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CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées

CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 1 Groupe de Travail "Fondations d’éoliennes" Approche pour le dimensionnement des renforcements de sol par colonnes ballastées Journée du 20 octobre 2009 Journée du 20 octobre 2008 EOLIENNE Méthode de travail Journée technique du CFMS Serge Lambert KELLER Fondations Spéciales CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 2 Projet de Recommandations : Le Sommaire Chapitre Principes généraux Chapitre Caractéristiques du traitement Chapitre Vérification de la portance et du glissement Chapitre Calcul des déformations Chapitre Vérifications et contrôles Chapitre Exemples 1 2 3 4 5 6 CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 3 Projet de Recommandations : Le Sommaire Chapitre Principes généraux Chapitre Caractéristiques du traitement Chapitre Vérification de la portance et du glissement Chapitre Calcul des déformations Chapitre Vérifications et contrôles Chapitre Exemples 1 2 3 4 5 6 CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 4 Préparation Remplissage Fonçage Compactage Finition ►Procédure d’exécution 1. Principes généraux • matériau granulaire refoulé • diamètres importants et variables en fonction de l’hétérogénéité du sol • état de contraintes dans le sol fortement modifié par le refoulement • amélioration des caractéristiques dans certains type de sol CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 5 Rb 1. Principes généraux /Rappel du comportement des CB • répartition des charges entre le sol et les colonnes ballastée en fonction des raideurs verticales • le comportement du sol d’une colonne ballastée isolée est différent d’un groupe de colonnes sous une semelle (notion de 1,5 B): B 1.2 B Etreinte latérale fonction de: - des caractéristiques du sol - la profondeur (poids des terres) - la modification de l’état de contrainte du sol - de la surcharge en périphérie de la CB Contrainte verticale ≈2 à 3Ø Contrainte verticale dans le sol Contrainte verticale dans la colonne Bulbe de contrainte Les colonnes périphériques n’améliorent pas la portance CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 6 1. Principes généraux H V Mt Sollicitations d’une éolienne CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 7 Projet de Recommandations : Le Sommaire Chapitre Principes généraux Chapitre Caractéristiques du traitement Chapitre Vérification de la portance et du glissement Chapitre Calcul des déformations Chapitre Vérifications et contrôles Chapitre Exemples 1 2 3 4 5 6 CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 8 2. Caractéristiques du traitement ►Contrainte maximale admissible dans une colonne isolée • Rupture par expansion latérale (sur 1.5 B maximum) • Rupture par poinçonnement (cas rare des colonnes courtes et flottantes) ►Module de déformation statique à 10-2 de la colonne ballastée ►Module de déformation dynamique à 10-4 de la colonne ballastée Colonne: qult.CB = 1/Ka(colonne) σr = tan² (π/4 + ϕ’c /2) σr σr = lié à Pl dans un sol vierge non chargé et qui n’a pas subi de modification d’état de contrainte par le refoulement de gravier latéralement q ult CB σr CARACTERISTIQUES DE LA COLONNE BALLASTEE ISOLEE CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 9 E eq, (statique et dynamique) G eq (statique et dynamique) K v eq (statique et dynamique) Фeq et Ceq Définition des paramètres équivalents par des : - Approches très simples moyennes entre le sol et les colonnes ballastées (gravier) - Approches plus rigoureuses méthodes analytiques (Recommandations cb, Priebe,…) - Approches plus complexes méthodes numériques (éléments finis, différences finies,…) 2. Caractéristiques du traitement CARACTERISTIQUES EQUIVALENTES DU SOL RENFORCE PAR COLONNE BALLASTEE CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 10 2. Caractéristiques du traitement ►Quelles sont les objectifs fixés par le fabricant d’éolienne et le BE structure pour le renforcement de sol ? Définir un sol avec des caractéristiques équivalentes (moyennes de caractéristiques mécaniques, modélisation à partir de méthodes analytiques ou numériques) Dimensionnement des massifs par le BE structure comme un massif embase poids superficiel classique ( peu de différence entre les coefficients de réaction de la CB et le sol) CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 11 Projet de Recommandations : Le Sommaire Chapitre Principes généraux Chapitre Caractéristiques du traitement Chapitre Vérification de la portance et du glissement Chapitre Calcul des déformations Chapitre Vérifications et contrôles Chapitre Exemples 1 2 3 4 5 6 CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 12 Non rupture par perte de la capacité portante 3. Vérification de la portance et du glissement Surface entièrement comprimée: réf = (3.σmax + σmin) / 4 quand σmin = 0: qref = 3.α2 . σmax / 4 α2 =σp/σm σp/σm CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 13 Non rupture par perte de la capacité portante Critère de portance globale 3. Vérification de la portance et du glissement {nAcb qa cb ELS + (Ss- n Acb) q’a ELS sol } > qrefELS x Ss à l’ELS {nAcb qa cb ELU + (Ss- n Acb) q’a ELU sol } > qrefELU x Ss à l’ELU q’ a sol = kp ple/γs + q’o OU q a sol = kc qce/γs + q’o avec γs = 3 à l’ELS et 2 à l’ELU CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 14 Critère de portance locale 3. Vérification de la portance et du glissement Acb Smaille q’a sol qa cb {Acb qa cb ELS + (Smaille - Acb) q’a ELS sol } > qmaille ELS x Smaille à l’ELS {Acb qa cb ELU + (Smaille - Acb) q’a ELU sol } > qmaille ELU x Smaille à l’ELU q’ a sol = kp ple/γs + q’o ou qu = kc qce/γs + q’o avec γs = 3 à l’ELS et 2 à l’ELU CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 15 HELUacc < Qmin x tg δ* / γs, où δ∗est l’angle de frottement entre la semelle et le sol renforcé par colonne ballastée qu’on assimile à l’angle de frottement ϕ∗' du sol renforcé par colonnes ballastées γs coefficient de sécurité de 1,2 sous combinaisons fondamentales et 1,1 sous combinaisons accidentelles. Non rupture par glissement 3. Vérification de la portance et du glissement CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 16 Projet de Recommandations : Le Sommaire Chapitre Principes généraux Chapitre Caractéristiques du traitement Chapitre Vérification de la portance et du glissement Chapitre Calcul des déformations Chapitre Vérifications et contrôles Chapitre Exemples 1 2 3 4 5 6 CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 17 4. Calcul des déformations E eq, (statique et dynamique) G eq (statique et dynamique) K v eq (statique et dynamique) Фeq et Ceq La vérification et la définition des paramètres équivalents par : - Approche simple des moyennes entre le sol et les colonnes ballastées (Pré étude) - Approche plus rigoureuse calcul analytique ou aux éléments finis Les paramètres équivalents vont permettre d’effectuer un calcul en 3 dimensions en appliquant V, H, Mt afin de déterminer la rotation du massif CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 18 4. Calcul des déformations La raideur en rotation est égal à Kϕ = M / φ Tassement global (10-3 et 10-2) sous une charge apportant une contrainte q, on peut calculer le tassement w, et donc déterminer une raideur Kvs = q / w statique Rotation Le calcul de la rotation est donnée selon la formule suivante : φ = (h2 - h1) / Φ Kϕ’ = Kϕ x β CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 19 ►Critère de raideur en rotation Kϕ dyn Les constructeurs imposent une valeur minimale de la raideur en rotation à petite déformation (de 10-5 à 10-3) « Kϕdyn » pour éviter les phénomènes de couplage avec les parties mécaniques de la machine. 4. Calcul des déformations CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 20 Projet de Recommandations : Le Sommaire Chapitre Principes généraux Chapitre Caractéristiques du traitement Chapitre Vérification de la portance et du glissement Chapitre Calcul des déformations Chapitre Vérifications et contrôles Chapitre Exemples 1 2 3 4 5 6 CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 21 Vérifications et contrôles Contrôle par des sondages dans les colonnes et des essais de chargement CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 22 Projet de Recommandations : Le Sommaire Chapitre Principes généraux Chapitre Caractéristiques du traitement Chapitre Vérification de la portance et du glissement Chapitre Calcul des déformations Chapitre Vérifications et contrôles Chapitre Exemples 1 2 3 4 5 6 CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 23 5. Exemples REFERENCES ►Premier chantier :1995 (à Grevenbroich en Allemagne) ►ces 14 dernières années plus 250 éoliennes sur colonnes ballastées ! CFMS Journée technique du 20 octobre 2009 Renforcement par colonnes ballastées 24 Exemples ►Exemples de deux chantiers en France • Parc Eolien de uploads/Voyage/ lambert.pdf