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H . S A N TR U C K O V A Phd student, Grenoble-INP UJF-CNRS, 3SR P . F O R A Y

H . S A N TR U C K O V A Phd student, Grenoble-INP UJF-CNRS, 3SR P . F O R A Y , É . F LA V IG N Y P H . G O TTELA N D Grenoble-INP, CNRS, 3SR, Grenoble, France M . B U S T A M A N T E IFSTTAR, Paris, France C olonne à m odule m ixte C M M ® sous des sollicitations statiques et dynam iques : étude expérim entale Résumé L a colonne mixte ou la colonne à module mixte C M M ® est un procédé de renforcement de sol qui combine les deux techniques les plus utilisées en France. Elle se compose d'une partie supérieure de 1,5 m environ de colonne ballastée qu i peut accepter des efforts de cisaillement importants et une partie inférieure rigide (inclusion rigide) qui permet de réduire essentiellement les tassements. Afin de dimensionner correctement les colonnes mixtes, le comportement de ce renforcement de sol sous des actions statiques et dynamiques est analysé. Une étude expérimentale in situ réalisée par le L C P C (maintenant IFST T A R ) et une étude en laboratoire par le laboratoire 3S-R (Grenoble) d'une semelle carrée reposant directement sur un groupe de C M M ® mises en place dans une argile molle, ont été réalisées afin d'analyser la réponse de ce système sous différentes charges statiques et dynamiques. L a comparaison entre les déplacements dynamiques de la semelle et les courbes p-y (pression latérale P fonction du déplacement latéral Y de la tête de pieu), permet de quantifier la dissipation de l'énergie. Les résultats indiquent une augmentation significative de la portance de la fondation sur colonnes mixtes et une dissipation importante de l'énergie inertielle sismique dans la partie supérieure souple. Mots-clés: colonne à module mixte, moment de flexion, raideur, déplacement. M ix e d M o d u le C o lu m n s ® u n d er sta tic a n d d y n a m ic lo a d : e x p e rim e n ta l stu d y Abstract M ixed Module Column proceed is a ground reinforcement technique w hich combines two soil im provem ent m ethods w idely used in current practice. They are com posed of a 1 to 1.5 m length of a soft upper p art (Stone C olum n) w hich offers shear and m om ent capacity, and a rigid lower p art (R igid Inclusion) which m ainly reduces the settlem ents. In order to design C M M ® s correctly, the response of this com bined system to different static and dynam ic loads m ust be understood. T his paper presents m ain results from in situ tests perform ed by IF S T T A R and from a laboratory experim ental study perform ed in Laboratoire 3S-R (Grenoble) of a shallow foundation with a group of M ixed C olum ns. T he analysis of the dynam ic deflection of the pile head and of the P -Y curves obtained w ith cyclic loading on the p ile, com pared to the m ovem ent of the foundation, allowed an estim ation of the dissipated energy. T h e results indicate that the footing bearing capacity w ith C M M *s increases and a large amount of the seismic energy is dissipated within the soil column. Key words: M ixed M odule Colum n, bending moment, subgrade modulus, displacement. 2 1 REVUE FRANÇAISE DE GÉOTECHNIQUE N° 144-145 3e et 4e trim estres 2013 1 Introduction L es recom m andations françaises A S IR I (2 0 1 2 ) et de l'A FPS (2 0 1 2 ) recommandent la m ise en œuvre d'un m atelas intercalaire entre les têtes d'inclusions rigides et les fondations dans le but notam m ent de réduire les sollicitations dans les inclusions rigides en présence d'ef forts horizontaux venant de l'ouvrage. C ette préconisa tion entraîne des sujétions im portantes pour l'exécution : augm entation du volum e des déblais, largeur de fo u ille plus grande que celle des sem elles (coffrage nécessaire), com pactage et contrôles d ifficiles en fond de fo u ille. L es colonnes m ixtes ou colonnes à m odule m ixte C M M ® développées par K eller Fondations Spéciales, sont un procédé de renforcem ent de sol alternatif aux inclusions rigides particulièrement innovant dans le sens où il est possible de s'affranchir du m atelas. L a partie supérieure en colonne ballastée qui surmonte l'inclusion rigide en partie inferieure se comporte comme une zone rotulée dissipative qui transmet m oins d'énergie, aussi bien du sol vers la superstruc ture par effet direct que de la structure vers la partie inférieure rigide des C M M ® . N ous présentons, dans cet article, des essais in situ (voir Figs. 1 , 2 et 3 ) réalisés par le L C P C (B ustam ante et a l., 2 0 0 6 ) sur deux sites à N iederbipp (S uisse) et à Saint- M artin-d'Hères (France) et une étude du laboratoire 3S -R d'une sem elle isolée soum ise à des sollicitations horizontales reposant sur un m assif de sol m ou ren forcé par quatre C M M ® . L e m odèle est réalisé en 3 D à une échelle 1/1 0 dans la visu-cuve du Laboratoire 3 S -R afin d'évaluer l'effet inertiel (F ig . 4 ). FIG . 1 Dégarnissage d'une colonne mixte, Niederbipp (Suisse). __ 2 Plots expérimentaux du LCPC Il convenait d'étudier les différents aspects de la colonne m ixte, dans le cadre d'une recherche expé rim entale sur site, en vraie grandeur. C e program m e im pliquait d'étudier les différents aspects du problèm e, à savoir la com paraison des perform ances d'un sol ren forcé (par colonnes ballastées C B et C M M ) par rapport à celles d'un m êm e sol non renforcé, le m écanism e de fonctionnement de la colonne à m odule m ixte C M M , la validité des différentes méthodes de dim ensionne m ent possibles. C elle-ci a pu être réalisée à N iederbipp (S uisse), en relation avec les travaux de confortem ent de la plate-form e logistique Center et à Saint-M artin- d'Hères (3 8 ) dans le cadre d'un projet des bâtim ents de logem ents confiés à K eller Fondations Spéciales. L'analyse des résultats recueillis a conduit aux conclusions suivantes : a ) les équipem ents de réalisation de la colonne m ixte K eller et le systèm e de contrôle de m ise en œ uvre par enregistrem ent des param ètres de forage et de béton nage avec visualisation de l'évolution de chacun d'eux, perm ettent un suivi efficace de la confection de chaque colonne en tem ps réel ; b ) l'observation des colonnes excavées a m ontré que la continuité et la coaxialité de la partie gravier avec la partie rigide sont respectées et m aîtrisées dans le sens de la répétitivité. L a qualité du contact à la transition s'est avérée être bonne ; c ) la capacité portante réelle du sol renforcé par colonnes C M M ® est au m oins trois fois supérieure à celle m esurée sur sol vierge. En term es de tassem ent, le rapport de réduction des tassem ents est de l'ordre de 4 à 5 (F ig . 2 ) ; d) L a comparaison entre colonnes ballastées et les colonnes à module mixte montre que les C M M réduisent plus efficacement les tassements, et cela dans un rapport de 1 ,4, pour les colonnes isolées com m e pour les groupes de colonnes (F ig . 3 ) ; e ) du point de vue de la prévision de la portance et des tassements (Bustam ante et a l., 2 006), plusieurs approches analytiques (logiciel G reta de G E T T E C ) et num ériques (P L A X IS 2 D et 3 D ) ont pu être validées. Essais en laboratoire Présentation des modèles physiques U n m odèle réduit d'une sem elle carrée de 24 cm de côté et de 2 cm d'épaisseur reposant sur quatre colonnes m ixtes a été réalisé au laboratoire 3 S Gre noble. L'inclusion rigide est représentée par un tube en alum inium de 1 6 m m de diam ètre extérieur et 8 m m de diam ètre intérieur, fixé en pied. L a zone de transi tion de la colonne m ixte est représentée par une tête élargie conique rem plie de gravier surm ontée par une plateform e de transfert de charge constituée soit par des colonnes en gravier, soit par un m atelas continu de gravier. Pour connaître l'influence de l'épaisseur de la uploads/Litterature/ colonne-a-module-mixte-cmm-sous-des-sollicitations-statiques-et-dynamiques-etude-experimentale.pdf