Conception des fondations superficielles à l'aide du pénétromètre dynamique à l'énergie variable

Design of shallow foundation using dymamic penetrometer with variable energy

• Auteur / Autrice : Tuan Anh Luong
• Direction : Philippe Reiffsteck, Fabien Szymkiewicz
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Géotechnique
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2022
• Etablissement(s) : Université Gustave Eiffel
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SRO - Sols, roches et ouvrages géotechniques

Mots clés

Mots clés libres

Fondation superficielle

Pénétromètre dynamique

Essai in-situ

Modélisation numérique

Dynamic penetrometer

Shallow foundation

In-situ test

Numerical modeling

Résumé

La volonté de réaliser des économies de ressources naturelles engendre un besoin d'optimiser, de changer, ou de faire évoluer les techniques de constructions, mais aussi d'optimiser au mieux le dimensionnement des bâtiments et des ouvrages. La pratique actuelle de construire vite et limiter les risques de tassement est très coûteuse pour l'environnement et la société car poussant à favoriser les fondations profondes. Rester en fondation superficielle permettrait une économie de 5 à 20 % sur le coût des ouvrages. Du fait de leur emploi massif, les fondations profondes ont bénéficié des recherches sous sollicitations combinées (torseur V-M-H) et cycliques entreprises dans le domaine pétrolier alors que délaissées les fondations superficielles n'ont pas eu de transfert à la pratique de ces études. Pour la conception et la construction des bâtiments et des infrastructures, une bonne connaissance du sous-sol portant ces ouvrages est nécessaire : celle-ci est toujours achevée par un certain nombre de sondages ponctuels permettant de mesurer ou de déduire, grâce à des corrélations, des paramètres de résistance et de déformabilité des sols rencontrés. Les essais réalisés lors de ces reconnaissances sont principalement de type pressiométrique en France alors que la plupart des autres pays utilisent préférentiellement l'essai pénétrométrique (dynamique ou statique). L'essai avec les pénétromètres dynamiques est relativement simple et peu coûteux à mettre en œuvre, mais sa capacité à appréhender la complexité du sol est très limitée puisqu'il ne permet d'obtenir qu'un seul paramètre, la résistance de pointe. La seule connaissance de ce paramètre n'est pas suffisante pour accéder à la plupart des caractéristiques mécaniques d'un sol permettant de comprendre son comportement. Dans ses versions antérieures la méconnaissance de l'énergie de frappe vraiment transmise en pointe a limitée l'usage du pénétromètre dynamique pour le dimensionnement. Le partenaire industriel, l'entreprise Sol-Solution a ainsi conçu les pénétromètres dynamiques à énergie variable, Panda®/Grizzly® 3,équipés de capteurs et d'une chaîne d'acquisition et traitement du signal pour l'auscultation des sols de surface (profondeur < 15m) afin de : • Mesurer, pour chaque impact, les 5 principaux paramètres du sol, le module d'élasticité, la résistance en pointe dynamique et pseudo-statique, la vitesse d'ondes de compression et l'amortissement du sol. • Avoir une résolution de 10 000 à 100 000 points de mesure sur un enfoncement de 1 cm. • Réaliser les analyses géotechniques en direct (interprétation des mesures pour les applications ciblées). Les avancées ouvrent de nouvelles possibilités pour une méthode directe rapide et fiable de conception des fondations superficielles.

The will to save natural resources generates a need to optimize, change, or evolve construction techniques, but also to optimize the sizing of buildings and structures. The current practice of building quickly and limiting the risks of settlement is very costly for the environment and society because it encourages the use of deep foundations. To remain in superficial foundation would allow a saving of 5 to 20 % on the cost of the works. Because of their massive use, deep foundations have benefited from research under combined (V-M-H torsor) and cyclic stresses undertaken in the petroleum field, whereas shallow foundations have not been transferred to the practice of these studies. For the design and construction of buildings and infrastructures, a good knowledge of the subsoil supporting these structures is necessary: this is always completed by a certain number of punctual soundings allowing to measure or to deduce, thanks to correlations, parameters of resistance and deformability of the encountered soils. The tests carried out during these investigations are mainly of pressiometric type in France whereas most of the other countries use preferably the penetrometric test (dynamic or static). The test with dynamic penetrometers is relatively simple and inexpensive to implement, but its capacity to apprehend the complexity of the soil is very limited since it allows to obtain only one parameter, the peak resistance. The knowledge of this parameter alone is not sufficient to access most of the mechanical characteristics of a soil to understand its behavior. In its previous versions, the lack of knowledge of the impact energy really transmitted at the tip limited the use of the limited the use of the dynamic penetrometer for the dimensioning. The industrial partner, the company Sol-Solution, has thus designed the dynamic penetrometers with variable energy, Panda®/Grizzly® 3, equipped with sensors and a signal acquisition and processing chain for the auscultation of surface soils (depth < 15m) in order to : - Measure, for each impact, the 5 main parameters of the soil, the modulus of elasticity, the dynamic and pseudo-static peak strength, the speed of compression waves and the damping of the soil. - To have a resolution of 10 000 to 100 000 measurement points on a 1 cm embedding. - Perform live geotechnical analysis (interpretation of measurements for targeted applications). The advances open up new possibilities for a fast and reliable direct method of designing shallow foundations.