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Comportement de la structure de sol amélioré par inclusions rigides,
supportant une éolienne
Behaviour of soil foundation improved by rigid columns, supporting a wind turbine
Haza-Rozier E., Vinceslas G.
Cete Normandie-Centre/DERDI/CER
Le Kouby A.
Université Paris Est/IFSTTAR
Crochemore O.
Theolia France
RÉSUMÉ: Dans le cadre du projet national ASIRi (Amélioration des Sols par Inclusions Rigides, 2006-2011), le CER (Centre
d’Expérimentation et de Recherche du Cete Normandie-Centre) a instrumenté la structure de fondation d’une éolienne. Le principe de
fondation est tel que l’éolienne est fixée sur une semelle rigide, coulée sur une couche granulaire de répartition de charges, déposé sur
le sol en place, amélioré par 84 inclusions rigides. Des déplacements verticaux, des pressions totales transmises en tête d’inclusion et
sur le sol sont mesurés. Les capteurs sont installés principalement en périphérie de l’éolienne, dans les zones qui doivent supporter les
variations de contraintes les plus élevées. De plus, des extensomètres à cordes vibrantes sont installés dans deux inclusions pour
accéder aux descentes de charges. Le comportement de la structure est suivi depuis la phase de terrassement, jusqu’au montage de la
machine, puis durant le fonctionnement de l’éolienne, jusqu ‘à aujourd’hui. La plateforme de travail induit un confinement important
des têtes d’inclusions. Les pressions se concentrent en périphérie et les déplacements restent faibles. L’effet de la vitesse du vent sur
la distribution des contraintes est tout à fait significatif.
ABSTRACT: Within the French National Project ASIRi (Soil reinforcement with rigid inclusions, 2006-2011), CER
(Experimentations and Researches Centre, Rouen) instrumented foundations of a wind turbine. The foundation principle is such that
wind turbine is fixed on a rigid slab, lying on a granular layer, allowing strength distribution on in-situ subgrade improved by 84 rigid
columns. Vertical displacements and total stress sensors at the head of columns and on soil are measured. Sensors are placed on wind
turbine edge essentially, in areas supporting highest stresses variations. Moreover, vibrating wire extensometers are positioned in two
columns in order to measure load distribution. Behaviour of the structure has been monitored since excavation stage, till machine
construction, and then during service working of the turbine wind until now. Working platform induced an important confinement of
columns’ heads. Pressures are concentred on edge, displacement are still small. The effect of wind speed on load distribution has been
shown to be significant.
KEYWORDS: Instrumentation, rigid columns, foundation, wind turbine
MOTS-CLÉS: Instrumentation, inclusions rigides, fondation, éolienne
1 INTRODUCTION
Lorsqu'une éolienne est construite sur un terrain de
caractéristiques
mécaniques
médiocres,
elle
est
traditionnellement fondée sur un réseau de pieux fixés sur sa
semelle de fondation. Cependant, un nouveau type de fondation
fait face à cette technique plus traditionnelle : la semelle de
l'éolienne repose sur une épaisseur de sol, constituant une
couche de répartition de charges, qui surmonte un réseau
d'inclusions rigides (IR). La qualité mécanique du sol en place
et sa capacité portante sont améliorées par la présence des IR.
L’éolienne est alors construite avec une fondation superficielle,
sur un terrain de bonne portance (Figure 1).
Figure 1. Semelle de fondation de l’éolienne.
Dans le cadre du projet national ASIRi (Amélioration des
Sols par Inclusions Rigides, 2006-2011), du Réseau Génie Civil
et Urbain, pour mieux comprendre comment une structure
d’amélioration de sol par IR fonctionne (Briançon 2002), le
CER a instrumenté un tel système de fondation. Construite par
Theolia, dans un parc Boralex, dans la région de Neuchâtel en
Bray (76), l’éolienne 3.6 a été suivie depuis sa construction en
2009 (Haza-Rozier 2011), sa mise en service en août 2010,
jusqu’à ce jour (Haza-Rozier
& al.
2012).
Cet article décrit l’instrumentation mise en place, l’essentiel
des résultats de mesures et une approche de l’effet du vent sur le
comportement de la structure de fondation.
2 DESCRIPTION DE L’OUVRAGE
2.1
Profil géotechnique
La coupe géotechnique locale est constituée de 1,6 m de terre
végétale et de limon, puis de l’argile à silex jusqu’à 10,60 m de
profondeur (avec des valeurs de module pressiométrique entre
2,2 et 18,1 MPa). Apparaît alors une frange de craie altérée sur
1 m (module pressiométrique entre 2,8 et 12,6 MPa), puis la
craie de plus en plus saine, jusqu’à 20 m de profondeur (module
pressiométrique entre 44 et 200 MPa).
Matelas de répartition
Béton de propreté
2.2
Structure de fondation de l’éolienne 3.6
L’éolienne est constituée d’un mât de 78 m, fixé sur une semelle
rigide de 18m de diamètre et de 2,5 m d’épaisseur en son centre
(en béton, fortement ferraillée). Cette dernière est posée sur une
couche granulaire de répartition de charges, de 80 cm
d’épaisseur (sol 0/90 mm sur 70 cm et 0/31,5 mm sur 10 cm en
