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    Renforcement Des Sols en Remblais 2011 PDF

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    sur 58

    Le renforcement des sols en remblais

    Gosynthtiques et ouvrages de soutnement

    Fabrice EMERIAULT

    Objectifs: Augmenter les caractristiques mcaniques dun sol pour permettre la ralisation dun remblai de pente verticale ou quasi-verticale Assurer la prennit dun remblai sous les diverses sollicitations quil peut rencontrer au cours de sa dure de vie (accidentelles ou permanentes) Moyens: Mise en place dinclusions (de diverses formes et natures) Cration dun parement rsistant aux agressions

    Une ide trs ancienne


    Ziggurat Dr Kurigalzu (Msopotamie, il y a 3500 ans): Utilisation combine de natte de roseaux et dargile Plus prs de chez nous

    Principales techniques
    Inclusions liniques: Texsol Inclusions surfaciques: Bandes mtalliques ( peu extensibles ): Procd Terre Arme Gotextiles ( extensibles ) Gogrilles Inclusions tridimensionnelles: Armater, M3S

    INCLUSIONS LINEIQUES

    Inclusions liniques - TEXSOL


    Procd mis au point et brevet en 1980 par le LCPC Matriau composite: mlange intime de fils continus (Fibres de polyester) et de sol (sable D1, D2 ventuellement B1 ou B2) obtenu par projection simultane

    Inclusions liniques - TEXSOL


    Utilisation pour des talus et des ouvrages de protection de cuves de stockage de gaz

    Inclusions liniques - TEXSOL


    Principe de fonctionnement: Association sol + fibres (de rsistance la traction leve et souple) Rsistance mcanique nettement suprieure celle du matriau de base: Cohsion apparente Teneur en fil: 0.1 0.2 % (100 200 km par m3 de sol)

    Inclusions liniques - TEXSOL


    Rsistance la compression simple: 500 kPa / 0.1 % de teneur en fil Cohsion apparente (triaxial): 100 kPa / 0.1 % de teneur en fil Angle de frottement interne: sol + 0 10 Dformation la rupture: r sol + 0 10 %

    Inclusions liniques - TEXSOL


    Caractristiques de rsistance anisotrope

    Comportement dynamique = capacit dabsorption dnergie par dformation irrversible

    INCLUSIONS SURFACIQUES

    Renforcement du sol par linclusion de nappes ou de bandes de matriau souple rsistant la traction et prsentant un frottement dinterface avec le sol -Acier -Gotextile -Gogrille

    Inclusions surfaciques
    On distingue les renforcements extensibles et peu extensibles daprs leurs modules quivalent:
    -Nappe: Eeq = J / sv -Armature / bande: Eeq = J b / (sv sh) -Autres armatures et clous: Eeq = E Ae / (sv sh)

    J raideur de la nappe sv entraxe vertical sh entraxe horizontal b largeur transversale de la nappe E module scant de la nappe Ae section transversale de llment

    Renforcement extensible: Eeq <= 20 MPa Renforcement peu extensible: Eeq > 20 MPa

    Inclusions surfaciques
    Exemples: - Terre Arme: E = 210 000 MPa, Ae = 180 mm2, sh = 0.75 m, sv = 1 m Eeq = 50.4 MPa - Renforcement par gosynthtique: J = 3000 kN/m, sh = 0.5 m Eeq = 6 MPa

    Inclusions surfaciques Terre Arme


    Procd dvelopp dans les annes soixante Trs grand succs Premier procd utilisant un renforcement du sol par inclusions surfaciques et la base de nombreux procds rcents

    Inclusions surfaciques Terre Arme


    Ouvrage en Terre Arme = -Un parement mince constitu dcailles en bton reposant sur une semelle de fondation continue -Des armatures plates en acier galvanis places intervalles rguliers en horizontal et vertical dans -Un sol mis en remblai par couches successives compactes

    B voisin de 0.7 H

    Inclusions surfaciques Terre Arme

    Principe de fonctionnement
    Talus classique Talus terre arme
    0.3 Hm

    Zone active

    Hm
    Zone passive

    0.4 Hm

    0.2 Hm Ligne de rupture /4 + /2 Ligne de rupture = ligne des tractions maximales dans les armatures

    Principe de fonctionnement
    Talus classique Talus terre arme

    H / V voisin de K0

    H / V = Ka

    H / V voisin de Ka

    Diffrence due la rigidit des armatures qui limite considrablement les dplacements et dformations en tte de mur

    Principe de dimensionnement
    Comportement dun tel ouvrage est celui dun mur poids Dimensionnement dfini par la norme NF P 94 220
    1) Justifier la stabilit externe du mur (considr alors comme indformable) Vrification du non glissement sur la base Vrification du non poinonnement du sol de fondation 2) Justifier sa stabilit interne locale quilibre local pour chaque armature Tmax < Rsistance armature Vrification du critre dadhrence Tmax < Force de frottement mobilisable dans la partie passive Calcul des efforts sur le parement 3) Justifier sa stabilit globale dans les cas de: - fortes surcharges locales - ouvrages sur sols mous - ouvrages sur pente associs dautres techniques (clouage, tirants, )

    Caractristiques du matriau de remblai


    Dfinies par la norme NF P 94-221
    - Matriau granulaire Dmax < 250 mm - Matriau comportant moins de 15 % de fines (< 80 m) et rpondant certaines exigences chimiques et lectrochimiques - Matriau comportant entre 15 et 20 % de fines si langle de frottement apparent est suprieur 25

    Inclusions surfaciques Evolution

    Inclusions surfaciques Evolution

    Procd Terrevoile

    INCLUSIONS SURFACIQUES

    Les gosynthtiques

    2 familles de produits manufacturs: -Gotextile -Gogrille

    Les gotextiles
    Matriaux de base = polymres: -Fibres polyester (PET) -Fibres polypropylne (PP) -Fibres polythylne (PE) -Fibres polyamides (PA) - Utilisation dadjuvants comme stabilisateur, anti UV, Fibres obtenues par filage puis tirage du polymre fondu = filaments continus de 10 30 m de diamtre Elments surfaciques manufacturs sous forme de nappes: -Non tisss (fibres courtes ou continues) -Tisss (fils ou bandelettes) -Tricots

    Les gotextiles non tisss


    1 Nappage: les fibres sont disposes de faon dsordonne = voile 2 Liaison des fibres = obtention dune nappe - voie sche : fibres courtes (peignage, entrecroisement) - voie fondue : fibres continues - liaison mcanique = aiguilletage - liaison thermique = thermosoudage - liaison chimique = thermocollage (additif chimique)

    Principe de laiguilletage

    Les gotextiles non tisss

    Les gotextiles tisss


    Tissage : fils (mono ou multi filaments) ou bandelettes tisss et lis par: - entrecroisement - nouage avec un troisime fil

    Les gotextiles tricots

    Les fonctions des gotextiles


    -Sparation: prvenir le mlange de deux sols ou matriaux adjacents

    -Filtration: sopposer aux mouvements des particules solides du sol

    Les fonctions des gotextiles


    -Protection: empcher ou limiter les endommagements localiss

    -Drainage: vacuer dun terrain, dun sol, leau excdentaire

    Les fonctions des gotextiles


    -Renforcement: mobiliser un effort

    -Confinement: envelopper et maintenir dans un volume dtermin un sol ou un matriau

    Les gogrilles
    Matriaux de base = polymres: -Fibres polyester (PET) -Fibres polythylne (PE) -Fibres polypropylne (PP) - Utilisation dadjuvants comme stabilisateur, anti UV, Obtenues par extrusion du polymre fondu, dcoupage puis tirage

    Les gogrilles
    Fonctions: -Filtration (associ un gotextile) -Drainage (associ un gotextile) -Renforcement unidirectionnel ou bidirectionnel

    Fonctionnement mcanique des gotextiles

    Fonctionnement mcanique des gotextiles

    Fonctionnement mcanique des gogrilles

    Proprits identiques aux gotextiles + phnomne dinterlocking

    Fonctionnement mcanique des gogrilles

    Renforcement par nappes gotextiles

    Renforcement par nappes gotextiles

    Renforcement par nappes gotextiles

    Parement dsolidaris du sol renforc

    Renforcement par nappes gotextiles

    Principe de mise en place

    Renforcement par nappes gotextiles

    Parement en lments bton cellulaire

    Renforcement par nappes gotextiles

    Parement en pneus

    Renforcement du sol par gosynthtiques

    Renforcement du sol par gosynthtiques

    Principe de dimensionnement
    A lheure actuelle pas de norme
    1) Justifier la stabilit externe du mur Vrification du non glissement sur la base Vrification du non poinonnement du sol de fondation 2) Justifier sa stabilit interne locale Rsistance la traction de la nappe Tmax < Rsistance nappe Rsistance en ancrage Tmax < Force de frottement mobilisable dans la partie passive Rsistance au cisaillement du sol

    Mthodes de calcul (1)


    Analyse de stabilit des pentes avec ou sans renforcement (Talren, Geostab, )
    On introduit dans lquation du coefficient de scurit F (mthode de Bishop par exemple, surfaces de rupture potentielles circulaires ou non, ..) les tensions mobilisables dans les nappes: T mobilisable dans la nappe j = Tj =Min (Tjmax , Tjancrage ) Ou: Tjmax = tension maximale admissible par rapport la rupture (tension la rupture + coeff. partiels) Tjancrage = mobilisation maximale de lancrage (+ coeff. partiels)

    Pb: pas de prise en compte de la dformabilit de la nappe gotextile

    Mthodes de calcul (2)


    Mthode mise en uvre dans le logiciel CARTAGE (LCPC)
    On choisit un dplacement maximum admissible pour louvrage, dplacement qui se fait suivant les surfaces de ruptures potentielles tudies. Le dplacement est reli par la raideur J du gotextile une tension T. Cette tension est introduite dans lquation du coefficient de scurit F. Puis calcul normal .

    Autres utilisations des nappes gotextiles


    Protection contre les affaissements (karst, mines, )

    Remblais sur sols compressibles Inclusions rigides

    Renforcement par nappes gogrilles

    Renforcement par nappes gogrilles

    INCLUSIONS 3D
    Alvoles en gotextile non tiss (70% polypropylne, 30 % polythylne) Largeur dalvole l = 0.55 m Hauteur = 025 m Remblayes avec sol compact

    Inclusions 3D

    Inclusions 3D

    Inclusions 3D

    Effet de confinement du sol par lalvole (limitation de lextension) Assimilable un gain de cohsion apparente du sol Cohsion apparente lie la densit des lments de renforcement et leur rsistance Ordre de grandeur = 25 kPa

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