
M. Bouassida
Université de Tunis El Manar – ENIT LR14ES03Ingénierie Géotechnique. [email protected]
Simpro – Bureau d’études en géotechnique
[email protected]
Sém Franco-Maghreb 2014
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Sommaire
Dimensionnement d’une fondation sur sol renforcé par colonnes: rappel
Idée de base: colonnes flottantes
Longueur des colonnes
a) Résistance
b) Tassement
Exemple 1: Réservoir pétrolier
Exemple 2: Centre des chèques postaux
Exemple 3: Unité GPL de British Gas (Gannouche, Gabès)
Conclusion
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Dimensionnement d’une fondation sur sol renforcé par
colonnes
• Coupe géotechnique du sol –Surface chargée – Colonnes (3D)
Tassement uniforme: d
Taux d’incorporation:

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Ac
A
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Facteur de substitution optimisé
(Bouassida et Carter, 2014)
(Capacité portante)
(Tassement)
 m in   o p t   m a x
dsr
hopt : Bien ciblé
Achevé pratiquement en fin de construction
Tassement des couches non renforcées, à ne pas oublier!
dnr : en particulier dans les sols très compressibles:
évolution du tassement dans le temps
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La méthodologie proposée:
Un taux de substitution optimisé est identifié
Columns software (Bouassida et Hazzar, 2012)
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Colonnes flottantes: Idée de base
Optimiser la longueur des colonnes sur la profondeur où se produira le tassement
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Longueur des colonnes flottantes
Capacité portante: considérations de résistance (1)
• Longueur minimale: couvre la profondeur sur
laquelle se développe le mécanisme de rupture
(dépend de la dimension de la fondation).
• Longueur maximale: couche sous-jacente
• Colonnes ballastées:
H c ,max
• Colonnes en sol traité aux liants
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Kc 
2C 
1
2 



 c    K pc
K pc 

H c ,max
2C

1  K c 
c 
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Etude vis-à-vis du tassement
Tassement total: (couches renforcées et non renforcées):
 to t   sr   n r
Tassement des couches renforcées: supposé avoir lieu en fin de
construction de l’ouvrage, si jugé admissible (longueur des
colonnes & taux de substitution)
Tassement des couches non renforcées:
Tassement résiduel des couches non renforcées
 nr   nrCT   nrcons
res  nrcons nrCT
Tassement résiduel admissible: Longueur finale des colonnes
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1er exemple: réservoir sur sol très compressible
* Diamètre = 20 m, charge de service = 80 kPa
* Couche de sol mou: épaisseur 20m, reposant sur un substratum rigide
* Tassement total admissible à Court Terme = 25 cm
Epaisseur (m)
cu (kPa)
E (kPa)
g (kN/m3)
n
j (deg)
Cc
e0
0 – Hc
24
2000
18
0.4
0
0.6
0.9
Hc- 20
24
2000
18
0.4
0
0.6
0.9
Hc Longueur des colonnes atteignant le toit d’une sous-couche compressible
Matériau constitutif
des Colonnes
Ccohésion (kPa)
Ec (kPa)
gc (kN/m3)
nc
j c (°)
Ballast
0
20000
20
0.33
38
Sol traité aux liants
150
90000
22
0.33
0
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Logiciel Columns 1.01
(taux de substitution optimisé)
Tassement total admissible à court terme = 25 cm
Tassements du sol non renforcé
res  5cm
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Longueur des colonnes: 14 à 16 m
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2ème cas d’étude Centre des Chèques Postaux (Tunis)
Radier rectangulaire: B = 22 m ; L = 22 m ; charge de service = 90 kPa.
Tassement total en fin de construction = 12 cm
Depth
0 – 10
10 – 15
15 – 30
30 – 40
cu
(kPa)
29
35
32
40
E (kPa)
g (kN/m3)
1600
5000
4000
30000
18
20
20
20
0.3
0.3
0.3
0.3
n
j (deg)
Cc
0
0
0
30
0.45
0.22
0.12
--
0.9
0.75
0.65
--
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Prédictions
Court terme
Colonnes en sol traité
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Réduction du tassement (comptabilisée
pour la couche renforcée)
Tassement résiduel
(indépendant du type de colonnes)
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Récapitulatif
• Le taux de substitution optimal est tributaire du
tassement admissible du sol renforcé.
• Le tassement du sol renforcé est indépendant de la
technique de renforcement.
• Longueur des colonnes flottantes: décidée à partir
du tassement résiduel admissible dans les couches
non renforcées.
• Cette longueur sera mieux ciblée lorsqu’on entame
des prédictions numériques.
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3ème exemple: British Gas – Ghannouche (Gabès)
Charge de service: 120 kPa
qc average [MPa]
Epaisseur (m)
12.0
2,5
4.0
6.5
30.0
5,5
Tassement différentiel,
Incompatible avec les
conditions d’exploitation
Exigence: tassement de consolidation au plus égal à 4 cm au bout de 15 ans d’exploitation
Réduction du tassement,…… renforcement par colonnes ballastées
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Données du projet (El Ghabi et col, 2010)
Colonnes ballastées: Longueur = 11 m ; diamètre = 0,9 m
maillage triangulaire: 1.9 x 2.2 m
Vibro-substitution par voie humide ; Taux de substitution = 16%
Phase 1
Phase 2
Charge
appliquée
Remblais 1 & 2, mise en place des réservoirs &
épreuves d’eau
Remblai 3
Contrainte
transmise
60 kPa
120 kPa
Durée
4 mois
9 mois
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Suivi du comportement de l’ouvrage
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Evolution du tassement dans l’axe du remblai
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Simulation numérique en axisymétrie de la mise en
place des colonnes ballastées
R
e
Evolution du déplacement horizontal entre la colonne centrale et l’anneau équivalent:
critère de vérification de l’espacement entre les colonnes.
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Prédictions des tassements
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Prédiction numérique: groupe de tranchées
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Evolution du tassement
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CONCLUSION
Fondation sur sol renforcé par colonnes flottantes
Le taux de substitution: optimisé/capacité portante et tassement. Sa
réduction est tributaire du tassement admissible du sol renforcé
Le tassement du sol renforcé, plutôt achevé en fin de construction
Tassement du sol non renforcé: indépendant de la technique de
renforcement adoptée. Tributaire du tassement de consolidation résiduel
(long terme).
Longueur des colonnes flottantes: fixée sur la base du tassement résiduel
admissible.
Recours au calcul numérique (incorporant notamment la consolidation):
pour mieux cibler la longueur des colonnes.
Modèle numérique: crédible si les prédictions sont validées à partir de
mesures lors du suivi du comportement.
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