EXEMPLE DU SITE DE SEPT SORTS

Richard MANIRAKIZA

Roxana VASILESCU

Journée Technique du 5 octobre 2017 « Guide Géostructures Energétiques »

SOMMAIRE Exemple du site de Sept Sorts

1. Introduction

2

5. Conclusions et perspectives

2. Résultats du Benchmark

3. Sept Sorts – Pieux instrumentés

Dispositif Expérimental

Résultats préliminaires

4. Essais complémentaires

INTRODUCTION

3

Benchmark - Sept Sorts

Conception et construction de pieux avec échangeurs de chaleur

SEPT-SORTS

4

SolEM

(MPa)c

(kPa)Φ (°)

(1) Alluvions modernes

5 0 30

(2)Marnes et caillasses altérées

11 5 25

(3) Marne et caillasses

30 10 25

SEPT-SORTS

5

(1)

(2)

(3)

Bât. Prétraitement

SP3SP3

10

m

Pieux tarière creuseØ420 mm

6

Modélisation

Robot Structural Analysis

BENCHMARK

P 29

P 15P 18

7

Calage du comportement des pieux selonla loi de Franck et Zhao

BENCHMARK

zNGF (m)

Dp (mm)

SEPT-SORTS

8

2m15 18

29

9

Résultats - Pieu activé N°29 (sous radier)BENCHMARK

zNGF (m) zNGF (m)

ΔEffort (kN)Effort (kN)

10

Résultats - Pieu activé N°18 (sous voile) BENCHMARK zNGF (m)zNGF (m)

ΔEffort (kN)Effort (kN)

11

Résultats - Pieu non - activé N°15 (sous voile)

BENCHMARK

zNGF (m)zNGF (m)

ΔEffort (kN)Effort (kN)

12

Résultats - Impact de l’activation énergétique sur les sollicitations du radier

BENCHMARK

17.35

15.00

12.00

9.00

6.00

3.00

0.00

-3.00

-6.00

-9.00

-12.00

-15.00

-16.00

Mmin=-16.60 kNmMmax=17.18 kNm

M[kNm]

2m

SEPT-SORTS

13

2m15 18

29

Structure d’un pieu géothermique

0,30

8,10

0,60SOL

Cage

d’armatures

Echangeurs

thermiques

Béton

Z (m)0

extensiomètre

14

Φ420

SOL

Cage

d’armatures

Echangeurs

thermiques

Béton

Z (m)0

-0,98

-2.58

Capteurs Sept-Sorts

Extensomètre

-4.39

-6.19

-7.77

Extensomètres à corde vibrante ECV 150

Paramètre Valeur

Gamme 3000μm/m

Sensibilité 1μm/m

Température d’utilisation -20°C +80°C

Mesure de température Thermistance

15

Φ420

16

SEPT-SORTS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

-10

0

10

20

30

40

02/09/16 01/12/16 01/03/17 30/05/17

Te

mp

era

ture

[°C

]

Dé

form

ati

on

[μm

/m

]

Date

Sensor P29Z0.98T(°C) - P29Z0.98

Pieu activé N°29 (sous radier)Résultats du suivi pour la période Septembre 2016 – Mai 2017

P29

17

SEPT-SORTS Pieu activé N°29 (sous radier)Résultats du suivi : Mars 2017

-10

0

10

20

30

40

-10

0

10

20

30

40

01/03/17 04/03/17 07/03/17 10/03/17

Pré

cip

ita

tio

ns

[mm

]

Dé

form

ati

on

[μm

/m

]

Date

Sensor P29Z0.98 Sensor P29Z0.98bSensor P29Z2.58 Sensor P29Z4.39Sensor P29Z6.19 Sensor P29Z7.70precipitations Cumul en 24h

18

ESSAIS COMPLÉMENTAIRES

Chauffage → Dilatation

Refroidissement → Contraction

Essais de cisaillement direct pour étudier le comportement thermomécanique de l’interface sol-structure

τ σ𝑛

MACHINE DE CISAILLEMENT POUR ÉTUDIER LE COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DE L’INTERFACE

SOL-STRUCTURE

19

Essais de cisaillement directmonotones et cycliques selon lesmodes suivants:

• Contrainte normale imposée (CNL)

• Volume constant (VC)

• Rigidité normale imposée (CNS)

MACHINE DE CISAILLEMENT POUR ÉTUDIER LE COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DE L’INTERFACE

SOL-STRUCTURE

20

Chargement mécanique:

• Charge axiale maximale: 10kN• Déplacement axial (course): 100mm

• Charge de cisaillement maximale: 10kN• Taux de cisaillement: 0.00001-2000 mm/min• Capteur de déplacement (cisaillement):

40mm• Gamme de fréquence pour les essais

cycliques: 0-10Hz

MACHINE DE CISAILLEMENT POUR ÉTUDIER LE COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DE L’INTERFACE

SOL-STRUCTURE

21

Chargement thermique:

• Thermostat de chauffage: 0-50°C• 3 Sondes PT100, précision 0.1°C

• Capteur HUBER – T° dans le circuit

• Capteur BOTTOM – T° sous échantillon (pilote)

• Capteur TOP – T° sur échantillon • Essais monotones et cycliques

T sensor

SAND

CONCRETE

T

B

H

MACHINE DE CISAILLEMENT POUR ÉTUDIER LE COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DE L’INTERFACE

SOL-STRUCTURE

22

H=11.1mm

l=100 mm

L=

14

0 m

m

Bottom temperature sensorPrecision: 0.1°C

MACHINE DE CISAILLEMENT POUR ÉTUDIER LE COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DE L’INTERFACE

SOL-STRUCTURE

23

14

0 m

mH=11.1 mm

100 mm

10

0 m

m H=50.2 mm

MACHINE DE CISAILLEMENT POUR ÉTUDIER LE COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DE L’INTERFACE

SOL-STRUCTURE

24

MACHINE DE CISAILLEMENT POUR ÉTUDIER LE COMPORTEMENT THERMOMÉCANIQUE DE L’INTERFACE SOL-STRUCTURE

25

L’ EFFET DE 10 CYCLES DE TEMPÉRATURE ( 8-18°C) SUR L’INTERFACE SABLE BÉTON

26

Température

ρ [kg/m3] ~1735

σ [kPa] 50 kPa, 100kPa, 150kPa

L’ EFFET DE 10 CYCLES DE TEMPÉRATURE ( 8-18°C) SUR L’INTERFACE SABLE BÉTON

27

-0,045

-0,035

-0,025

-0,015

-0,005

0,005

0

5

10

15

20

70 270 470 670 870 1070 1270 1470 1670 1870 2070

Ve

rtic

al

dis

pla

cem

en

t [m

m]

Te

mp

era

ture

[°C

]

Time [min]

Cycles de température

Temperature_bottom

Vertical displacement

L’ EFFET DE 10 CYCLES DE TEMPÉRATURE ( 8-18°C) SUR L’INTERFACE SABLE BÉTON

28

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5

Sh

ea

r st

ress

[kP

a]

Horizontal displacement [mm]

Interface direct shear test

σ=150 kPa

σ=100 kPa

σ=50 kPa

29

Merci de votre attention !

L’ EFFET DE 10 CYCLES DE TEMPÉRATURE ( 8°C-18°C) SUR L’INTERFACE SABLE BÉTON

30

-0,03

-0,02

-0,02

-0,01

-0,01

0,00

0,01

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Ve

rtic

al d

isp

lace

me

nt

[mm

]

Temperature [°C]

Cyclic temperature test

Vertical extension

L’ EFFET DE 10 CYCLES DE TEMPÉRATURE ( 8°C-18°C) SUR L’INTERFACE SABLE BÉTON

31

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250

She

ar s

tre

ss [

kPa]

Vertical stress [kPa]

Critical interface friction angle

8°C

13°C

18°C

10 Cycles 8°C-18°C

δ=23.98

δ=24,77

δ=26.17

δ=23.72