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Technical Committee 202 /
Comité technique 202
Tableau 3. Caractéristiques mécaniques des colonnes de jet-grouting
Paramètres
Colonne de jet grouting
γ
sat
(kN/m3)
18
fc (MPa)
6
Ey (MPa)
2 000
υ
0.2
Tableau 4. Critères mécaniques pour les colonnes de jet-grouting
Paramètres
Sous G
Sous
G+0.3Q+E
Contrainte moyenne
0.30fc
-
Contrainte maximale
0.60fc
0.85fc/1.15
Section comprimée
100%
10%
Tension de coupure (bouchon injecté)
0
0
Pour le modèle global, la condition de liaison entre les
colonnes de transfert et le radier a fait l’objet d’un
développement particulier du modèle. Afin de simuler un
encastrement non « parfait » aux extrémités des colonnes de
transfert, une souplesse est introduite sous forme d’une rotule
plastique : le moment dans la colonne est alors borné par la
valeur du moment plastique. La prise en compte d’une telle
rotule nécessite des calculs itératifs car le moment plastique est
fonction de la contrainte axiale. Le processus a été le suivant :
première itération sans rotule (encastrement) pour évaluer les
contraintes axiales et les moments plastiques correspondants,
seconde itération avec les rotules plastiques pour vérification du
respect des contraintes admissibles pour chaque colonne et le
cas échéant, définition de nouvelles rotules plastiques, puis
nouvelles itérations jusqu’à vérification complète.
L’objectif de ces calculs est de vérifier que l’introduction
des moments plastiques ne perturbent ni l’équilibre global du
système de fondation (analyse des déplacements), ni les
contraintes dans le bouchon.
3 MODÈLES LOCAUX EXPLORATOIRES – CALAGE DU
MODÈLE
Trois modèles « locaux » exploratoires ont permis
d’analyser, pour des cas de chargements représentatifs, la
répartition des charges dans le bouchon injecté via les colonnes
de transfert. L’intérêt de ces modèles est de présenter une taille
limitée et par conséquent d’être de résolution rapide. L’intérêt
est également de valider la géométrie du système et de caler
certains paramètres avant de lancer la simulation numérique du
modèle global.
Les modèles locaux représentent un volume limité mais jugé
représentatif du radier. Chaque élément est modélisé comme un
élément volumique (élément maillé). Les chargements étudiés
sont les suivants : le cas de chargement le plus défavorable dans
la zone renforcée (calcul 1), le cas de chargement le plus
défavorable en zone non renforcée (calcul 3) et le cas du
chargement uniforme égale à la moyenne du chargement global
appliqué sur le radier (calcul 2).
Les résultats mettent en évidence que le maillage renforcé
permet de respecter les critères de contraintes dans les éléments
de jet grouting. Ils valident le diamètre minimal des colonnes de
transfert (1.2m en zone renforcée, et 1.0m en zone non
renforcée) et l’épaisseur minimale du bouchon injecté définie
pour assurer la stabilité de la fouille en phase provisoire (2m).
Il est observé que ce système de fondation permet une
diffusion rapide des charges dans le bouchon injecté et une
répartition quasi uniforme du chargement à la base du bouchon.
Nous présentons dans la figure 3 les résultats du calcul 1.
Figure 3. Modèle local, calcul n°1, zone renforcée (Nu=15113 kN) –
Représentation des contraintes verticales effectives (Valeur moyenne :
1630 kPa, Valeur maximale : 2320 kPa) - Unité : Pa
4 SIMULATION STATIQUE DU MODÈLE GLOBAL
4.1
Couplage des modèles
Le dimensionnement de l’ensemble du projet est basé sur un
système composé de deux modèles en interaction : le modèle 1
de la superstructure avec un logiciel propre (Advance Design et
ANSYS) et le modèle 2 du sous-sol intégrant le système de
fondation avec un autre logiciel (FLAC 3D). La difficulté de ce
système est d’obtenir un couplage cohérent entre les deux
modèles et une simulation correcte de l’interaction sol-structure.
Cet objectif a été atteint en procédant à une série d’itérations
entre les deux modèles.
Une première évaluation analytique des raideurs verticales
du sol (raideurs surfaciques) a été effectuée sur la base des
résultats de déformation du radier issus de l’étude de projet
(simulation aux éléments finis en 2D). Ce premier champ de
raideurs surfaciques a permis une première simulation de la
structure et l’obtention d’une première descente de charges (3
zones principales de raideur et une zone périphérique
d’ajustement nécessaire à l’approche « Winkler », raideur
majorée). Cette première descente de charges a permis de lancer
la première simulation numérique avec FLAC 3D. De cette
première itération, il a été déduit un nouveau champ de raideurs
verticales, cette fois-ci ponctuelles, calculées au droit de chaque
colonne de transfert. Ce deuxième champ de raideurs a fait
l’objet d’une nouvelle simulation de la structure et l’obtention
d’une nouvelle descente de charge cette fois-ci au droit de
chaque colonne. A partir de cette seconde descente de charge,
un troisième calcul des raideurs a été effectué et a permis de
confirmer la convergence du système par adéquation des
déformée du radier fournie par chaque modèle. Les résultats en
termes de déformation, d’efforts et de contraintes ont alors pu
être exploités.
4.2
Résultats du modèle 2
Nous analysons tout d’abord les efforts dans toutes les
colonnes de transfert modélisées sous forme d’un élément
structurel. La figure 4 est un extrait du modèle 3D global, en
condition statique. Les efforts traduisent la répartition des
charges appliquées, sachant que les files des colonnes à maille
renforcée suivent les porteurs (voiles et poteaux). Un cas
représentatif du porteur le plus chargé est un voile de section
transversale 0.40mx2.0m chargé à 15 110 kN (résultante
verticale). La charge répartie correspondant à la valeur moyenne
du chargement global sur le radier est de 135 kPa.
