1341
Modélisation numérique 3D d’un système de fondation d’un complexe immobilier
3D numerical modeling of a foundation system of a building complex
Reynaud S., Allagnat D., Mazaré B.
EGIS Géotechnique, Grenoble, France
Julien T.
EIFFAGE CONSTRUCTION, Clermont-Ferrand, France
RÉSUMÉ : Pour la construction d’un nouveau complexe immobilier au centre-ville de Clermont-Ferrand, la société EIFFAGE
CONSTRUCTION a confié à EGIS Géotechnique les études d’exécution du système de fondation. Le projet est situé sur une
ancienne cheminée volcanique, dans des silts lâches de forte épaisseur. Le système de fondation consiste en un radier général fondé
sur un sol renforcé par des colonnes de transfert de charges en jet grouting, elles-mêmes reliées à un bouchon général injecté.
Conformément au souhait du client, le système de fondation a été modélisé de façon numérique en 3 dimensions, comprenant chaque
colonne de transfert. Le logiciel FLAC 3D a été utilisé pour constituer ce modèle. La première difficulté est de parvenir à constituer
un modèle numérique viable et à maîtriser les temps de calcul. La seconde difficulté est de modéliser correctement le comportement
mécanique du système, notamment des colonnes de transfert et de leur liaison avec le radier. Plusieurs itérations ont été nécessaires
pour parvenir à un couplage correct entre la modélisation de la structure et celle du sol (sol+fondations+radier). L’objectif de cette
modélisation est de vérifier les tassements, les contraintes dans les éléments modélisés et les efforts dans les colonnes de transfert.
ABSTRACT: For the construction of a new buildings complex in the city center of Clermont-Ferrand, EIFFAGE CONSTRUCTION
society entrusted to EGIS Géotechnique the design studies for the execution of the foundation system. The project is located on an
ancient volcanic chimney, within loose thick silts. The system consists of a foundation raft constructed upon a soil reinforced by jet
grouted columns for load transfer; the columns are interconnected within a jet grouted bedding layer. According to the client’s needs,
the foundation system was numerically modeled in three dimensions, with each load transfer columns. The software FLAC 3D was
used for this model. The first challenge is to establish a viable numerical model and to control the computation time. The second
challenge is to correctly model the mechanical behaviour of the system, notably the load transfer columns and connections with the
foundation raft. Several iterations are necessary to achieve a good correlation between the structure and soil models
(soil+foundations+foundation raft). The objective of this modelisation is to verify the settlements, the stresses within the modeled
elements and the forces within the load transfer columns.
MOTS-CLES : Modélisation numérique 3D, couplage des modèles, fondations, sol renforcé, jet grouting,
KEYWORDS: 3D numerical modelisation, correlation of models, foundations, reinforced soil, jet grouting,
1 INTRODUCTION
Pour la construction d’un nouveau complexe immobilier
situé au centre-ville de Clermont-Ferrand, à proximité de la
place de Jaude, EIFFAGE Immobilier (promoteur) et EIFFAGE
Construction Auvergne (constructeur) ont confié à EGIS
Géotechnique les études d’exécution du système de fondation
de ce complexe. L’objet de cette étude est la modélisation
complète du système de fondation. Ce complexe est composé de
bureaux, de bâtiments d’habitation, d’un centre commercial,
d’un cinéma, d’un hôtel et de deux niveaux de sous-sol, sur une
surface de plus d’un hectare (11 500 m²).
La particularité du site étudié est sa nature géologique :
ancienne cheminée volcanique ayant entaillé le substratum
marneux et marno-calcaire de l’Oligocène, puis ayant été
comblée de sédiments lacustres voire fluviatiles du type silt,
argile molle et sable de très faible compacité. Cette particularité
a conduit les concepteurs à opter pour un renforcement général
du sol par colonnes sécantes de jet grouting, constituant un
bouchon, disposé au-dessous du radier. Ce bouchon injecté est
connecté au radier par des colonnes de transfert de charges en
jet grouting selon un maillage particulier.
L’objectif des études d’exécution est d’optimiser le système
de fondation tout en garantissant son fonctionnement en statique
et en dynamique (sous chargement sismique). Dans ce cadre,
Egis Géotechnique a proposé une modélisation numérique 3D
avec le logiciel FLAC 3D, permettant la modélisation du
renforcement général et de chaque colonne de transfert (1650
unités au total).
Les études d’exécution ont repris les hypothèses
géotechniques et les principaux résultats d’une étude de projet
(de type G2) réalisée par la société FUGRO. Les études
d’exécution ont été menées en concertation avec le bureau
d’études structure SIGMA et le bureau de contrôle VERITAS.
L’élaboration des modèles a été réalisée avec l’appui de la
société ITASCA (commercialisant FLAC 3D).
Sont présentées dans le présent article les principales
hypothèses géomécaniques, la méthodologie de calcul mise en
œuvre et quelques illustrations des résultats.
2 CONTEXTE
2.1
Nature du sous-sol
La succession des terrains est la suivante :
des remblais
divers et des limons sur une épaisseur de 3 m environ, de
compacité faible en tête puis la présence de
calcaires
travertinisés
avec des pics de compacité dont le niveau
correspond avec celui de la nappe. Ensuite sont rencontrés des
silts
de compacité plutôt faible sur une épaisseur de l’ordre de
5m, puis
des sables assez compacts
sur une épaisseur de
l’ordre de 10 m. Enfin, sont rencontrés
des silts sur une forte
épaisseur
(de plasticité moyenne à forte), de compacité faible
